CN107606089A - 一种嵌套式滚珠丝杠副 - Google Patents

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Abstract

一种嵌套式滚珠丝杠副，涉及机电伺服领域；包括外丝杠螺母、外丝杠丝杆、内丝杠螺母、内丝杠丝杆、传动齿轮、平键、制动器转子、制动器定子、壳体；外丝杠丝杆套装在内丝杠螺母的外壁；外丝杠螺母套装在外丝杠丝杆的外壁；传动齿轮与外丝杠螺母之间通过平键连接；内丝杠丝杆沿轴向伸入内丝杠螺母的内壁；制动器转子包裹在内丝杠丝杆轴向一端的外壁制动器定子包裹在制动器转子的外壁；壳体固定套装在内丝杠螺母的外壁；且壳体与内丝杠螺母之间通过第二导向键连接；本发明提出了一种嵌套式滚珠丝杠副，该丝杠副具有双余度的特点，外丝杠为主工作传动副，内丝杠作为备份，保证丝杠副在一度故障的情况下能继续工作。

Description

一种嵌套式滚珠丝杠副
技术领域
本发明涉及一种机电伺服领域，特别是一种嵌套式滚珠丝杠副。
背景技术
机电作动器因传动精度高，响应速度快和易于维护等优点被广泛应用在伺服技术领域。滚珠丝杠传动是直线式机电作动器常见传动形式之一。从国内外发展现状来看，高可靠性是制约机电作动器在航空领域广泛应用的最主要因素。为提高机电作动器的可靠性，机电作动器需具备故障工作能力。在机械传动中，传统的滚珠丝杠副由于过载、疲劳等原因，存在卡死的安全隐患。目前，机电作动器通常保证电气系统具备多余度功能，而在丝杠卡死的问题上却未能采取有效措施。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种嵌套式滚珠丝杠副，具有双余度的特点，外丝杠为主工作传动副，内丝杠作为备份，保证丝杠副在一度故障的情况下能继续工作。
本发明的上述目的是通过如下技术方案予以实现的：
一种嵌套式滚珠丝杠副，包括外丝杠螺母、外丝杠丝杆、内丝杠螺母、内丝杠丝杆、传动齿轮、平键、第一导向键、制动器转子、制动器定子、壳体和第二导向键；其中，内丝杠螺母为中空圆柱结构；外丝杠丝杆套装在内丝杠螺母的外壁；外丝杠螺母套装在外丝杠丝杆的外壁；传动齿轮固定安装在外丝杠螺母的外壁，且传动齿轮与外丝杠螺母之间通过平键连接；外丝杠丝杆包裹在内丝杠丝杆的外壁；且内丝杠丝杆沿轴向伸入内丝杠螺母的内壁；制动器转子包裹在内丝杠丝杆轴向一端的外壁，且制动器转子与内丝杠丝杆之间通过第一导向键固定连接；制动器定子包裹在制动器转子的外壁；壳体固定套装在内丝杠螺母的外壁；且壳体与内丝杠螺母之间通过第二导向键连接。
在上述的一种嵌套式滚珠丝杠副，所述的内丝杠丝杆远离内丝杠螺母的轴向一端设置有圆台；外丝杠丝杆的轴向端面通过内丝杠丝杆的圆台面实现接触限位。
在上述的一种嵌套式滚珠丝杠副，所述外丝杠螺母的内壁设置有滚道；外丝杠丝杆的外壁设置有与外丝杠螺母对应的滚道；外丝杠螺母与外丝杠丝杆之间的滚道内设置有滚珠；内丝杠丝杆的外壁设置有滚道，内丝杠螺母的内壁设置有内丝杠丝杆对应的滚道；内丝杠丝杆与内丝杠螺母之间的滚道内设置有滚珠。
在上述的一种嵌套式滚珠丝杠副，制动器转子内壁设置有滑槽，第一导向键位于滑槽内，第一导向键沿着滑槽相对于制动器转子实现轴向滑移。
在上述的一种嵌套式滚珠丝杠副，内丝杠螺母外壁设置有滑槽，第二导向键固定安装在内丝杠螺母的滑槽内。
在上述的一种嵌套式滚珠丝杠副，第一导向键和第二导向键为固体自润滑材料。
在上述的一种嵌套式滚珠丝杠副，装配时，内丝杠丝杆与外丝杠丝杆的同轴度的公差等级不大于6级。
在上述的一种嵌套式滚珠丝杠副，装配时，外丝杠丝杆与内丝杠螺母为间隙配合；外丝杠丝杆与内丝杠螺母之间的间隙不小于滚珠的直径。
本发明与现有技术相比具有如下优点：
(1)本发明中嵌套式滚珠丝杠副具有余度功能，外丝杠作为主工作传动副，内丝杠作为备份，通过行程补偿可满足全行程工作要求，嵌套式布局可减小径向占用空间，同时缩减轴向长度；
(2)本发明中内丝杠丝杆和外丝杠丝杆之间通过止口定位，螺钉紧固，保证内丝杠丝杆和外丝杠丝杆的位置相对固定，并可实现内、外丝杠副的独立装配，从而提高嵌套式丝杠副的装配工艺性；
(3)本发明中制动器转子部分加工有滑槽，可用于导向键的平移，并限制丝杆的周向运动。通过制动器的分离和锁死，可控制丝杆的转动。
附图说明
图1为本发明嵌套式丝杠副示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的描述：
本专利以高可靠机电作动器为研究背景，以解决丝杠卡塞问题为目的，提出一种具有双余度功能的嵌套式滚珠丝杠传动机构，保证机电作动器具备一度故障工作能力。
本专利公开了一种具有双余度功能的嵌套式滚珠丝杠副，其由内丝杠副和外丝杠副装配而成。内丝杠与外丝杠导程相同，旋向相反，主备工作，通过行程补偿可以保证主工作丝杠在任何位置卡死时，备份丝杠均能在全行程工作。
如图1所示为嵌套式丝杠副示意图，由图可知，一种嵌套式滚珠丝杠副，包括外丝杠螺母1、外丝杠丝杆2、内丝杠螺母3、内丝杠丝杆4、传动齿轮6、平键7、第一导向键8、制动器转子9、制动器定子10、壳体11和第二导向键12；其中，内丝杠螺母3为中空圆柱结构；外丝杠丝杆2套装在内丝杠螺母3的外壁；外丝杠螺母1套装在外丝杠丝杆2的外壁；传动齿轮6固定安装在外丝杠螺母1的外壁，且传动齿轮6与外丝杠螺母1之间通过平键7连接；外丝杠丝杆2包裹在内丝杠丝杆4的外壁；内丝杠丝杆4远离内丝杠螺母3的轴向一端设置有圆台；外丝杠丝杆2的轴向端面通过内丝杠丝杆4的圆台面实现接触限位。且内丝杠丝杆4沿轴向伸入内丝杠螺母3的内壁；装配时，内丝杠丝杆4与外丝杠丝杆2的同轴度的公差等级不大于6级。装配时，外丝杠丝杆2与内丝杠螺母3为间隙配合；外丝杠丝杆2与内丝杠螺母3之间的间隙不小于滚珠5的直径。制动器转子9包裹在内丝杠丝杆4轴向一端的外壁，且制动器转子9与内丝杠丝杆4之间通过第一导向键8固定连接；制动器定子10包裹在制动器转子9的外壁；壳体11固定套装在内丝杠螺母3的外壁；且壳体11与内丝杠螺母3之间通过第二导向键12连接。
其中，丝杠螺母1的内壁设置有滚道；外丝杠丝杆2的外壁设置有与外丝杠螺母1对应的滚道；外丝杠螺母1与外丝杠丝杆2之间的滚道内设置有滚珠5；内丝杠丝杆4的外壁设置有滚道，内丝杠螺母3的内壁设置有内丝杠丝杆4对应的滚道；内丝杠丝杆4与内丝杠螺母3之间的滚道内设置有滚珠5。
制动器转子9内壁设置有滑槽，第一导向键8位于滑槽内，第一导向键8沿着滑槽相对于制动器转子9实现轴向滑移；内丝杠螺母3外壁设置有滑槽，第二导向键12固定安装在内丝杠螺母3的滑槽内。第一导向键8和第二导向键12为固体自润滑材料。
内、外丝杠副分别由螺母和丝杆组成。外丝杠丝杆2作为主工作传动副，外丝杠螺母1与传动齿轮6装配在一起，用于动力的传递。外丝杠螺母1外圆加工键槽，用于装配第二导向键12。制动器用于限制外丝杠螺母1的周向运动。制动器转子10内部加工有滑槽，第一导向键8可在滑槽内平移。内丝杠丝杆4加工键槽，用于装配第一导向键8。第一导向键8可在壳体滑槽内滑动，并限制内丝杠丝杆4的周向运动。
工作原理如下：
正常工作时，外丝杠螺母1工作，制动器定子10将制动器转子9部分锁死，动力从传动齿轮6传递给外丝杠螺母1，外丝杠螺母1通过滚珠5螺旋运动，将动力传递给外丝杠丝杆2，此时由于内丝杠螺母3静止，依靠反作用力，内丝杠丝杆4平移，从而带动作动杆输出直线运动。
当外丝杠副卡死时，制动器定子10将制动器转子9部分释放，此时制动器转子9部分对外丝杠丝杆2的周向限制解除，外丝杠丝杆2可随螺母一起旋转。由于内丝杠丝杆4与外丝杠丝杆2装配在一起，因此内丝杠丝杆4此时开始转动，推动内丝杠螺母3沿滑槽平移，从而输出直线运动。
本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。

Claims (8)

1.一种嵌套式滚珠丝杠副，其特征在于：包括外丝杠螺母(1)、外丝杠丝杆(2)、内丝杠螺母(3)、内丝杠丝杆(4)、传动齿轮(6)、平键(7)、第一导向键(8)、制动器转子(9)、制动器定子(10)、壳体(11)和第二导向键(12)；其中，内丝杠螺母(3)为中空圆柱结构；外丝杠丝杆(2)套装在内丝杠螺母(3)的外壁；外丝杠螺母(1)套装在外丝杠丝杆(2)的外壁；传动齿轮(6)固定安装在外丝杠螺母(1)的外壁，且传动齿轮(6)与外丝杠螺母(1)之间通过平键(7)连接；外丝杠丝杆(2)包裹在内丝杠丝杆(4)的外壁；且内丝杠丝杆(4)沿轴向伸入内丝杠螺母(3)的内壁；制动器转子(9)包裹在内丝杠丝杆(4)轴向一端的外壁，且制动器转子(9)与内丝杠丝杆(4)之间通过第一导向键(8)固定连接；制动器定子(10)包裹在制动器转子(9)的外壁；壳体(11)固定套装在内丝杠螺母(3)的外壁；且壳体(11)与内丝杠螺母(3)之间通过第二导向键(12)连接。
2.根据权利要求1所述的一种嵌套式滚珠丝杠副，其特征在于：所述的内丝杠丝杆(4)远离内丝杠螺母(3)的轴向一端设置有圆台；外丝杠丝杆(2)的轴向端面通过内丝杠丝杆(4)的圆台面实现接触限位。
3.根据权利要求1所述的一种嵌套式滚珠丝杠副，其特征在于：所述外丝杠螺母(1)的内壁设置有滚道；外丝杠丝杆(2)的外壁设置有与外丝杠螺母(1)对应的滚道；外丝杠螺母(1)与外丝杠丝杆(2)之间的滚道内设置有滚珠(5)；内丝杠丝杆(4)的外壁设置有滚道，内丝杠螺母(3)的内壁设置有内丝杠丝杆(4)对应的滚道；内丝杠丝杆(4)与内丝杠螺母(3)之间的滚道内设置有滚珠(5)。
4.根据权利要求1所述的一种嵌套式滚珠丝杠副，其特征在于：制动器转子(9)内壁设置有滑槽，第一导向键(8)位于滑槽内，第一导向键(8)沿着滑槽相对于制动器转子(9)实现轴向滑移。
5.根据权利要求1所述的一种嵌套式滚珠丝杠副，其特征在于：内丝杠螺母(3)外壁设置有滑槽，第二导向键(12)固定安装在内丝杠螺母(3)的滑槽内。
6.根据权利要求1所述的一种嵌套式滚珠丝杠副，其特征在于：第一导向键(8)和第二导向键(12)为固体自润滑材料。
7.根据权利要求1所述的一种嵌套式滚珠丝杠副，其特征在于：装配时，内丝杠丝杆(4)与外丝杠丝杆(2)的同轴度的公差等级不大于6级。
8.根据权利要求1所述的一种嵌套式滚珠丝杠副，其特征在于：装配时，外丝杠丝杆(2)与内丝杠螺母(3)为间隙配合；外丝杠丝杆(2)与内丝杠螺母(3)之间的间隙不小于滚珠(5)的直径。
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