CN212839233U - 一种预紧力可调的高承载行星滚柱丝杠副结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种预紧力可调的高承载行星滚柱丝杠副结构，包括多头行星滚柱丝杠(1)，设于多头行星滚柱丝杠(1)上的两套行星滚柱螺母单元，以及连接两套行星滚柱螺母单元的预紧调整与安装连接单元，两套行星滚柱螺母单元对称设置，每一套行星滚柱螺母单元分别包括行星螺母(4)和行星滚柱(5)，所述多头行星滚柱丝杠(1)与两套行星滚柱螺母单元的行星螺母(4)之间均布多个行星滚柱(5)，不同行星滚柱螺母单元中的行星滚柱(5)分别与对应的行星螺母(4)以及多头行星滚柱丝杠(1)相互啮合。现有技术相比，本实用新型具有提高定位精度、提高载荷能力等优点。

Description

一种预紧力可调的高承载行星滚柱丝杠副结构

技术领域

本实用新型涉及行星滚柱丝杠副技术领域，尤其是涉及一种预紧力可调的高承载行星滚柱丝杠副结构。

背景技术

行星滚柱丝杠副是一种将旋转运动和直线运动相互转化的机械装置，作为一种新型的直线传动单元，其主要由行星滚柱、行星丝杠、行星螺母、行星齿圈和保持架组成。行星滚柱丝杠副作为一种新型的滚动功能部件，相比于传统的滚珠丝杠副，在承载能力、使用寿命、可靠性与传动效率方面得到了极大的提升。随着机器人、电动注塑机及其未来飞行器与武器全电化的发展以及化工、重载机床对大推力、高精度、长寿命直线作动装置的需求，行星滚柱丝杠副引起了各行业的普遍重视。

行星滚柱丝杠副主要应用于大推力，高可靠性的应用场合。随着现代装备制造业的发展，对相关的螺旋传动滚动功能部件在精度、传动效率、可靠性、可维护性以及轻量化等方面提出了更高的要求。从目前国内外装备制造领域的应用情况来看，现有行星滚柱丝杠副大多采用单螺母结构，若采用加长螺母来提高行星滚柱丝杠副承载能力的设计，对加工设备与工艺方法提出了更高的要求，这不仅提高了工艺成本，也无益于行星滚柱丝杠副定位精度的提升。

国外行星滚柱丝杠副制造厂商提供的行星滚柱丝杠副预紧方法是将单螺母做单面剖切，采用螺栓预紧，这种预紧方式破坏了螺母螺旋滚道的连续性，虽通过增大预紧力适当提高产品的定位精度，但是会对行星滚柱丝杠副承载能力、传动效率以及使用寿命等方面带来了负面影响。另外也有采用适当调整行星螺母、行星滚柱以及行星丝杠螺纹滚道中径尺寸的方法来实现行星滚柱丝杠副预紧，但这种方法对于多头螺纹滚道的丝杠与螺母加工精度提出了更高的要求，在一定程度上也降低了行星滚柱丝杠副的承载能力，增加了维护难度。

实用新型内容

本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种预紧力可调的高承载行星滚柱丝杠副结构，该结构可解决行星滚柱丝杠副高负荷工况下的定位精度不高的问题，可在提高行星滚柱丝杠副承载能力的同时，根据应用需求适当提高行星滚柱丝杠副的运行精度。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种预紧力可调的高承载行星滚柱丝杠副结构，包括多头行星滚柱丝杠，设于多头行星滚柱丝杠上的两套行星滚柱螺母单元，以及连接两套行星滚柱螺母单元的预紧调整与安装连接单元，两套行星滚柱螺母单元对称设置，每一套行星滚柱螺母单元分别包括行星螺母和行星滚柱，所述多头行星滚柱丝杠与两套行星滚柱螺母单元的行星螺母之间均布多个行星滚柱，不同行星滚柱螺母单元中的行星滚柱分别与对应的行星螺母以及多头行星滚柱丝杠相互啮合。

优选地，所述预紧调整与安装连接单元包括螺母紧定套和锁紧螺母，所述螺母紧定套通过平键或导向平键连接两套行星滚柱螺母单元的行星螺母，所述平键或导向平键连接锁紧螺母，所述锁紧螺母设有锁定销。

优选地，所述螺母紧定套通过轴向导向平键连接两套行星滚柱螺母单元的行星螺母。

优选地，两套行星滚柱螺母单元的行星螺母的外圆均轴向设有与轴向导向平键相匹配的键槽。

优选地，所述多头行星滚柱丝杠与两个行星螺母之间均布2×10～2×11个行星滚柱。

优选地，两套行星滚柱螺母单元对应设置的行星滚柱远离彼此的端部及靠近彼此的端部与对应的行星螺母的啮合处分别设有行星齿圈。

优选地，两套行星滚柱螺母单元对应设置的行星滚柱远离彼此的端部以及靠近彼此的端部分别设有行星滚柱保持架。

优选地，所述行星滚柱保持架上设有用以限定行星滚柱保持架的轴向移动的弹性钢丝挡圈。

优选地，所述行星齿圈通过弹性圆柱销设于行星滚柱上。

优选地，所述轴向导向平键的端部通过锁紧套环与锁紧螺母连接，所述锁紧套环上穿设有固定螺栓。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

1)本实用新型结构通过预紧调整与安装连接单元实现行星滚柱丝杠副双螺母的预紧力调整，锁紧螺母带有锁定销，两套行星滚柱螺母单元的行星螺母的外圆均轴向设计有键槽，二者与螺母紧定套采用平键或导向平键连接，用以保证双螺母预紧过程使二者沿轴向移动，且可以在行星滚柱丝杠副使用过程中起到向行星螺母传递扭矩的作用，通过旋紧锁紧螺母的过程中可推动两套行星滚柱螺母单元轴向移动一定的位移，移动的方向相反，以此实现行星滚柱丝杠副双螺母与行星丝杠的接触预紧，进而可实现两个行星螺母轴向承载能力接近两倍的单行星滚珠丝杠副额定负载能力，提高整体行星滚柱丝杠副结构的额定动载荷与额定静载荷，且不会降低行星滚柱丝杠副的传动效率与使用寿命；

2)本实用新型采用预紧调整与安装连接单元将两套行星滚柱螺母单元组合在一起，可方便调整双螺母行星滚柱丝杠副的预紧状态，在不降低行星滚柱丝杠副承载能力的同时，可实现行星滚柱丝杠副定位精度的提升，通过施加不同等级的预紧载荷以使行星滚柱丝杠副承载能力与定位精度需求项匹配；

3)本实用新型的多头行星滚柱丝杠与两个行星螺母之间均布多个行星滚柱，不同行星滚柱螺母单元中的行星滚柱分别与对应的行星螺母以及多头行星滚柱丝杠处于啮合状态，相比于单一螺母结构可以传递更大的扭矩；

4)本实用新型结构提高了同等公称直径行星滚柱丝杠副的承载能力，但不增加径向所占空间，节省了安装空间；且本实用新型结构丝杠与螺母组件可拆卸，提高了产品的安装与维护的便利性。

附图说明

图1为实施例中预紧力可调的高承载行星滚柱丝杠副结构的结构示意图；

图2为多头行星滚柱丝杠的侧视截面示意图；

图3为实施例中预紧力可调的高承载行星滚柱丝杠副结构在预紧状态下预紧力的传递示意图，其中，位于图中心顶部位置的两个箭头代表锁紧螺母载荷施加方向，位于图两端的两个箭头分别代表行星螺母的预紧方向；

图4为实施例中预紧力可调的高承载行星滚柱丝杠副结构的外部载荷传递示意图，其中，位于图中心顶部位置的箭头代表外部载荷-推力的施加方向，位于图中左侧的箭头代表外部载荷-扭矩的施加方向，位于图中右侧的箭头代表行星螺母的载荷传递方向；

图中标号所示：

1、多头行星滚柱丝杠，2、弹性钢丝挡圈，3、行星齿圈，4、行星螺母，5、行星滚柱，6、锁紧套环，7、固定螺栓，8、螺母紧定套，9、行星滚柱保持架，10、锁紧螺母，11、轴向导向平键，12、弹性圆柱销，41、键槽。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本实用新型保护的范围。

实施例

如图1～图4所示，本实用新型涉及一种预紧力可调的高承载行星滚柱丝杠副结构，主要由多头行星滚柱丝杠1、两套行星滚柱螺母单元和预紧调整与安装连接单元组成。两套行星滚柱螺母单元对称设置，并在同一根多头行星滚柱丝杠1上并靠在一起，两套行星滚柱螺母单元通过预紧调整与安装连接单元连接。

每一套行星滚柱螺母单元分别包括行星保持架2、行星齿圈3、行星螺母4与行星滚柱5。预紧调整与安装连接单元包括锁紧套环6、固定螺栓7、螺母紧定套8、行星滚柱保持架9、锁紧螺母10、轴向导向平键11和弹性圆柱销12。

多头行星滚柱丝杠1与两个行星螺母4之间均布2×10～2×11个行星滚柱5。不同行星滚柱螺母单元中的行星滚柱5分别与对应的行星螺母4以及多头行星滚柱丝杠1处于啮合状态。多头行星丝杠1与行星滚柱5是螺旋滚道的啮合传动关系。相比单螺母结构可以传递更大的扭矩。行星滚柱5的外侧端部(两套行星滚柱螺母单元对应的行星滚柱5远离彼此的一端)、内侧端部(两套行星滚柱螺母单元对应的行星滚柱5靠近彼此的一端)与行星螺母4的啮合处设置行星齿圈3，行星齿圈 3通过弹性圆柱销12设于行星滚柱5上。两根行星滚柱5(两套行星滚柱螺母单元对应的行星滚柱5)靠近的端部分别设有行星滚柱保持架9，两根行星滚柱5(两套行星滚柱螺母单元对应的行星滚柱5)远离的端部设有行星保持架9。行星滚柱保持架9用来隔离行星滚柱5和多头行星滚柱丝杠1，用于将行星滚柱5沿多头行星滚柱丝杠1周向均布，并使之在运行过程中保持行星运动状态。各个行星保持架9上设有弹性钢丝挡圈2，通过弹性钢丝挡圈2可限定行星保持架9的轴向移动。

预紧调整与安装连接单元通过锁紧螺母10、轴向导向平键11以及螺母紧定套 8将两套行星滚柱螺母单元连接在一起。具体地，两套行星滚柱螺母单元的行星螺母4的外圆均轴向设计有键槽41，二者与螺母紧定套8采用平键或导向平键连接，既可以保证双螺母预紧过程使二者沿轴向移动，又可以在行星滚柱丝杠副使用过程中起到向行星螺母传递扭矩的作用，在本实施例中，两个行星螺母4的键槽41通过轴向导向平键11与一个螺母紧定套8连接。轴向导向平键11的另一端连接锁紧螺母10。轴向导向平键11的端部通过锁紧套环6与锁紧螺母10连接，且锁紧套环6上穿设有固定螺栓7进行固定。锁紧螺母10是一种带锁定销的精密锁紧螺母，旋紧锁紧螺母10的过程中可推动两套行星滚柱螺母单元轴向移动一定的位移，移动的方向相反，以此实现行星滚柱丝杠副双螺母与行星丝杠的接触预紧。锁紧螺母10相对于行星螺母4轴向旋紧过程中，对螺母紧定套8施加轴向的预紧推力，并使行星螺母4产生相对于螺母紧定套8的、沿着行星螺母4预紧方向的轴向位移，进而使得行星螺母4通过行星滚柱5与行星丝杠1产生预紧力，进而实现预紧作用。

通过旋紧两个锁紧螺母10可调整两套行星滚柱螺母单元与多头行星滚柱丝杠 1在轴向上的预紧状态。预紧过程中可通过测量两套行星滚柱螺母单元的轴向位移或压力传感器的值来获得预设的行星滚柱丝杠副预紧力。不同的预紧力的大小对应着不同的承载能力与定位精度的要求。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的工作人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种预紧力可调的高承载行星滚柱丝杠副结构，其特征在于，包括多头行星滚柱丝杠(1)，设于多头行星滚柱丝杠(1)上的两套行星滚柱螺母单元，以及连接两套行星滚柱螺母单元的预紧调整与安装连接单元，两套行星滚柱螺母单元对称设置，每一套行星滚柱螺母单元分别包括行星螺母(4)和行星滚柱(5)，所述多头行星滚柱丝杠(1)与两套行星滚柱螺母单元的行星螺母(4)之间均布多个行星滚柱(5)，不同行星滚柱螺母单元中的行星滚柱(5)分别与对应的行星螺母(4)以及多头行星滚柱丝杠(1)相互啮合。

2.根据权利要求1所述的一种预紧力可调的高承载行星滚柱丝杠副结构，其特征在于，所述预紧调整与安装连接单元包括螺母紧定套(8)和锁紧螺母(10)，所述螺母紧定套(8)通过平键或导向平键连接两套行星滚柱螺母单元的行星螺母(4)，所述平键或导向平键连接锁紧螺母(10)，所述锁紧螺母(10)设有锁定销。

3.根据权利要求2所述的一种预紧力可调的高承载行星滚柱丝杠副结构，其特征在于，所述螺母紧定套(8)通过轴向导向平键(11)连接两套行星滚柱螺母单元的行星螺母(4)。

4.根据权利要求3所述的一种预紧力可调的高承载行星滚柱丝杠副结构，其特征在于，两套行星滚柱螺母单元的行星螺母(4)的外圆均轴向设有与轴向导向平键(11)相匹配的键槽(41)。

5.根据权利要求1所述的一种预紧力可调的高承载行星滚柱丝杠副结构，其特征在于，所述多头行星滚柱丝杠(1)与两个行星螺母(4)之间均布2×10～2×11个行星滚柱(5)。

6.根据权利要求1所述的一种预紧力可调的高承载行星滚柱丝杠副结构，其特征在于，两套行星滚柱螺母单元对应设置的行星滚柱(5)远离彼此的端部及靠近彼此的端部与对应的行星螺母(4)的啮合处分别设有行星齿圈(3)。

7.根据权利要求6所述的一种预紧力可调的高承载行星滚柱丝杠副结构，其特征在于，两套行星滚柱螺母单元对应设置的行星滚柱(5)远离彼此的端部以及靠近彼此的端部分别设有行星滚柱保持架(9)。

8.根据权利要求7所述的一种预紧力可调的高承载行星滚柱丝杠副结构，其特征在于，所述行星滚柱保持架(9)上设有用以限定行星滚柱保持架(9)的轴向移动的弹性钢丝挡圈(2)。

9.根据权利要求6所述的一种预紧力可调的高承载行星滚柱丝杠副结构，其特征在于，所述行星齿圈(3)通过弹性圆柱销(12)设于行星滚柱(5)上。

10.根据权利要求4所述的一种预紧力可调的高承载行星滚柱丝杠副结构，其特征在于，所述轴向导向平键(11)的端部通过锁紧套环(6)与锁紧螺母(10)连接，所述锁紧套环(6)上穿设有固定螺栓(7)。

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