CN110486433B - 一种螺母可分离式行星滚柱丝杠副 - Google Patents
一种螺母可分离式行星滚柱丝杠副 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种螺母可分离式行星滚柱丝杠副,在普通行星滚柱丝杠副的基础上将丝杠螺母采用两块半圆形可分离式设计,利用电磁锁实现两瓣螺母的抱紧与分离,利用杠杆原理实现电磁锁锁紧力分离力的放大,当发生螺纹卡死或卡塞故障后,将两块半圆形薄壁螺母沿径向脱开,使得螺母内螺纹牙与滚柱外螺纹牙互不接触,丝杠副无法传递轴向载荷,进而作动杆成为浮动阻尼状态,从而达到故障隔离的目的,提高了滚柱丝杠的使用安全性。
Description
技术领域
本发明属于精密传动技术领域,尤其涉及一种螺母可分离式行星滚柱丝杠副。
背景技术
行星滚柱丝杠副作为一种精密的直线运动单元,以其独特的结构和优越的性能,被广泛应用到高档数控机床、精密仪表、工业机器人、高端武器装备等领域,相比滚珠丝杠副而言,行星滚柱丝杠副采用螺纹传动,承载介质为一定数量圆周布置的滚柱,载荷接触点更多,故而在相同丝杠直径的前提下,能够承受更大的负载,均载效果更明显。
目前行星滚柱丝杠的结构形式,主要由一个整体式螺母、一个丝杆、两个保持架和若干数量的滚柱组成,驱动方式分为螺母作旋转运动,丝杆做直线运动,或丝杆做旋转运动,螺母做直线运动。
该现有技术所存在的问题和缺陷是:行星滚柱丝杠副采用整体式螺母设计,并多头螺柱,内部结构较复杂,且传动螺牙较小,安装精度高,一旦螺牙发生破坏,很容易发生卡塞,而且滚柱丝杠作为重要的传动单元,一旦发生卡塞如果无法进行故障隔离将产生致命的后果。因此,有必要发明一种螺母分离式行星滚柱丝杠副以解决迫切需求。
发明内容
本发明解决的技术问题是:克服现有技术的不足,提供了一种螺母可分离式行星滚柱丝杠副。
本发明目的通过以下技术方案予以实现:
一种螺母可分离式行星滚柱丝杠副,包括丝杆、丝杠螺母A、丝杠螺母B、销轴、丝杠导轨和滚柱;
丝杠螺母A和丝杠螺母B通过销轴贴合固定,贴合后的结构与丝杆、滚柱形成一个完整的丝杠,所述丝杠安装在丝杠导轨上;
丝杠螺母A和丝杠螺母B上安装有分离结构,用于实现丝杠螺母A和丝杠螺母B的贴合与分离。
所述分离结构包括四个滑块、电磁锁A部分、电磁锁B部分和四根拉杆;
丝杠螺母A和丝杠螺母B上下两端的侧面均设计有滑槽,每个滑槽中安装有一个滑块,每个滑块通过铰链与拉杆一端连接,位于丝杠螺母A一侧的两个拉杆另一端通过铰链铰接于丝杠螺母A上,位于丝杠螺母B一侧的两个拉杆通过铰链铰接于丝杠螺母B上;
电磁锁A部分上端设计有滑槽,电磁锁B部分下端设计有滑槽,位于丝杠螺母A和丝杠螺母B上端的滑块能够沿电磁锁A部分上端滑槽左右滑动,位于丝杠螺母A和丝杠螺母B下端的滑块能够沿电磁锁B部分上端滑槽左右滑动。
正常工作状态下,丝杠螺母A和丝杠螺母B贴合,位于丝杠螺母A一侧的两个拉杆夹角为30°-60°,位于丝杠螺母B一侧的两个拉杆夹角为30°-60°。
正常工作状态下,丝杠螺母A与丝杠导轨之间、丝杠螺母B与丝杠导轨之间的距离大于2倍的滚柱螺牙高度,小于滚柱螺牙大径。
丝杠螺母A和丝杠螺母B的分离距离大于4倍的滚柱螺牙高度,并小于滚柱螺牙大径。
丝杠螺母A和丝杠螺母B与销轴为过盈配合,过盈量为1-3微米。
丝杠螺母A和丝杠螺母B均为半圆、薄壁形状。
丝杠螺母A和丝杠螺母B在初加工和热处理完成之后,利用销轴贴合固定,再进行滚道螺纹加工,保证丝杠螺母A和丝杠螺母B两瓣螺母滚道螺纹的一致性及精度。
所述电磁锁A部分和电磁锁B部分的间距大于β,β满足如下公式:
L为每根拉杆两个铰支孔之间的距离,α为每个丝杠螺母侧两根拉杆之间的夹角,s为滚柱螺牙高度。
所述螺母可分离式行星滚柱丝杠副的工作过程如下:
S1、正常工作时,控制电磁锁A部分和电磁锁B部分产生排斥力,推动四个滑块相向运动,即上面两个滑块向上运动,下面两个滑块向下运动,通过拉杆使得丝杠螺母A和丝杠螺母B贴合抱紧;
S2、发生卡塞时,控制电磁锁A部分和电磁锁B部分产生吸合力,拉动四个滑块相对运动,即上面两个滑块向下运动,下面两个滑块向上运动,通过拉杆使得丝杠螺母A和丝杠螺母B相互分离。
本发明与现有技术相比具有如下有益效果:
(1)本发明丝杠螺母采用分离式设计,当丝杠副发生卡塞后,利用电磁锁将螺母进行径向脱开,使得丝杠副不再承受轴向载荷,从而达到故障隔离的目的,提高了滚柱丝杠的使用安全性。
(2)本发明采用电磁锁对螺母进行抱紧和分离,工作原理简单,故障解除效率高、稳定可靠。
(3)本发明采用杠杠原理实现电磁锁锁紧力分离力的放大,降低了对锁能力的要求,同时也减小了丝杠整体尺寸和重量。
(4)本发明能够解锁接触螺纹牙型卡死故障,使得丝杠成为阻尼浮动状态,如有余度配置,不会影响其它余度的工作。
(5)本发明采用行星滚柱丝杠副结构,具备质量轻、体积小、承载能力大的优点,同时相比滚珠丝杠副而言,避免了当发生螺纹卡死或卡塞故障后对螺母进行分离后,发生滚珠散乱的问题。
附图说明
图1是本发明丝杠副组成示意图;
图2是本发明丝杠螺母贴合时的工作原理图;
图3是本发明丝杠螺母分离时的工作原理图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明:
本发明提出了一种螺母可分离式行星滚柱丝杠副,在普通行星滚柱丝杠副的基础上将丝杠螺母采用两块半圆形可分离式设计,利用电磁锁实现两瓣螺母的抱紧与分离,利用杠杆原理实现电磁锁锁紧力分离力的放大,当发生螺纹卡死或卡塞故障后,将两块半圆形薄壁螺母沿径向脱开,使得螺母内螺纹牙与滚柱外螺纹牙互不接触,丝杠副无法传递轴向载荷,进而作动杆成为浮动阻尼状态,从而达到故障隔离的目的。
如图1所示,本发明包括丝杆1、丝杠螺母A 2、丝杠螺母B3、销轴8、丝杠导轨9和滚柱10。
丝杠螺母A 2和丝杠螺母B3均为半圆、薄壁形状。通过销轴8贴合固定,配合形式为过盈配合,过盈量为1-3微米。丝杠螺母A 2和丝杠螺母B3在初加工和热处理完成之后,利用销轴8贴合固定,再进行滚道螺纹加工,保证丝杠螺母A 2和丝杠螺母B3两瓣螺母滚道螺纹的一致性及精度。
滚柱10放置于贴合后的结构中,丝杆1螺纹旋入滚柱10中,形成一个完整的丝杠,丝杠安装在丝杠导轨9上;
丝杠螺母A 2和丝杠螺母B3上安装有分离结构,用于实现丝杠螺母A 2和丝杠螺母B3的贴合与分离。
具体地,分离结构包括滑块4、电磁锁A部分5、电磁锁B部分6和拉杆7;滑块4有四个,拉杆7有四根,四根拉杆长度相同。
丝杠螺母A 2和丝杠螺母B3上下两端的侧面均设计有滑槽,每个滑槽中安装有一个滑块,每个滑块通过铰链与拉杆一端连接,位于丝杠螺母A 2一侧的两个拉杆另一端通过铰链铰接于丝杠螺母A 2上,位于丝杠螺母B 3一侧的两个拉杆通过铰链铰接于丝杠螺母B3上。
电磁锁A部分5上端设计有滑槽,电磁锁B部分6下端设计有滑槽,位于丝杠螺母A2和丝杠螺母B3上端的滑块能够沿电磁锁A部分5上端滑槽左右滑动,位于丝杠螺母A 2和丝杠螺母B3下端的滑块能够沿电磁锁B部分6上端滑槽左右滑动。
正常工作状态下,丝杠螺母A 2和丝杠螺母B3贴合,位于丝杠螺母A 2一侧的两个拉杆夹角为30°-60°,位于丝杠螺母B 3一侧的两个拉杆夹角为30°-60°。
正常工作状态下,丝杠螺母A2与丝杠导轨9之间、丝杠螺母B 3与丝杠导轨9之间的距离大于2倍的滚柱螺牙高度,小于滚柱螺牙大径。一般设计为3-5mm。
丝杠螺母A 2和丝杠螺母B3的分离距离大于4倍的滚柱螺牙高度,并小于滚柱10螺牙大径。
电磁锁A部分5和电磁锁B部分6的间距大于β,β满足如下公式:
L为每根拉杆两个铰支孔之间的距离,α为每个丝杠螺母侧两根拉杆之间的夹角,s为滚柱螺牙高度。
螺母可分离式行星滚柱丝杠副的工作过程如下:
S1、正常工作时,控制电磁锁A部分和电磁锁B部分产生排斥力,推动四个滑块相向运动,即上面两个滑块向上运动,下面两个滑块向下运动,通过拉杆使得丝杠螺母A和丝杠螺母B贴合抱紧;如图2所示。
S2、发生卡塞时,控制电磁锁A部分和电磁锁B部分产生吸合力,拉动四个滑块相对运动,即上面两个滑块向下运动,下面两个滑块向上运动,通过拉杆使得丝杠螺母A和丝杠螺母B相互分离。如图3所示。
本发明通过研究行星滚柱丝杠的结构形式和卡塞原理,发明了一种螺母分离式行星滚柱丝杠副,当丝杠副发生卡塞后,利用电磁离合器将螺母进行径向脱开,使得丝杠副不再承受轴向载荷,从而达到故障隔离的目的,提高了滚柱丝杠的使用安全性。
以上所述的实施例只是本发明较优选的具体实施方式,本领域的技术人员在本发明技术方案范围内进行的通常变化和替换都应包含在本发明的保护范围内。
本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员的公知技术。
Claims (8)
1.一种螺母可分离式行星滚柱丝杠副,其特征在于:包括丝杆(1)、丝杠螺母A(2)、丝杠螺母B(3)、销轴(8)、丝杠导轨(9)和滚柱(10);
丝杠螺母A(2)和丝杠螺母B(3)通过销轴(8)贴合固定,贴合后的结构与丝杆(1)、滚柱(10)形成一个完整的丝杠,所述丝杠安装在丝杠导轨(9)上;
丝杠螺母A(2)和丝杠螺母B(3)上安装有分离结构,用于实现丝杠螺母A(2)和丝杠螺母B(3)的贴合与分离;
所述分离结构包括四个滑块、电磁锁A部分(5)、电磁锁B部分(6)和四根拉杆;
丝杠螺母A(2)和丝杠螺母B(3)上下两端的侧面均设计有滑槽,每个滑槽中安装有一个滑块,每个滑块通过铰链与拉杆一端连接,位于丝杠螺母A(2)一侧的两个拉杆另一端通过铰链铰接于丝杠螺母A(2)上,位于丝杠螺母B(3)一侧的两个拉杆通过铰链铰接于丝杠螺母B(3)上;
电磁锁A部分(5)上端设计有滑槽,电磁锁B部分(6)下端设计有滑槽,位于丝杠螺母A(2)和丝杠螺母B(3)上端的滑块能够沿电磁锁A部分(5)上端滑槽左右滑动,位于丝杠螺母A(2)和丝杠螺母B(3)下端的滑块能够沿电磁锁B部分(6)下端滑槽左右滑动;
正常工作状态下,丝杠螺母A(2)和丝杠螺母B(3)贴合,位于丝杠螺母A(2)一侧的两个拉杆夹角为30°-60°,位于丝杠螺母B(3)一侧的两个拉杆夹角为30°-60°。
2.根据权利要求1所述的一种螺母可分离式行星滚柱丝杠副,其特征在于:正常工作状态下,丝杠螺母A(2)与丝杠导轨(9)之间、丝杠螺母B(3)与丝杠导轨(9)之间的距离大于2倍的滚柱螺牙高度,小于滚柱螺牙大径。
3.根据权利要求1所述的一种螺母可分离式行星滚柱丝杠副,其特征在于:丝杠螺母A(2)和丝杠螺母B(3)的分离距离大于4倍的滚柱螺牙高度,并小于滚柱(10)螺牙大径。
4.根据权利要求1所述的一种螺母可分离式行星滚柱丝杠副,其特征在于:丝杠螺母A(2)和丝杠螺母B(3)与销轴(8)为过盈配合,过盈量为1-3微米。
5.根据权利要求1所述的一种螺母可分离式行星滚柱丝杠副,其特征在于:丝杠螺母A(2)和丝杠螺母B(3)均为半圆、薄壁形状。
6.根据权利要求1所述的一种螺母可分离式行星滚柱丝杠副,其特征在于:丝杠螺母A(2)和丝杠螺母B(3)在初加工和热处理完成之后,利用销轴(8)贴合固定,再进行滚道螺纹加工,保证丝杠螺母A(2)和丝杠螺母B(3)两瓣螺母滚道螺纹的一致性及精度。
8.根据权利要求1所述的一种螺母可分离式行星滚柱丝杠副,其特征在于:所述螺母可分离式行星滚柱丝杠副的工作过程如下:
S1、正常工作时,控制电磁锁A部分和电磁锁B部分产生排斥力,推动四个滑块相向运动,即上面两个滑块向上运动,下面两个滑块向下运动,通过拉杆使得丝杠螺母A和丝杠螺母B贴合抱紧;
S2、发生卡塞时,控制电磁锁A部分和电磁锁B部分产生吸合力,拉动四个滑块相对运动,即上面两个滑块向下运动,下面两个滑块向上运动,通过拉杆使得丝杠螺母A和丝杠螺母B相互分离。
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