CN203548764U - 一种新型直线驱动装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了一种新型直线驱动装置，包括丝杠、螺母、保持架和弹性挡圈；还包括螺柱组件，该螺柱组件由多根不同螺柱组成，所述螺柱外侧相间设有第一沟槽段和第二沟槽段，且所述螺柱两端为第二沟槽段，所述第一沟槽段和第二沟槽段之间为光轴段；所述螺柱组件按螺柱上光轴段的长度依次排列而成；所述螺母与丝杠之间设有螺柱组件，所述螺母内壁设有与螺柱第二沟槽段相啮合的第三沟槽段、位于第三沟槽段之间的第一光壁段和位于螺母两端的第二光壁段，所述第二光壁段上分别设有容纳弹性挡圈的环形槽，所述螺柱两端分别与保持架配合；所述保持架与第二光壁段配合。本实用优点是，提供一种结构简单、成本低、易加工、传动精度高的新型直线驱动装置。

Description

一种新型直线驱动装置

技术领域

本实用新型涉及一种新型直线驱动装置。

背景技术

随着我国工业的不断发展，产业结构的调整，国家将全方位提升工业水平，一些装备产业，诸如能源、机床、航空航天、自动化、钢铁、汽车等行业都将面临着产业升级的机遇。

作为一种直线驱动装置，从传统的梯形丝杠，到后来的滚珠丝杠，是工业技术升级的一大进步。在螺柱丝杠的基础上，世界相关的科技人员又研发出了新型直线驱动装置，现有的新型直线驱动装置，按其结构可以分为五类，分别是：标准式、反向式、循环式、轴承式和差动式。

标准式新型直线驱动装置由丝杠、螺母、螺柱、保持架、内齿圈、销钉、孔用弹性挡圈等零件组合，丝杠和螺母具有多头螺纹，螺柱是单头螺纹，螺柱两端有小模数外齿，内齿圈上有具有相同模数的内齿。其具有快速、大推力的优点，但螺柱和内齿圈的齿轮制造起来较为困难，特别是小模数齿轮，不但要求每根螺柱的齿轮起点与螺纹起点的相位角相等，而且要求两端齿轮对齿性能要好，这样制造工艺特别困难，制造费用也很高。

反向式新型直线驱动装置由丝杠、螺母、螺柱、保持架、销钉和孔用弹性挡圈等零件组成，丝杠和螺母具有多头螺纹，螺柱是单头螺纹，螺柱两端有小模数外齿，丝杠上有具有相同模数的外齿。缺点也是齿轮的加工困难，成本很高，同时，螺母的内螺纹无法加工得很长，这就意味着直线驱动装置的行程只能较小。

循环式新型直线驱动装置由丝杠、螺母、螺柱、保持架、挡圈等零件组成，丝杠和螺母可以是单螺纹，也可以是双头螺纹，螺柱上是没有螺旋升角的沟槽，螺母上开了一个直槽，挡圈上有一个螺旋升角的侧面。其螺柱掉入螺母直槽的方式，现在还仅仅是通过重力来实现，这就意味着这种直线驱动装置无法垂直使用，国内外也通过诸如磁铁等方式来实现“掉槽”的运行，但效果不明显，而且零件容易被磁化，增加螺柱与丝杠和螺母的摩擦，降低了直线驱动装置的寿命。

轴承式新型直线驱动装置由丝杠、螺母、螺柱、推力轴承、外壳、螺钉等零件组成。丝杠和螺母具有相同头数的多头螺纹，螺柱上是沟槽，螺柱个数与丝杠螺纹头数相等。其缺点有两个，一是推力轴承的价格昂贵，特别是大推力载荷时，二是因为增加了推力轴承，所以它的体积很大，不适合对空间有要求的地方，使用范围相对较小。

差动式新型直线驱动装置由丝杠、螺母和螺柱组成，三个零件上的螺纹牙型均不一样，丝杠和螺母的螺纹头数也不相等。由于丝杠、螺母和螺柱的螺纹牙型不同，所以在制造时，刀具就要求很多，这样对制造工艺是相当不利的，而且正是这个原因，造成它的使用精度很低，基本只能应用于一些对精度没有要求的场合。

综上所述，现有的新型直线驱动装置均存在着制造困难，成本较高，价格昂贵等缺点，因此新型直线驱动装置一直都是贵族产品，其常常应用于航空航天、武器装备、精密自动化机床等行业，而这些行业，很多是不计采购成本的。新型直线驱动装置的结构和价格，阻止了它产业化、商品化、平民化，多行业应用的扩展步伐。

因此，设计一种具有传统新型直线驱动装置良好性能，同时又能降低生产成本，最终降低出售价格，并能广泛应用于多个行业的全新新型直线驱动装置，是传动行业技术研发人员努力的方向。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种结构简单、成本低、易加工、传动精度高的新型直线驱动装置。

为了实现上述目的，本实用新型采用了以下的技术方案：一种新型直线驱动装置，包括丝杠、螺母、保持架和弹性挡圈；还包括螺柱组件，该螺柱组件由多根不同螺柱组成，所述螺柱外侧相间设有第一沟槽段和第二沟槽段，且所述螺柱两端为第二沟槽段，所述第一沟槽段和第二沟槽段之间为光轴段；所述螺柱组件按螺柱上光轴段的长度大小依次排列而成；所述螺母与丝杠之间设有螺柱组件，所述螺母内壁设有与螺柱第二沟槽段相啮合的第三沟槽段、位于第三沟槽段之间的第一光壁段和位于螺母两端的第二光壁段，所述第二光壁段上分别设有容纳弹性挡圈的环形槽，所述螺柱两端分别与保持架配合；所述丝杠为具有螺纹牙形的螺纹轴，所述保持架与第二光壁段配合。

进一步的，所述螺柱外侧至少设有三段第二沟槽段和两段第一沟槽段。

进一步的，所述螺柱组件的排列方式为按照螺柱上的光轴段长度由小到大排列、由大到小排列、或倒置排列。

进一步的，所述保持架的中心处开有一容纳丝杠的中心孔，在该中心孔的外侧同一圆周上开有多个容纳螺柱端部的小孔。

进一步的，所述丝杠为单头螺纹轴或多头螺纹轴，螺纹牙形为60°、90°、矩形、梯形、锯齿形或弧形。

进一步的，所述螺柱上的沟槽形状与丝杠上的螺纹牙形的形状相匹配。

进一步的，所述弹性挡圈为孔用弹性挡圈或钢丝弹性挡圈。

本实用新型的有益效果在于：采用上述结构后，与传统的标准式和反向直线驱动装置相比，省去了齿轮结构；与循环式直线驱动装置相比，省去了挡圈；与轴承式直线驱动装置相比，省去了轴承式直线驱动装置的两个推力轴承；与差动式直线驱动装置相比，省去了差动式直线驱动装置的三个规格的螺纹牙形；所以此新型直线驱动装置在结构上得到简化，结构简单，降低了加工难度；省去了齿轮和螺旋升角侧面的加工，同时保持架的加工可以通过冲压加工，从而提高生产效率，同时降低了生产成本。

由于螺柱的第二沟槽段一直是与螺母的第三沟槽段配合的，其截面形状完全一致，所以，可以保证螺柱的轴线与丝杠的中心轴线一直处于平行状态，并且可以保证左右两个保持架同步转动，而不会产生转动角度差，传动精度高。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型中丝杠的结构示意图；

图3为本实用新型中螺柱组件的结构示意图；

图4为本实用新型中螺柱的结构示意图；

图5为本实用新型中螺母的结构示意图；

图6为本实用新型中保持架的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示的一种新型直线驱动装置，包括丝杠1、螺母3、保持架4、弹性挡圈5和螺柱组件；其中螺柱组件由多个不同螺柱2组成，所述螺柱2外侧相间设有第一沟槽段21和第二沟槽段22，且所述螺柱2两端为第二沟槽段22，所述第一沟槽段21和第二沟槽段22之间为光轴段23；所述螺柱组件按螺柱2上光轴段23的长度大小依次排列而成。

所述螺母3与丝杠1之间设有螺柱组件，所述螺母3内壁设有与螺柱2第二沟槽段22相啮合的第三沟槽段31、位于第三沟槽段31之间的第一光壁段32和位于螺母3两端的第二光壁段34，所述第二光壁段34上分别设有容纳弹性挡圈5的环形槽33，所述螺柱2两端分别与保持架4配合。

如图2所述所述丝杠1为具有螺纹牙形的螺纹轴，所述丝杠1为单头螺纹轴或多头螺纹轴，螺纹牙形为60°、90°、矩形、梯形、锯齿形或弧形；所述螺柱2上的沟槽形状与丝杠1上的螺纹牙形的形状相匹配。

如图3所示的螺柱组件，该螺柱组件中应具有多种规格不同的螺柱2，所述螺柱组件中不同螺柱2的数量等于螺柱2的数量，或不同螺柱2的数量为螺柱2的数量的1/2～1/3，在一条螺柱2上，各第二沟槽段22和第一沟槽段21之间有一光轴段23，各螺柱2的不同处就在于光轴段23的轴向长度不同。其目的是为了解决螺柱2在与丝杠1联接配合时，各规格的螺柱2的沟槽需要与丝杠1的螺纹牙形配合，而螺纹牙形具有螺旋升角，这段轴向长度不一样的光轴段23，形成螺旋升角线8，就是为了使各螺柱2在轴向上满足与丝杠1螺旋升角配合的需要而设计的。

如图4所示，所述螺柱2外侧至少设有三段第二沟槽段22和两段第一沟槽段21。在本实施例中，螺柱2为一条具有五段环状沟槽的轴，分别为第一沟槽段21和第二沟槽段22，所述第一沟槽段21和第二沟槽段22之间为光轴段23；第二沟槽段22与螺母3的第三沟槽段31联接配合，而第一沟槽段21与丝杠1的第三沟槽段31相配合。

如图5所示，所述螺母3内壁设有与螺柱2第二沟槽段22相啮合的第三沟槽段31、位于第三沟槽段31之间的第一光壁段32和位于螺母3两端的第二光壁段34，所述第二光壁段34上分别设有容纳弹性挡圈5的环形槽33，第一光壁段32对应螺柱2的第一沟槽段21，其目的是为了避开螺柱2的第一沟槽段21。所述第二光壁段34上分别设有容纳弹性挡圈5的环形槽33，同时，该第二光壁段34与保持架4配合；环形槽33是为放置弹性挡圈5设计的，所述所述弹性挡圈5为孔用弹性挡圈或钢丝弹性挡圈，所述环形槽的形状与弹性挡圈5形状相对应。

如图6所示，所述保持架4的中心处开有一容纳丝杠1的中心孔41，丝杠1的两端分别与两个保持架4的中心孔41配合，在该中心孔41的外侧同一圆周上开有多个容纳螺柱2端部的小孔42。多个螺柱2的两端分别插入对应的小孔42中。保持架4的厚度较薄，在实际生产中，可以通过冲压的方式来加工，以提高生产效率，降低加工成本，同时尺寸的一致性好。

如图3所示，先将螺柱2按顺序摆放好，形成螺柱组件，其摆放顺序以光轴段23长度大小来摆列，所述螺柱组件的排列方式为按照螺柱2上的光轴段23长度由小到大排列、由大到小排列、或倒置排列，如果不同的螺柱2规格数量与螺柱2数量相等，如螺柱2规格数为六种规格，而螺柱2根数也为六，则每一种规格数量为一根，那么只按螺柱2的光轴段23长度大小来依次排列即可。如果螺柱2规格数量为螺柱2数量的1/2～1/3，如螺柱2规格数为二或者三，而螺柱2根数为六，则在摆放时，部分螺柱2的方向要倒置。

在装配时，将已经按顺序摆好的螺柱组件用工装装到螺母3中，使螺柱2的第二沟槽段22与螺母3的第三沟槽段31一一配合，然后将保持架4装到螺母3内，使螺柱2两端分别装到保持架4的小孔42中，然后再将弹性挡圈5装到螺母3的环形槽33内。最后，旋转丝杠1（旋转方向需要与丝杠1的旋向相同），将丝杠1旋入螺母3内，形成最终的直线驱动装置。在直线驱动装置中，螺柱2的第一沟槽段21与螺母3之间存在第一间隙6，螺柱2的第二沟槽段22与丝杠1间有第二间隙7，这样，可以保证螺柱2的第一沟槽段21只与丝杠1配合而与螺母3之间不存在干涉，也可以保证螺柱2的第二沟槽段22只与螺母3配合而与丝杠1之间不存在干涉。

该直线驱动装置的工作原理为：丝杠1转动时，由于丝杠1与螺柱2上的第一沟槽段21配合，二者之间的摩擦属于滚动摩擦。因此，丝杠1带动螺柱2进行自转并公转。受丝杠1螺旋升角的影响，螺柱2在公转时，会同时发生轴向位移的变化。由于螺柱2的第二沟槽段22一直与螺母3的第三沟槽段31配合，那么螺母3也会发生轴向位移，这样就实现在直线驱动装置的基本原理，即将丝杠1的旋转运动转化为螺母3的直线运动。

在这个过程中，由于螺柱2的第二沟槽段22一直是与螺母3的第三沟槽段31配合的，其截面形状完全一致，所以，可以保证螺柱2的轴线与丝杠1的中心轴线一直处于平行状态，并且可以保证左右两个保持架4同步转动，而不会产生转动角度差，传动精度高。

同时，由于螺柱2和螺母3均为沟槽配合，其自锁能力非常好，只要把丝杠1的螺旋升角做小，即可以实现直线驱动装置的自锁，自锁性能好。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种新型直线驱动装置，包括丝杠（1）、螺母（3）、保持架（4）和弹性挡圈（5）；其特征在于：

还包括螺柱组件，该螺柱组件由多根不同螺柱（2）组成，所述螺柱（2）外侧相间设有第一沟槽段（21）和第二沟槽段（22），且所述螺柱（2）两端为第二沟槽段（22），所述第一沟槽段（21）和第二沟槽段（22）之间为光轴段（23）；所述螺柱组件按螺柱（2）上光轴段（23）的长度大小依次排列而成；

所述螺母（3）与丝杠（1）之间设有螺柱组件，所述螺母（3）内壁设有与螺柱（2）第二沟槽段（22）相啮合的第三沟槽段（31）、位于第三沟槽段（31）之间的第一光壁段（32）和位于螺母（3）两端的第二光壁段（34），所述第二光壁段（34）上分别设有容纳弹性挡圈（5）的环形槽（33），所述螺柱（2）两端分别与保持架（4）配合；

所述丝杠（1）为具有螺纹牙形的螺纹轴，所述保持架（4）与第二光壁段（34）配合。

2.根据权利要求1所述的一种新型直线驱动装置，其特征在于：所述螺柱（2）外侧至少设有三段第二沟槽段（22）和两段第一沟槽段（21）。

3.根据权利要求1所述的一种新型直线驱动装置，其特征在于：所述螺柱组件的排列方式为按照螺柱（2）上的光轴段（23）长度由小到大排列、由大到小排列、或倒置排列。

4.根据权利要求1所述的一种新型直线驱动装置，其特征在于：所述保持架（4）的中心处开有一容纳丝杠（1）的中心孔（41），在该中心孔（41）的外侧同一圆周上开有多个容纳螺柱（2）端部的小孔（42）。

5.根据权利要求1所述的一种新型直线驱动装置，其特征在于：所述丝杠（1）为单头螺纹轴或多头螺纹轴，螺纹牙形为60°、90°、矩形、梯形、锯齿形或弧形。

6.根据权利要求1或5所述的一种新型直线驱动装置，其特征在于：所述螺柱（2）上的沟槽形状与丝杠（1）上的螺纹牙形的形状相匹配。

7.根据权利要求1所述的一种新型直线驱动装置，其特征在于：所述弹性挡圈（5）为孔用弹性挡圈或钢丝弹性挡圈。

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