[发明专利]一种可同时消除两侧轴向间隙的单螺母行星滚柱丝杠机构

说明书

技术领域

本发明属于一种可将旋转运动和直线运动相互转化的机械装置。

现有技术

行星滚柱丝杠机构是一种可将旋转运动和直线运动相互转化的机械装置。现有常用的直线作动机构主要是滚珠丝杠。行星滚柱丝杠由于采用了带有螺纹的滚柱取代了滚珠作为传力单元，与滚珠丝杠相比，其传力单元具有更大的接触半径和更多的接触点，因此在位置精度、额定载荷、刚度、速度、寿命等方面均优于滚珠丝杠，近年来被广泛应用于航空、航天、精密机床和食品包装等军民领域需要直线伺服作动的场合。

行星滚柱丝杠虽具有上述众多优点，但存在的主要问题是空转打滑，这是螺纹啮合存在轴向间隙造成，会影响传动精度并增大磨损，尤其是高速往复运动会增大啮合冲击。

目前解决这一问题的主要方法是采用双螺母，通过弹性单元将两个螺母轴向预紧连接，以消除轴向间隙，但这种方法只消除了滚柱与螺母间的轴向间隙，丝杠与滚柱间的轴向间隙仍然存在，空转打滑问题只是减缓，并未根本消除。而且双螺母预紧的作用是：一个螺母作为预紧螺母，一个螺母作为承载螺母，虽然双螺母能消除滚柱和螺母侧的轴向间隙，但由于预紧力的存在使得承载螺母除了承担原有轴向载荷外，还要承担增加的预紧力，如果轴向载荷增大或者预紧力过大都会造成承载螺母损坏。文献“Elastic Elements in Roller-Screw Mechanisms”提出了一种消除丝杠与滚柱轴向间隙的方法，即采用一种环形弹簧，安装在开槽螺母上，通过径向力压紧丝杠、滚柱和螺母，同时在滚柱轴头上安装有弹性分离器，在环形弹簧和分离器的共同作用下，达到消除轴向间隙的目的，但这种方法作用力在径向，会造成丝杠和滚柱偏离设计啮合位置，改变中心距、降低承载能力和传动精度。因此，需要有一种新结构能同时消除丝杠与滚柱侧和滚柱与螺母侧轴向间隙，达到解决空转打滑的目的，而且使得各部件不承担多余载荷，进而保证了该机构能可靠运行、不会过早出现损坏。

发明内容

本发明的目的是：针对解决空转打滑问题，提出一种可同时消除滚柱与螺母侧和滚柱与丝杠侧轴向间隙的新型单螺母行星滚柱丝杠机构，目的是在不增加额外载荷的同时解决空转打滑问题，并以此提高传动精度、减小螺纹啮合冲击、降低振动噪声。该机构适用于大行程、大推力、对位置精度、振动冲击和噪声要求较高的直线伺服场合。

本发明的技术方案是：一种可同时消除两侧轴向间隙的单螺母行星滚柱丝杠机构，包括行星滚柱丝杠副传动组件和轴向间隙调整组件两部分；

参阅图1，所述行星滚柱丝杠副传动组件包括丝杠14、长轴滚柱7、空心滚柱8、螺母1、左侧内齿圈5、右侧内齿圈11、左侧行星架4、右侧行星架12、左侧轴端挡圈3和右侧轴端挡圈13；

所述长轴滚柱7和空心滚柱8具有旋向相同的单头螺纹，长轴滚柱7的光轴端装入空心滚柱8形成一个滚柱，若干所述长轴滚柱7和空心滚柱8组成的滚柱两端分别置于左侧行星架4和右侧行星架12上，周向均布于丝杠14和螺母2之间的环形空腔中，形成单螺母行星滚柱丝杠机构；长轴滚柱7和空心滚柱8与丝杠14螺纹和螺母2螺纹啮合，通过长轴滚柱7和空心滚柱8的相对旋转调整，使得丝杠14和螺母2轴向被夹紧，长轴滚柱7螺纹牙的右侧曲面同时与丝杠14和螺母2螺纹牙的左侧曲面无间隙啮合，空心滚柱8螺纹牙的左侧曲面同时与丝杠14和螺母2螺纹牙的右侧曲面无间隙啮合；

为了防止长轴滚柱7和空心滚柱8在受力时发生偏斜，将长轴滚柱7和空心滚柱8组成的滚柱两端部分螺纹切成直齿，两端的直齿分别与左侧内齿圈5和右侧内齿圈11内壁直齿啮合，以保证长轴滚柱7和空心滚柱8组成的滚柱轴线与丝杠14轴线平行；左侧内齿圈5和右侧内齿圈11通过过盈配合分别装入螺母两端，并由定位销钉固定；左侧轴端挡圈3和右侧轴端挡圈13分别装入左侧内齿圈5和右侧内齿圈11的凹槽中，起轴向定位作用并防止左侧行星架4和右侧行星架12脱落。