CN1240891A - 滚珠丝杠 - Google Patents

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Abstract

一滚珠丝杠,其包括一螺旋轴和一螺母件,该螺旋轴的外周表面上形成有螺旋滚珠滚槽,该螺母件内周表面上形成有与螺旋轴螺旋滚珠滚槽相应的螺旋承载滚珠滚槽,当螺旋轴安装到螺母件上时,两个螺旋槽组合构成承载滚珠滚道,该滚珠丝杠还包括多个在承载滚珠滚道中滚动的滚珠和一回行管道,以在回行管道的一端把在承载滚珠滚道中滚动的滚珠铲起,并在回行管道的另一端把滚珠送回到承载滚珠滚道中。

Description

滚珠丝杠
本发明涉及一种滚珠丝杠，该滚珠丝杠特别具有能够通过装配在螺母件上的回行管道使滚珠循环滚动的结构，滚珠是在螺旋轴和螺母件间形成的承载滚道中滚动。
这种滚珠丝杠的一个已知实例包括一螺旋轴和一螺母件，该螺旋轴上形成有滚珠滚槽，该螺母件上形成有与在该螺旋轴上形成的滚珠滚槽相应的承载滚珠滚槽。这些滚珠滚槽和承载滚珠滚槽组合起来构成一承载滚珠滚道，滚珠在该承载滚珠滚道中滚动。承载滚珠滚道的一端和另一端通过装配在螺母件上的回行管道以这样的方式连接起来，即使得在承载滚珠滚道中滚动的滚珠在滚道一端被回行管道铲起，在滚道另一端被送回到承载滚珠滚道中。具有上述结构的滚珠丝杠表示在，例如，日本实用新案公报(KOKAI)公开号HEI 6-69502中。
图9所示为具有两个开口端的回行管道1的一种已知实例，一对舌片2a、2b形成在该两个开口上以装配到承载滚珠滚道中。在形成在螺旋轴外周的承载滚珠滚道中滚动的滚珠与舌片2a、2b碰撞，然后被其铲起以引入到回行管道1中。然后滚珠通过回行管道1循环并返回到承载滚珠滚道中。在回行管道1两个开口端的舌片2a、2b的附近还形成有槽口或切口3，用于防止滚珠与在螺旋轴上形成的滚珠滚槽干涉。
然而，最近几年，要求进行机床或类似装置的快速进给操作，从而使滚珠丝杠以高旋转速度旋转。当使用的滚珠丝杠D/N值高时(把螺旋轴每分钟转数乘以滚珠的旋转直径所获得的值)，由于滚珠的重复碰撞，就会担心在舌片2a、2b的根部有可能出现应力集中，其会导致这些根部的金属疲劳，从而被损坏。
本发明的一个目的是基本上消除上述先前技术中遇到的缺陷或缺点，并提供一种滚珠丝杠，该滚珠丝杠能够有效地铲起滚珠，而不需任何特定的铲滚珠装置，如在回行管道上形成舌片。
根据本发明通过提供一种滚珠丝杠可获得该目的和其它目的，该滚珠丝杠包括：
一螺旋轴，其外周表面上形成有螺旋滚珠滚槽；
一具有内周表面的螺母件，该内周表面上形成有与螺旋轴的螺旋滚珠滚槽相应的螺旋承载滚珠滚槽，当螺旋轴装配到螺母件中时，这两个螺旋槽结合起来构成一承载滚珠滚道；
多个在承载滚珠滚道中滚动的滚珠；
至少一个回行管道，其一端连接在承载滚珠滚道的一端，另一端连接在承载滚珠滚道的另一端，以在回行管道的一端把滚珠铲入到承载滚珠滚道中并在回行滚道的另一端把滚珠返回到承载滚珠滚道，回行管道的两个端部部分形成有切口，每个切口的宽度逐渐减小。
在一优选实施例中，回行管道布置为使得其两个端部部分与螺旋轴的导程角一致。回行管道布置为使得其两个端部部分指向滚珠轨迹的切线方向。
切口的宽度从回行管道的端部部分向其内部逐渐减小。
回行管道内表面形成有一对在其整个轴线方向延伸的导槽。
根据具有上述特征的本发明，由于在回行管道的两端形成有切口并且每个切口的宽度逐渐减小，所以在承载滚珠滚道中滚动的滚珠可由切口的两侧导向。而且由切口两侧导向的滚珠逐渐被导入回行管道内部。根据该结构，滚珠可被平稳地铲起，而不需要形成任何特定的用于铲滚珠的部分，如传统结构中的舌片。
根据本发明的优选实施例，由于回行管道的两端布置为与螺旋轴的导程角一致，所以可以导程角方向把滚珠铲起，即保持了滚珠的前进方向。因此当滚珠被导入回行管道时，有可能防止强烈的冲击作用在回行管道上。保持滚珠前进方向允许平稳地把滚珠铲起，而不会把滚珠移动到切口的一侧，并且滚珠以平衡的状态被平稳铲起。
而且，由于滚珠可被回行管道在切线方向铲起，所以滚珠可被平稳地铲起，这样还减小了作用在回行管道上的碰撞冲击力。
本发明的性质和其它特征将从下面通过参考附图的描述中变得更清楚。
在附图中：
图1所示为根据本发明一个实施例的滚珠丝杠的透视图；
图2所示为组成图1滚珠丝杠的螺母件的透视图；
图3所示为图1滚珠丝杠回行管道一个实例的透视图；
图4所示为回行管道的铲滚珠操作；
图5包括几个表示回行管道横截面变化的视图；
图6所示为装配好的回行管道和螺旋轴的放大侧视图；
图7所示为装配好的回行管道和螺旋轴的剖面图；
图8所示为根据本发明的回行管道另一个实例的透视图；
图9所示为具有传统结构的回行管道的透视图。
图1和图2所示为根据本发明的一个优选实施例滚珠丝杠5。滚珠丝杠5通常包括一具有外周表面的螺旋轴6、一具有内周表面的螺母件7和多个滚珠8，…，8，该螺旋轴外周表面上形成有螺旋滚珠滚槽6a，该螺母件内周表面上形成有装配后与螺旋轴6的滚珠滚槽6a相应的螺旋承载滚珠滚槽7a，滚珠8，…，8在由滚珠滚槽6a和7a结合构成的承载滚珠滚道中滚动。两个回行管道9，9装配在螺母件7上，回行管道9，9布置为连接承载滚珠滚道的一端和另一端，从而构成一非承载回行通道。每个回行管道9的两个端部部分是弯曲的，并间隔几个螺距地装配在承载滚珠滚道中。回行管道9，9通过管道固定装置10固定在螺母件7上。
滚珠滚槽6a通过磨削加工或滚轧加工形成在螺旋轴6的外周表面上，以提供连续螺旋形的大体半圆形横截面，该螺旋具有恒定的导程角。
螺母件7大体为具有内中空部分的圆柱形，其一端面上备有一法兰盘11，用于把滚珠丝杠安装到机器或类似物上。承载滚珠滚槽7a形成在螺母件7的内表面，承载滚珠滚槽7a具有大体半圆形的横截面，当螺旋轴6安装到螺母件7中时，承载滚珠滚槽7a与螺旋轴6的滚珠滚槽6a对应。如图1和图2中所示，螺母件7具有一上平面部分12，四个回行管道安装孔13、13、13、13形成在该平面部分上以伸向在螺母件7内表面上形成的承载滚珠滚槽7a。每个回行管道9、9的两个端部部分都插入到这些回行管道安装孔13、13、13、13中。
图3至图5表示了回行管道9的细节。首先，如图3中所示，回行管道9具有圆形的横截面，回行管道9的两个端部部分是弯曲的。即，回行管道9由一对弯曲的支腿部分9a、9b和连接两个支腿部分的中心水平部分9c组成，以在整个长度上提供一个大约コ的形状。回行管道9的横截面形状不局限于圆形，只要横截面的面积或尺寸能够通过滚珠并贮存润滑材料或润滑剂，其它形状，如三角形、矩形或其它非圆形横截面形状都可应用。支腿部分9a、9b的两个端部部分都分别形成有切口部分(下文中称为切口)15，使得每个切口提供一拱形，拱形的水平宽度向回行管道9内部逐渐减小。
如图4中所示，支腿部分9a(9b)布置为滚珠8，…，8轨迹中心线S的切线方向，并且支腿部分9a(9b)的前端延伸到螺旋轴6轴线的水平面L位置。支腿部分9a、9b的切口15形成在稍稍位于滚珠8，…，8轨迹中心线S的内侧。切口15的末端(前端)稍稍位于支腿部分9a(9b)中心线内侧，偏移量为h。
图5包括几个表示支腿部分9a(9b)横截面形状变化的视图，其中支腿部分9a(9b)的横截面形状在其前端部分用数字“0”代表，向支腿部分上部，即从其开口端向回行管道9的水平部分9c的横截面形状变化分别如数字“1”到“9”所示。即，在“0”位置，截面形状为半圆形，两侧稍稍伸出超过回行管道9中心线D，超过量为h。接近支腿部分9a(9b)上部时该截面形状接近圆形截面形状，切口15两个切口侧端间的宽度W(即横截面中支腿部分切口开口的宽度)逐渐减小。
参见图4，滚珠8，…，8在螺旋轴6的外周表面上滚动，然后在螺旋轴6轴线水平面L上部滚动，然后滚到支腿部分9a、9b的内侧。如图5中所示，在横截面部分“0”到“4”，切口15两个侧端间的宽度W大于滚珠8的直径，从而，滚珠8，…，8在螺旋轴6外周上滚动而不会被切口15的两个侧端引导。当滚珠8从位置“0”滚向位置“4”时，支腿部分9a(9b)内周表面和滚珠8背面(内侧表面)间的缝隙20逐渐增加。当滚珠8进一步滚动并到达位置“5”时，滚珠8开始由切口15的两个端部引导，由于接近回行管道9上部(即，从开口前端向回行管道9支腿部分的水平部分9c侧(内侧))宽度W逐渐减小，所以滚珠8，…，8滚到回行管道9中，同时从截面形状位置“6”到截面形状位置“10”被切口15的两个侧端引导。根据切口15的结构，切口15具有宽度为W的切口侧端，接近回行管道9支腿部分9a(9b)的上部宽度W逐渐减小，所以滚珠8，…8可被切口15的两个侧端铲起，而不用在支腿部分形成任何舌片，如图9中所示的传统结构。因此，滚珠丝杠5可以高D/N值高速旋转。
而且，根据本实施例，由于支腿部分9a(9b)布置为滚珠8，…8轨道中心线S的切线方向，所以滚珠可被支腿部分9a(9b)沿其运动方向平稳并有效地铲起。这样，滚珠8，…，8可被铲起而不会突然改变滚动方向，所以可有效地减小铲起滚珠时由回行管道9支腿部分9a、9b造成的冲击力。
图6所示为螺旋轴6和回行管道9的相对布置，其中回行管道9的支腿部分9a、9b倾斜以符合螺旋轴6的导程角。根据该布置，滚珠8，…8被支腿部分9a、9b铲起，同时保持了螺旋轴6的导程角方向，即滚珠的前进方向。从而，在支腿部分9a、9b滚珠没有必要改变其滚动方向，从而防止了受到强烈的冲击力。而且，滚珠8，…，8可由支腿部分9a、9b铲起并同时保持滚珠的前进方向，所以滚珠决不会被移到切口15的一侧，从而可以良好的平衡状态被铲起。
如图6和7中所示，当螺旋轴6旋转时，作用轴向载荷时在螺旋轴6的滚珠滚槽6a中以外周方向滚动的滚珠8，…，8可被支腿部分9a的前端部分铲起，被铲起的滚珠通过回行管道9循环。然后，滚珠8，…，8被从支腿部分9b再次送回到滚珠滚槽6a并通过滚珠滚槽6a循环，支腿部分9b与支腿部分9a间隔几个螺距。
图8所示为根据本发明的另一个实例回行管道21的透视图。参见图8，回行管道21具有支腿部分21a、21b，支腿部分具有如前面实例回行管道9中的切口15。该切口15的水平宽度接近回行管道9内部时逐渐减小。一对导槽22a、22b形成在回行管道9的内表面上并在其整个轴线方向上延伸。在某些布置中，滚珠8，…，8可能由带形保持器支撑，滚珠相隔预定距离以能够旋转和滑动，这样以防止滚珠相互磨擦。在这种布置中，保持器的两个侧边可通过形成上述一对导槽22a、22b来引导。当滚珠8，…，8由保持器支撑时，除切口15的铲滚珠操作外，保持器可起作用以把滚珠拉上来。
如上所述，根据本发明，由于在回行管道的两个端部部分形成切口使得接近回行管道内侧时切口两个侧端的开口宽度逐渐减小，在承载滚珠滚道中滚动的滚珠可在由具有宽度减小的切口15两个侧端引导的同时，被导入到回行管道中。从而，滚珠可被平稳地铲起，而不用形成特殊的铲滚珠装置，如传统结构中的舌片，从而可在高D/N值时使用该滚珠丝杠。
应该注意到，本发明不局限于所述实施例，在不偏离后附权利要求的范围的情况下，可进行其它的改变或变型。

Claims (5)

1.一滚珠丝杠，包括：
一螺旋轴，其外周表面上形成有螺旋滚珠滚槽；
一螺母件，其内周表面上形成有与螺旋轴上的所述螺旋滚珠滚槽相应的螺旋承载滚珠滚槽，当所述螺旋轴安装到所述螺母件上时，所述两个螺旋槽组合构成承载滚珠滚道；
多个在承载滚珠滚道中滚动的滚珠；
至少一个回行管道，其一端连接在承载滚珠滚道的一端，另一端连接在承载滚珠滚道的另一端，以在回行管道的一端把在承载滚珠滚道中滚动的滚珠铲起，在回行管道的另一端把滚珠送回到承载滚珠滚道中，所述回行管道具有两个开口端部，两个开口端部上形成有切口，每个切口的宽度逐渐减小。
2.根据权利要求1中所述的滚珠丝杠，其特征在于，所述回行管道布置为其两个端部与螺旋轴的导程角一致。
3.根据权利要求1中所述的滚珠丝杠，其特征在于，所述回行管道布置为其两个开口端部指向滚珠轨迹的切线方向。
4.根据权利要求1中所述的滚珠丝杠，其特征在于，所述切口宽度从回行管道的端部向其内部逐渐减小。
5.根据权利要求1中所述的滚珠丝杠，其特征在于，所述回行管道在其内表面上形成有一对导槽以在其整个轴线方向上延伸。
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