[发明专利]差动滚柱丝杠

说明书

技术领域

本发明涉及滚动丝杠领域，更加具体而言，涉及滚柱丝杠。本发明涉及了这样一种滚柱丝杠的领域，其能够支撑非常大的荷载，同时在调节平移运动时提供了高的精确度。

背景技术

滚柱丝杠用来将转动运动转换为直线位移，反之亦然。滚动元件是设置在丝杠和螺母之间的带螺纹的多个滚柱。该多个滚柱互相间隔开并且被限制在丝杠周围的圆柱环内。它们也被称为“卫星滚柱丝杠”。

大量的接触点通常能够使得卫星滚柱丝杠支撑非常大的荷载。

在某些应用中，滚柱丝杠目前优于滚珠丝杠。特别而言，当可以接受的静态和动态加载性能较高的时候，滚柱丝杠比滚珠丝杠更具优势。

带螺纹的滚柱替代了滚珠来执行滚动功能，并且荷载被分布到了更多个接触点上。

滚柱丝杠还可以具有对应于整数或者实数的螺距，这对于估算力的减少和计算平移运动的距离是有利的。该螺距可以自由选择并且可以形成为不对螺母或者丝杠的几何形状进行任何特定的修改。

存在若干种类型的滚柱丝杠。特别地，具有非循环式滚柱丝杠、循环式滚柱丝杠和诸如反转滚柱丝杠的其它布置。

带有非循环式滚柱的滚柱丝杠包括螺母，该螺母的内螺纹与丝杠的螺纹相同。

所述滚柱具有单头螺纹，其中螺旋角对应于螺母的螺旋角。因此，在螺母和滚柱之间没有轴向位移。因此，滚柱不需要循环。

循环式滚柱丝杠包括螺纹。螺母的螺纹与丝杠的螺纹相同。滚柱并不具有螺纹而是具有垂直于丝杠的轴线而布置的凹槽。多个凹槽之间的距离对应于丝杠和螺母的横向螺距。

当丝杠或者螺母旋转的时候，滚柱在螺母中进行轴向位移。在进行了一个完整回转之后，每个滚柱通过固定在螺母端部上的两个凸轮而返回到初始位置。通过螺母中的纵向凹槽而使得滚柱的这种循环成为可能。

图1显示了这种滚柱丝杠的实施方式。滚柱丝杠100包括多个被限制在结构103当中的滚柱102，这使得负载分布令人满意同时又保持了滚柱之间的间距，并一方面确保了滚柱102和丝杠100之间的接触，另一方面确保了滚柱102和螺母101(该螺母101具有内螺纹)之间的接触。由结构103、滚柱102和螺母101形成的单元被保持在两个凸轮104之间，该凸轮104能够使得滚柱在进行了一个完整回转之后返回到它们的起始位置。

反转滚柱丝杠具有螺纹。螺母的螺纹与丝杠的螺纹相同。在该情形中，动态运动被反转，这是因为螺母在丝杠的转动效应下进行了平移运动。

当今，丝杠的减速性能受到了螺距形式的限制。通过实例的方式，0.5mm是现有技术中的丝杠所能实现的平移运动的精确度。

并且，对大的减速需求与高负载吸收性能相矛盾，这是因为螺纹具有小的横截面。这种矛盾有必要使得丝杠的直径更大、滚柱长度更长并且滚柱数量更多。因此，对于提供了大的减速和高负载吸收性能的滚动轴承来说，滚动丝杠就变得太大了。

发明内容

本发明的目的是克服上述缺点。

特别地，本发明可以提高滚柱丝杠的减速性能，而不对它的负载吸收性能产生不利影响。为此，需要添加以差动方式工作的第二级。该后一级可以保持较小的尺寸，而不增大丝杠的直径。

因此，本发明具有了一种新的布置，其增大了减速比，而并未对性能产生不利影响。

所述差动滚柱丝杠包括外螺母和多个滚动元件，所述多个滚动元件包括配备有多个第一凹槽的第一组滚柱，该第一组滚柱在所述丝杠周围布置成第一圆柱环。该差动丝杠还包括配备有多个第二凹槽的第二组滚柱，该第二组滚柱被布置成第二圆柱环，这两个圆柱环共轴。在两组滚柱之间设有中间圆柱元件。该中间元件包括第一内螺纹和第二外螺纹，该第一内螺纹形成有第一螺距并且具有第一方向，该第二外螺纹形成有第二螺距并且具有与所述第一方向相反的第二方向。

所述滚柱有利地具有螺纹，这些螺纹是通过所述第一凹槽和第二凹槽形成的。

换言之，所述差动滚柱丝杠包括外螺母、多个滚动元件，所述滚动元件包括第一组带螺纹的滚柱，所述螺纹形成有第一螺距并且具有第一方向，该第一组滚柱在丝杠周围布置成第一圆柱环。

有利地，所述丝杠包括第二组带螺纹的滚柱，该螺纹形成有第二螺距并且具有与第一方向相反的第二方向，该第二组滚柱布置成第二圆柱环，这两个圆柱环共轴，并且在这两组滚柱之间设置了圆柱中间元件，该中间元件包括对应于所述第一螺距的第一内螺纹和对应于所述第二螺距的第二外螺纹。

根据本发明的另一特性，所述第一凹槽和第二凹槽是圆形的。

在一个实施方式当中，所述滚柱的凹槽的横截面有利地是三角形。