CN114468533B - 丝杆螺母机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种丝杆螺母机构，丝杆螺母分为上螺母体和下螺母体；上螺母体与下螺母体之间有轴向防脱开结构，丝杆与上螺母体旋合，上螺母体与下螺母体之间有轴向间隙；下螺母体的底板的中心设有多块径向抱紧块,每块径向抱紧块上部的外侧面为从上内向下外倾斜的斜面,多块径向抱紧块的中心构成间断圆形螺纹孔，丝杆也与间断圆形螺纹孔旋合，上螺母体下端的第一中心孔为上小下大的锥形孔；上螺母体与下螺母体之间有弹簧，弹簧的作用是，当丝杆螺母机构的承载力超出弹簧预紧力时，丝杆带动上螺母体下压，使间断圆形螺纹孔的母螺纹对丝杆的公螺纹产生压紧力而自锁。本丝杆螺母机构具有超限自锁功能、且能轴向自锁和轴向解锁。

Description

丝杆螺母机构

技术领域

本发明涉及线性驱动技术领域，具体讲是一种丝杆螺母机构。

背景技术

丝杆螺母机构主要用于线性驱动，一般是将旋转运动转换为直线运动。现有的丝杆螺母机构的应用范围较广，在机床进给装置、机械传动装置、机械升降装置等很多技术领域均有广泛应用。

如在电动升降桌技术领域，一般采用电机盒与桌板固连，电机盒内的电机经蜗轮蜗杆机构带动丝杆螺母机构中的丝杆转动，丝杆在与升降桌的桌腿的固定套管固连的丝杆螺母内转动以顶升桌面或带动桌面下降。在使用过程中，如桌面负载过大或者桌面发生震动，有时会引起丝杆转动，丝杆转动的同时带动蜗轮、蜗杆以及电机的转轴转动，进而使桌面在电机未启动的状态有自动下降的现象，或称电动升降桌的桌面时而会出现自动下沉的技术问题。

为了解决电机未启动时电动升降桌的桌面自动下沉的技术问题，现有技术均采用对电机自锁或对升降套管自锁的结构，主要是两种制动结构，一种是采用扭簧反转时抱紧电机轴或升降管，另一种是采用摩擦结构始终抵至电机轴或升降管。前者扭簧的安装或更换较费力，且扭簧的自锁力不够，桌面承载力小，实际使用中仍时而出现桌面自动下沉的现象。后者最大的缺点是电机转动过程中，摩擦结构始终抵至电机轴或升降管，降低了电机效率，增加了电力消耗，也加快了电机轴或升降管的摩擦。并且以上两种结构均有结构较复杂、桌面承载力不够的缺点。

现有技术中偶有丝杆螺母机构上设锁止或脱开结构的技术方案的公开，但采用侧向即径向施压锁止和侧向脱开运行的方式，结构相对复杂，体积相对大，且仍然是依靠弹簧力锁止，仍存在锁止力不够、桌面承载力小、桌面易出现下沉现象的缺陷，尤其是丝杆螺母机构需运行前或需锁止前，必须每次人为预先变换锁止或脱开的状态，无法实现自锁功能，难以用做升降桌的丝杆螺母机构。

以上现有技术的锁止结构还有一个共同缺点是，不能预先设定丝杆螺母机构的承载力。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，提供一种具有超限自锁功能、且能轴向施压自锁和轴向释压解锁的丝杆螺母机构。

本发明的技术解决方案是，提供一种丝杆螺母机构，包括丝杆螺母和旋合于丝杆螺母内的丝杆,丝杆螺母分为上螺母体和下螺母体；上螺母体与下螺母体之间有轴向防脱开结构，丝杆与上螺母体旋合，上螺母体与下螺母体之间有轴向间隙；下螺母体的底板的中心设有多块径向抱紧块,每块径向抱紧块上部的外侧面为从上内向下外倾斜的斜面,多块径向抱紧块的中心构成间断圆形螺纹孔，丝杆也与间断圆形螺纹孔旋合，上螺母体下端的第一中心孔为上小下大的锥形孔；上螺母体与下螺母体之间有弹簧，弹簧的作用是，当丝杆螺母机构的承载力超出弹簧预紧力时，丝杆带动上螺母体下压，上螺母体的锥形孔的锥面径向压迫多块径向抱紧块,使间断圆形螺纹孔的母螺纹对丝杆的公螺纹产生压紧力而自锁。

采用以上结构后，本发明一种丝杆螺母机构具有以下优点：具有超限自锁功能，即超出丝杆螺母机构的承载力，该丝杆螺母机构便自锁，也就是说，超出丝杆螺母机构的承载力，丝杆相对丝杆螺母不能转动即能实现自锁，且为轴向驱动力转径向自锁，即依靠轴向施压自锁，或轴向释压即释放压力而解锁。解锁过程简单，只要启动电机驱动丝杆左转或右转，即上升或下降，丝杆螺母机构便自动解锁。本发明丝杆螺母机构的结构简单、紧凑、体积小和重量轻，丝杆螺母机构运行前或需锁止前，不需每次人为预先变换锁止状态或脱开的状态，能自动实现自锁功能和解锁功能。本发明丝杆螺母机构尤其适合用做电动升降桌的丝杆螺母机构。且本发明如应用于电动升降桌的超限自锁或称超载自锁时,若桌面重量超过该丝杆螺母机构的承载力，即若桌面重量超过弹簧的预紧力，丝杆螺母机构就能实现自锁。与现有技术的电动升降桌的扭簧自锁结构、弹簧侧压锁止结构或摩擦自锁结构相比，本发明丝杆螺母机构具有明显的优点：其结构简单，安装方便，尤其是采用多块径向抱紧块的中心构成间断的圆形螺纹孔的母螺纹与丝杆的公螺纹的因轴向施压而产生的刚性自锁结构，自锁力很强，桌板承载力很大，即丝杆相对丝杆螺母不能转动即能实现自锁，且能有效防止甚至完全避免桌面自动下降或称桌面自动下沉的现象，有效解决甚至完全消除了桌面自动下沉的技术缺陷。且由于弹簧的支撑弹力，在丝杆螺母机构运行的情况下，没有多余的电力消耗，也不会对电机轴和升降管等造成磨损，丝杆螺母机构的运行灵活省力，电机效率高，丝杆螺母机构的运行稳定可靠。

进一步地，所述的轴向防脱开结构为可调节弹簧预紧力的结构：上螺母体的上部与下螺母体的上部之间有第一轴向间隙，上螺母体的上部设有多个通孔，多个凸出件不脱离地一一对应穿过各自的通孔固定于下螺母体上部，允许上螺母体上部可在第一轴向间隙的范围内上下活动。采用以上结构后，由于可调节弹簧的预紧力，所以能预先设定丝杆螺母机构的承载力，即丝杆螺母机构的承载力如电动升降桌的桌板的承载力可调，既能提高丝杆螺母机构的承载力，又能根据应用环境对承载力的不同需要设置，以使丝杆螺母机构的应用范围更加广泛。

进一步地，每块径向抱紧块的两侧各有一水平向凹槽,下螺母体的底板的第二中心孔的孔壁上有对每块径向抱紧块轴向限位和周向限位、并供每块径向抱紧块两侧水平向凹槽径向滑动配合的多对水平向凸筋，多块径向抱紧块的底端相互固定构成径向抱紧座，径向抱紧座的底端的中心孔构成第一中心螺纹孔，丝杆与第一中心螺纹孔旋合。采用以上结构后,径向抱紧座的顶端为抱紧丝杆用的间断圆形螺纹孔，径向抱紧座的底端为与丝杆正常旋合的第一中心螺纹孔，上螺母体的下端的锥形孔的轴向移动变径向压紧或脱开的驱动下，多块抱紧块的顶端呈轴向施压而转变为自动径向压迫螺杆以自锁或轴向释放压力而转变为径向放松螺杆以正常旋合运行，进一步保证了丝杆螺母机构很强的刚性自锁力，基本上消除了桌面自动下沉的技术缺陷，且进一步保证了丝杆螺母机构的运行灵活省力、电机效率高，丝杆螺母机构的运行稳定可靠的优良的技术效果。

进一步地,上螺母体为T字形，下螺母体为开口朝上的空腔结构；上螺母体的下部套设在下螺母体中，上螺母体的上部与下螺母体的上部之间有第一轴向间隙；弹簧活动套设在上螺母体的下部。采用以上具体结构后，上螺母体与下螺母体的配合,使安装更方便,且轴向自锁或轴向自动解锁优点更加突出。

进一步地，弹簧的上端顶至上螺母体大径板的底端面，弹簧的下端抵至下螺母体的空腔的底壁；上螺母体下端的第一中心孔的顶壁与多块径向抱紧块顶面之间有第二轴向间隙；上螺母体的底端与下螺母体的底板之间有第三轴向间隙；丝杆与上螺母体的第二中心螺纹孔旋合。本丝杆螺母机构采用以上具体结构后，进一步提高了自锁性能，且轴向施压变径向自锁或轴向释压变自动解锁优点更加突出，进一步体现了本丝杆螺母机构结构简单、紧凑、体积小和重量轻、安装方便的优点。进一步提高了自锁力和承载力，进一步保证了丝杆螺母机构的运行稳定可靠性和有效解决甚至完全消除桌面自动下沉的优良的技术效果。

进一步地，上螺母体的上部外形和下螺母体的外形均为倒角的矩形。采用以上结构后，丝杆螺母机构的外形与升降桌桌腿固定管的形状相对应，为丝杆螺母机构应用于升降桌的升降机构提供了形状上的基础和条件。

进一步地，下螺母体的外形为上大下小的台阶体，小的台阶体用于与电动升降桌桌腿的固定套管套合并固连；丝杆的上端用于与安装在与电动升降桌的桌板固连的电机盒内并与电机连接的蜗轮蜗杆机构的蜗轮连接且被驱动转动。采用以上结构后，使本发明丝杆螺母机构应用于升降桌的升降机构的适配性更好，能直接用于升降桌的桌腿升降机构，使本发明上述的丝杆螺母机构相对于现有技术的自锁结构的优点和有益效果能得到更充分地体现和发挥。

附图说明

图1是本发明丝杆螺母机构的外形立体结构示意图(丝杆和和与丝杆螺母机构连接的升降桌腿的固定套管为省略画法，即省略丝杆两端的长度和固定套管下端的长度)。

图2是图1的爆炸结构示意图一(丝杆和与丝杆螺母机构连接的升降桌腿的固定套管为省略画法，即省略丝杆两端的长度和固定套管下端的长度)。

图3是图1的爆炸结构示意图二(丝杆和与丝杆螺母机构连接的升降桌腿的固定套管为省略画法，即省略丝杆两端的长度和固定套管下端的长度)。

图4是本发明丝杆螺母机构的一种纵剖视结构示意图(丝杆和与丝杆螺母机构连接的升降桌腿的固定套管为省略画法，即省略丝杆两端的长度和固定套管下端的长度)。

图5是本发明丝杆螺母机构的另一种纵剖视结构示意图(未示出与其连接的升降桌腿的固定套管)。

图中所示：1、下螺母体，2、上螺母体，3、预紧螺钉，4、弹簧，5、丝杆，6、第一轴向间隙，7、固定套管，8、第二中心螺纹孔，9、大径板，10、径向抱紧块，11、水平向凹槽，12、第二中心孔，13、螺纹孔，14、径向抱紧座，15、间断圆形螺纹孔，16、通孔，17、水平向凸筋，18、小的台阶体，19、第一中心螺纹孔，20、空腔，21、底壁，22、第二轴向间隙，23、第三轴向间隙，24、底板，25、丝杆螺母，26、锥形孔，27、斜面，28、小径体。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要声明的是，对于这些具体实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明的各个具体实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

如图1、图2、图3、图4、图5所示。

本发明丝杆螺母机构，包括丝杆螺母25和旋合于丝杆螺母25内的丝杆5。丝杆螺母25分为上螺母体2和下螺母体1。上螺母体2与下螺母体1之间有轴向防脱开结构。丝杆5与上螺母体2旋合，上螺母体2与下螺母体1之间有轴向间隙。下螺母体1的底板24的中心设有多块径向抱紧块10,每块径向抱紧块10上部的外侧面为从上内向下外倾斜的斜面27,多块径向抱紧块10的中心构成间断圆形螺纹孔15，丝杆5也与间断圆形螺纹孔15旋合，上螺母体2下端的第一中心孔为上小下大的锥形孔26。上螺母体2与下螺母体1之间有弹簧4，弹簧4的作用是，当丝杆螺母机构的承载力超出弹簧4预紧力时，丝杆5带动上螺母体2下压，上螺母体2的锥形孔26的锥面径向压迫多块径向抱紧块10,使间断圆形螺纹孔15的母螺纹对丝杆5的公螺纹产生压紧力而自锁。

所述的轴向防脱开结构为可调节弹簧4预紧力的结构：上螺母体2与下螺母体1的上部之间有第一轴向间隙6，上螺母体2的上部设有多个通孔16，多个凸出件如预紧螺钉3不脱离地一一对应穿过各自的通孔16固定于下螺母体1上部，允许上螺母体2上部可在第一轴向间隙16的范围内上下活动。

以上这段展开讲:所述的轴向防脱开结构优选为可调节弹簧4预紧力的结构，换句话说，弹簧4预紧力可调：上螺母体2的顶部如大径板9与下螺母体1的顶部之间有第一轴向间隙6，上螺母体2的大径板9上有多个通孔16，下螺母体1的顶部有多个与通孔16对应的多个螺纹孔13，多个预紧螺钉3一一对应穿过各自的通孔16并旋合在各自的螺纹孔13内。预紧螺钉3可采用内六角螺钉。上螺母体2的大径板9上的多个通孔16如四个通孔16，下螺母体1的顶部多个螺纹孔13如四个螺纹孔13，多个预紧螺钉3如四个预紧螺钉3。

每块径向抱紧块10的两侧各有一水平向凹槽11,下螺母体1的底板24的第二中心孔12的孔壁上有对每块径向抱紧块10轴向限位和周向限位、并供每块径向抱紧块10两侧水平向凹槽11径向滑动配合的多对水平向凸筋17。多块径向抱紧块10的底端相互固定构成径向抱紧座14，径向抱紧座14的底端的中心孔构成第一中心螺纹孔19，丝杆5与第一中心螺纹孔19旋合。这句话也可表述为，丝杆5的公螺纹与设在下螺母体1的底板24中心的径向抱紧座14的第一中心螺纹孔19的母螺纹旋合。不难理解，以上所述的多对水平向凸筋17，是指与一块径向抱紧块10的两个水平向凹槽11相配的水平向凸筋17为一对，如图中有四块径向抱紧块10则为四对，四对水平向凸筋17沿下螺母体1的底板24的第二中心孔12的圆周均匀布置，从图2、图3中可以看出，由四块径向抱紧块10构成的径向抱紧座14的俯视或仰视形状为十字形，设有四对水平向凸筋17的下螺母体1的底板24的第二中心孔12的俯视或仰视形状也为十字形。

上螺母体2为T字形，下螺母体1为开口朝上的空腔结构。上螺母体2的下部套设在下螺母体1中，上螺母体2的上端与下螺母体1的上端之间有第一轴向间隙6。弹簧4活动套设在上螺母体2的下部。弹簧4的上端顶至上螺母体2大径板9的底端面，弹簧4的下端抵至下螺母体1的空腔的底壁21。上螺母体2下端的第一中心孔的顶壁与多块径向抱紧块10顶面之间有第二轴向间隙22。上螺母体2的底端与下螺母体1的底板24之间有第三轴向间隙23。丝杆5与上螺母体2的第二中心螺纹孔8旋合。

以上这段展开讲：所述的上螺母体2为T字形，不难理解,是说上螺母体2从正视的方向看为T字形。所述的下螺母体1为开口朝上的筒状。上螺母体2的大径板9与下螺母体1的顶端之间有第一轴向间隙6。所述的弹簧4活动套合在上螺母体2的小径体28上、且容置在上螺母体2的小径体28的外圆与下螺母体1的圆形内壁之间的空腔20内，弹簧4的上端顶至上螺母体2大径板9的底端面，弹簧4的下端抵至下螺母体1的空腔20的底壁21。上螺母体2下端的第一中心孔的顶壁与多块径向抱紧块10顶面之间有第二轴向间隙22。上螺母体2的底端与下螺母体1的底板24之间有第三轴向间隙23。丝杆5与上螺母体2的第二中心螺纹孔8旋合。这句话也可表述为，丝杆5的公螺纹与上螺母体2的第二中心螺纹孔8的母螺纹旋合。上螺母体2的大径板9上可设多个镂空以减轻重量和节约材料成本。附图只是示意性图，图2、图3中示出的弹簧4为压缩状态，实际呈自然状态时，弹簧4应呈伸展状态。

上螺母体2的大径板9的外形和下螺母体1的外形均优选为倒角的矩形。

上述的四个通孔16可对称均匀分布在矩形的大径板9的四个角上。与之相对应的上述的四个螺纹孔13可对称均匀分布在矩形的下螺母体1顶部的四个角上。

下螺母体1的外形为上大下小的台阶体18，小的台阶体18用于与电动升降桌桌腿的固定套管7套合并固连如焊接或采用螺钉螺接。丝杆5的顶端用于与安装在与电动升降桌的桌板固连的电机盒内并与电机连接的蜗轮蜗杆机构的蜗轮连接如采用正六边形柱与蜗轮的正六边形孔连接且被驱动转动。

丝杆螺母机构也称丝杠螺母机构或称丝杆螺母结构或称丝杠螺母结构或称丝杆副或称丝杠副。丝杆螺母25也可称螺母。

以上所述的上部也可称为上端、顶端或顶部。

以上所述仅为本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种丝杆螺母机构，包括丝杆螺母和旋合于丝杆螺母内的丝杆,其特征在于：丝杆螺母分为上螺母体和下螺母体；上螺母体与下螺母体之间有轴向防脱开结构，丝杆与上螺母体旋合，上螺母体与下螺母体之间有轴向间隙；下螺母体的底板的中心设有多块径向抱紧块,每块径向抱紧块上部的外侧面为从上内向下外倾斜的斜面,多块径向抱紧块的中心构成间断圆形螺纹孔，丝杆也与间断圆形螺纹孔旋合，上螺母体下端的第一中心孔为上小下大的锥形孔；上螺母体与下螺母体之间有弹簧，弹簧的作用是，当丝杆螺母机构的承载力超出弹簧预紧力时，丝杆带动上螺母体下压，上螺母体的锥形孔的锥面径向压迫多块径向抱紧块,使间断圆形螺纹孔的母螺纹对丝杆的公螺纹产生压紧力而自锁；

每块径向抱紧块的两侧各有一水平向凹槽, 下螺母体的底板的第二中心孔的孔壁上有对每块径向抱紧块轴向限位和周向限位、并供每块径向抱紧块两侧水平向凹槽径向滑动配合的多对水平向凸筋，多块径向抱紧块的底端相互固定构成径向抱紧座。

2.根据权利要求1所述的丝杆螺母机构，其特征在于：所述的轴向防脱开结构为可调节弹簧预紧力的结构：上螺母体的上部与下螺母体的上部之间有第一轴向间隙，上螺母体的上部设有多个通孔，多个凸出件不脱离地一一对应穿过各自的通孔固定于下螺母体上部，允许上螺母体上部可在第一轴向间隙范围内上下活动。

3.根据权利要求1所述的丝杆螺母机构，其特征在于：径向抱紧座的底端的中心孔构成第一中心螺纹孔，丝杆与第一中心螺纹孔旋合。

4.根据权利要求1所述的丝杆螺母机构，其特征在于：上螺母体为T字形，下螺母体为开口朝上的空腔结构；上螺母体的下部套设在下螺母体中，上螺母体的上部与下螺母体的上部之间有第一轴向间隙；弹簧活动套设在上螺母体的下部。

5.根据权利要求4所述的丝杆螺母机构，其特征在于：弹簧的上端顶至上螺母体大径板的底端面，弹簧的下端抵至下螺母体的空腔的底壁；上螺母体下端的第一中心孔的顶壁与多块径向抱紧块顶面之间有第二轴向间隙；上螺母体的底端与下螺母体的底板之间有第三轴向间隙；丝杆与上螺母体的第二中心螺纹孔旋合。

6.根据权利要求4所述的丝杆螺母机构，其特征在于：上螺母体的上部外形和下螺母体的外形均为倒角的矩形。

7.根据权利要求4所述的丝杆螺母机构，其特征在于：下螺母体的外形为上大下小的台阶体，小的台阶体用于与电动升降桌桌腿的固定套管套合并固连；丝杆的上端用于与安装在与电动升降桌的桌板固连的电机盒内并与电机连接的蜗轮蜗杆机构的蜗轮连接且被驱动转动。

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