滚珠丝杠机构和包括该滚珠丝杠机构的机床的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种滚珠丝杠机构，包括：丝杠，其外周上设有外螺旋槽；多个滚珠，它们沿着所述外螺旋槽滚动；螺母，其经由所述滚珠与所述丝杠啮合；以及至少一个滚珠循环结构，其被构造成适于使滚珠从外螺旋槽的第一位置循环返回到外螺旋槽的第二位置；其中，所述丝杠包括适于将滚珠保持在丝杠上的圆筒状滚珠保持架和固定在所述滚珠保持架内的芯件。还公开了一种包括该滚珠丝杠机构的机床。该滚珠丝杠机构的结构简单、可靠，且适合于某些特殊应用场合。
【专利说明】滚珠丝杠机构和包括该滚珠丝杠机构的机床
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及一种滚珠丝杠机构以及一种包括滚珠丝杠机构的机床。
【背景技术】
[0002] 滚珠丝杠机构是一种通过滚珠滚动方式实现旋转运动和直线运动之间的高效转 换的机械传动机构。由于滚珠丝杠机构具有摩擦阻力小、传动效率高、定位精度高、能够可 逆传动等优点，因此它被广泛应用于机床行业和其他相关的机械行业中。
[0003] 滚珠丝杠机构主要由丝杠、螺母、滚珠循环结构、滚珠等组成。丝杠外表面和螺母 内表面分别加工有开放式的螺旋槽，螺母套在丝杠上，丝杠的螺旋槽和螺母的螺旋槽共同 构成滚珠运动的螺旋通道，螺旋通道内装有滚珠，滚珠是传递丝杠和螺母之间相对运动的 纽带，丝杠和螺母就是通过滚珠来实现螺纹传动的。滚珠在螺母中沿着滚道依次排列，形 成一个滚珠链，滚珠链通过螺母上的滚珠循环结构在丝杠与螺母之间形成一个闭合的循环 链，以实现连续的传动。在螺母上通过滚珠循环结构来使滚珠实现返向。
[0004] 对于滚珠循环结构设置在螺母上的滚珠丝杠机构来说，由于螺母的尺寸相对较 小，设置滚珠循环结构存在一定的困难，而且此时的滚珠循环结构也相对较为复杂。此外， 这种机构通常适用于丝杠的长度远大于螺母的长度的场合，螺母可以在整个丝杠上移动。 但随着机械传导要求的不断变化，在某些场合需要使用螺母长度与丝杠长度相当的滚珠丝 杠机构，现有的滚珠丝杠机构已不能满足要求。
[0005] 为此，迫切需要一种能够适应新的需求且结构简单、可靠的新型的滚珠丝杠机构。 实用新型内容
[0006] 本实用新型的目的是提供一种结构简单、运行可靠的滚珠丝杠机构以及一种相应 的机床。
[0007] 根据第一个方面，提供了一种滚珠丝杠机构，包括：丝杠，其外周上设有外螺旋槽； 多个滚珠，它们沿着所述外螺旋槽滚动；螺母，其经由所述滚珠与所述丝杠啮合；以及至少 一个滚珠循环结构，其被构造成适于使滚珠从外螺旋槽的第一位置循环返回到外螺旋槽的 第二位置；其中，所述丝杠包括适于将滚珠保持在丝杠上的圆筒状滚珠保持架和固定在所 述滚珠保持架内的芯件。
[0008] 优选地，所述滚珠保持架设有穿透的第一螺旋槽，所述芯件的外周上设有第二螺 旋槽，在组装状态，所述第一螺旋槽与第二螺旋槽重合而共同形成所述外螺旋槽；和/或所 述滚珠保持架由第一管状件加工而成，且在组装时从所述芯件的一端旋拧到所述芯件上； 和/或所述滚珠保持架由多个部件组合而成。
[0009] 优选地，所述第二螺旋槽的深度等于所述滚珠的半径；和/或所述第一管状件为 铜管；和/或所述滚珠循环结构包括沿所述芯件的径向通到外螺旋槽的第一位置的第一通 道、沿所述芯件的径向通到外螺旋槽的第二位置的第二通道以及沿芯件的轴向延伸的第三 通道，所述第三通道位于所述第一和第二通道之间且与它们连通。
[0010] 优选地，所述第一通道、所述第二通道和所述第三通道的中心轴线位于丝杠的同 一中心纵向剖面中；和/或所述第一通道内设有第一套管，所述第二通道内设有第二套管， 在所述第一通道与所述第三通道之间的连接处设有第一返向件，在所述第二通道与所述第 三通道之间的连接处设有第二返向件，所述第一返向件被构造成适于使滚珠从第一套管顺 畅地进入所述第三通道且适于使滚珠从所述第三通道顺畅地进入所述第一套管，所述第二 返向件被构造成适于使滚珠从第三通道顺畅地进入所述第二套管且适于使滚珠从所述第 二套管顺畅地进入所述第三通道。
[0011] 优选地，所述返向件为角形；和/或在组装状态，所述第一套管的两端分别抵靠着 第一返向件和滚珠保持架的内侧，所述第二套管的两端分别抵靠着第二返向件和滚珠保持 架的内侧；和/或所述滚珠丝杠机构包括多个滚珠循环结构，所述多个滚珠循环结构沿着 所述丝杠的轴向依次排列。
[0012] 优选地，所述多个滚珠循环结构位于丝杠的同一中心纵向剖面中；和/或当未安 装第一返向件和第二返向件时，一个滚珠循环结构的第三通道与相邻的一个滚珠循环结构 的第三通道相通；和/或靠近丝杠端部的滚珠循环结构的第三通道在未安装第一返向件或 第二返向件时一直通到丝杠的端部；和/或一个滚珠循环结构的第一返向件或第二返向件 与相邻的一个滚珠循环结构的第二返向件或第一返向件彼此接触地安装；和/或各个滚珠 循环结构的第三通道均处于丝杠的中心轴线上。
[0013] 优选地，所述芯件包括圆筒状壳体和固定在圆筒状壳体内的滚珠循环部件，所述 圆筒状壳体的外周上设有所述第二螺旋槽，所述滚珠循环结构至少部分设置在所述滚珠循 环部件中。
[0014] 优选地，所述圆筒状壳体由第二管状件加工而成；和/或所述圆筒状壳体与滚珠 循环部件由不同材料制成。
[0015] 优选地，所述第二管状件为铜管。
[0016] 根据第二个方面，提供了一种机床，所述机床包括所述的滚珠丝杠机构。
[0017] 根据本实用新型，可以降低滚珠丝杠机构的结构复杂性、尺寸、成本以及组装的简 易性，且能够很好地应用于短行程的场合，例如某些精密机床中。
【专利附图】
【附图说明】
[0018] 下面，通过参看附图更详细地描述本实用新型，可以更好地理解本实用新型的原 理、特点和优点。附图包括：
[0019] 图1示出了根据本实用新型的一个示例性实施例的滚珠丝杠机构的纵向剖视图。
[0020] 图2示出了图1的滚珠丝杠机构的正视图。
【具体实施方式】
[0021] 下面，将参看附图更详细地描述本实用新型的具体实施例，以便更好地理解本实 用新型的基本思想。
[0022] 图1示出了根据本实用新型的一个示例性实施例的滚珠丝杠机构1的纵向剖视 图。图2示出了该滚珠丝杠机构1的正视图。
[0023] 如图1和2所示，滚珠丝杠机构1包括设有外螺旋槽2的丝杠3、不能从丝杠3上 脱落地沿着外螺旋槽2滚动的多个滚珠4、套装在丝杠3上并经由滚珠4与丝杠3保持啮合 的螺母5以及用于使滚珠4循环运动的滚珠循环结构6。显然，螺母5的内圆周表面设有与 丝杠3上的外螺旋槽2相配的内螺旋槽。
[0024] 当丝杠3转动时，螺母5可直线移动；或当螺母5转动时，丝杠3可直线移动。
[0025] 如图2所示，外螺旋槽2是位于丝杠3的外表面上的开放式凹槽。外螺旋槽2的 形状适于使滚珠4在其内顺畅地滚动而不会卡住。
[0026] 如图1所示，丝杠3包括圆筒状滚珠保持架7和设置在滚珠保持架7内的芯件8。 滚珠保持架7上设有穿透的螺旋槽9,芯件8的外周上设有相应的螺旋槽10。在装配状态， 螺旋槽9和10彼此重合，共同形成丝杠3上的外螺旋槽2。
[0027] 优选地，芯件8的外周上的螺旋槽10的深度等于滚珠4的半径，且其横截面形状 与滚珠4的一半适配。
[0028] 优选地，滚珠保持架7上的螺旋槽9的横截面形状与滚珠4的另一部分适配，并使 得在装配状态，仅滚珠4的一小部分（S卩，小于滚珠4的一半的部分)能从滚珠保持架7裸露 凸出，从而可将滚珠4保持在外螺旋槽2内而不会脱落。
[0029] 这样，在装配状态，螺旋槽9和10共同构成的外螺旋槽2适于与滚珠4的大部分 适配。
[0030] 滚珠保持架7可以由一个圆筒状构件形成，此时，优选由铜管加工而成。在这种情 况下，滚珠保持架7可从芯件8的一端旋拧到芯件8上，当达到合适的位置时，可通过紧固 件(未示出）、例如螺钉将滚珠保持架7和芯件8固定在一起形成丝杠3。
[0031] 如图1所示，滚珠丝杠机构1具有三个滚珠循环结构6。下面，以最左侧的滚珠循 环结构6为例进行详细描述。滚珠循环结构6包括：沿芯件8的径向通到螺旋槽10的第一 通道11、与第一通道11轴向间隔开且也沿芯件8的径向通到螺旋槽10的第二通道12以及 位于第一通道11和第二通道12之间的第三通道13。第三通道13优选沿芯件8的中心轴 向地延伸。当滚珠4沿外螺旋槽2滚动到第一通道11时，滚珠4进入第一通道11并会依 次挤压第三通道13和第二通道12内的滚珠4,从而会迫使另一滚珠4离开第二通道12进 入外螺旋槽2内。
[0032] 由于第一通道11与第三通道13之间存在拐角，因此为了使滚珠4能够从第一通 道11顺畅地进入到第三通道13或反之，在第一通道11与第三通道13之间的连接处设有 第一返向件14。第一返向件14优选为角形且具有返向坡面15,滚珠4沿着该返向坡面15 移动而能顺畅地进入到第三通道13中或进入到第一通道11中。
[0033] 如图1所示，所述三个滚珠循环结构6处于丝杠3的同一中心纵向平面中，并沿丝 杠3的轴向依次排列。
[0034] 优选地，第三通道13的直径适于使滚珠4依次排列移动。为了将第一返向件14 安装到位，第一通道11内设有第一套管16,该第一套管16的内径适于使滚珠4依次排列移 动。安装时，先将第一返向件14通过第一通道11放入到第一通道11与第三通道13之间 的连接处，然后再将第一套管16装入第一通道11内抵靠着第一返向件14。在装配状态，滚 珠保持架7的内侧抵靠着第一套管16的相应端部，如图1所示。
[0035] 类似地，第二通道12内设有第二套管17,第二通道12与第三通道13之间的连接 处设有第二返向件18。通过第二返向件18,可使滚珠4从第三通道13顺畅地进入第二通 道12或反之。这样，就可使滚珠4产生循环运动。
[0036] 如图1所示，三个滚珠循环结构6的第三通道在未安装第一返向件14或第二返向 件18时是彼此相通的，且优选均位于丝杠3的中心轴线上。而且，两端的滚珠循环结构6 的第三通道一直通到丝杠的端部。此外，在组装状态，两个相邻的滚珠循环结构6的相邻的 返向件彼此接触。
[0037] 显然，也可以在芯件8的内部直接加工出一条不需要返向件和套管就可使滚珠4 循环返回的通道作为滚珠循环结构，此时，相当于返向件和套管已集成在该通道中。
[0038] 而且，滚珠4返回的路径也不限于图1中所示的路径，显然只要能够使滚珠4循环 起来即可，例如，第三通道13也可不沿着芯件8的中心轴向地延伸。
[0039] 根据需要，每个滚珠循环结构6的轴向长度也可以变化，而且滚珠循环结构6的数 量也可以变化，例如可以仅采用一个滚珠循环结构6。这使得根据本实用新型的滚珠丝杠机 构1能够应用于行程特别短且安装空间非常有限的场合。
[0040] 此外，为了便于安装和加工，显然也可以使圆筒状滚珠保持架7由多个部件组合 而成，例如圆筒状滚珠保持架7可包括两个单独的横截面为半圆的部件，这两个部件在组 装状态共同组成圆筒状滚珠保持架7。此时，每个部件可以分别固定到芯件8上。
[0041] 对于芯件8,也可以使其由多个部件构成。例如，芯件8可以包括圆筒状壳体和固 定在圆筒状壳体内的滚珠循环部件。圆筒状壳体优选由铜管加工而成，且其外周上加工出 螺旋槽10。滚珠循环部件优选由低成本的塑料制成，且其中加工出使滚珠能够循环的通道。
[0042] 本实用新型的基本思想是，通过将滚珠循环结构6设置在丝杠3上并使丝杠3由 滚珠保持架7和芯件8构成，可以降低滚珠丝杠机构1的结构复杂性、尺寸、成本以及组装 的简易性，且能够很好地应用于短行程的场合，例如某些精密机床中。
[0043] 对于本领域的技术人员而言，本实用新型的其他优点和替代性实施方式是显而易 见的。因此，本实用新型就其更宽泛的意义而言并不局限于所示和所述的具体细节、代表性 结构和示例性实施例。相反，本领域的技术人员可以在不脱离本实用新型的基本精神和范 围的情况下进行各种修改和替代。
【权利要求】
1. 一种滚珠丝杠机构，其特征在于，包括： 丝杠，其外周上设有外螺旋槽； 多个滚珠，它们沿着所述外螺旋槽滚动； 螺母，其经由所述滚珠与所述丝杠啮合；以及 至少一个滚珠循环结构，其被构造成适于使滚珠从外螺旋槽的第一位置循环返回到外 螺旋槽的第二位置； 其中，所述丝杠包括适于将滚珠保持在丝杠上的圆筒状滚珠保持架和固定在所述滚珠 保持架内的芯件。
2. 如权利要求1所述的滚珠丝杠机构，其特征在于， 所述滚珠保持架设有穿透的第一螺旋槽，所述芯件的外周上设有第二螺旋槽，在组装 状态，所述第一螺旋槽与第二螺旋槽重合而共同形成所述外螺旋槽；和/或 所述滚珠保持架由第一管状件加工而成，且在组装时从所述芯件的一端旋拧到所述芯 件上；和/或 所述滚珠保持架由多个部件组合而成。
3. 如权利要求2所述的滚珠丝杠机构，其特征在于， 所述第二螺旋槽的深度等于所述滚珠的半径；和/或 所述第一管状件为铜管；和/或 所述滚珠循环结构包括沿所述芯件的径向通到外螺旋槽的第一位置的第一通道、沿所 述芯件的径向通到外螺旋槽的第二位置的第二通道以及沿芯件的轴向延伸的第三通道，所 述第三通道位于所述第一和第二通道之间且与它们连通。
4. 如权利要求3所述的滚珠丝杠机构，其特征在于， 所述第一通道、所述第二通道和所述第三通道的中心轴线位于丝杠的同一中心纵向剖 面中；和/或 所述第一通道内设有第一套管，所述第二通道内设有第二套管，在所述第一通道与所 述第三通道之间的连接处设有第一返向件，在所述第二通道与所述第三通道之间的连接处 设有第二返向件，所述第一返向件被构造成适于使滚珠从第一套管顺畅地进入所述第三通 道且适于使滚珠从所述第三通道顺畅地进入所述第一套管，所述第二返向件被构造成适于 使滚珠从第三通道顺畅地进入所述第二套管且适于使滚珠从所述第二套管顺畅地进入所 述第三通道。
5. 如权利要求4所述的滚珠丝杠机构，其特征在于， 所述返向件为角形；和/或 在组装状态，所述第一套管的两端分别抵靠着第一返向件和滚珠保持架的内侧，所述 第二套管的两端分别抵靠着第二返向件和滚珠保持架的内侧；和/或 所述滚珠丝杠机构包括多个滚珠循环结构，所述多个滚珠循环结构沿着所述丝杠的轴 向依次排列。
6. 如权利要求5所述的滚珠丝杠机构，其特征在于， 所述多个滚珠循环结构位于丝杠的同一中心纵向剖面中；和/或 当未安装第一返向件和第二返向件时，一个滚珠循环结构的第三通道与相邻的一个滚 珠循环结构的第三通道相通；和/或 靠近丝杠端部的滚珠循环结构的第三通道在未安装第一返向件或第二返向件时一直 通到丝杠的端部；和/或 一个滚珠循环结构的第一返向件或第二返向件与相邻的一个滚珠循环结构的第二返 向件或第一返向件彼此接触地安装；和/或 各个滚珠循环结构的第三通道均处于丝杠的中心轴线上。
7. 如权利要求2-6中任一所述的滚珠丝杠机构，其特征在于， 所述芯件包括圆筒状壳体和固定在圆筒状壳体内的滚珠循环部件，所述圆筒状壳体的 外周上设有所述第二螺旋槽，所述滚珠循环结构至少部分设置在所述滚珠循环部件中。
8. 如权利要求7所述的滚珠丝杠机构，其特征在于， 所述圆筒状壳体由第二管状件加工而成；和/或 所述圆筒状壳体与滚珠循环部件由不同材料制成。
9. 如权利要求8所述的滚珠丝杠机构，其特征在于， 所述第二管状件为铜管。
10. -种机床，其特征在于，所述机床包括权利要求1-9中任一所述的滚珠丝杠机构。
【文档编号】F16H25/22GK203906695SQ201420027523
【公开日】2014年10月29日 申请日期:2014年1月17日 优先权日:2014年1月17日
【发明者】丁志磊 申请人:博世力士乐（常州）有限公司