柔性絲桿的制作方法
【專利摘要】一種柔性絲桿，包括一根彈性主軸和兩層以上緊繞在彈性主軸上的彈性絲層，彈性絲層由一根或多根彈性絲繞制而成，相鄰層的彈性絲纏繞方向相反，在最外層的彈性鋼絲上，還包括牙紋絲，牙紋絲和彈性絲交替纏繞，并且牙紋絲的工作面的高度和彈性絲的高度不等。柔性絲桿由彈性主軸、彈性絲和牙紋絲組成，彈性主軸本身具有良好的彈性，彈性絲加強(qiáng)了絲桿的抗扭能力，牙紋絲的硬度較高，沿螺紋線圍繞彈性主軸上，因此該柔性絲桿在軸向上具有良好的形變彎曲能力，又具有軟軸一般的較好的抗扭能力，同時(shí)牙紋絲硬度高，又適合作為導(dǎo)軌或?qū)Р郏浜辖z桿副工作。它可以根據(jù)用戶的需求而進(jìn)行彎曲，允許柔性絲桿在非直線狀態(tài)下使用，使絲桿副可以沿著曲線進(jìn)D行運(yùn)動(dòng)。Nl
【專利說明】柔性絲桿

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及傳動(dòng)器件，特別是一種柔性絲桿。

【背景技術(shù)】
[0002]絲桿是機(jī)械設(shè)備上常用的行程控制元件，它和絲桿副配合，將回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為直線運(yùn)動(dòng)，或?qū)⒅本€運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。通常，絲桿的一端和伺服電機(jī)連接，在伺服電機(jī)的帶動(dòng)下，可以準(zhǔn)確地控制與絲桿副相連的加工設(shè)備進(jìn)行移動(dòng)，在軸向上快速移動(dòng)和停止。它在機(jī)械手、自動(dòng)化機(jī)械加工臺(tái)、貼片機(jī)等機(jī)電設(shè)備上有著廣泛的運(yùn)用。
[0003]目前市場上的傳動(dòng)絲桿，均為合金制成，其硬度非常高。絲桿轉(zhuǎn)動(dòng)，絲桿副只能沿直線運(yùn)動(dòng)，或者沿設(shè)計(jì)好的特定曲線運(yùn)動(dòng)。在一些特殊場合，如彎曲的管道內(nèi)，普通絲桿則無法順利進(jìn)入，進(jìn)行工作。
[0004]專利號CN201220576798.0 “轉(zhuǎn)軸行程調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)”中，公開了一種由調(diào)節(jié)手柄座和軟軸組成的轉(zhuǎn)軸行程調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，所述調(diào)節(jié)手柄座內(nèi)設(shè)置有調(diào)節(jié)螺桿和調(diào)節(jié)螺母，調(diào)節(jié)螺桿與調(diào)節(jié)手柄相連接，調(diào)節(jié)螺母與鋼絲繩、彈簧、開關(guān)座下支架依次連接，開關(guān)座下支架上設(shè)置有絲桿，通過絲桿來調(diào)節(jié)行程。該發(fā)明通過絲桿來調(diào)節(jié)行程，通過鋼絲繩來實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)的彎曲連接。其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，安裝不便。并且絲桿的行程控制極為有限，可調(diào)節(jié)的距離很短。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是:設(shè)計(jì)一種可以任意彎曲的柔性絲桿。
[0006]本發(fā)明解決上述問題所采用的技術(shù)方案為:一種柔性絲桿，包括一根彈性主軸和兩層以上緊繞在彈性主軸上的彈性絲層，彈性絲層由一根或多根彈性絲繞制而成，相鄰層的彈性絲纏繞方向相反，其特征在于:在最外層的彈性鋼絲上，還包括牙紋絲，牙紋絲和彈性絲交替纏繞，并且牙紋絲的工作面的高度和彈性絲的高度不等。
[0007]所述牙紋絲的工作面的高度大于彈性絲的高度。
[0008]所述牙紋絲的工作面的高度低于彈性絲的高度。
[0009]所述柔性絲桿，還包括絲桿副，其中牙紋外凸式柔性絲桿配合滑槽絲桿副，牙紋凹陷式絲桿配合滾珠絲桿副。
[0010]所述牙紋絲的截面形狀為圓形，或鼓形，或矩形，或梯形，或三角形。
[0011]所述最外層的彈性絲的截面形狀為梯形或三角形。
[0012]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:柔性絲桿由彈性主軸、彈性絲和牙紋絲組成，彈性主軸本身具有良好的彈性，彈性絲加強(qiáng)了絲桿的抗扭能力，牙紋絲的硬度較高，沿螺紋線圍繞彈性主軸上，因此該柔性絲桿在軸向上具有良好的形變彎曲能力，又具有軟軸一般的較好的抗扭能力，同時(shí)牙紋絲硬度高，又適合作為導(dǎo)軌或?qū)Р?，配合絲桿副工作。它可以根據(jù)用戶的需求而進(jìn)行彎曲，允許柔性絲桿在非直線狀態(tài)下使用，使絲桿副可以沿著曲線進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。
[0013]其次，與常規(guī)的絲桿不同，普通絲桿為直線形的，長度過長則難以保存和運(yùn)輸，因此標(biāo)規(guī)中規(guī)定了絲桿的標(biāo)準(zhǔn)長度，若要長距離的絲桿傳動(dòng)，需要多根絲桿首尾連接而成。而本發(fā)明中的柔性絲桿，是在牽引機(jī)上連續(xù)加工而成的，理論上柔性絲桿的長度可以無限長，可以盤在輪軸上保存和運(yùn)輸，因此它可以滿足超長距離(500米以上)的絲桿傳動(dòng)需求。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1、本發(fā)明的結(jié)構(gòu)圖(牙紋外凸式柔性絲桿，配合滑槽絲桿副)。
[0015]圖2、本發(fā)明的結(jié)構(gòu)圖(牙紋凹陷式柔性絲桿，配合滾珠絲桿副)。
[0016]圖3、牙紋為圓形的柔性絲桿的結(jié)構(gòu)圖。
[0017]圖4、牙紋為鼓形的柔性絲桿的結(jié)構(gòu)圖。
[0018]圖5、牙紋為凹陷式的柔性絲桿結(jié)構(gòu)圖。
[0019]圖6、圖3中A部分的放大圖。
[0020]圖7、圖4中B部分的放大圖。
[0021]圖8、圓形柔性絲桿的最外層結(jié)構(gòu)圖。
[0022]圖9、鼓形柔性絲桿的最外層結(jié)構(gòu)圖。
[0023]圖10、三角形柔性絲桿的最外層結(jié)構(gòu)圖。
[0024]圖11、梯形柔性絲桿的最外層結(jié)構(gòu)圖。
[0025]圖12、梯形凹槽式柔性絲桿的最外層結(jié)構(gòu)圖。

【具體實(shí)施方式】
[0026]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步描述。
[0027]一種柔性絲桿1，由彈性絲在彈性主軸11上纏繞而成。
[0028]彈性主軸11為彈性鋼絲制成，其本身具有良好的彈性和形變復(fù)位能力。在彈性主軸上纏繞有多層彈性絲層，每層彈性絲層由一根或多根彈性鋼絲緊緊纏繞而成，并且相鄰的兩層的彈性絲纏繞方向相反，即一層順時(shí)針纏繞，相鄰的一層則逆時(shí)針纏繞。
[0029]彈性絲層通常為3至6層，圖示中各實(shí)施例的彈性絲層有四層，包括最內(nèi)層12，次內(nèi)層13，次外層14和最外層15。其中最外層15和次外層14為主受力層。當(dāng)柔性絲桿承受扭力時(shí)，最層和次外層中，和扭力方向相同的一層中彈性絲將越拉越緊，實(shí)現(xiàn)扭矩的傳遞。而內(nèi)部的幾層(最內(nèi)層12和次內(nèi)層13)為填充層，起到支撐絲桿形狀和強(qiáng)度的作用，并輔助傳遞扭矩。彈性絲和彈性主軸的結(jié)合形成了標(biāo)準(zhǔn)的軟軸結(jié)構(gòu)，它在徑向上受力后可以彎曲。
[0030]和普通的軟軸不同，本發(fā)明中柔性絲桿最外層15，是由彈性絲16和牙紋絲17共同纏繞而成的。其中牙紋絲為一根，彈性絲為一根或多根。牙紋絲和彈性絲交替纏繞，并且牙紋絲的高度和彈性絲的高度不等。牙紋絲的硬度較高，沿螺紋線圍繞彈性主軸，如彈簧一樣，使柔性絲桿可以任意彎曲。牙紋絲耐磨性好，更適合作為導(dǎo)軌或?qū)Р?，配合絲桿副工作。
[0031]實(shí)施例一、二、三、四為牙紋外凸式柔性絲桿，其牙紋絲的高度大于彈性絲的高度，牙紋絲17上露出彈性絲16的部分為工作面18。該結(jié)構(gòu)的柔性絲桿加工方便，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，韌性好，壽命長。配合滑槽絲桿副2使用，成本較低。
[0032]實(shí)施例一如圖3、圖6、圖8所示，牙紋絲17為圓形，彈性絲為圓形，是最常見的圓絲纏繞而成。牙紋絲的橫截面為圓形，其直徑大于彈性絲的直徑，牙紋絲在柔性絲桿的表面形成連續(xù)的螺旋形導(dǎo)軌。
[0033]實(shí)施例二如圖4、圖7和圖9所示，牙紋絲17的截面形狀為鼓形或矩形，上下兩端削平或磨平。相比于截面為圓形的牙紋，矩形和鼓形牙紋的強(qiáng)度更好，而且配合的絲桿副的內(nèi)螺紋更容易加工，耐磨性更好。
[0034]實(shí)施例三如圖10所示，牙紋的截面形狀為三角形牙紋絲20，該結(jié)構(gòu)更適合牙紋較密，間距較小的柔性絲桿。
[0035]實(shí)施例四為本發(fā)明的最佳實(shí)施例，實(shí)施例四的結(jié)構(gòu)如圖11所示，其最外層的牙紋絲截面為梯形，彈性絲為倒錯(cuò)的梯形或三角形結(jié)構(gòu)，各根彈性絲交錯(cuò)咬合，并將牙紋絲緊固在柔性絲桿的表面。該實(shí)施例中，牙紋絲的穩(wěn)定性較好，傳遞的扭矩更大，牙紋不易發(fā)生移位，強(qiáng)度好。柔性絲桿表面光滑，不易吸附雜質(zhì)。
[0036]另外，在柔性絲桿的表面，進(jìn)行了整形和拋光處理，并且經(jīng)過了塑封處理，形成塑封層19。
[0037]實(shí)施例五為牙紋凹陷式柔性絲桿，牙紋絲17內(nèi)有凹槽，該凹槽為工作面18，其牙紋絲的工作面18的高度低于彈性絲的高度。該結(jié)構(gòu)的柔性絲桿，對牙紋絲的硬度要求較高，牙紋絲的拉緊力很強(qiáng)，它配合滾珠絲桿副3使用，摩擦力較少，工作時(shí)發(fā)熱量較小，適合長時(shí)間連續(xù)工作。
[0038]實(shí)施例五如圖2、圖5和圖12所示，牙紋絲在柔性絲桿表面形成一螺旋形的凹槽，絲桿副的滾珠在凹槽內(nèi)滑動(dòng)。為了減少雜質(zhì)的吸附，最外層的彈性絲也通過整形拋光工序加工成梯形。
[0039]上述柔性絲桿的制造方法，包括以下步驟:a、將彈性主軸的一端緊固在牽引機(jī)上；
[0040]b、利用導(dǎo)線模具將彈性絲分層纏繞在彈性主軸的外表，各層彈性絲的纏繞方向相反；
[0041]C、將牙紋絲和彈性絲纏繞在柔性絲桿的最外層；
[0042]d、將纏繞好的柔性絲桿通過模具，對牙紋絲進(jìn)行機(jī)械整形。該模具形狀等同于現(xiàn)有技術(shù)中加工絲桿的模具；
[0043]e、熱處理:熱處理溫度范圍為400度至700度，熱處理時(shí)間為30秒至150秒之間。熱處理工序可以消除彈性絲和牙紋絲內(nèi)部的應(yīng)力；
[0044]f、兩端緊固處理:對柔性絲桿的兩端進(jìn)行壓方處理或焊接處理，將彈性主軸、各層彈性絲和牙紋絲結(jié)合為一體，避免彈性絲和牙紋絲散開。其中壓方處理，就是將柔性絲桿的兩端，通過機(jī)械擠壓的方式，將截面為圓形擠壓成方形。壓方處理后，方形的絲桿頭可以直接連接伺服電機(jī)的花鍵。
[0045]所述柔性絲桿的制造方法，還包括在兩端緊固處理后，進(jìn)行表面壓平或磨平工序。特別是對于牙紋凹陷式柔性絲桿，表面光滑后，可以減少灰塵雜質(zhì)的附著。
[0046]所述柔性絲桿的制造方法，還包括在兩端緊固處理后，對柔性絲桿進(jìn)行塑封處理。經(jīng)過塑封處理后，柔性絲桿有兩個(gè)優(yōu)點(diǎn):第一、當(dāng)柔性絲桿彎曲時(shí)，背離焦點(diǎn)的彈性絲間距會(huì)增大，雜質(zhì)和灰塵容易進(jìn)入到彈性絲之間，造成彈性絲卡住，影響其復(fù)原，經(jīng)過塑封后，雜質(zhì)和灰塵不會(huì)進(jìn)入彈性絲內(nèi)部。第二、對牙紋絲的工作面進(jìn)行塑封后，可以增加工作面和絲桿副之間的潤滑性，減少摩擦阻力。
[0047]本發(fā)明所述的柔性絲桿，可以根據(jù)用戶需求，任意彎曲使用。柔性絲桿的一端連接在伺服電機(jī)上，絲桿副可以準(zhǔn)確控制行進(jìn)距離，速度，非常方便。特別適合于管道、隧道作業(yè)。
[0048]另外，柔性絲桿可以在牽引機(jī)上連續(xù)加工制造，長度不受限制，存放時(shí)盤在輪軸上，占地空間小，使用方便。
【權(quán)利要求】
1.一種柔性絲桿，包括一根彈性主軸和兩層以上緊繞在彈性主軸上的彈性絲層，彈性絲層由一根或多根彈性絲繞制而成，相鄰層的彈性絲纏繞方向相反，其特征在于:在最外層的彈性鋼絲上，還包括牙紋絲，牙紋絲和彈性絲交替纏繞，牙紋絲上有工作面，并且牙紋絲的工作面的高度和彈性絲的高度不等。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柔性絲桿，其特征在于:所述牙紋絲的工作面的高度大于彈性絲的高度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柔性絲桿，其特征在于:所述牙紋絲的工作面的高度低于彈性絲的高度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柔性絲桿，其特征在于:所述柔性絲桿，還包括絲桿副，其中牙紋外凸式柔性絲桿配合滑槽絲桿副，牙紋凹陷式絲桿配合滾珠絲桿副。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柔性絲桿，其特征在于:所述牙紋絲的截面形狀為圓形，或鼓形，或矩形，或梯形，或三角形。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的柔性絲桿，其特征在于:所述最外層的彈性絲的截面形狀為梯形或三角形。
【文檔編號】F16H25/22GK204025582SQ201420340334
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2014年6月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月25日
【發(fā)明者】忻云祥 申請人:忻云祥