CN213419818U - 一种滚柱径向轴向弹性消隙行星滚柱丝杠副 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种滚柱径向轴向弹性消隙行星滚柱丝杠副，包括滚柱、丝杆、螺母、保持架；还包括弹性环；所述的保持架为环形结构，圆周均布与滚柱数量一致的通孔，所述通孔形状由两个半圆形及其中间连线组成，连线方向沿保持架径向；所述的弹性环从螺母两侧压入滚柱上的环形凹槽中，并产生径向向内的张力。

Description

一种滚柱径向轴向弹性消隙行星滚柱丝杠副

技术领域

本实用新型属于精密传动技术领域，尤其是涉及一种滚柱径向轴向弹性消隙行星滚柱丝杠副。

背景技术

行星滚柱丝杠副作为一种旋转运动转化为直线运动的传动装置，主要优点是传动机构体积小、承载能力强、传动精度高，配合伺服电机、导轨、传感器等组件能够实现高度集成化设计，尤其适合应用在对体积、重量要求比较苛刻的场合，例如航空航天领域。

行星滚柱丝杠副的核心工作原理是将齿轮行星周转运动与螺纹螺旋滚动组合一起，内部传动接触形式主要包括螺纹啮合、齿轮啮合，两者存在强几何约束关系，即在RV类型行星滚柱丝杠副中，螺母和滚柱两侧端部必须设计齿，通过齿的啮合确保滚柱周转到准确位置，进而使得滚柱的螺纹与螺母、丝杆精确接触传动。

实际应用过程中，齿与齿之间、螺纹与螺纹之间存在间隙，使得齿轮和螺纹之间的约束关系无法得到准确保证，主要原因：一是齿轮和螺纹的制造误差难以避免，二是长时间使用后齿轮和螺纹各自磨损程度不同，三是行星滚柱丝杠副各个构件热变形影响不一致，综合以上因素导致行星滚柱丝杠副的回程误差变大、传动精度降低、传动噪声变大，严重时会发生螺纹或齿轮的碰撞或卡死问题。

现有技术通过采用轴向预紧的方式解决，例如使用两个半螺母，与单螺母尺寸相同，但承载力降低；使用两个单螺母，与单螺母承载力相同，但长度为单螺母两倍。预紧方式不能在使用过程中根据实际间隙量自动调整，定值的预紧力会造成传动效率降低，同时无法消除齿轮径向啮合间隙，难以实现自适应。

实用新型内容

本实用新型解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种滚柱径向轴向弹性消隙行星滚柱丝杠副。

本实用新型解决技术的方案是：一种滚柱径向轴向弹性消隙行星滚柱丝杠副，包括滚柱、丝杆、螺母、保持架；还包括弹性环；所述的保持架为环形结构，圆周均布与滚柱数量一致的通孔，所述通孔形状由两个半圆形及其中间连线组成，连线方向沿保持架径向；所述的弹性环从螺母两侧压入滚柱上的环形凹槽中，并产生径向向内的张力。

优选的，所述通孔中心距即两个半圆形圆心距大于行星滚柱丝杠副最大径向游隙。

优选的，所述通孔中心距为0.1-0.5mm。

优选的，所述保持架半圆形直径尺寸与滚珠配合凸台位置直径尺寸相同，保持架内侧半圆形与滚柱配合凸台位置贴合，二者能够相对转动。

优选的，所述弹性环为中心凸起带外翻边的圆盘结构，中心凸起部位设置用于穿过丝杆的中心孔，翻边部位圆周均布与滚柱数量一致的通孔用于穿过滚柱并压装在其环形凹槽中。

优选的，所述外翻边与弹性环径向平行，中心凸起与外翻边之间非直角连接。

优选的，所述通孔直径与滚珠环形凹槽直径尺寸相同，滚珠与弹性环之间存在相对旋转运动。

优选的，所述的弹性环厚度在0.5mm～1mm之间。

优选的，滚柱中间段为外螺纹结构，两侧为外螺纹和渐开线齿轮组合结构；螺母中间段为内螺纹结构，两侧为直齿渐开线齿圈结构。

优选的，两侧的外螺纹和渐开线齿轮组合结构与螺母两侧的内齿轮结构之间的径向啮合间隙，应大于滚柱中间段外螺纹结构与螺母表面内螺纹结构之间径向啮合间隙；螺母两侧直齿渐开线齿圈结构的齿圈外侧为台阶，其直径尺寸大于渐开线齿圈齿根圆。

本实用新型与现有技术相比的有益效果是：

本实用新型提供一种滚柱径向轴向弹性消隙行星滚柱丝杠副设计方案，在保证现有行星滚柱丝杠副结构布局基础上，通过在滚柱两端增加弹性薄壁元件，实现RV类型行星滚柱丝杠副的滚柱径向齿轮预紧消隙、滚柱轴向螺纹预紧消隙，利用弹性力使得滚柱自动适应因制造误差、啮合磨损、热膨胀而产生的径向轴向间隙，提高丝杠副的传动精度、传动效率，减少振动和噪声。具体的：

本实用新型提出的一种滚柱径向轴向弹性消隙行星滚柱丝杠副技术方案，相比传统行星滚柱丝杠副同时具备齿轮径向啮合消隙效果和螺纹轴向啮合消隙效果。

该实用新型技术方案相比采用两个半螺母或两个单螺母方法，在保证额定承载力的情况下，不影响行星滚柱丝杠副的外形结构、重量，原理简单。

弹性环产生的预紧力使得滚柱与齿轮啮合间隙与螺纹啮合间隙同时减小，能够根据丝杆、滚柱、螺母不同热变形量自动补偿，能够根据螺母磨损间隙自动补偿，

采用弹性环设计总体上提高了行星滚柱丝杠副的传动精度，减小了传动回程误差，降低了传动噪声。

该类型行星滚柱丝杠副可拓展应用至高精密传动、低噪声传动场合例如，工业自动化领域、航空航天领域，具备更广阔的应用前景。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图；

图2为图1局部放大图；

图3为图1C-C剖视图；

图4为本实用新型三维图。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型作进一步阐述。

如图1-4所示，一种滚柱径向轴向弹性消隙行星滚柱丝杠副，包括丝杆1、螺母2、滚柱3、保持架4、弹性环5。滚柱3的两侧端部分别设有环形凹槽，弹性环5为薄壁、环状、弹性结构，其圆周布置一定数量孔与与环形凹槽配合，弹性环5产生径向张力，使得滚柱3沿丝杆轴的外侧方向预紧；保持架4圆周设置一定数量通孔可严格约束滚柱3作周转运动，并允许滚柱3在弹性环5的张力下发生外侧方向微小位移，预紧力使得滚柱3与齿轮啮合间隙与螺纹啮合间隙同时减小，具备自动补偿效果。具体的：

滚柱3中间段为外螺纹结构，两侧为外螺纹和渐开线齿轮组合结构，滚柱3的数量与弹性环5阵列孔、保持架4通孔的数量相同，均沿丝杆1的回转轴线圆周布置。滚柱3两侧端部环形凹槽的直径尺寸必须与弹性环5的阵列孔尺寸相同，滚柱3与弹性环5之间存在相对旋转运动。滚柱3外螺纹分别与丝杆1外螺纹啮合、与螺母2的内螺纹啮合，丝杆1做定轴旋转运动，螺母2做往复直线运动，滚柱3绕丝杆1轴线在螺母2内部做行星运动。滚柱3两侧的外螺纹和渐开线齿轮组合结构与螺母2的两侧的内齿轮结构之间的径向啮合间隙，设计及制造上应大于，滚柱3表面外螺纹结构与螺母2表面内螺纹结构之间径向啮合间隙。

弹性环5为中心凸起带外翻边的圆盘结构，中心凸起部位设置用于穿过丝杆的中心孔，翻边部位圆周均布与滚柱数量一致的通孔用于穿过滚柱并压装在其环形凹槽中；外翻边与弹性环径向平行，中心凸起与外翻边之间非直角连接。弹性环5材料为耐磨弹簧钢，厚度尺寸在0.5mm～1mm之间，其数值与行星滚柱丝杠副所需要的预紧力设计相关。弹性环5数量为2件，对称布置于行星滚柱丝杠副的螺母两侧，避免产生偏载效应。弹性环5通过采用压装方式从螺母2外侧将其压入滚柱3设置的环形凹槽中，并产生外侧方向径向张力。

保持架4为环形结构，圆周均匀布置一定数量通孔，其数量与弹性环5对应孔、滚柱3数量一致，所述的通孔为两端封闭的U形孔，即由两个半圆形结构及其中间连线组成，两个半圆形的中心距大于行星滚柱丝杠副最大径向游隙，连线方向沿保持架4径向。保持架4的U形孔直径尺寸与滚柱3两侧伸出凸台直径尺寸相同，U形孔内侧半弧与滚柱3凸台贴合，可发生相对转动，U形孔外侧半弧与内侧半弧的中心距大于行星滚柱丝杠副最大径向游隙。

螺母2中间段为内螺纹结构，两侧为直齿渐开线齿圈结构，齿圈外侧为台阶，其直径尺寸大于渐开线齿圈齿根圆；螺母2外侧设有法兰结构，均匀布置一定数量安装孔。

本实用新型未详细说明部分属于本领域技术人员的公知常识。

Claims (10)

1.一种滚柱径向轴向弹性消隙行星滚柱丝杠副，包括滚柱、丝杆、螺母、保持架；其特征在于：还包括弹性环；所述的保持架为环形结构，圆周均布与滚柱数量一致的通孔，所述通孔形状由两个半圆形及其中间连线组成，连线方向沿保持架径向；所述的弹性环从螺母两侧压入滚柱上的环形凹槽中，并产生径向向内的张力。

2.根据权利要求1所述的一种滚柱径向轴向弹性消隙行星滚柱丝杠副，其特征在于：所述通孔中心距即两个半圆形圆心距大于行星滚柱丝杠副最大径向游隙。

3.根据权利要求1或2所述的一种滚柱径向轴向弹性消隙行星滚柱丝杠副，其特征在于：所述通孔中心距为0.1-0.5mm。

4.根据权利要求1或2所述的一种滚柱径向轴向弹性消隙行星滚柱丝杠副，其特征在于：所述保持架半圆形直径尺寸与滚珠配合凸台位置直径尺寸相同，保持架内侧半圆形与滚柱配合凸台位置贴合，二者能够相对转动。

5.根据权利要求1所述的一种滚柱径向轴向弹性消隙行星滚柱丝杠副，其特征在于：所述弹性环为中心凸起带外翻边的圆盘结构，中心凸起部位设置用于穿过丝杆的中心孔，翻边部位圆周均布与滚柱数量一致的通孔用于穿过滚柱并压装在其环形凹槽中。

6.根据权利要求5所述的一种滚柱径向轴向弹性消隙行星滚柱丝杠副，其特征在于：所述外翻边与弹性环径向平行，中心凸起与外翻边之间非直角连接。

7.根据权利要求5所述的一种滚柱径向轴向弹性消隙行星滚柱丝杠副，其特征在于：所述通孔直径与滚珠环形凹槽直径尺寸相同，滚珠与弹性环之间存在相对旋转运动。

8.根据权利要求5或6所述的一种滚柱径向轴向弹性消隙行星滚柱丝杠副，其特征在于：所述的弹性环厚度在0.5mm～1mm之间。

9.根据权利要求1所述的一种滚柱径向轴向弹性消隙行星滚柱丝杠副，其特征在于：滚柱中间段为外螺纹结构，两侧为外螺纹和渐开线齿轮组合结构；螺母中间段为内螺纹结构，两侧为直齿渐开线齿圈结构。

10.根据权利要求9所述的一种滚柱径向轴向弹性消隙行星滚柱丝杠副，其特征在于：滚柱两侧的外螺纹和渐开线齿轮组合结构与螺母两侧的内齿轮结构之间的径向啮合间隙，应大于滚柱中间段外螺纹结构与螺母表面内螺纹结构之间径向啮合间隙；螺母两侧直齿渐开线齿圈结构的齿圈外侧为台阶，其直径尺寸大于渐开线齿圈齿根圆。

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