專利名稱：一種可同時消除兩側(cè)軸向間隙的單螺母行星滾柱絲杠機構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于一種可將旋轉(zhuǎn)運動和直線運動相互轉(zhuǎn)化的機械裝置。
現(xiàn)有技術(shù)行星滾柱絲杠機構(gòu)是一種可將旋轉(zhuǎn)運動和直線運動相互轉(zhuǎn)化的機械裝置?，F(xiàn)有常用的直線作動機構(gòu)主要是滾珠絲杠。行星滾柱絲杠由于采用了帶有螺紋的滾柱取代了滾珠作為傳力單元，與滾珠絲杠相比，其傳力單元具有更大的接觸半徑和更多的接觸點，因此在位置精度、額定載荷、剛度、速度、壽命等方面均優(yōu)于滾珠絲杠，近年來被廣泛應(yīng)用于航空、航天、精密機床和食品包裝等軍民領(lǐng)域需要直線伺服作動的場合。
行星滾柱絲杠雖具有上述眾多優(yōu)點，但存在的主要問題是空轉(zhuǎn)打滑，這是螺紋嚙合存在軸向間隙造成，會影響傳動精度并增大磨損，尤其是高速往復(fù)運動會增大嚙合沖擊。目前解決這一問題的主要方法是采用雙螺母，通過彈性單元將兩個螺母軸向預(yù)緊連接，以消除軸向間隙，但這種方法只消除了滾柱與螺母間的軸向間隙，絲杠與滾柱間的軸向間隙仍然存在，空轉(zhuǎn)打滑問題只是減緩，并未根本消除。而且雙螺母預(yù)緊的作用是一個螺母作為預(yù)緊螺母，一個螺母作為承載螺母，雖然雙螺母能消除滾柱和螺母側(cè)的軸向間隙，但由于預(yù)緊力的存在使得承載螺母除了承擔(dān)原有軸向載荷外，還要承擔(dān)增加的預(yù)緊力，如果軸向載荷增大或者預(yù)緊力過大都會造成承載螺母損壞。文獻“Elastic Elements inRoller-Screw Meehanisms”提出了一種消除絲杠與滾柱軸向間隙的方法，即采用一種環(huán)形彈簧，安裝在開槽螺母上，通過徑向力壓緊絲杠、滾柱和螺母，同時在滾柱軸頭上安裝有彈性分離器，在環(huán)形彈簧和分離器的共同作用下，達到消除軸向間隙的目的，但這種方法作用力在徑向，會造成絲杠和滾柱偏離設(shè)計嚙合位置，改變中心距、降低承載能力和傳動精度。因此，需要有一種新結(jié)構(gòu)能同時消除絲杠與滾柱側(cè)和滾柱與螺母側(cè)軸向間隙，達到解決空轉(zhuǎn)打滑的目的，而且使得各部件不承擔(dān)多余載荷，進而保證了該機構(gòu)能可靠運行、不會過早出現(xiàn)損壞。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對解決空轉(zhuǎn)打滑問題，提出一種可同時消除滾柱與螺母側(cè)和滾柱與絲杠側(cè)軸向間隙的新型單螺母行星滾柱絲杠機構(gòu)，目的是在不增加額外載荷的同時解決空轉(zhuǎn)打滑問題，并以此提高傳動精度、減小螺紋嚙合沖擊、降低振動噪聲。該機構(gòu)適用于大行程、大推力、對位置精度、振動沖擊和噪聲要求較高的直線伺服場合。本發(fā)明的技術(shù)方案是一種可同時消除兩側(cè)軸向間隙的單螺母行星滾柱絲杠機構(gòu)，包括行星滾柱絲杠副傳動組件和軸向間隙調(diào)整組件兩部分；參閱圖1，所述行星滾柱絲杠副傳動組件包括絲杠14、長軸滾柱7、空心滾柱8、螺母I、左側(cè)內(nèi)齒圈5、右側(cè)內(nèi)齒圈11、左側(cè)行星架4、右側(cè)行星架12、左側(cè)軸端擋圈3和右側(cè)軸端擋圈13 ；所述長軸滾柱7和空心滾柱8具有旋向相同的單頭螺紋，長軸滾柱7的光軸端裝入空心滾柱8形成一個滾柱，若干所述長軸滾柱7和空心滾柱8組成的滾柱兩端分別置于左側(cè)行星架4和右側(cè)行星架12上，周向均布于絲杠14和螺母2之間的環(huán)形空腔中，形成單螺母行星滾柱絲杠機構(gòu)；長軸滾柱7和空心滾柱8與絲杠14螺紋和螺母2螺紋嚙合，通過長軸滾柱7和空心滾柱8的相對旋轉(zhuǎn)調(diào)整，使得絲杠14和螺母2軸向被夾緊，長軸滾柱7螺紋牙的右側(cè)曲面同時與絲杠14和螺母2螺紋牙的左側(cè)曲面無間隙嚙合，空心滾柱8螺紋牙的左側(cè)曲面同時與絲杠14和螺母2螺紋牙的右側(cè)曲面無間隙嚙合；為了防止長軸滾柱7和空心滾柱8在受力時發(fā)生偏斜,將長軸滾柱7和空心滾柱8組成的滾柱兩端部分螺紋切成直齒，兩端的直齒分別與左側(cè)內(nèi)齒圈5和右側(cè)內(nèi)齒圈11內(nèi)壁直齒嚙合，以保證長軸滾柱7和空心滾柱8組成的滾柱軸線與絲杠14軸線平行；左側(cè)內(nèi)齒圈5和右側(cè)內(nèi)齒圈11通過過盈配合分別裝入螺母兩端，并由定位銷釘固定；左側(cè)軸端擋圈3和右側(cè)軸端擋圈13分別裝入左側(cè)內(nèi)齒圈5和右側(cè)內(nèi)齒圈11的凹槽中,起軸向定位作用并防止左側(cè)行星架4和右側(cè)行星架12脫落。
所述軸向間隙調(diào)整組件包括分別位于長軸滾柱7和空心滾柱8外周的左右兩個收縮盤組件10 ;參閱圖2、圖3、圖4,所述收縮盤組件10由收縮壓環(huán)110-1和收縮壓環(huán)II10-2組成；收縮壓環(huán)110-1和收縮壓環(huán)II 10-2均為臺階環(huán)狀，其大端和小端均為斜壁；收縮壓環(huán)110-1大端外斜壁a與收縮壓環(huán)II 10-2大端內(nèi)斜壁d相配；收縮壓環(huán)110-1小端外斜壁b與收縮壓環(huán)II 10-2小端內(nèi)斜壁c相配；收縮壓環(huán)110-1和收縮壓環(huán)II 10-2通過若干周向均布的軸向連接螺栓10-3連接；擰緊左右兩個收縮盤組件10的連接螺栓10-3時，收縮壓環(huán)10-1的斜面a和b分別與收縮壓環(huán)10-2的斜面d和c產(chǎn)生作用，沿徑向壓緊長軸滾柱7和空心滾柱8，使其在絲杠14傳遞作用力時保持同步運動。所述一種可同時消除兩側(cè)軸向間隙的單螺母行星滾柱絲杠機構(gòu)工作原理為絲杠14為驅(qū)動軸，當(dāng)絲杠14順時針旋轉(zhuǎn)時，帶動長軸滾柱7和空心滾柱8同步旋轉(zhuǎn)，絲杠14螺紋牙左側(cè)曲面分別同時與長軸滾柱7和空心滾柱8螺紋牙的右側(cè)曲面嚙合，長軸滾柱7和空心滾柱8在順時針公轉(zhuǎn)的同時繞自身軸線逆時針旋轉(zhuǎn)，推動螺母2沿軸線向左直線運動。同理當(dāng)絲杠14逆時針旋轉(zhuǎn)時，長軸滾柱7和空心滾柱8在逆時針公轉(zhuǎn)的同時繞自身軸線順時針旋轉(zhuǎn)，推動螺母2沿軸線向右直線運動。螺母2運動方向只與絲杠14、長軸滾柱7、空心滾柱8和螺母2旋向有關(guān)。本發(fā)明的有益效果是該機構(gòu)在長軸滾柱7和空心滾柱8組成的滾柱端部采用收縮盤組件沿徑向?qū)㈤L軸滾柱7和空心滾柱8進行壓緊，長軸滾柱7和空心滾柱8螺紋將分別與絲杠14螺紋和螺母2螺紋夾緊，從而解決了同時消除行星滾柱絲杠機構(gòu)兩側(cè)軸向間隙的問題，此方法不會改變中心距和改變承載能力，而且便于滾柱安裝。該方法還可通過軸端收縮盤進行軸向間隙調(diào)整，以便于螺紋經(jīng)過長期工作磨損后再次進行軸向間隙調(diào)整。該機構(gòu)同時消除了滾柱與螺母和滾柱與絲杠間的軸向間隙，解決了由于軸向間隙造成的空轉(zhuǎn)打滑問題，有效的提高了傳動精度、降低螺紋嚙合沖擊、保證承載能力和提高整體傳動效率。此外，本發(fā)明所述的消除軸向間隙的方法還可用于其他直線作動機構(gòu)，例如滾珠絲杠。


圖I是本發(fā)明提出的一種可同時消除兩側(cè)軸向間隙的單螺母行星滾柱絲杠機構(gòu)組成圖；圖2是收縮盤組件10裝配示意；圖3是收縮盤組件10中收縮壓環(huán)110-1結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是收縮盤組件10中收縮壓環(huán)II 10-2結(jié)構(gòu)示意圖；其中1_螺母螺栓孔；2-螺母；3_左側(cè)軸端擋圈；4_左側(cè)行星架；5_左側(cè)內(nèi)齒圈；6_左側(cè)輪齒；7_長軸滾柱；8_空心滾柱；9_右側(cè)輪齒；10_收縮盤組件；10_1_收縮壓環(huán)I ;10-2-收縮壓環(huán)II ;10-3_連接螺栓；11_右側(cè)內(nèi)齒圈；12_右側(cè)行星架；13_右側(cè)軸端擋圈；14-絲杠；15_定位銷釘孔；16_銷釘孔。收縮盤組件10由收縮壓環(huán)10-1和收縮壓環(huán)10-2組成。具體實施實例本實施例中的可同時消除兩側(cè)軸向間隙的單螺母行星滾柱絲杠機構(gòu)，包括行星滾柱絲杠副傳動組件和軸向間隙調(diào)整組件兩部分；行星滾柱絲杠副傳動組件包括絲杠14、長軸滾柱7、空心滾柱8、螺母I、左側(cè)內(nèi)齒圈5、右側(cè)內(nèi)齒圈11、左側(cè)行星架4、右側(cè)行星架12、左側(cè)軸端擋圈3和右側(cè)軸端擋圈13 ;本實施例中的螺母I和絲杠14均為右旋螺紋；所述長軸滾柱7和空心滾柱8具有右旋旋向的單頭螺紋，長軸滾柱7的光軸端裝入空心滾柱8形成一個滾柱，6組所述長軸滾柱7和空心滾柱8組成的滾柱兩端分別置于左側(cè)行星架4和右側(cè)行星架12上，周向均布于絲杠14和螺母2之間的環(huán)形空腔中，形成單螺母行星滾柱絲杠機構(gòu)；長軸滾柱7和空心滾柱8與絲杠14螺紋和螺母2螺紋嚙合，通過長 軸滾柱7和空心滾柱8的相對旋轉(zhuǎn)調(diào)整，使得絲杠14和螺母2軸向被夾緊，長軸滾柱7螺紋牙的右側(cè)曲面同時與絲杠14和螺母2螺紋牙的左側(cè)曲面無間隙嚙合，空心滾柱8螺紋牙的左側(cè)曲面同時與絲杠14和螺母2螺紋牙的右側(cè)曲面無間隙嚙合；為了防止長軸滾柱7和空心滾柱8在受力時發(fā)生偏斜,將長軸滾柱7和空心滾柱8組成的滾柱兩端部分螺紋切成直齒，分別形成左側(cè)輪齒6和右側(cè)輪齒9，左側(cè)輪齒6和右側(cè)輪齒9分別與左側(cè)內(nèi)齒圈5和右側(cè)內(nèi)齒圈11內(nèi)壁直齒嚙合，以保證長軸滾柱7和空心滾柱8組成的滾柱軸線與絲杠14軸線平行；左側(cè)內(nèi)齒圈5和右側(cè)內(nèi)齒圈11通過過盈配合分別裝入螺母2兩端，并通過位于螺母2上的定位銷釘孔15，以及位于左側(cè)內(nèi)齒圈5和右側(cè)內(nèi)齒圈11上的銷釘孔16進行定位銷釘固定；左側(cè)軸端擋圈3和右側(cè)軸端擋圈13分別裝入左側(cè)內(nèi)齒圈5和右側(cè)內(nèi)齒圈11的凹槽中，起軸向定位作用并防止左側(cè)行星架4和右側(cè)行星架12脫落。所述軸向間隙調(diào)整組件包括分別位于長軸滾柱7和空心滾柱8外周的左右兩個收縮盤組件10 ;參閱圖2、圖3、圖4，所述收縮盤組件10由收縮壓環(huán)110-1和收縮壓環(huán)II 10-2組成；收縮壓環(huán)110-1和收縮壓環(huán)II 10-2均為臺階環(huán)狀，其大端和小端均為斜壁；收縮壓環(huán)110-1大端外斜壁a與收縮壓環(huán)II 10-2大端內(nèi)斜壁d相配；收縮壓環(huán)110-1小端外斜壁b與收縮壓環(huán)II 10-2小端內(nèi)斜壁c相配；收縮壓環(huán)110-1和收縮壓環(huán)II 10-2通過6個周向均布的軸向連接螺栓10-3連接；擰緊左右兩個收縮盤組件10的連接螺栓10-3時，收縮壓環(huán)110-1的斜面a和b分別與收縮壓環(huán)II 10-2的斜面d和c產(chǎn)生作用，沿徑向壓緊長軸滾柱7和空心滾柱8，使其在絲杠14傳遞作用力時保持同步運動。上述可同時消除兩側(cè)軸向間隙的單螺母行星滾柱絲杠機構(gòu)的安裝過程和工作過程分別如下安裝時，首先將左側(cè)內(nèi)齒圈5和右側(cè)內(nèi)齒圈11分別裝入螺母2兩端并對齊，由定位銷釘孔15和銷釘孔16配作定位后，裝入左側(cè)行星架4和左側(cè)軸端擋圈3，然后將事先套裝在一起的一組長軸滾柱7和空心滾柱8及收縮盤組件10裝入行星架4的一個孔內(nèi)，分別旋轉(zhuǎn)長軸滾柱7和空心滾柱8使得兩個滾柱與螺母2螺紋正確嚙合的同時，左側(cè)輪齒6和右側(cè)輪齒9分別與左側(cè)內(nèi)齒圈5和右側(cè)內(nèi)齒圈11正確嚙合，配好位置后旋緊收縮盤組件10的連接螺栓10-3，壓緊長軸滾柱7和空心滾柱8。采用同樣方法裝入剩余滾柱并裝入右側(cè)行星架12和右側(cè)軸端擋圈13。最后將絲杠14旋入沿圓周均布的滾柱中。調(diào)整軸向間隙時，松開收縮盤組件10的連接螺栓10-3，解除長軸滾柱7與空心滾柱8間的壓緊力，旋轉(zhuǎn)長軸滾柱7或空心滾柱8，使其同時壓緊絲杠14和螺母2，此時再次旋緊連接螺栓10-3壓緊長軸滾柱7與空心滾柱8，這時滾柱與絲杠14、滾柱與螺母2之間的軸向間隙均已消除。工作時，絲杠14為驅(qū)動軸，當(dāng)絲杠14順時針旋轉(zhuǎn)時，帶動長軸滾柱7和空心滾柱8同步旋轉(zhuǎn)，絲杠14螺紋牙左側(cè)曲面分別同時與長軸滾柱7和空心滾柱8螺紋牙的右側(cè)曲 面嚙合，長軸滾柱7和空心滾柱8在順時針公轉(zhuǎn)的同時繞自身軸線逆時針旋轉(zhuǎn)，推動螺母2沿軸線向左直線運動，螺母2上有連接負(fù)載用的螺母螺栓孔1，從而帶動負(fù)載產(chǎn)生向左直線運動。同理當(dāng)絲杠14逆時針旋轉(zhuǎn)時，長軸滾柱7和空心滾柱8在逆時針公轉(zhuǎn)的同時繞自身軸線順時針旋轉(zhuǎn)，推動螺母2沿軸線向右直線運動，從而帶動負(fù)載產(chǎn)生向右直線運動。
權(quán)利要求
1.一種可同時消除兩側(cè)軸向間隙的單螺母行星滾柱絲杠機構(gòu)，包括行星滾柱絲杠副傳動組件和軸向間隙調(diào)整組件兩部分； 所述行星滾柱絲杠副傳動組件包括絲杠(14)、長軸滾柱(7)、空心滾柱(8)、螺母(I)、左側(cè)內(nèi)齒圈(5)、右側(cè)內(nèi)齒圈(11)、左側(cè)行星架(4)、右側(cè)行星架(12)、左側(cè)軸端擋圈(3)和右側(cè)軸端擋圈(13); 所述長軸滾柱(7 )和空心滾柱(8 )具有旋向相同的單頭螺紋，長軸滾柱(7 )的光軸端裝入空心滾柱(8 )形成一個滾柱，若干所述長軸滾柱(7 )和空心滾柱(8 )組成的滾柱兩端分別置于左側(cè)行星架(4)和右側(cè)行星架(12)上，周向均布于絲杠(14)和螺母(2)之間的環(huán)形空腔中，形成單螺母行星滾柱絲杠機構(gòu)；長軸滾柱(7)和空心滾柱(8)與絲杠(14)螺紋和螺母(2)螺紋嚙合，通過長軸滾柱(7)和空心滾柱(8)的相對旋轉(zhuǎn)調(diào)整，使得絲杠(14)和螺母(2)軸向被夾緊，長軸滾柱(7)螺紋牙的右側(cè)曲面同時與絲杠(14)和螺母(2)螺紋牙的左側(cè)曲面無間隙嚙合，空心滾柱(8)螺紋牙的左側(cè)曲面同時與絲杠(14)和螺母(2)螺紋牙的右側(cè)曲面無間隙嚙合； 長軸滾柱(7)和空心滾柱(8)組成的滾柱兩端部分螺紋切成直齒，兩端的直齒分別與左側(cè)內(nèi)齒圈(5 )和右側(cè)內(nèi)齒圈(11)內(nèi)壁直齒嚙合，以保證長軸滾柱(7 )和空心滾柱(8 )組成的滾柱軸線與絲杠(14)軸線平行；左側(cè)內(nèi)齒圈(5)和右側(cè)內(nèi)齒圈(11)通過過盈配合分別裝入螺母兩端，并由定位銷釘固定；左側(cè)軸端擋圈(3)和右側(cè)軸端擋圈(13)分別裝入左側(cè)內(nèi)齒圈(5 )和右側(cè)內(nèi)齒圈(11)的凹槽中，起軸向定位作用并防止左側(cè)行星架(4 )和右側(cè)行星架(12)脫落； 所述軸向間隙調(diào)整組件包括分別位于長軸滾柱(7)和空心滾柱(8)外周的左右兩個收縮盤組件(10);所述收縮盤組件(10)由收縮壓環(huán)I (10-1)和收縮壓環(huán)II (10-2)組成；收縮壓環(huán)I (10-1)和收縮壓環(huán)II (10-2)均為臺階環(huán)狀，其大端和小端均為斜壁；收縮壓環(huán)I(10-1)大端外斜壁a與收縮壓環(huán)II (10-2)大端內(nèi)斜壁d相配；收縮壓環(huán)I (10-1)小端外斜壁b與收縮壓環(huán)II (10-2)小端內(nèi)斜壁c相配；收縮壓環(huán)I (10-1)和收縮壓環(huán)II (10-2)通過若干周向均布的軸向連接螺栓(10-3)連接；擰緊左右兩個收縮盤組件(10)的連接螺栓(10-3)時，收縮壓環(huán)(10-1)的斜面a和b分別與收縮壓環(huán)(10-2)的斜面d和c產(chǎn)生作用，沿徑向壓緊長軸滾柱(7)和空心滾柱(8)，使其在絲杠(14)傳遞作用力時保持同步運動。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種可將旋轉(zhuǎn)運動和直線運動相互轉(zhuǎn)化的機械裝置，具體涉及一種可同時消除兩側(cè)軸向間隙的單螺母行星滾柱絲杠機構(gòu)。該機構(gòu)在長軸滾柱7和空心滾柱8組成的滾柱端部采用收縮盤組件沿徑向?qū)㈤L軸滾柱7和空心滾柱8進行壓緊，長軸滾柱7和空心滾柱8螺紋將分別與絲杠14螺紋和螺母2螺紋夾緊，從而解決了同時消除行星滾柱絲杠機構(gòu)兩側(cè)軸向間隙的問題，此方法不會改變中心距和改變承載能力，而且便于滾柱安裝。該方法還可通過軸端收縮盤進行軸向間隙調(diào)整，以便于螺紋經(jīng)過長期工作磨損后再次進行軸向間隙調(diào)整。解決了由于軸向間隙造成的空轉(zhuǎn)打滑問題，有效的提高了傳動精度、降低螺紋嚙合沖擊、保證承載能力和提高整體傳動效率。
文檔編號F16H25/22GK102734417SQ20121020634
公開日2012年10月17日 申請日期2012年6月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月21日
發(fā)明者佟瑞庭, 劉嵐, 劉振帥, 劉更, 吳立言, 楊小輝, 王海偉, 谷文韜, 馬尚君 申請人:西北工業(yè)大學(xué)