CN107143630A - 新型超声螺杆 - Google Patents

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陈学锋
凃明霞
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Shunde Polytechnic
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    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H25/00—Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms
    • F16H25/18—Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms for conveying or interconverting oscillating or reciprocating motions
    • F16H25/20—Screw mechanisms
    • F16H25/24—Elements essential to such mechanisms, e.g. screws, nuts

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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)

Abstract

本发明涉及一种新型超声螺杆，包括带有外螺纹的螺杆，特点是在所述螺杆的内部设有芯轴，所述芯轴能产生径向高频振动并带动螺杆作径向高频振动。其优点为：结构简单，传动精度高、摩擦阻力小、制造工艺简单、生产成本低，使用和维护成本也低，能用于诸如数控机床、精密注塑机等高端精密装备，替代现有滚珠丝杠传动副，或者用于其他需高精度传动的设备。

Description

新型超声螺杆
技术领域
本发明属于螺纹传动技术领域，尤其涉及一种新型超声螺杆。
背景技术
现有机电装备中，螺杆和滚珠丝杆是应用最广泛的传动部件，尤其是高档精密机器传动中，很多都会用到滚珠丝杆螺母副，滚珠丝杠螺母副传动精度高、摩擦阻力小，但其制造工艺复杂，生产成本高，使用和维护成本也高。
超声波振动表面所具有的悬浮支撑与减摩能力，已被证实，并获得多种实际应用，有研究发现超声波能使接触面间摩擦阻力降低90%以上，国内外已有诸多研究者开始使用超声波轴承和超声波电机，但至今未见有关超声波螺杆的研究公诸于世。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足而提供一种新型超声螺杆，能产生高频振动，大大降低螺纹副接触表面间的摩擦，提高螺纹副间传递精度及耐用度，增加螺纹副使用寿命，减少制造和使用成本。
为达到上述目的，本发明的第一种技术方案是这样实现的，其是一种新型超声螺杆，包括带有外螺纹的螺杆，其特征在于在所述螺杆的内部设有芯轴，所述芯轴能产生径向高频振动并带动螺杆作径向高频振动。
在本技术方案中，所述芯轴是压电材料或磁致伸缩材料或其他能产生高频振动的材料制成。
在本技术方案中，所述芯轴是带外螺纹的螺杆芯轴。
在本技术方案中，所述芯轴是圆柱形芯轴或其它形状的芯轴。
为达到上述目的，本发明的第二种技术方案是这样实现的，其是一种新型超声螺杆，其特征在于包括带有外螺纹的螺杆套筒、内芯轴及中间层，所述中间层固设在螺杆套筒与内芯轴之间，中间层产生径向高频振动并带动螺杆套筒作径向高频振动。
在本技术方案中，所述中间层可以是压电材料或磁致伸缩材料或是其他能产生高频振动的材料。
在本技术方案中，所述中间层为内外都有螺纹的空心螺筒，该空心螺筒设在螺杆套筒的内孔中，空心螺筒的外螺纹面与螺杆套筒的内螺孔固结在一起，所述空心螺筒的内螺孔与内芯轴的外螺纹固结一起。
在本技术方案中，所述中间层为空心圆筒，该空心圆筒设在螺杆套筒的内孔中，空心圆筒的外圆柱面与螺杆套筒的内孔固结在一起，所述内芯轴设在空心圆筒的内孔中并固结在一起。
在本技术方案中，所述中间层为具有外螺纹的空心圆筒，该空心圆筒设在螺杆套筒的内孔中，空心圆筒的外螺纹面与螺杆套筒的内螺孔固结在一起，空心圆筒的内孔与内芯轴的外圆柱面固结在一起。
在本技术方案中，所述中间层既可为整体式，也可以为轴向分段式或者圆周方向分段式。
本发明与现有技术相比的优点为：结构简单，传动精度高、摩擦阻力小、制造工艺简单、生产成本低，使用和维护成本也低，能用于诸如数控机床、精密注塑机等高端精密装备，替代现有滚珠丝杠传动副，或者用于其他需高精度传动的设备。
附图说明
图1是本发明实施例一的结构示意图；
图2是本发明实施例二的结构示意图；
图3是本发明实施例三的结构示意图；
图4是本发明实施例四的结构示意图；
图5是图4的A－A剖面图；
图6是本发明实施例五的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以互相结合。
实施例一
如图1所示，其一种新型超声螺杆，包括带有外螺纹的螺杆1及芯轴2，所述芯轴2设在螺杆1的内部并固定，芯轴2是有外螺纹的螺杆芯轴；芯轴2可以是压电材料、磁致伸缩材料，也可以是其他能产生高频振动的材料。
工作时，所述芯轴2产生径向高频振动，芯轴2带动螺杆1作径向高频振动，使得位于相互配合的螺母与螺杆间隙中的气体产生超声波悬浮力，从而大大减少螺母的内螺纹与螺杆外螺纹间摩擦，具有转速高、精度好、摩擦小等优点。
实施例二
如图2所示，其是一种新型超声螺杆，包括带有外螺纹的螺杆1及芯轴2，所述芯轴2设在螺杆1的内部并固定，芯轴2为圆柱形；芯轴2可以是压电材料、磁致伸缩材料，也可以是其他能产生高频振动的材料。
工作时，芯轴2产生径向高频振动，芯轴2带动螺杆1作径向高频振动，使得位于相互配合的螺母与螺杆间隙中的气体产生超声波悬浮力，从而大大减少螺母的内螺纹与螺杆外螺纹间摩擦，具有转速高、精度好、摩擦小等优点。
实施例三
如图3所示，其是一种新型超声螺杆，包括带有外螺纹的螺杆套筒3、内芯轴4及中间层5；其中，所述螺杆套筒3的内孔设有内螺纹，所述内芯轴4的圆柱表面设有外螺纹，所述中间层5是内外都有螺纹的空心螺筒，该空心圆筒与螺杆套筒3以及内芯轴4都固结在一起；空心圆筒可以是压电材料、磁致伸缩材料，也可以是其他能产生高频振动的材料。
工作时，空心圆筒产生径向的高频振动，并带动螺杆套筒3作径向高频振动，使得位于相互配合的螺母与螺杆间隙中的气体产生超声波悬浮力，从而大大减少螺母的内螺纹与螺杆外螺纹间摩擦，具有转速高、精度好、摩擦小等优点。
实施例四
如图4及图5所示，其是一种新型超声螺杆，包括带有外螺纹的螺杆套筒3、内芯轴4及中间层5，所述中间层5为空心圆筒，该空心圆筒设在螺杆套筒3的内孔中，空心圆筒的外圆柱面与螺杆套筒3的内孔固结在一起，所述内芯轴4设在空心圆筒的内孔并固结在一起，从而将空心圆筒固设在螺杆套筒3与内芯轴4之间；该空心圆筒可以是压电材料、磁致伸缩材料，也可以是其他能产生高频振动的材料。
工作时，空心圆筒产生径向的高频振动，并带动螺杆套筒3作径向高频振动，使得位于相互配合的螺母与螺杆间隙中的气体产生超声波悬浮力，从而大大减少螺母的内螺纹与螺杆外螺纹间摩擦，具有转速高、精度好、摩擦小等优点。
实施例五
如图6所示，其是一种新型超声螺杆，包括带有外螺纹的螺杆套筒3、内芯轴4及中间层5，所述螺杆套筒3的内孔设有内螺纹，所述中间层5为具有外螺纹的空心圆筒，该空心圆筒的外螺纹面与螺杆套筒3的内螺孔固结在一起，所述内芯轴4固定在空心圆筒的内孔中；该空心圆筒可以是压电材料、磁致伸缩材料，也可以是其他能产生高频振动的材料。
工作时，空心圆筒产生径向的高频振动，并带动螺杆套筒3作径向高频振动，使得位于相互配合的螺母与螺杆间隙中的气体产生超声波悬浮力，从而大大减少螺母的内螺纹与螺杆外螺纹间摩擦，具有转速高、精度好、摩擦小等优点。
在实施例三、实施例四及实施例五中，所述中间层5既可为整体式，也可以为轴向分段式或者圆周方向分段式，如图5所示为圆周方向分段式的剖视图；在实施例三及实施例五采用圆周方向分段式时，其轴向剖视图也与图5类似，特此说明。
由于压电材料、磁致伸缩材料以及与之相关的振动技术、换能技术和控制技术等相对成熟，且非本发明重点，故本发明中未对其进行详细说明。
以上结合附图对本发明的实施方式作出详细说明，但本发明不局限于所描述的实施方式。对于本领域的普通技术人员而言，在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下对这些实施方式进行多种变化、修改、替换及变形仍落入在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种新型超声螺杆，包括带有外螺纹的螺杆（1），其特征在于在所述螺杆的内部设有芯轴（2），所述芯轴（2）能产生径向高频振动并带动螺杆（1）作径向高频振动。
2.根据权利要求1所述新型超声螺杆，其特征在于所述芯轴（2）是压电材料或磁致伸缩材料或其他能产生高频振动的材料制成。
3.根据权利要求1所述新型超声螺杆，其特征在于所述芯轴（2）是带外螺纹的螺杆芯轴。
4.根据权利要求1所述新型超声螺杆，其特征在于所述芯轴（2）是圆柱形芯轴或其它形状的芯轴。
5.一种新型超声螺杆，其特征在于包括带有外螺纹的螺杆套筒（3）、内芯轴（4）及中间层（5），所述中间层（5）固设在螺杆套筒（3）与内芯轴（4）之间，中间层（5）能产生径向高频振动并带动螺杆套筒（3）作径向高频振动。
6.根据权利要求5所述新型超声螺杆，其特征在于所述中间层（5）可以是压电材料或磁致伸缩材料或其他能产生高频振动的材料。
7.根据权利要求5所述新型超声螺杆，其特征在于所述中间层（5）为内外都有螺纹的空心螺筒，该空心螺筒设在螺杆套筒（3）的内孔中，空心螺筒的外螺纹与螺杆套筒（3）的内螺孔固结在一起，空心螺筒的内螺孔与内芯轴（4）的外螺纹固结一起。
8.根据权利要求5所述新型超声螺杆，其特征在于所述中间层（5）为空心圆筒，该空心圆筒设在螺杆套筒（3）的内孔中，空心圆筒的外圆柱面与螺杆套筒（3）的内孔固结在一起，所述内芯轴（4）设在空心圆筒的内孔中并固结在一起。
9.根据权利要求5所述新型超声螺杆，其特征在于所述中间层（5）为具有外螺纹的空心圆筒，该空心圆筒设在螺杆套筒（3）的内孔中，空心圆筒的外螺纹面与螺杆套筒（3）的内螺孔固结在一起，空心圆筒的内孔与内芯轴（4）的外圆柱面固结在一起。
10.根据权利要求4至8所述新型超声螺杆，其特征在于所述中间层（5）既可为整体式，也可以为轴向分段式或者圆周方向分段式。
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