[发明专利]滚珠螺旋装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种滚珠螺旋(ball screw)装置，该装置用于在进给机构中使用，该进给机构用于加工工具、工业机器、半导体制造装置、注模机、金属冲压(metal stamping)机、精密机器等中的移动架台的定位、传递和动力传送，更具体地，涉及一种优选用在电注模机或电金属冲压机中的滚珠螺旋装置。

背景技术

图2中示出了常规的滚珠螺旋装置。

在滚珠螺旋装置1中，螺旋轴3和螺母6彼此螺旋接合，螺旋轴3在其外表面上具有螺旋槽2，螺母6在其内表面上具有对应于该螺旋槽2的螺旋槽4。

螺母6的螺旋槽(screw groove)4和螺旋轴3的螺旋槽2彼此相对地设置，使得在该两者之间形成螺旋载荷区域。作为滚动元件的多个滚珠5可旋转地安装在该载荷区域中。通过螺旋轴3(或螺母6)的旋转，螺母6(或螺旋轴3)通过滚珠5的滚动移动在轴线方向上移动。

螺母6的一部分侧部制成平的。在该平的表面上，形成一套两个在螺旋槽2和4两者之间通过的循环孔7，以跨在螺纹轴3上。通过将U形的返回管8的两端装配在一套循环孔7的每个中，沿螺旋槽2和4两者之间的载荷区域循环的滚珠5从返回管8的一端进入(scoop up)，并导向至螺母的外部，从而从载荷区域中的另一端返回。这样，形成了滚珠循环路径。

而且，为了将返回管8固定到螺母6的平表面上，采用了图3和4中所示的管道固定件9。通过将金属片金属冲压而以低成本的大规模生产来制造管道固定件9。如图4中所示，在金属片的下表面的靠近中心的位置处，其中该金属片在螺母6的轴线方向上较长，装配在返回管8以压紧返回管8的凹槽9a沿着返回管8的轴线方向倾斜地形成。凹槽9a的两侧为座9b，螺钉通过孔9c形成在该座9b中。

管道固定件9的凹槽9a装配在返回管8上。在该状态下，通过使穿过座9b的螺钉通过孔9c的螺钉9d紧固到形成在螺母6的平表面上的螺钉孔(未示出)上，返回管8固定到螺母6上。

在上述的常规返回管型滚珠螺旋装置中，在使用中由于例如螺旋滚珠的安装误差或安装滚珠螺旋装置的机器本身的刚度不足，可能会出现较大的瞬时载荷作用在滚珠螺旋装置上的情况，滚珠5的循环速度在不同的位置处变化，使得滚珠5聚集在返回管8中，从而产生滚珠5向上推动返回管8的力。如果这样的力作用在返回管8上，由金属片金属冲压制成的管道固定件9趋向于在靠近螺母6的平表面上的座9b处变形，因而返回管8可能会翘起(float up)。

具体的，在电注模机或电金属冲压机中采用的滚珠螺旋装置需要高的载荷能力，为了增加载荷能力，对于螺旋轴直径的滚珠直径设计为尽可能得大。在这种情况下，当滚珠直径大时，滚珠5的循环能也变大。而且，滚珠5向上推返回管8的力也变大，从而必须提高管道固定件的强度。

在管道固定件9需要提高强度的情况下，作为防止返回管8翘起的措施，采用脱氧钢(solid steel)加工的制成的管道固定件。但是，由于该管道固定件通过机械加工一个一个地制出，加工成本不利地增加。

由于滚珠直径大且滚珠5的循环能量大，当螺旋滚珠装置长时间使用时，由于返回管8中的滚珠5的间歇集中(lodging)，比平常更大的力通过返回管8作用在管道固定件上。结果，返回管8由于管道固定件的变形或断裂而翘起，从而影响了滚珠5的平滑循环。这样会不利地影响滚珠螺旋装置的操作性。

而且，在诸如注模机或金属冲压机的机器中安装的滚珠螺旋装置尺寸相对较大且需要高的载荷，该装置在高载荷下以短冲程瞬时运行。即，滚珠螺旋装置通常在往复移动的恶劣条件下使用，其一旦在最大载荷下停止就随后反向运行。

在如此条件下运行使用的滚珠螺旋装置中，由于其中装有该滚珠螺旋装置的机器的刚度不足，瞬时变形载荷作用在螺旋轴和螺母之间。如果滚珠螺旋装置在瞬时变形载荷作用的条件下运行，滚珠的循环速度在载荷路径内变化，使得滚珠集中在连通路径中，形成“滚珠集中(ball lodging)”。结果，使连通路径向左右拉伸的力以及将连通路径向上推的力作用在连通路径上(这些力称为“膨胀力)。

而且，滚珠螺旋装置的连通路径形成为在两点处具有弯曲部分的U形，在该两点处滚珠从载荷路径进入且随后经由弯曲部分、直线部分和另一弯曲部分返回到载荷路径。因此，如果出现滚珠集中，大的膨胀力作用在连通路径的弯曲部分上，且该力在连通路径内变得最大。

为了避免这样的膨胀力的影响，通过弯曲金属管使构成连通路径的返回管一体成形是有效的。但是，在这种情况下，必须一个一个地弯曲金属管，使得生产成本增加。因此，通常，返回管以这样的方式形成，即在滚珠的循环方向上分成两部分。