CN109312839A - 丝杠螺母 - Google Patents

Abstract

用于丝杠的螺母包括两个或多个同心环形构件，同心环形构件在对准时具有公共轴线。一个构件包含在其外部的另一构件内。第一构件具有外凸的球形周边，第二构件具有内球形凹周边，周边与中心同心，并且第二构件的内周边与第一构件的外周边接合。第二构件被限制为在垂直于公共轴线的轴线上围绕第一构件旋转。

Description

丝杠螺母

技术领域

本发明涉及一种丝杠系统。

背景技术

在各种应用中，丝杠螺母安装在一对导轨之间并且平行于该对轨道，滑架等安装在导轨上，丝杠穿过工作台。内螺纹螺母安装在丝杠上并且位于滑架的孔内，从而在丝杠旋转时在平行导轨之间来回驱动工作台。滑架可为结构或机器的一部分。

制造完全平行于导轨的丝杠系统是非常困难的。此外，在使用中，结构弯曲引起一定程度的磨损和损坏发生，由此导致组件配合松散或卡住。结果是系统随着丝杠的锁定而卡住。然后必须拆除系统，重新对准和/或更换丝杠和导轨。这反过来又导致停机时间和停机成本。此外，原始制造所需的精度使得这些系统制造成本很高。

发明内容

根据本发明，用于丝杠的螺母，包括两个或多个同心环状构件，一个构件包含在其外部的另一构件内，在对齐时，这些同心环状构件具有公共轴线，并且其中，第一构件具有外凸的球形周边，第二构件具有内球形凹周边，周边与中心同心，并且第二构件的内周边与第一构件的外周边接合，第二构件被限制为在垂直于公共轴线的轴线上围绕第一构件旋转：一个构件是中心孔具有内螺纹的内部构件，一个构件是具有至少一对平行的外表面的外部构件；平行的外表面被支撑为与安装在框架中的支撑件的一对相对的配合表面滑动接触。

具有外螺纹的丝杠安装在内部构件的中心孔内，丝杠的外螺纹与中心孔的内螺纹相配合，从而使螺母相对于螺纹来回移动。

在一个布置中，中间构件具有设置在内部构件和外部构件之间的中心孔，中间构件具有接合内部构件凸外周边的凹内周边以及接合外部构件凹内周边的凸外周边；中间构件被限制在垂直于公共轴线的第二轴线上围绕内部构件旋转，以及外部构件被限制在垂直于第二轴线和公共轴线的第三轴线上围绕中间构件旋转；外部构件具有正方形或矩形周边，该正方形或矩形周边具有一对或两对相对的表面，该一对或两对相对的表面被支撑为与安装在框架中的一对或两对相对的支撑件滑动接触。

理想地，在优选实施例中，内部构件和外部构件具有平行的侧面，当螺母对准时，板平行于所述平行的侧面，板和平行的侧面之间具有空间。

在一种实施方式中，外部构件的外周边的一对平行的外表面具有V形轮廓相对的边缘，该V形轮廓相对的边缘接合在相应的支撑件的相应的相对的V形轮廓中。

在一种实施方式中，螺母具有一对平面的平行边缘，该对平面的平行边缘与相应的一对支撑件的平坦表面接合。

如实施例中所述，螺母被夹紧在形成夹紧构件的板之间。

丝杠穿过板的宽孔，允许丝杠相对于板充分的横向运动。在具有两个环形构件的实施例中，丝杠相对于板具有两个自由度，在具有中间构件的螺母中，丝杠相对于板在三个自由度自由运动，此外在这两种情况下，丝杠还能相对于板垂直向内和向外运动。

限制一个构件围绕另一个构件旋转的布置可为：

·一对径向相对的轴，该轴安装在一构件中并穿过第二构件，或者

·成对的径向相对的突起，该突起在一个平面上从一构件的外周面延伸到第二构件的内周面中的槽中，或者

·连接第一构件和中间构件的突起和槽以及位于中间构件和外部构件之间的轴。

在WO2015/087081和WO2015/08780中分别更全面地解释了轴和突起的构造和操作。

附图说明

为了可以更加充分地理解本发明，参考附图来说明示例，其中：

图1示出了根据本发明的丝杠螺母的第一示例，该系统安装在具有导轨的演示台上；

图2是根据本发明的第一示例性丝杠螺母的分解图；

图3是对准时穿过图2的螺母的截面；

图4是对准时螺母的等距视图；

图5是对准时螺母的垂直截面；

图6是未对准时螺母的水平截面；

图7是示出最终组装的螺母的立体图；

图8示出了图1至图7中描述的螺母的运动自由度；

图9示出了本发明的第二示例的等距视图，其在外观上类似于第一示例、但具有较少的运动自由度；

图10是本发明的第三示例的等距视图；以及

图11是本发明的第三示例的分解图，示出了第二和第三示例的自由度。

具体实施方式

在图1中，一对导轨4分别安装在一对安装件5上，安装件5安装在旋转板2上，旋转板2在其中点处被固定基板1支撑，并且旋转板2在固定基板1上绕其中点旋转。滑架3安装在一对导轨4上以相对于导轨滑动。滑架3的孔6中穿设有丝杠7，丝杠7上具有根据本发明的丝杠螺母8。丝杠7由手柄9转动并安装在工作台1上的一对安装件10之间。丝杠螺母8安装在滑架3中的孔11内。调节手柄9使丝杠7旋转，并且丝杠上的外螺纹12使丝杠螺母8相对于丝杠7来回移动，从而在导轨4之间来回驱动工作台。如下所述，丝杠和/或导轨的任何错位由丝杠螺母8来补偿。在图1中，可以看到丝杠螺母8的端板42，在下面参照图2至图13对这些进行讨论。

在图2至图7中，丝杠螺母8包括内部环形构件14、中间环形构件18和外部环形构件26，在对准时，它们具有公共轴线X1-X1’和在该轴线上的公共中心C。

内部构件14具有带有内螺纹16的中心孔15。内部构件的外周边17是凸起的，是中心位于公共中心C处的球形部分。

环形中间构件18具有内球形凹周边19，内球形凹周边19是中心位于公共中心C处的球形部分。周边17和19彼此完全接合。

中间构件18具有外凸的球形周边25。外部构件26具有内球形凹周边27，周边25和27是与公共中心同心的球形部分，中间构件18的外周边25与外部构件26的内周边27完全接合。

中间构件18具有一对径向相对的轴21，轴21安装在轴孔23中并穿过内部构件14的轴孔22。轴21位于垂直于轴线X1-X1’的轴线X2-X2’上并且限制中间构件18相对于内部构件14围绕轴线X2-X2’旋转。轴线X2-X2’穿过公共中心C。

外部构件26具有一对径向相对的轴28，轴28安装在轴孔30中并穿过中间构件18中的轴孔29。轴28位于轴线X3-X3’上并且垂直于轴线X1-X1’和轴线X1-X1’并且穿过公共中心C。轴28限制外部构件26相对于中间构件18围绕轴线X3-X3’旋转。

具有外螺纹12的丝杠7安装在内部构件14的中心孔15内，螺纹12与内部构件14的内螺纹16接合。

外部构件26的外部轮廓为正方形，其具有一对平行边缘33和另一对平行边缘37。相对的顶部边缘和底部边缘33具有倒V形轮廓。相对的顶部支撑件和底部支撑件34安装在边缘33的外侧，与边缘33相对的支撑件34的面具有匹配的V形轮廓35，倒置的V形边缘33配合到V形轮廓35中。

朝向顶部支撑件和底部支撑件34的每一端是切去部分36，侧部件38的顶部和底部配合到切去部分36中。侧部件38的面37A面对外部构件26的边缘37，侧部件38的面37A与外部构件26的侧面37一样是平面。这使得侧部件38能够与顶部支撑件和底部支撑件34一起垂直移动。侧部件38的外侧面40具有倒V形截面，以与侧夹具39的V形截面的内侧面41相配合。可以看出，通过这种布置，外部构件26能够相对于顶部支撑件和底部支撑件34以及侧夹具39垂直地和侧向地移动。为了便于垂直移动，侧夹具41的深度小于侧部件38的深度，从而允许在侧夹具39的顶部与顶部支撑件和底部支撑件34的切去部分36之间形成空间47(在图5中可最优地看到空间47)。

端板42与构件14,18和26间隔开，端板42具有向内的侧面45，向内的侧面45平行于(在对齐状态下)内部构件14的侧面43和外部构件26的侧面44，侧面43与向内的侧面45之间以及侧面44与向内的侧面45之间具有空间46(在图3中看得最清楚)。侧面43,44位于相同的平面P1和P2中。中间构件18的侧面48位于穿过侧面43,44形成的假想的平行平面P1和P2的内部(见图3)，从而允许中间构件18围绕内部构件14自由旋转。

端板42具有带螺纹的螺栓孔49，用于将螺母8配合到移动结构或机器元件，例如图1的滑架。端板42的宽度大于端部夹具39之间的间隔，使得装配好的丝杠支撑件8能够装配到如图1所示的滑架3中的孔11中。在将单元插入到孔11中之后，丝杠7将被装配到内部构件14上的孔15中。

每个端板42具有大孔50，丝杠7穿过大孔50，以允许螺纹12相对于端板42在所有尺寸上具有显著的间隙，允许螺母通过移动结构或机器(例如图1的滑架3)补偿螺纹12在水平和垂直两个维度上的错位。

为了辅助螺母8的组装。中间构件18具有两个径向相对的装载槽31，槽延伸至中间构件的宽度的一半。槽的尺寸设置成使得槽31的径向相对的基底由内部构件14的外表面17的直径间隔开。每个槽31的宽度等于或略大于内部构件的宽度。内部构件14被侧向引入槽中，然后旋转到位。然后插入轴21。类似的过程用于将中间构件18插入到具有装载槽32的外部构件26上，然后将轴28安装到位。

在图2至图6中，为了清楚起见，省略了用于将螺母螺栓连接在一起的布置。这些在图7中示出。可见的主要部件如图1至图6所示，并且在此不重新引入。

在图7中，顶部支撑件和底部支撑件34具有穿过台阶部分36的螺栓孔52，侧部件38装配在台阶部分36上，侧部件38的端部具有螺纹孔53。此外，顶部支撑件和底部支撑件34具有定位孔55，侧部件38的端部具有相应的定位孔56。定位销54首先插入定位孔55,56中，然后螺栓51穿过螺栓孔52进入螺纹孔53并拧紧。

端板42具有贯穿的螺栓孔58。侧夹具39具有螺纹孔59。此外，端板42具有定位孔61，在侧夹具39中具有相应的定位孔62。定位销60首先插入定位孔61,62中，然后螺栓57穿过螺栓孔58进入螺纹孔59并拧紧。这将保持侧夹具39相对于端板42固定，但是允许侧部件38相对于侧夹具39沿与侧夹具39的V形截面的内表面41的顶点对齐的方向来回移动。这补偿了丝杠7在平行于V形截面轮廓41的顶点的轴线上的相对运动。同样，外部构件26的外表面33的V形截面轮廓与顶部支撑件和底部支撑件34的V形轮廓35接合，外部构件26的外表面33的V形截面轮廓允许丝杠7在垂直于V形截面轮廓41的顶点的轴线上移动。如上所述的环形构件14,18和26的布置允许丝杠7相对于由丝杠7驱动的结构或机器有角度地错位。

尽管安装工作台上的导轨或丝杠在垂直和水平方向上都有相当大的错位，但本发明的丝杠螺母将允许丝杠继续操作。

在图1至图7中，“顶部”、“底部”、“侧部”、“垂直”、“水平”指的是如图2所示的部件的取向，这些表述不应理解为限制这些构件在使用中的位置，因为螺母8能够以适当的取向装配到丝杠7上。

在图8中，螺母8如图2至图7所示，丝杠7穿过板42进入内部构件15的内螺纹内周边。除了通过转动丝杠7而引起的进入和离开内部构件15的运动之外，丝杠7在由80和82表示的圆锥形轮廓内自由运动，从而大大补偿螺母8内丝杠没有对齐螺母8时的移动。

虽然已经描述了本发明允许在两个维度上进行补偿，但是它可以被设计为仅在一个维度上进行补偿。图9示出了一个例子。这里省略了中间构件19，并且螺母包括具有凸形外周边17的内部构件15，内部构件15的凸形外周边17与外部构件26的凹形内周边27抵接。

外部构件26的外部轮廓为正方形，其具有一对平行边缘33和另一对平行边缘37。相对的顶部边缘和底部边缘33具有倒V形轮廓。相对的顶部支撑件和底部支撑件34安装在外侧边缘33上，支撑件34与边缘33相对的面具有匹配的V形轮廓35，倒置的V形边缘33配合到V形轮廓35中。侧面37不被支撑。外部构件26在垂直于内部构件15的中心轴线的轴线上可围绕内部构件旋转，但不在任何其他维度上旋转。为便于此，边缘33可在支撑件34的V形轮廓35中滑动。端板42安装在螺母的前面和后面，丝杠7仍旧通过孔65穿过端板42进入内螺纹内部构件15。

在图9的实施例中，丝杠7在由90和92表示的一维体积轮廓线内自由移动，允许补偿螺母8内丝杠在一维方向上没有对齐螺母8时的移动。

尽管图9所示的本发明的第二示例比图1至8的示例体积更小、重量更轻并且制造更便宜，但是在图10和11所示的本发明的第三示例中成本因此进一步减小。

在图10和图11中，为了清楚起见，省略了在其它附图中由标号7表示的丝杠。

螺母100包括具有中心孔104的内部环形构件102，中心孔104具有容纳丝杠的螺纹106。环形构件102具有中心轴线Y-Y’，环C的中心C在轴线Y-Y’上。

内部构件102具有与外部构件112的凹形内周边116抵接的凸形外周边114。

相对的轴108的轴线在垂直于中心轴线X-X’的线Z-Z’上，轴108安装在外部构件的顶部和底部的孔118中并且穿入内部构件102中的孔110。因此，外部构件112可在由Z-Z’限定的轴线上围绕内部构件旋转。轴线Z-Z’穿过内部构件102的中心C。外部构件112的顶部和底部120具有限定平行平面的平坦表面122。形状为直圆柱体边缘段的支撑件124具有平坦内表面126和外圆表面128。螺栓孔130和销孔132从一侧到另一侧穿过支撑件。在顶表面和底表面之间的外部构件112的侧面134具有切口以容纳螺栓承载件136。圆形端板138具有朝向其周边的螺栓孔和销孔以及大的中心孔，丝杠将穿过中心孔从而与围绕内部构件102的孔104的螺纹106接合。应当注意，支撑件的外圆表面128的曲率与端板138的周边相匹配。端板具有用于螺栓的孔140和销的孔142。螺栓144和销146与螺钉承载架136和支撑件124接合以将螺母100螺栓连接在一起。

如图9所示，如图10和11中的仅具有内部构件和外部构件的螺母允许丝杠在一个维度上相对自由的移动，丝杠通过内部构件102以一种方式或另一种方式拧紧。图9和图10的螺母比图1至图9的示例的螺母更紧凑，因此更轻。

在图1至图7的描述中，“顶部”、“底部”、“侧部”、“垂直”、“水平”指的是如图2中所示的相关构件的取向，这些表述不应理解为限制这些构件在使用中的位置，因为螺母8能够以任何适当的取向装配到丝杠7上。

Claims (8)

1.用于丝杠的螺母，包括两个或多个同心环状构件，一个构件包含在其外部的另一构件内，在对齐时，所述两个或多个同心环状构件具有公共轴线，并且其中，第一构件具有外凸的球形周边，第二构件具有内球形凹周边，所述周边与中心同心，并且第二构件的内周边与第一构件的外周边接合，第二构件被限制为在垂直于公共轴线的轴线上围绕第一构件旋转：一个构件是中心孔具有内螺纹的内部构件，以及一个构件是具有至少一对平行的外表面的外部构件；所述平行的外表面被支撑为与安装在框架中的一对相对的支撑件的配合表面滑动接触。

2.根据权利要求1所述的螺母，所述螺母具有外螺纹丝杠，所述外螺纹丝杠安装在所述内部构件的中心孔内，所述丝杠的外螺纹与所述中心孔的内螺纹相配合，从而使所述螺母相对于螺纹来回移动。

3.根据权利要求1或2所述的螺母，所述螺母具有中间构件，所述中间构件具有设置在内部构件和外部构件之间的中心孔，所述中间构件具有凹内周边和凸外周边，所述凹内周边接合所述内部构件的凸外周边，所述凸外周边接合所述外部构件的凹内周边；所述中间构件被限制在垂直于公共轴线的第二轴线上围绕所述内部构件旋转，以及所述外部构件被限制在垂直于第二轴线和公共轴线的第三轴线上围绕所述中间构件旋转；所述外部构件具有正方形或矩形周边，所述正方形或矩形周边具有一对相对的表面，所述一对相对的表面被支撑为与安装在框架中的一对相对的支撑件的相应的表面滑动接触。

4.根据权利要求3所述的螺母，其中，所述外部构件具有正方形或矩形周边，所述正方形或矩形周边具有两对相对的表面，所述两对相对的表面被支撑为与安装在框架中的两对相对的支撑件的相应表面滑动接触。

5.根据权利要求3或4所述的螺母，其中，所述外部环形构件的外周边的一对平行的外表面具有V形轮廓相对的边缘，所述V形轮廓相对的边缘接合在相应的支撑件的相应的相对的V形轮廓中。

6.根据权利要求1-3任一项所述的螺母，其中，所述外部构件具有一对平面的平行边缘，所述平面的平行边缘与相应的一对支撑件的平坦表面接合。

7.根据前述任一项权利要求所述的螺母，其中，所述内部环形构件和所述外部环形构件具有平行的侧面，在构件对准时，所述外部构件设置在板之间，所述板平行于构件的平行的侧面，所述板和所述平行的侧面之间具有空间。

8.根据权利要求7所述的螺母，其中，所述板是圆盘，并且其中所述外部构件具有一对平面的平行边缘，所述平面的平行边缘与相对应的一对支撑件的平坦表面接合，并且其中所述支撑件的外表面的曲率与所述板的周边相匹配。