RU2246057C2

RU2246057C2 - Ball-screw transmission gear

Info

Publication number: RU2246057C2
Application number: RU2003104666/11A
Authority: RU
Inventors: зев В.П. Гр (RU); В.П. Грязев; В.А. Дульнев (RU); В.А. Дульнев; Л.В. Степанов (RU); Л.В. Степанов; А.Л. Зудов (RU); А.Л. Зудов; Б.В. Бурлаков (RU); Б.В. Бурлаков
Original assignee: Государственное унитарное предприятие "Конструкторское бюро приборостроения"
Priority date: 2003-02-17
Filing date: 2003-02-17
Publication date: 2005-02-10

Abstract

FIELD: mechanical engineering.

SUBSTANCE: ball-screw transmission gear comprises screw with threaded grooves and projections uniformly arranged over periphery and nut with ways made on its inner surface as closed ring grooves which cooperate with balls interposed between the thread turns. The balls set in the adjacent thread grooves are spring-loaded in pair with flexible members. Each flexible member is made of a cross-like plate spring mounted in the ring groove of the nut. The longitudinal ends of the spring are made for permitting interaction with balls. The lateral end cooperate with the inner diameter of the nut. The flexible member may be made of a cylindrical compression spring.

EFFECT: enhanced kinematical precision of the gear.

2 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к общему машиностроению и может быть использовано в механических приводах.The invention relates to general mechanical engineering and can be used in mechanical drives.

Известный многозаходный винтовой механизм с трением качения (1) имеет шарики, заложенные между витками винта и гайки. Витки на винте и гайке выполнены в виде винтовых канавок с одинаковым числом заходов. Кинематический шаг винтовой пары равен шагу винтовой канавки, умноженному на число заходов винта.The well-known multi-start screw mechanism with rolling friction (1) has balls embedded between the turns of the screw and the nut. The turns on the screw and nut are made in the form of helical grooves with the same number of runs. The kinematic pitch of a screw pair is equal to the pitch of the screw groove multiplied by the number of screw strokes.

Недостаток винтовой пары заключается в том, что шарики, заложенные между витками винта и гайки, непрерывно перемещаются вдоль оси винта и выходят за пределы гайки. Для обеспечения непрерывного потока шариков в пределах гайки в этих конструкциях требуется устройство для возврата шариков.The disadvantage of a screw pair is that the balls embedded between the turns of the screw and nut move continuously along the axis of the screw and extend beyond the nut. To ensure a continuous flow of balls within the nut, a ball return device is required in these structures.

Известна многозаходная винтовая пара с трением качения (2), в которой гайка выполнена в виде набора колец, жестко установленных в одном корпусе. Кольца снабжены на внутренних поверхностях беговыми дорожками, каждая из которых взаимодействует с шариками. Шарики помещены между витками резьбы винта по одному в каждом заходе и заключены в сепаратор. Недостаток конструкции - низкая долговечность винтовой пары и затруднительная сборка из-за наличия сепаратора. Другой недостаток - ограничена кинематическая возможность винтовой пары, так как применение сепаратора требует увеличение числа заходов резьбы винта.Known multi-helical pair with rolling friction (2), in which the nut is made in the form of a set of rings, rigidly installed in one housing. The rings are equipped on the inner surfaces with treadmills, each of which interacts with the balls. Balls are placed between the threads of the screw one at a time in each run and enclosed in a separator. The design disadvantage is the low durability of the screw pair and difficult assembly due to the presence of a separator. Another drawback is that the kinematic possibility of a screw pair is limited, since the use of a separator requires an increase in the number of screw threads.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является механизм (3), выбранный в качестве прототипа. Механизм содержит многозаходный винт с резьбовыми канавками, сечение которого в плоскости, перпендикулярной его оси, имеет звездообразную форму с равномерно расположенными по окружности выступами для удержания шариков. Соосно винту размещена гайка, на внутренней поверхности которой выполнены беговые дорожки, взаимодействующие с шариками, помещенными между витками резьбы. Беговые дорожки на гайке выполнены в виде замкнутых кольцевых проточек.The closest technical solution to the claimed object is the mechanism (3), selected as a prototype. The mechanism contains a multi-start screw with threaded grooves, the cross-section of which in the plane perpendicular to its axis has a star-shaped shape with protrusions evenly spaced around the circumference to hold the balls. A nut is placed coaxially with the screw, on the inner surface of which treadmills are made, interacting with balls placed between the threads. Treadmills on the nut are made in the form of closed annular grooves.

Недостаток механизма - наличие осевого люфта гайки относительно винта, который обусловлен погрешностями изготовления беговых дорожек гайки и резьбы винта.The disadvantage of this mechanism is the presence of axial play of the nut relative to the screw, which is caused by errors in the manufacture of treadmills of the nut and screw thread.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение кинематической точности механизма.The task of the invention is to increase the kinematic accuracy of the mechanism.

Задача решается тем, что в шариковинтовом передаточном механизме, содержащем винт с резьбовыми канавками с равномерно расположенными по окружности выступами, гайку с беговыми дорожками, выполненными на ее внутренней поверхности в виде замкнутых кольцевых проточек, взаимодействующих с шариками, помещенными между витками резьбы, шарики, размещенные в соседних винтовых канавках, попарно подпружинены упругими элементами. Каждый упругий элемент выполнен в виде крестообразной пластинчатой пружины, размещенной в кольцевой проточке гайки. Продольные концы пружины выполнены с возможностью взаимодействия с шариками, а поперечные - с внутренним диаметром гайки. Упругий элемент может быть выполнен в виде цилиндрической пружины сжатия.The problem is solved in that in a ball screw gear containing a screw with threaded grooves with protrusions evenly spaced around the circumference, a nut with treadmills made on its inner surface in the form of closed annular grooves interacting with balls placed between the threads, balls placed in adjacent helical grooves, pairwise spring-loaded with elastic elements. Each elastic element is made in the form of a cross-shaped leaf spring placed in the annular groove of the nut. The longitudinal ends of the spring are configured to interact with the balls, and the transverse ends with the inner diameter of the nut. The elastic element can be made in the form of a cylindrical compression spring.

Применение упругого элемента в механизме обеспечивает выборку осевого люфта в винтовой паре, а следовательно, повышает кинематическую точность механизма.The use of an elastic element in the mechanism provides a selection of axial play in a screw pair, and therefore increases the kinematic accuracy of the mechanism.

Предлагаемое техническое решение иллюстрируется графическими материалами, где на фиг.1 изображен продольный разрез механизма, на фиг.2 - поперечный разрез по кольцевой проточке гайки, на фиг.3 - упругий элемент в контакте с шариками, на фиг.4 - поперечный разрез по кольцевой проточке гайки с упругим элементом в виде цилиндрической пружины сжатия.The proposed technical solution is illustrated by graphic materials, in which Fig. 1 shows a longitudinal section of the mechanism, Fig. 2 is a transverse section along the annular groove of the nut, Fig. 3 is an elastic element in contact with the balls, and Fig. 4 is a transverse section along the ring a nut groove with an elastic element in the form of a cylindrical compression spring.

Шариковинтовой передаточный механизм состоит из винта 1 (фиг.1) с резьбовыми канавками. Соосно винту 1 установлена гайка 2 с кольцевыми проточками “в”. В кольцевых проточках гайки 2 установлены шарики 3, размещенные между витками резьбы винта 1. Шарики 3, размещенные в соседних резьбовых канавках, попарно подпружинены упругими элементами 4. Упругие элементы 4 установлены в кольцевых проточках гайки 2. Продольные концы “б” упругого элемента 4 опираются на шарики 3, расположенные в соседних винтовых канавках винта 1. Поперечные концы “а” упругого элемента 4 опираются на внутренний диаметр гайки 2. При числе заходов винта “п” число упругих элементов “к” определяется по формуле:Ball screw transmission mechanism consists of a screw 1 (figure 1) with threaded grooves. Coaxially to screw 1, nut 2 with annular grooves “c” is installed. In the annular grooves of the nut 2, balls 3 are installed, located between the threads of the screw 1. The balls 3, placed in adjacent threaded grooves, are spring-loaded with elastic elements 4. The elastic elements 4 are installed in the annular grooves of the nut 2. The longitudinal ends “b” of the elastic element 4 are supported on balls 3 located in adjacent screw grooves of screw 1. The transverse ends “a” of the elastic element 4 are based on the inner diameter of the nut 2. When the number of starts of the screw “p”, the number of elastic elements “k” is determined by the formula:

к=п-2k = n-2

Шариковинтовой передаточной механизм работает следующим образом. При повороте винта 1 шарики 3, размещенные между витками резьбы винта, воздействуют на кольцевые проточки “в” и перемещают гайку 2 в осевом направлении. Упругие элементы 4 обеспечивают безлюфтовое соединение гайки 2 и винта 1.Ball screw gear works as follows. When turning the screw 1, the balls 3 placed between the threads of the screw act on the annular grooves “c” and move the nut 2 in the axial direction. The elastic elements 4 provide a backlash-free connection of the nut 2 and screw 1.

Таким образом, предложенное техническое решение позволило повысить кинематическую точность механизма за счет устранения осевого люфта гайки и винта.Thus, the proposed technical solution allowed to increase the kinematic accuracy of the mechanism by eliminating the axial play of the nut and screw.

Источники информацииSources of information

1. Павлов Б.И. “Шариковинтовые механизмы в приборостроении”, Ленинград, Машиностроение, 1968 г., стр.38-56, 86-89 - аналог.1. Pavlov B.I. “Ballscrews in instrumentation”, Leningrad, Mechanical Engineering, 1968, pp. 38-56, 86-89 - analogue.

2. Авторское свидетельство №121323, СССР - аналог.2. Copyright certificate No. 121323, USSR - analogue.

3. Турпаев А.И. “Винтовые механизмы и передачи”, Москва, Машиностроение, 1982 г., стр.118 - прототип.3. Turpaev A.I. “Screw mechanisms and gears”, Moscow, Mechanical Engineering, 1982, p.118 - prototype.

Claims

1. Ball screw gear comprising a screw with threaded grooves with protrusions evenly spaced around the circumference, a nut with treadmills made on its inner surface in the form of closed annular grooves and interacting with balls placed between the threads, characterized in that the balls placed in adjacent threaded grooves, pairwise spring-loaded with elastic elements.

2. Ball screw gear according to claim 1, characterized in that the elastic elements are made in the form of cross-shaped plate springs placed in the annular grooves of the nut, while the longitudinal ends of the springs are made with the possibility of interaction with the balls, and transverse with the inner diameter of the nut.

3. Ball screw gear according to claim 1, characterized in that the elastic elements are made in the form of cylindrical compression springs located in the annular grooves of the nut.