一種長螺母反向式行星滾柱絲杠的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種長螺母反向式行星滾柱絲杠，絲杠、滾柱、保持架裝配成一體構(gòu)成虛擬外螺紋，與長螺母構(gòu)成一對虛擬螺紋傳動副。絲桿、長螺母均有多頭三角形螺紋，側(cè)面之間的夾角是90°角。絲杠螺紋兩端是齒輪。行星滾柱是牙型具有弧度的單頭螺紋(側(cè)面是凸的)，滾柱的末端是圓柱形樞軸和齒輪，滾柱端齒輪齒數(shù)與絲杠端齒輪齒數(shù)傳動比等同于螺紋頭數(shù)比，樞軸安裝在行星保持架的孔內(nèi)，等距分布，確保絲杠與滾柱之間不存在軸向移動和圓周移動。行星保持架浮動在絲杠上，軸向用鎖緊螺母和開口銷固定。長螺母末端與反饋連接軸通過螺紋連接。該結(jié)構(gòu)體積小，行程長，強(qiáng)度高，能滿足具有大推力小體積要求的應(yīng)用工況，適合一體化的機(jī)電作動器。
【專利說明】
一種長螺母反向式行星滾柱絲杠

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及機(jī)械傳動部件【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及將旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換為直線傳動的一種長螺母反向式行星滾柱絲杠。

【背景技術(shù)】
[0002]行星滾柱絲杠副作為一種新型的直線傳動單元，其主要由滾柱、絲杠、螺母組成，三者之間多點接觸，安裝維修簡單，且由于其高速高精、重載、可在惡劣工況下長時間工作等顯著的特點，廣泛應(yīng)用于精密儀器、數(shù)控機(jī)床、加工中心、工業(yè)機(jī)器人、注塑機(jī)、光電設(shè)備、醫(yī)療器械和航空航天等精密傳動場合，并作為大推力機(jī)電作動器的主要關(guān)鍵部件之一，廣泛應(yīng)用導(dǎo)彈、無人機(jī)等航天飛行器。
[0003]隨著現(xiàn)代的飛行器要求機(jī)電作動器系統(tǒng)具有高精度、高靈敏度和高可靠性、小體積、輕質(zhì)量，進(jìn)而對伺服傳動機(jī)構(gòu)提出了更高要求，促使直線傳動部件向小體積，大推力，高集成度的方向發(fā)展。而從目前國內(nèi)外的使用情況來看，滾柱(珠)絲杠均為短螺母，輸出軸與螺母采用法蘭連接(見圖1)，增加了重量及體積，縮短了行星滾柱絲杠的有效行程，進(jìn)而限制了在一些安裝空間要求較高的使用工況的應(yīng)用。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了解決二者矛盾，本發(fā)明提供了一種長螺母反向式行星滾柱絲杠，該結(jié)構(gòu)能滿足具有大推力小體積要求的應(yīng)用工況。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案:
[0006]一種長螺母反向式行星滾柱絲杠，包括絲杠、長螺母、行星滾柱和行星保持架，
[0007]所述絲杠上設(shè)置有多頭外螺紋，所述絲杠上位于所述多頭外螺紋的兩端均設(shè)置有第一漸開線齒輪；
[0008]所述行星保持架浮動安裝在所述絲杠上，且所述行星保持架沿所述絲杠的軸向固定，所述行星保持架上沿周向開設(shè)有多個用于安裝所述行星滾柱的孔；
[0009]所述行星滾柱的數(shù)量為多個，每個所述行星滾柱上均具有與所述絲杠的所述多頭外螺紋嚙合的單頭螺紋，每個所述行星滾柱的兩端均具有圓柱形的樞軸和第二漸開線齒輪，所述樞軸用于可轉(zhuǎn)動安裝在所述行星保持架上的孔內(nèi)，所述第二漸開線齒輪同所述絲杠上的所述第一漸開線齒輪嚙合；所述第二漸開線齒輪和所述第一漸開線齒輪的傳動比，等同于所述單頭螺紋和所述多頭外螺紋的頭數(shù)比；
[0010]所述長螺母的內(nèi)壁上設(shè)置有多頭內(nèi)螺紋，與多個所述行星滾柱外周的單頭螺紋構(gòu)成的虛擬外螺紋配合，構(gòu)成一對虛擬螺紋副傳動；所述多頭內(nèi)螺紋的長度大于所述多頭外螺紋的長度。
[0011]優(yōu)選的，所述多頭內(nèi)螺紋的頭數(shù)等于所述多頭外螺紋的頭數(shù)，所述多頭內(nèi)螺紋的導(dǎo)程等于所述多頭外螺紋的導(dǎo)程。
[0012]優(yōu)選的，所述多頭外螺紋的齒牙為三角形，相鄰兩個所述三角形齒牙之間形成的夾角是90°角。
[0013]優(yōu)選的，所述長螺母的末端與反饋連接軸通過螺紋連接。
[0014]優(yōu)選的，所述行星保持架用鎖緊螺母和開口銷在所述絲杠的軸向上固定。
[0015]優(yōu)選的，所述單頭螺紋到所述行星滾柱中心軸線的距離，等于所述樞軸和所述齒輪到所述行星滾柱中心軸線的距離。
[0016]優(yōu)選的，所述行星保持架上沿周向等距開設(shè)有多個用于安裝所述行星滾柱的孔。
[0017]從上述的技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明提供的長螺母反向式行星滾柱絲杠，在絲杠的周圍布置了行星滾柱，通過多個行星滾柱外周的單頭螺紋構(gòu)成虛擬外螺紋，與長螺母的第二多頭內(nèi)螺紋配合，從而將電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)換為輸出軸的線性運(yùn)動；與現(xiàn)有的滾珠絲杠點接觸結(jié)構(gòu)相比，行星滾柱絲杠的載荷傳遞元件為行星滾柱，是典型的線接觸，能夠提供高于滾珠絲杠的額定動載和靜載，可以使負(fù)載通過眾多接觸線迅速釋放，從而能有更高的抗沖擊能力；與現(xiàn)有的行星滾柱絲杠相比，有效行程更長，能夠適應(yīng)一些安裝空間要求較高的使用工況的應(yīng)用。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0019]圖1為現(xiàn)有技術(shù)中短螺母法蘭的連接輸出結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖2為本發(fā)明實施例提供的長螺母反向式行星滾柱絲杠的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖3為本發(fā)明實施例提供的絲杠、滾柱、保持架裝配體的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖4為本發(fā)明實施例提供的長螺母的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖5為本發(fā)明實施例提供的絲杠的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖6為本發(fā)明實施例提供的行星滾柱的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]其中，在圖1的現(xiàn)有技術(shù)中，01為法蘭連接螺釘，02為滾珠絲杠，03為輸出軸；
[0026]在圖2-圖6的本方案中，11為絲杠，12為長螺母，13為行星滾柱，14為行星保持架。

【具體實施方式】
[0027]本發(fā)明公開了一種長螺母反向式行星滾柱絲杠，該結(jié)構(gòu)能滿足具有大推力小體積要求的應(yīng)用工況。
[0028]下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0029]請參閱圖2-圖6，圖2為本發(fā)明實施例提供的長螺母反向式行星滾柱絲杠的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明實施例提供的絲杠、滾柱、保持架裝配體的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本發(fā)明實施例提供的長螺母的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為本發(fā)明實施例提供的絲杠的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為本發(fā)明實施例提供的行星滾柱的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0030]本發(fā)明實施例提供的長螺母反向式行星滾柱絲杠，其核心改進(jìn)點在于，包括絲杠
11、長螺母12、行星滾柱13和行星保持架14，
[0031]絲杠11上設(shè)置有多頭外螺紋，絲杠11上位于多頭外螺紋的兩端均設(shè)置有第一漸開線齒輪(該第一漸開線齒輪的中徑與絲杠11多頭外螺紋的中徑大小相等)，其結(jié)構(gòu)可以參照圖5所示；
[0032]行星保持架14浮動安裝在絲杠11，可繞其軸向轉(zhuǎn)動，且行星保持架14沿絲杠11的軸向固定，行星保持架14上沿周開設(shè)有多個用于安裝行星滾柱13的孔；該行星保持架14用于為行星滾柱13繞絲杠11軸向的行星運(yùn)動提供周向引導(dǎo)，并保持多個行星滾柱13之間的距離，和對行星滾柱13起到軸向限位的作用；
[0033]行星滾柱13的數(shù)量為多個(根據(jù)強(qiáng)度要求及周向空間決定數(shù)量)，每個行星滾柱13上均具有牙型具有弧度的單頭螺紋(側(cè)面是凸的)，與絲杠11的多頭外螺紋嚙合，每個行星滾柱13的兩端均具有圓柱形的樞軸和第二漸開線齒輪(該第二漸開線齒輪的中徑與行星滾柱13上單頭螺紋的中徑大小相等)，樞軸用于可轉(zhuǎn)動安裝在行星保持架14上的孔內(nèi)，第二漸開線齒輪同絲杠11上的第一漸開線齒輪嚙合，確保行星滾柱13們軸向平行，達(dá)到最佳性能；第二漸開線齒輪和第一漸開線齒輪的傳動比，等同于單頭螺紋和多頭外螺紋的頭數(shù)比；
[0034]長螺母12的內(nèi)壁上設(shè)置有多頭內(nèi)螺紋，與多個行星滾柱13外周的單頭螺紋構(gòu)成的虛擬外螺紋配合，構(gòu)成一對虛擬螺紋副傳動；且多頭內(nèi)螺紋的長度大于多頭外螺紋的長度，即其為長螺母12，能夠延長行星滾柱絲杠的有效行程。
[0035]在工作時，行星滾柱13們圍繞著絲杠11旋轉(zhuǎn)，行星滾柱13在長螺母12的行程長度內(nèi)軸向移動，其螺母系統(tǒng)為反轉(zhuǎn)。
[0036]從上述的技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明實施例提供的長螺母反向式行星滾柱絲杠，其絲杠11、行星滾柱12、行星保持架14裝配成一體構(gòu)成虛擬外螺紋，見圖3，與長螺母12(見圖4)構(gòu)成一對虛擬螺紋副傳動；與現(xiàn)有的滾珠絲杠點接觸結(jié)構(gòu)相比，行星滾柱絲杠的載荷傳遞元件為行星滾柱，是典型的線接觸，能夠提供高于滾珠絲杠的額定動載和靜載，可以使負(fù)載通過眾多接觸線迅速釋放，從而能有更高的抗沖擊能力；與現(xiàn)有的行星滾柱絲杠相比，有效行程更長，能夠適應(yīng)一些安裝空間要求較高的使用工況的應(yīng)用。
[0037]作為優(yōu)選，多頭內(nèi)螺紋的頭數(shù)等于多頭外螺紋的頭數(shù)，多頭內(nèi)螺紋的導(dǎo)程等于多頭外螺紋的導(dǎo)程。
[0038]在本方案提供的具體實施例中，多頭外螺紋的齒牙為三角形，相鄰兩個三角形齒牙之間形成的夾角是90°角(根據(jù)承載情況，也可設(shè)計成65°角、70°角等)。多頭內(nèi)螺紋也具有上述的結(jié)構(gòu)。
[0039]為了減輕重量及體積，長螺母12的末端與反饋連接軸和/或輸出連接塊通過螺紋連接。
[0040]具體的，行星保持架14用鎖緊螺母和開口銷在絲杠11的軸向上固定。
[0041]在本方案提供的優(yōu)選實施例中，行星滾柱13的側(cè)面為凸齒形，其單頭螺紋到行星滾柱13中心軸線的距離，等于樞軸和齒輪到行星滾柱13中心軸線的距離，以使其單頭螺紋部分與多頭內(nèi)螺紋和多頭外螺紋充分接觸作用。
[0042]為了進(jìn)一步優(yōu)化上述的技術(shù)方案，行星保持架14上沿周向等距開設(shè)有多個用于安裝行星滾柱13的孔。樞軸安裝在行星保持架14的孔內(nèi)，確保行星滾柱13是等距分布的，這確保絲杠11與行星滾柱13之間不存在軸向移動和圓周移動。
[0043]綜上所述，本發(fā)明實施例提供的長螺母反向式行星滾柱絲杠，是一種將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動和直線運(yùn)動相互轉(zhuǎn)化的機(jī)械傳動部件，主要元件是絲桿、長螺母、行星滾柱及保持架。絲杠、滾柱、保持架裝配成一體構(gòu)成外螺紋，與長螺母構(gòu)成一對螺紋副傳動。絲桿、長螺母均有多頭螺紋(導(dǎo)程相同，絲杠、螺母頭數(shù)相同)，側(cè)面之間的夾角是90°角，側(cè)面輪廓是三角形。絲杠螺紋兩端是齒輪。行星滾柱是具有弧度的單頭螺紋，側(cè)面是凸的，在每個滾柱的末端是圓柱形樞軸和齒輪，齒輪傳動比等同于螺紋頭數(shù)比，樞軸安裝在行星保持架的孔內(nèi)，確保滾柱是等距分布的。這確保絲杠與滾柱之間不存在軸向移動和圓周移動。行星保持架浮動在絲杠上，軸向用鎖緊螺母和開口銷固定。長螺母末端與反饋連接軸通過螺紋連接。該結(jié)構(gòu)適合將螺母與電機(jī)轉(zhuǎn)子設(shè)計成一體化的機(jī)電作動器，體積小，強(qiáng)度高，有效行程更長，能滿足具有大推力小體積要求的應(yīng)用工況。本說明書中各個實施例采用遞進(jìn)的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似部分互相參見即可。
[0044]對所公開的實施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對這些實施例的多種修改對本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種長螺母反向式行星滾柱絲杠，其特征在于，包括絲杠(11)、長螺母(12)、行星滾柱(13)和行星保持架(14)， 所述絲杠(11)上設(shè)置有多頭外螺紋，所述絲杠(11)上位于所述多頭外螺紋的兩端均設(shè)置有第一漸開線齒輪； 所述行星保持架(14)浮動安裝在所述絲杠(11)上，且所述行星保持架(14)沿所述絲杠(11)的軸向固定，所述行星保持架(14)上沿周向開設(shè)有多個用于安裝所述行星滾柱(13)的孔； 所述行星滾柱(13)的數(shù)量為多個，所述的每個行星滾柱(13)上均具有與所述絲杠(11)的多頭外螺紋嚙合的單頭螺紋，每個所述行星滾柱(13)的兩端均具有圓柱形的樞軸和第二漸開線齒輪，所述樞軸用于可轉(zhuǎn)動安裝在所述行星保持架(14)上的孔內(nèi)，所述第二漸開線齒輪同所述絲杠(11)上的所述第一漸開線齒輪嚙合；所述第二漸開線齒輪和所述第一漸開線齒輪的傳動比，等同于所述單頭螺紋和所述多頭外螺紋的頭數(shù)比； 所述長螺母(12)的內(nèi)壁上設(shè)置有多頭內(nèi)螺紋，與多個所述行星滾柱(13)外周的單頭螺紋構(gòu)成的虛擬外螺紋配合，構(gòu)成一對虛擬螺紋副傳動；所述多頭內(nèi)螺紋的長度大于所述多頭外螺紋的長度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的長螺母反向式行星滾柱絲杠，其特征在于，所述多頭內(nèi)螺紋的頭數(shù)等于所述多頭外螺紋的頭數(shù)，所述多頭內(nèi)螺紋的導(dǎo)程等于所述多頭外螺紋的導(dǎo)程。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的長螺母反向式行星滾柱絲杠，其特征在于，所述多頭外螺紋的齒牙為三角形，相鄰兩個所述三角形齒牙之間形成的夾角是90°角。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的長螺母反向式行星滾柱絲杠，其特征在于，所述長螺母(12)的末端與輸出連接塊通過螺紋連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的長螺母反向式行星滾柱絲杠，其特征在于，所述行星保持架(14)用鎖緊螺母和開口銷在所述絲杠(11)的軸向上固定。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的長螺母反向式行星滾柱絲杠，其特征在于，所述單頭螺紋中徑到所述行星滾柱(13)中心軸線的距離，等于所述樞軸和所述齒輪中徑到所述行星滾柱(13)中心軸線的距離。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的長螺母反向式行星滾柱絲杠，其特征在于，所述行星保持架(14)上沿周向等距開設(shè)有多個用于安裝所述行星滾柱(13)的孔。
【文檔編號】F16H25/22GK104179911SQ201410392084
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2014年8月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月11日
【發(fā)明者】吳貴成, 劉宇輝, 楊德良, 龍超, 李莎莎 申請人:中國航天科技集團(tuán)公司烽火機(jī)械廠