CN213655628U - 一种新型滚柱结构的行星滚柱丝杠 - Google Patents

Abstract

本实用新型一种新型滚柱结构的行星滚柱丝杠，在滚柱齿轮结构部分，设置上与滚柱螺纹部分相同螺距的螺纹，设计成滚柱从一端到另一端统一的螺纹结构，同时在滚柱两端螺纹结构的基础上，设置一定长度的齿轮结构结构，使得在滚柱两端既具有螺纹结构又具有齿轮结构，保证了滚柱在中间部分与丝杆和螺母的螺旋啮合，同时保证了滚柱在两端与齿圈的齿轮啮合，该结构不要求滚柱两端的齿轮结构与中间的螺纹结构之间的相位角，降低了定位加工难度，提高生产效率。

Description

一种新型滚柱结构的行星滚柱丝杠

技术领域

本实用新型涉及一种新型滚柱结构的行星滚柱丝杠，属于行星滚柱丝杠技术领域。

背景技术

现有的行星滚柱丝杠结构中，其滚柱两端的齿轮结构和两端的齿轮结构中间的螺纹结构需要根据在周向上的分布位置，满足相位角的对应关系，才能使得滚柱在任意位置时同时满足滚柱螺纹结构与丝杆和滚柱螺纹结构与螺母的螺旋啮合、滚柱齿轮结构与齿圈的行星轮系啮合。

上述结构对滚柱上的齿轮结构和螺纹结构有精确的相位要求，在生产过程中，由于螺纹结构需要在螺纹磨床上完成加工，齿轮结构需要在滚齿机等齿轮加工设备上完成，这就造成不管工序上先安排螺纹加工还是齿轮结构加工，均存在工件的二次装夹问题。而二次装夹会引起定位基准的变化，即使选择同一定位基准，由于二次装夹，其重复定位也是存在一定偏差的，这会造成加工精度的不稳定。为了解决这个问题，需要通过其他的途径来保证相位精度。这都引起加工效率的降低，加工成本的升高。

实用新型内容

本实用新型解决的技术问题为：克服上述现有技术的不足，提供一种新型滚柱结构的行星滚柱丝杠，不对齿轮相位角和螺纹起始的相对位置进行要求，降低了定位加工难度，提高生产效率，提高加工加工精度。

本实用新型解决的技术方案为：一种新型滚柱结构的行星滚柱丝杠，包括：丝杆(1)、螺母(2)、滚柱(3)、齿圈(4)、保持架(5)和挡圈(6)；

丝杆(1)上设有多头螺纹，螺母(2)的内侧两端分别设有齿圈安装槽；齿圈安装槽之间设置有与丝杆(1)对应的多头螺纹；

丝杆(1)与螺母(2)的螺纹螺距相同，螺纹头数相同；

滚柱(3)靠近两端分别设有齿轮结构(32)，滚柱3两侧的齿轮结构(32)上布有螺纹(31)；

滚柱(3)上的螺纹为单头螺纹，其螺距与丝杆(1)和螺母(2)的螺距相等；

螺母(2)的内侧两端的齿圈安装槽内分别设有齿圈(4)，齿圈(4)的外侧固定在螺母(2)齿圈安装槽内，齿圈(4)内侧设有内齿轮；

挡圈(6)为两个，分别布置在螺母(2)的两端，挡圈(6)用于将保持架(5)限位在齿圈(4)与挡圈(6)之间，实现轴向固定，并使保持架(5)能够沿周向转动；保持架(5)用于保持滚柱(3)之间的相对位置。

滚柱(3)靠近两端的齿轮的起始相位相同；

螺母(2)的内侧两端的齿圈相位相同；

滚柱(3)的螺纹和丝杠(1)的螺纹啮合的中心距与滚柱(3)上齿轮(32)和对应的齿圈(4)内侧的齿轮啮合的中心距相同。

优选的，齿圈(4)安装槽为环形槽。

优选的，保持架(5)为环状，沿周向均布通孔，通孔数量与滚柱(3)的数量相同，滚柱(3)的两端插入两端的保持架(5)通孔中，用于对滚柱(3)轴向限位。

优选的，保持架(5)的外圆与螺母(2)的内圆接触，实现对保持架(5)的径向限位。

优选的，保持架(5)的中间设有通孔，用于穿过丝杆(1)。

优选的，丝杆(1)的螺纹为三角螺纹。

优选的，滚柱(3)分别和螺母(2)与丝杆(1)啮合，滚柱(3)与螺母(2)和滚柱(3)与丝杆(1)啮合的中心距相等，且其数值等于齿圈(4)与滚柱(3)上的齿轮结构(32)啮合中心距相等。

优选的，丝杆能够受外部驱动，将驱动丝杆的旋转运动转化成螺母的直线运动输出。

优选的，丝杆(1)受外力转动，带动滚柱(3)做螺旋啮合运动，滚柱(3)在轴向上与螺母(2)没有相对运动，滚柱(3)带动螺母(2)相对丝杆(1)做直线运动。

优选的，多个滚柱(3)排布在螺母(2)的内侧，滚柱(3)上的螺纹结构(31)的起始相位与齿轮结构(32)的起始相位没有要求，适应性提高。

本实用新型与现有技术相比的有益效果在于：

(1)本实用新型设计成滚柱从一端到另一端统一的螺纹结构，同时在滚柱两端螺纹结构的基础上，设置一定长度的尺寸结构，使得在滚柱两端一定长度厂既具有螺纹结构又具有齿轮结构。上述结构保证了滚柱在中间部分与丝杆和螺母的螺旋啮合，同时保证了滚柱在两端与齿轮的行星轮系啮合。并且不要求滚柱两端的齿轮结构与中间的螺纹结构之间的相位角。

(2)本实用新型所提出的新型滚柱结构在滚柱生产加工过程中，由于不硬性要求端部齿轮结构与中间螺纹结构的相位角，虽然螺纹结构的加工在螺纹磨床上完成，齿轮结构在滚齿机等齿轮加工设备上完成，但是设备的更换，定位基准的二次找正均不影响啮合的精度，可以简化二次对刀找正的工作，提高工作效率，同时不降低啮合性能。

(3)本实用新型所提出的滚柱结构可以取消原来滚柱结构中的螺纹部分和齿轮部分的工艺过渡结构。

(4)本实用新型所提出的滚柱结构可应用于标准型行星滚柱丝杠、反向标准型行星滚柱丝杠、差动式行星滚柱丝杠、反向差动式行星滚柱丝杠等所有需要同时满足螺旋传动和螺纹传动的行星滚柱丝杠滚柱，形成新的类型的行星滚柱丝杠。

(5)本实用新型所提出的滚柱结构应用于行星滚柱丝杠，可进一步的应用于EMA机电作动器。

附图说明

图1本实用新型的一种新型滚柱结构的行星滚柱丝杠结构示意图；

图2本实用新型的一种新型滚柱结构的行星滚柱丝杠C-C截面结构示意图；

图3本实用新型滚柱结构示意图；

图4本实用新型滚柱D-D截面结构示意图；

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步详细描述。

本实用新型一种新型滚柱结构的行星滚柱丝杠，在滚柱齿轮结构部分，设置上与滚柱螺纹部分相同螺距的螺纹，设计成滚柱从一端到另一端统一的螺纹结构，同时在滚柱两端螺纹结构的基础上，设置一定长度的齿轮结构结构，使得在滚柱两端既具有螺纹结构又具有齿轮结构，保证了滚柱在中间部分与丝杆和螺母的螺旋啮合，同时保证了滚柱在两端与齿圈的齿轮啮合，该结构不要求滚柱两端的齿轮结构与中间的螺纹结构之间的相位角，降低了定位加工难度，提高生产效率。

行星滚柱丝杠是实现旋转运动和直线运动相互转化的机械装置。行星滚柱丝杠在相同的尺寸空间中，相比滚珠丝杠，其优点如下：较小的传递导程，进而达到较大的力放大效果；轴向承载能力大；刚度大，相同载荷下变形小；寿命长。基于上述特点，行星滚柱丝杠在某些高度集成、高比功率、高输出力的场合比较适用；特别的，针对空间限值比较苛刻的场合，其有不可替代的优势。但是由于行星滚柱丝杠制造精度要求高，制造成本高，使得行星滚柱丝杠的适用目前只在一些高端场合应用。本实用新型可以从设计原理上降低行星滚柱丝杠加工的难度，降低其生产成本，提高生产效率。可以替代更多场合的滚珠丝杠。

如图1所示，本实用新型一种新型滚柱结构的行星滚柱丝杠，包括：丝杆(1)、螺母(2)、滚柱(3)、齿圈(4)、保持架(5)和挡圈(6)；在图1的一种新型滚柱结构的行星滚柱丝杠上设置截面，记为C-C，则如图2所示，为本实用新型的一种新型滚柱结构的行星滚柱丝杠C-C截面结构示意图；

丝杆(1)上设有多头螺纹，螺母(2)的内侧两端分别设有齿圈安装槽；齿圈安装槽之间设置有与丝杆(1)相同头数和相同螺距的多头螺纹；

丝杆(1)与螺母(2)的螺纹头数相同，螺纹螺距相同；

如图3和图4所示，滚柱(3)靠近两端分别设有齿轮结构(32)，每个滚柱(3)两侧的齿轮(32)结构上均布满有螺纹(31)；在图3所示的滚柱上设置D-D截面，则如图4所示为本实用新型滚柱D-D截面结构示意图；

滚柱(3)上的贯穿螺纹为单头螺纹，其螺距与丝杆(1)和螺母(2)的螺距相等；

螺母(2)的内侧两端的齿圈安装槽内分别设有齿圈(4)，齿圈(4)的外侧固定在螺母(2)的齿圈安装槽内，齿圈(4)内侧设有内齿轮；

挡圈(6)为两个，分别布置在螺母(2)的两端，挡圈(6)用于将保持架(5)限位在齿圈(4)与挡圈(6)之间，实现轴向固定，并使保持架(5)能够沿周向转动；保持架(5)用于安装滚柱(3)。

滚柱(3)靠近两端的齿轮的起始相位相同；

螺母(2)的内侧两端的齿圈相位相同；

滚柱(3)的螺纹和丝杠(1)的螺纹啮合中心距与滚柱(3)上齿轮(32)和对应的齿圈(4)内侧的齿轮啮合的中心距相同。

滚柱(3)的螺纹和丝杠(1)的螺纹啮合中心距与滚柱(3)与螺母(2)的啮合中心距相同。

本实用新型的行星滚柱丝杠是一种螺旋运动与直线运动相互转化的机械装置，丝杆和螺母上设置有相同螺距和头数的多头螺纹，滚柱中部与丝杆和螺母啮合段设置有与相同螺距的单头螺纹，滚柱两端设置有与齿圈相同模数的齿轮；多个滚柱均匀的布置在丝杆的周围，螺母与滚柱同轴布置，齿圈布置在滚柱两端齿轮所处的对应位置，保持架同轴布置在滚柱两端保持滚柱之间的间距，挡圈同轴布置在保持架的外部，使得保持架、齿圈、螺母通过挡圈装配在一起；组成行星滚柱丝杠副。

本实用新型提出的新型滚柱丝杠，其滚柱(3)的两端端部的齿轮结构(32)部分包含有与螺纹结构(31)部分相同的螺纹，其螺纹为同一条螺旋线，加工制造时，一次装夹完成滚柱上螺纹(中间螺纹部分31和两端齿轮部分32复合螺纹)的加工。该种滚柱结构可以同时满足不同周向位置处的滚柱啮合，不对不同周向位置处滚柱两端齿轮起始相位和螺纹起始相位提要求，降低了加工中精确分度的要求，提高了生产效率，进而降低了生产成本。

优选方案为：新型行星滚柱丝杠，其丝杆和螺母的螺纹头数相同；螺纹牙型可设置成三角螺纹，其牙型角可设置为60°ˉ90°，典型的数值为60°、72°、90°。

优选方案为：滚柱的螺纹，其螺距与丝杆和螺母相同；螺纹牙型可设置成三角螺纹或者圆弧螺纹，但其牙型角需与丝杆和螺母匹配一致，这样才能保证其螺纹之间的相互啮合。优选方案为：滚柱与螺母上螺纹的几何中径的比值与滚柱和螺母的螺纹头数的比值相等；螺母上螺纹的几何中径数值等于丝杆上螺纹的几何中径数值加上两倍的滚柱上螺纹的几何中径数值；优选方案为：滚柱两端的齿轮结构部分，其齿轮模数及压力角均需与齿圈模数和压力角相同。

优选方案为：滚柱与丝杆和螺母的啮合中心距与滚柱齿轮结构部分和齿圈的啮合中心距相同，保证滚柱与丝杆和螺母遵循螺旋传动的同时，同时保证滚柱与齿圈的行星啮合运动。

本实用新型设计成滚柱从一端到另一端统一的螺纹结构，同时在滚柱两端螺纹结构的基础上，设置一定长度的尺寸结构，使得在滚柱两端一定长度厂既具有螺纹结构又具有齿轮结构。上述结构保证了滚柱在中间部分与丝杆和螺母的螺旋啮合，同时保证了滚柱在两端与齿轮的行星轮系啮合。并且不要求滚柱两端的齿轮结构与中间的螺纹结构之间的相位角。

本实用新型所提出的新型滚柱结构在滚柱生产加工过程中，由于不硬性要求端部齿轮结构与中间螺纹结构的相位角，虽然螺纹结构的加工在螺纹磨床上完成，齿轮结构在滚齿机等齿轮加工设备上完成，但是设备的更换，定位基准的二次找正均不影响啮合的精度，可以简化二次对刀找正的工作，提高工作效率，同时不降低啮合性能。且本实用新型所提出的滚柱结构可以取消原来滚柱结构中的螺纹部分和齿轮部分的工艺过渡结构。

本实用新型所提出的滚柱结构可应用于标准型行星滚柱丝杠、反向标准型行星滚柱丝杠、差动式行星滚柱丝杠、反向差动式行星滚柱丝杠等所有需要同时满足螺旋传动和螺纹传动的行星滚柱丝杠滚柱，形成新的类型的行星滚柱丝杠。本实用新型所提出的滚柱结构应用于行星滚柱丝杠，可进一步的应用于EMA机电作动器。

Claims (10)

1.一种新型滚柱结构的行星滚柱丝杠，其特征在于包括：丝杆(1)、螺母(2)、滚柱(3)、齿圈(4)、保持架(5)和挡圈(6)；

丝杆(1)上设有多头螺纹，螺母(2)的内侧两端分别设有齿圈安装槽；齿圈安装槽之间设置有与丝杆(1)对应的多头螺纹；

丝杆(1)与螺母(2)的螺纹螺距相同，螺纹头数相同；

滚柱(3)靠近两端分别设有齿轮结构(32)，滚柱(3)两侧的齿轮结构(32)上布有螺纹(31)；

滚柱(3)上的螺纹为单头螺纹，其螺距与丝杆(1)和螺母(2)的螺距相等；

螺母(2)的内侧两端的齿圈安装槽内分别设有齿圈(4)，齿圈(4)的外侧固定在螺母(2)齿圈安装槽内，齿圈(4)内侧设有内齿轮；

挡圈(6)为两个，分别布置在螺母(2)的两端，挡圈(6)用于将保持架(5)限位在齿圈(4)与挡圈(6)之间，实现轴向固定，并使保持架(5)能够沿周向转动；保持架(5)用于保持滚柱(3)之间的相对位置；

滚柱(3)靠近两端的齿轮的起始相位相同；

螺母(2)的内侧两端的齿圈相位相同；

滚柱(3)的螺纹和丝杆(1)的螺纹啮合的中心距与滚柱(3)上齿轮结构(32)和对应的齿圈(4)内侧的齿轮啮合的中心距相同。

2.根据权利要求1所述的一种新型滚柱结构的行星滚柱丝杠，其特征在于：齿圈(4)安装槽为环形槽。

3.根据权利要求1所述的一种新型滚柱结构的行星滚柱丝杠，其特征在于：保持架(5)为环状，沿周向均布通孔，通孔数量与滚柱(3)的数量相同，滚柱(3)的两端插入两端的保持架(5)通孔中，用于对滚柱(3)轴向限位。

4.根据权利要求1所述的一种新型滚柱结构的行星滚柱丝杠，其特征在于：保持架(5)的外圆与螺母(2)的内圆接触，实现对保持架(5)的径向限位。

5.根据权利要求1所述的一种新型滚柱结构的行星滚柱丝杠，其特征在于：保持架(5)的中间设有通孔，用于穿过丝杆(1)。

6.根据权利要求1所述的一种新型滚柱结构的行星滚柱丝杠，其特征在于：丝杆(1)的螺纹为三角螺纹。

7.根据权利要求1所述的一种新型滚柱结构的行星滚柱丝杠，其特征在于：滚柱(3)分别和螺母(2)与丝杆(1)啮合，滚柱(3)与螺母(2)和滚柱(3)与丝杆(1)啮合的中心距相等，且其数值等于齿圈(4)与滚柱(3)上的齿轮结构(32)啮合中心距相等。

8.根据权利要求1所述的一种新型滚柱结构的行星滚柱丝杠，其特征在于：丝杆能够受外部驱动，将驱动丝杆的旋转运动转化成螺母的直线运动输出。

9.根据权利要求1所述的一种新型滚柱结构的行星滚柱丝杠，其特征在于：丝杆(1)受外力转动，带动滚柱(3)做螺旋啮合运动，滚柱(3)在轴向上与螺母(2)没有相对运动，滚柱(3)带动螺母(2)相对丝杆(1)做直线运动。

10.根据权利要求1所述的一种新型滚柱结构的行星滚柱丝杠，其特征在于：多个滚柱(3)排布在螺母(2)的内侧，滚柱(3)上的螺纹(31)的起始相位与齿轮结构(32)的起始相位没有要求，适应性提高。

Images