CN110107664A - 一种大长径比螺母反向式行星滚柱丝杠 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种大长径比螺母反向式行星滚柱丝杠，属于行星滚柱丝杠技术领域。本发明通过螺钉把多个螺母连接起来，可有效提高行星滚柱丝杠的行程并降低大长径比螺母的加工难度。所述滚柱绕丝杆圆周方向均匀分布，其凸弧形外螺纹同时与螺母的三角形内螺纹和丝杆的三角形外螺纹以点接触方式相啮合。滚柱两端光轴安装在滚柱保持架上沿周向等距分布的孔内，滚柱两端的齿轮与丝杆上齿轮相啮合且其齿数比等于螺纹头数比。本发明不仅具有承载能力高，寿命长，抗冲击性能好等优点，而且不需要加工大长径比螺母，减小了加工难度，提高了生产效率。另外，本发明适用于一些安装空间要求较高的使用工况条件，易于实现机电融合直线作动器设计。

Description

一种大长径比螺母反向式行星滚柱丝杠
技术领域
本发明涉及一种大长径比螺母反向式行星滚柱丝杠，属于行星滚柱丝杠领 域。
背景技术
行星滚柱丝杠是一种新型的直线运动单元，其作用是将驱动电机的旋转运动 转变成伺服机构直线运动，同时将电机输入扭矩转化为输出机构轴向驱动力。行 星滚柱丝杠与传统的滚珠丝杠相比，具有更多的螺纹接触点和更大的接触半径， 极大地提高了其额定动载荷和静载荷。由于其具有大推力、高精度、高频响、高 效率、长寿命等突出优点，被广泛应用于数控机床、超精密仪器仪表、光电设备、 医疗器械和航空航天等精密传动场合。
随着现代的飞行器机电作动器系统逐渐向着高精度、高灵敏度、小体积、轻 质量发展，进而对伺服传动机构有了更高要求，促使传动部件向小体积、高集成 度方向发展。而从目前国内外的使用情况来看，滚柱丝杠输出轴与螺母采用法兰 连接，增加了重量及体积，缩短了行星滚柱丝杠的有效行程，故在一些安装空间 要求较高的使用工况条件下常采用长螺母反向式行星滚柱丝杠。
由于现有的螺纹加工技术的限制，当行星滚柱丝杠螺母长径比较大时(一般 长径比大于6：1时)，普通机床加工螺纹非常困难，对螺纹结构参数、精度等级 都难以保证，从而限制了反向式行星滚柱丝杠的螺母的长度，进而限制的行星 滚柱丝杠的有效行程，不能充分发挥反向式行星滚柱丝杠的结构优势。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述现有技术存在的问题，进而提供一种大长径 比螺母反向式行星滚柱丝杠。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种大长径比螺母反向式行星滚柱丝杠，所述大长径比螺母反向式行星滚 柱丝杠包括螺母a、内六角圆柱头螺钉、圆柱销、调整垫片、行星滚柱、滚柱保 持架、轴用弹性挡圈、丝杆、螺母b和螺母c，滚柱、滚柱保持架、轴用弹性挡圈 和丝杆均设置在螺母a、螺母b和螺母c内；行星滚柱沿圆周方向均匀设置在螺母a、 螺母b、螺母c与丝杆之间，行星滚柱的两端依次是滚柱保持架和轴用弹性挡圈； 丝杆同轴设置在螺母a、螺母b、螺母c内，丝杆上设置有多头外螺纹，丝杆两端 设有渐开线齿轮；螺母a、螺母c的一端具有法兰盘，螺纹b的两端均具有法兰盘， 法兰盘上设置有沿周向等距分布的螺纹孔；螺母a与螺母b和螺母b与螺母c之间放 置有调整垫片且通过螺钉固定连接，并采用圆柱销定位。
本发明一种大长径比螺母反向式行星滚柱丝杠，所述多个行星滚柱沿圆周 方向均匀设置在丝杆和螺母a、螺母b、螺母c之间，构成行星螺纹传动机构；所 述多个行星滚柱均设置有与丝杆上多头外螺纹相啮合的单头螺纹，且行星滚柱两 端均具有圆柱形光轴和渐开线齿轮，行星滚柱两端的光轴分别与行星滚柱两端的 滚柱保持架沿周向均布开设的内孔转动连接，行星滚柱两端的齿轮与丝杆上齿轮 相啮合，且行星滚柱两端的齿轮传动比与丝杆多头外螺纹的头数和行星滚柱螺纹 的头数比相同。
本发明一种大长径比螺母反向式行星滚柱丝杠，所述螺母a、螺母b、螺母c 上均设置有与丝杆上多头外螺纹相同头数的多头内螺纹，螺母a、螺母b、螺母c 与多个行星滚柱的单头外螺纹相配合，构成螺纹副传动。
本发明一种大长径比螺母反向式行星滚柱丝杠，所述螺母a、螺母b、螺母c 上多头内螺纹参数设置相同。
本发明一种大长径比螺母反向式行星滚柱丝杠，所述滚柱保持架浮动安装在 丝杆上，且滚柱保持架由轴用弹性挡圈沿丝杆的轴向固定。
本发明一种大长径比螺母反向式行星滚柱丝杠，所述螺母a、螺母b、螺母c、 行星滚柱和丝杆的螺距相等，行星滚柱和丝杆螺纹旋向相反，螺母a、螺母b、 螺母c和丝杆螺纹旋向及螺纹头数相同。
本发明一种大长径比螺母反向式行星滚柱丝杠，所述行星滚柱单头螺纹中径 大小等于其渐开线齿轮中径大小。
本发明一种大长径比螺母反向式行星滚柱丝杠，所述行星滚柱绕丝杆圆周方 向均匀分布，行星滚柱的凸弧形外螺纹同时与螺母a、螺母b、螺母c的多头内螺 纹和丝杆的多头外螺纹以点接触方式相啮合；所述多头外螺纹和多头内螺纹的牙 型角为45°。
本发明一种大长径比螺母反向式行星滚柱丝杠，与滚珠丝杠相比具有高承载 能力、大推力、抗冲击性强、长寿命等突出优点，又提高了行星滚柱丝杠的有效 行程，适用在一些安装空间要求较高的使用工况条件下；本发明采用几个螺母通 过法兰盘连接，大大降低了大长径比螺母内螺纹加工的难度，解决了普通机床无 法加工大长径比螺母内螺纹的问题，提高了生产效率同时降低了生产成本。
附图说明
图1为本发明一种大长径比螺母反向式行星滚柱丝杠的结构示意图。
图2为本发明丝杆、行星滚柱、滚柱保持架、轴用弹性挡圈装配体的结构 示意图。
图3为本发明螺母装配体的结构示意图。
图4为本发明丝杆的结构示意图。
图5为本发明行星滚柱的结构示意图。
图中的附图标记，1为螺母a，2为内六角圆柱头螺钉，3为圆柱销，4为调整 垫片，5为行星滚柱，6为滚柱保持架，7为轴用弹性挡圈，8为丝杆，9为螺母b， 10为螺母c。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明做进一步的详细说明：本实施例在以本发明技术方 案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式，但本发明的保护范围不限于下述 实施例。
实施例一：如图1-5所示，本实施例所涉及的一种大长径比螺母反向式行星 滚柱丝杠，包括螺母a、内六角圆柱头螺钉、圆柱销、调整垫片、行星滚柱、滚 柱保持架、轴用弹性挡圈、丝杆、螺母b和螺母c，滚柱、滚柱保持架、轴用弹性 挡圈和丝杆均设置在螺母a、螺母b和螺母c内；行星滚柱沿圆周方向均匀设置在 螺母a、螺母b、螺母c与丝杆之间，行星滚柱的两端依次是滚柱保持架和轴用弹 性挡圈；丝杆同轴设置在螺母a、螺母b、螺母c内，丝杆上设置有多头外螺纹， 丝杆两端设有渐开线齿轮；螺母a、螺母c的一端具有法兰盘，螺纹b的两端均具 有法兰盘，法兰盘上设置有沿周向等距分布的螺纹孔；螺母a与螺母b和螺母b与螺母c之间放置有调整垫片且通过螺钉固定连接，并采用圆柱销定位。
工作时，螺母a、螺母b、螺母c做周向旋转运动，丝杠做轴向移动，行星滚 柱在自转的同时，又围绕着丝杆旋转，行星滚柱在螺母a、螺母b和螺母c的有效 行程内轴向移动。通过采用螺母a、螺母b和螺母c的连接方式，既增加了行星滚 柱丝杠的有效行程，又大大降低了大长径比螺母内螺纹的加工难度。
实施例二：如图1、2和5所示，本实施例所涉及的一种大长径比螺母反向式 行星滚柱丝杠，所述多个行星滚柱沿圆周方向均匀设置在丝杆和螺母a、螺母b、 螺母c之间，构成行星螺纹传动机构；所述多个行星滚柱均设置有与丝杆上多头 外螺纹相啮合的单头螺纹，且行星滚柱两端均具有圆柱形光轴和渐开线齿轮，行 星滚柱两端的光轴分别与行星滚柱两端的滚柱保持架沿周向均布开设的内孔转 动连接，行星滚柱两端的齿轮与丝杆上齿轮相啮合，且行星滚柱两端的齿轮传动 比与丝杆多头外螺纹的头数和行星滚柱螺纹的头数比相同。
滚柱的数量根据强度要求及周向空间可设置为三个、五个、七个、九个、十 个或十二个，每个滚柱均设置有与丝杆多头外螺纹相啮合且螺纹牙侧面为圆弧状 的单头螺纹。滚柱两端具有圆柱形光轴和渐开线齿轮，光轴用于可转动安装在保 持架上的孔内，滚柱上的齿轮与丝杠上的齿轮相啮合，构成一对外啮合齿轮副， 且外啮合齿轮副的传动节圆直径分别与滚柱传动节圆直径dr、丝杆传动节圆直径 ds相同，以确保滚柱轴线平行于丝杆轴线而正常滚动，且为纯滚动。所述外啮合 齿轮副齿轮传动比等同于单头螺纹和多头外螺纹的头数比。
实施例三：如图1和3所示，本实施例所涉及的一种大长径比螺母反向式行星 滚柱丝杠，所述螺母a、螺母b、螺母c上均设置有与丝杆上多头外螺纹相同头数 的多头内螺纹，螺母a、螺母b、螺母c与多个行星滚柱的单头外螺纹相配合，构 成螺纹副传动。
实施例四：如图3所示，本实施例所涉及的一种大长径比螺母反向式行星滚 柱丝杠，所述螺母a、螺母b、螺母c上多头内螺纹参数设置相同。
实施例五：如图1和5所示，本实施例所涉及的一种大长径比螺母反向式行星滚柱丝 杠，所述滚柱保持架浮动安装在丝杆上，且滚柱保持架由轴用弹性挡圈沿丝杆的轴向固定。
实施例六：如图1-3所示，本实施例所涉及的一种大长径比螺母反向式行星 滚柱丝杠，所述螺母a、螺母b、螺母c、行星滚柱和丝杆的螺距相等，行星滚 柱和丝杆螺纹旋向相反，螺母a、螺母b、螺母c和丝杆螺纹旋向及螺纹头数相同。
实施例七：如图5所示，本实施例所涉及的一种大长径比螺母反向式行星滚 柱丝杠，所述行星滚柱单头螺纹中径大小等于其渐开线齿轮中径大小。
实施例八：如图2所示，本实施例所涉及的一种大长径比螺母反向式行星滚 柱丝杠，所述行星滚柱绕丝杆圆周方向均匀分布，行星滚柱的凸弧形外螺纹同时 与螺母a、螺母b、螺母c的多头内螺纹和丝杆的多头外螺纹以点接触方式相啮合； 所述多头外螺纹和多头内螺纹的牙型角为45°。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，这些具体实施方式都是基于本 发明整体构思下的不同实现方式，而且本发明的保护范围并不局限于此，任何熟 悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替 换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要 求书的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种大长径比螺母反向式行星滚柱丝杠，其特征在于，所述大长径比螺母反向式行星滚柱丝杠包括螺母a(1)、内六角圆柱头螺钉(2)、圆柱销(3)、调整垫片(4)、行星滚柱(5)、滚柱保持架(6)、轴用弹性挡圈(7)、丝杆(8)、螺母b(9)和螺母c(10)，滚柱(5)、滚柱保持架(6)、轴用弹性挡圈(7)和丝杆(8)均设置在螺母a(1)、螺母b(9)和螺母c(10)内；行星滚柱(5)沿圆周方向均匀设置在螺母a(1)、螺母b(9)、螺母c(10)与丝杆(8)之间，行星滚柱(5)的两端依次是滚柱保持架(6)和轴用弹性挡圈(7)；丝杆(8)同轴设置在螺母a(1)、螺母b(9)、螺母c(10)内，丝杆(8)上设置有多头外螺纹，丝杆(8)两端设有渐开线齿轮；螺母a(1)、螺母c(10)的一端具有法兰盘，螺纹b(9)的两端均具有法兰盘，法兰盘上设置有沿周向等距分布的螺纹孔；螺母a(1)与螺母b(9)和螺母b(9)与螺母c(10)之间放置有调整垫片(4)且通过螺钉(2)固定连接，并采用圆柱销(3)定位。
2.根据权利要求1所述的一种大长径比螺母反向式行星滚柱丝杠，其特征在于，所述多个行星滚柱(5)沿圆周方向均匀设置在丝杆(8)和螺母a(1)、螺母b(9)、螺母c(10)之间，构成行星螺纹传动机构；所述多个行星滚柱(5)均设置有与丝杆(8)上多头外螺纹相啮合的单头螺纹，且行星滚柱(5)两端均具有圆柱形光轴和渐开线齿轮，行星滚柱(5)两端的光轴分别与行星滚柱(5)两端的滚柱保持架(6)沿周向均布开设的内孔转动连接，行星滚柱(5)两端的齿轮与丝杆(8)上齿轮相啮合，且行星滚柱(5)两端的齿轮传动比与丝杆(8)多头外螺纹的头数和行星滚柱(5)螺纹的头数比相同。
3.根据权利要求1或2所述的一种大长径比螺母反向式行星滚柱丝杠，其特征在于，所述螺母a(1)、螺母b(9)、螺母c(10)上均设置有与丝杆(8)上多头外螺纹相同头数的多头内螺纹，螺母a(1)、螺母b(9)、螺母c(10)与多个行星滚柱(5)的单头外螺纹相配合，构成螺纹副传动。
4.根据权利要求3所述的一种大长径比螺母反向式行星滚柱丝杠，其特征在于，所述螺母a(1)、螺母b(9)、螺母c(10)上多头内螺纹参数设置相同。
5.根据权利要求1所述的大长径比螺母反向式行星滚柱丝杠，其特征在于，所述滚柱保持架(6)浮动安装在丝杆(8)上，且滚柱保持架(6)由轴用弹性挡圈(7)沿丝杆(8)的轴向固定。
6.根据权利要求1所述的一种大长径比螺母反向式行星滚柱丝杠，其特征在于，所述螺母a(1)、螺母b(9)、螺母c(10)、行星滚柱(5)和丝杆(8)的螺距相等，行星滚柱(5)和丝杆(8)螺纹旋向相反，螺母a(1)、螺母b(9)、螺母c(10)和丝杆(8)螺纹旋向及螺纹头数相同。
7.根据权利要求2所述的一种大长径比螺母反向式行星滚柱丝杠，其特征在于，所述行星滚柱(5)单头螺纹中径大小等于其渐开线齿轮中径大小。
8.根据权利要求1或7所述的一种大长径比螺母反向式行星滚柱丝杠，其特征在于，所述行星滚柱(5)绕丝杆(8)圆周方向均匀分布，行星滚柱(5)的凸弧形外螺纹同时与螺母a(1)、螺母b(9)、螺母c(10)的多头内螺纹和丝杆(8)的多头外螺纹以点接触方式相啮合；所述多头外螺纹和多头内螺纹的牙型角为45°。
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