CN112049907A - 环齿螺母行星滚柱丝杠 - Google Patents

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林金国
黄鸿坤
黄强强
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Abstract

本发明涉及一种环齿螺母行星滚柱丝杠，包括丝杠、螺母、滚柱、行星架、挡圈，所述滚柱中间为螺纹结构，滚柱两端为环齿结构；所述螺母的内孔在轴向上具有三种结构：位于螺母两端的行星架及挡圈安装结构、对称分布于螺母两端的环齿结构以及螺母中间段的避让台阶孔；所述滚柱均匀地分布于丝杠的四周，所述滚柱两端的环齿与螺母两端的环齿相啮合，中间的螺纹与丝杠的螺纹相啮合而不与螺母相啮合。本发明通过将滚柱设计成两端环齿中间螺纹，螺母设计为两端环齿中间中空的结构，通过特定的传动比及螺纹结构参数设计，理论上实现了该行星滚柱丝杠的恒导程。

Description

环齿螺母行星滚柱丝杠
技术领域
本发明涉及一种将旋转运动转化为直线运动的行星螺旋传动机构，尤其是一种用于重载高速传动的行星滚柱丝杠。
背景技术
相比滚珠丝杠，滚柱丝杠具有承载能力更强、速度更快、精度更高、寿命更长、维护成本低等特点，从而成为航空机械、数控机床、精密仪器和仪表等精密机械设备中最为关键的基础部件之一，并得到了相当广泛的应用。
行星滚柱丝杠除丝杠、螺母、滚柱外，还包括内齿圈、行星架、挡圈等零件。根据传动过程中滚柱与螺母、丝杠之间的相对运动形式，行星滚柱丝杠大体上可以分成标准型、螺母型和循环型等三种类型，其中标准型滚柱与螺母轴向保持相对静止，螺母型滚柱与丝杠轴向保持相对静止，循环型滚柱相对于螺母作轴向周期型前后运动。
在具体运动过程中滚柱螺纹与丝杠螺纹、螺母螺纹分别啮合，以传动动力。当丝杠旋转时，螺母沿丝杠轴线移动，滚柱自转同时绕丝杠作行星运动，同时保持与螺母相同的轴向移动速度。通过上述的运动将旋转运动转化为直线运动。
在现有技术中，标准型和螺母型行星滚柱丝杠的滚柱是中间段是螺纹结构，两端是齿轮结构，滚柱螺纹分别与丝杠及螺母的螺纹结构相啮合。滚柱轴端的齿轮结构与固定于螺母上的内齿圈相啮合。在循环型的行星滚柱丝杠中，滚柱上为纯环齿结构，螺母上为螺纹结构，在传动过程中存在噪声大等缺陷。在其他形式的行星滚柱丝杠中，滚柱为环齿纯结构，螺母上也为纯环齿结构，但是在传动过程中，其在原理上存在导程不确定的缺陷。
发明内容
为了进一步优化行星滚柱丝杠的设计，降低行星滚柱丝杠在加工、制造以及装配中的难度，本发明提供了一种新型的环齿螺母行星滚柱丝杠杠，该新型行星滚柱丝杠具有恒定的导程；环齿螺母的行星滚柱丝杠，能够大幅度降低螺母以及滚柱的加工难度，避免常规行星滚柱丝杠滚柱齿轮的加工，取消了螺母的螺纹加工，仅仅在螺母的两端加工环齿以承受轴向载荷以及形成固定的传动比，并且滚柱上的螺纹仅仅与丝杠相啮合，大幅度降低了装配的难度。
为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种环齿螺母行星滚柱丝杠，包括丝杠、螺母、滚柱、行星架、挡圈，所述滚柱中间为螺纹结构，滚柱两端为环齿结构；所述螺母的内孔在轴向上具有三种结构：位于螺母两端的行星架及挡圈安装结构、对称分布于螺母两端的环齿结构以及螺母中间段的避让台阶孔；所述滚柱均匀地分布于丝杠的四周，所述滚柱两端的环齿与螺母两端的环齿相啮合，中间的螺纹与丝杠的螺纹相啮合而不与螺母相啮合。
进一步，所述滚柱两端最外侧的轴头为光轴结构，两端的轴头与行星架上均匀分布的圆孔相配合，能够避免滚柱之间的相互碰撞摩擦，改善受力状态。
进一步，左右两个行星架安装于螺母两端，挡圈安装于螺母的沟槽之内，用于行星架的轴向位置限定。
进一步，所述滚柱的螺纹为单头螺纹，螺纹的螺距与丝杠螺纹的螺距相同。
进一步，所述丝杠的螺纹为多头螺纹。
进一步，当丝杠旋转时，所述螺母沿丝杠轴线移动，所述滚柱自转同时绕丝杠作行星运动，并保持与螺母相同的轴向移动速度，将旋转运动转化为直线运动。
进一步，所述环齿螺母行星滚柱丝杠还设有预紧结构，所述预紧结构为锁紧预紧结构或弹性碟簧预紧结构。
进一步，所述锁紧预紧结构由调整垫片、锁紧螺钉螺母组成，所述调整垫片置于两个半螺母之间，两个半螺母之间通过锁紧螺钉螺母连接，通过锁紧螺钉螺母对该行星滚柱丝杠施加预紧力，使得环齿接触处更加的紧密，不易滑动，保证传动比的稳定性。
本发明的有益效果是：
本发明提供了一种环齿螺母的新型行星滚柱丝杠，通过将滚柱设计成两端环齿中间螺纹，螺母设计为两端环齿中间中空的结构，通过特定的传动比及螺纹结构参数设计，理论上实现了该行星滚柱丝杠的恒导程。
通过该发明得到的行星滚柱丝杠在加工、制造、装配等方面具有很大的优势，降低了在生产过程中的难度。进一步环齿结构的设计可以进一步提高该行星滚柱丝杠的极限转速。
附图说明
图1是本发明的环齿螺母行星滚柱丝杠组成立体示意图；
图2是滚柱结构立体示意图；
图3是滚柱结构平面示意图；
图4是螺母结构立体示意图；
图5是丝杠结构立体示意图；
图6是具有预紧结构的行星滚柱丝杠组成立体示意图。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
如图1所示，一种环齿螺母行星滚柱丝杠，包括丝杠1、螺母2、滚柱3、行星架4、挡圈5等零件。
如图2，3所示，滚柱3的中间为螺纹结构3-3，该螺纹一般为单头螺纹，螺纹的螺距与丝杠螺纹的螺距相同，滚柱3两端为环齿结构3-1，滚柱3两端最外侧为光轴结构3-2。
如图4所示，螺母2内孔在轴向上主要有三种结构：位于螺母两端的行星架及挡圈安装结构2-1、对称分布于螺母两端的环齿结构2-2以及螺母中间段的避让台阶孔2-3。
如图5所示，丝杠轴端在实际应用过程中可以设计成任意的结构，丝杠的螺纹为多头螺纹。为实现该行星滚柱丝杠的恒定导程，丝杠螺纹公称直径、头数，滚柱螺纹、环齿中径以及螺母环齿中径之间应该满足特定的关系。
如图1所示，滚柱3均匀地分布于丝杠1的四周，滚柱3两端的环齿与螺母2两端的环齿相啮合，中间的螺纹与丝杠1的螺纹相啮合而不与螺母2相啮合，两端的轴头与行星架4上均匀分布的圆孔相配合，避免滚柱之间的相互碰撞摩擦，改善受力状态。左右两个行星架4安装于螺母2两端，挡圈5安装于螺母2的沟槽之内，主要用于行星架4的轴向位置限定。
在具体运动过程中滚柱螺纹与丝杠螺纹啮合，滚柱环齿与螺母的环齿相啮合，以满足特定的传动比。当丝杠旋转时，螺母沿丝杠轴线移动，滚柱自转同时绕丝杠作行星运动，同时保持与螺母相同的轴向移动速度。通过上述的运动将旋转运动转化为直线运动。
该行星滚柱丝杠除上述结构形式外，在实际应用过程亦可以设计成具有预紧的结构形式，具有预紧的结构形式总体上可以降低行星滚柱丝杠滑动的可能性。如图6，具有预紧结构的新型行星滚柱丝杠，除丝杠1、螺母2、滚柱3,行星架4、挡圈5等零件外，还包括调整垫片6、锁紧螺钉螺母7等零件。通过调整垫片6以及锁紧螺钉螺母7可以对该行星滚柱丝杠施加一定的预紧力，使得环齿接触处更加的紧密，不易滑动，保证传动比的稳定性。除此种形式的预紧结构外，还有可以有弹性碟簧预紧等结构形式。

Claims (8)

1.一种环齿螺母行星滚柱丝杠，包括丝杠、螺母、滚柱、行星架、挡圈，其特征在于：所述滚柱中间为螺纹结构，滚柱两端为环齿结构；所述螺母的内孔在轴向上具有三种结构：位于螺母两端的行星架及挡圈安装结构、对称分布于螺母两端的环齿结构以及螺母中间段的避让台阶孔；所述滚柱均匀地分布于丝杠的四周，所述滚柱两端的环齿与螺母两端的环齿相啮合，中间的螺纹与丝杠的螺纹相啮合而不与螺母相啮合。
2.根据权利要求1所述的环齿螺母行星滚柱丝杠，其特征在于：所述滚柱两端最外侧的轴头为光轴结构，两端的轴头与行星架上均匀分布的圆孔相配合，能够避免滚柱之间的相互碰撞摩擦，改善受力状态。
3.根据权利要求1所述的环齿螺母行星滚柱丝杠，其特征在于：左右两个行星架安装于螺母两端，挡圈安装于螺母的沟槽之内，用于行星架的轴向位置限定。
4.根据权利要求1所述的环齿螺母行星滚柱丝杠，其特征在于：所述滚柱的螺纹为单头螺纹，螺纹的螺距与丝杠螺纹的螺距相同。
5.根据权利要求1所述的环齿螺母行星滚柱丝杠，其特征在于：所述丝杠的螺纹为多头螺纹。
6.根据权利要求1所述的环齿螺母行星滚柱丝杠，其特征在于：当丝杠旋转时，所述螺母沿丝杠轴线移动，所述滚柱自转同时绕丝杠作行星运动，并保持与螺母相同的轴向移动速度，将旋转运动转化为直线运动。
7.根据权利要求1所述的环齿螺母行星滚柱丝杠，其特征在于：所述环齿螺母行星滚柱丝杠还设有预紧结构，所述预紧结构为锁紧预紧结构或弹性碟簧预紧结构。
8.根据权利要求7所述的环齿螺母行星滚柱丝杠，其特征在于：所述锁紧预紧结构由调整垫片、锁紧螺钉螺母组成，所述调整垫片置于两个半螺母之间，两个半螺母之间通过锁紧螺钉螺母连接，通过锁紧螺钉螺母对该行星滚柱丝杠施加预紧力，使得环齿接触处更加的紧密，不易滑动，保证传动比的稳定性。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112855931A (zh) * 2021-01-25 2021-05-28 东北林业大学 一种基于行星滚柱丝杠的罐门开启装置
CN115111335A (zh) * 2022-08-25 2022-09-27 杭州新剑机电传动股份有限公司 微小导程差动式行星滚柱丝杠、装配工装以及装配方法

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