专利名称：反向消隙螺母的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种消隙螺母，特别涉及一种反向消隙螺母，该消隙螺母能提供
均衡的沿着导螺杆螺纹的直线运动，能适应螺母与螺杆旋转运动的任一方向。
背景技术：
在许多应用中，当驱动机器中部件沿着导螺杆双向运动时，精确的重复定位精度
及恒定的阻力矩都是非常重要的.例如工业电脑外部设备数据打印机和x-y平台等都有这
样的要求。为满足这些要求就必须设计定位装置，很多情况都使用了消隙螺母来达到所要求的轴向位置精度。例如如下专利文献中所描述的两种消隙螺母组件。 美国专利3， 656， 358，介绍了 一款直线定位装置结构，该装置将经过改良的卡圈与较便宜的带槽杆件组合使用.卡圈经过压縮，通过杆的伸縮来使其来回运动。卡圈上的悬臂爪与杆上均匀分布的楔形槽相配，将卡圈预压于杆上且防止了两部件的相对旋转。其中一种体现形式是卡圈以花键轴的形式压縮在杆件上，还有种情况是卡圈以螺母形式通过多头螺纹与螺杆相连。 美国专利3，997，269，介绍了一款反向消隙自动定心螺母，该螺母由特殊的管状螺母与自动定心弹簧套筒相配合组成，通常每一个螺母都有一付偏置弹性装置，拥有内螺纹使之与螺杆外螺纹相配合运动。体现之一，自动定心弹簧套筒有三对独立的横向斜槽以便于自动对准。螺母基本部分在偏置弹簧的作用下依靠相邻弹簧套筒上的一对横向斜槽与本体相分离，这是一个有效的万向接头的结构。套筒上余下两对槽中一对在圆周方向通过90°的角度与第一对相配合，第三对槽与第一对相配合。 近来，美国专利4， 210， 033，介绍了一款纵向柔性构件的消隙螺母。这款消隙螺母包含一个连续的纵向延长部分，从螺杆一端至另一端。另外，至少使用了两个截然相反的纵向柔性构件，一端用于固定消隙螺母，另一端自由浮动。使用一个或多个径向弹簧使纵向柔性构件偏向螺杆，也可使用其它方法来实现这一偏置。 美国专利号4，249，426，于1987年6月9日重新发行参见32， 433，介绍了另一款消隙螺母。这项专利介绍了使用一个或多个一端固定另一端以悬臂式自由浮动的纵向柔性构件的消隙螺母。该螺母包含可沿着螺纹轴和导螺杆作直移运动的弯曲构件。每一个纵向柔性构件的自由端都有一个斜面。螺母被一个压力环环绕着，压力环可通过压縮弹簧来提供一个初始推力。压力环抵在弯曲构件自由端的斜面上，给弯曲构件提供持续的径向力，在运行过程甚至是螺母磨损后均能保持弯曲构件上的内螺纹与螺杆的螺纹相接触。轴上的螺纹与弯曲构件上相配合的螺纹都是螺旋形式的。当负载作用于螺母上，例如当螺母附属于车架或打印机时，轴或导螺杆和轴承会有一个轴向力作用于弯曲构件的内螺纹上。这个轴向力将转化为两个方向的力，一个是轴向的，另一个是轴螺纹切线方向的。这就将导致纵向柔性构件上的悬臂向轴切线方向偏斜，从而导致不必要的间隙。
发明内容本实用新型提供一种反向消隙螺母，目的是解决现有技术问题，提供一个有纵向柔性构件的消隙螺母，能提高结构的刚性，并能消除施加在螺母上的负载所产生的不必要的切向力。 本实用新型的反向消隙螺母可沿螺杆体双向移动。螺杆外螺纹与螺母本体内螺纹相配合。螺母本体至少有一个纵向柔性杆件，该杆件一端与螺母本体固定另一端自由浮动。纵向柔性杆件外表面有一斜面，该斜面远离固定端呈放射状延伸。螺母本体上环绕着一个环形部件，在压縮弹簧的作用下与柔性杆件斜面相接触，并提供一个外部压力作用在斜面上，该力在螺母运动中任一方向都保持恒定。通过斜面将轴向力持续作用于螺母内螺纹上，以消除与螺杆外螺纹间的间隙。 为了增加挠性构件的刚性及中和螺母移动过程中的切向力，可以采用在纵向柔性构件及环形部件增加共同旋转的花键结构。该花键结构包含每个柔性杆件上沿轴向延伸的凸棱和与之配合的环形部件上的凹槽，两者压紧配合。另一种花键结构包含每个柔性杆件上沿轴向延伸的凹槽和与之配合的环形部件上的凸棱，两者压紧配合。 由于螺母本体外环绕有环形部件，且柔性杆件同环形部件通过花键结构相结合，使整个柔性杆件刚性增加，因此施加在纵向柔性杆件上的切向力得以消除，进而消除了螺母同螺杆之间的间隙。
图1是现有消隙螺母结构的立体图； 图2是现有消隙螺母结构带负载情况下的侧视图； 图3是负载下现有消隙螺母的受力分析图； 图4是本实用新型消隙螺母结构立体爆炸图； 图5是本实用新型消隙螺母另一种结构立体爆炸图。
具体实施例
以下结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明。 如图1、图2所示，现有螺母2结构如下，包含法兰4，该法兰含有等距孔6，可使用螺栓等部件与负载相连接。法兰一端有完整的环形部件8，另一端的断续环形部件，通常指9，螺母2通过螺纹与螺杆3相连接。 从环形部件8处延伸出的三个纵向柔性杆件10、12和14通过裂口 11互相分开。螺母自由端环形件9由三部分组成，纵向柔性杆件10、12和14的自由端表面分别对应有一斜坡16、 18和20。开槽环形件9处的外径要大于8处的外径。 轴向压縮弹簧30环绕着消隙螺母，并受到法兰4和套环32的挤压，其中套环位于斜坡16、18和20之上。套环32在弹簧30轴向力作用下沿斜坡16、18和20轴向滑动。这将同时促使杆件10、12和14持续沿螺杆3的轴线a方向滑动，从而消除间隙。描述至现在，消隙螺母的工作原理与我们重新发行的专利RE. 32， 443相同。 消隙螺母含有内螺纹孔，内螺纹40与螺杆3外螺纹43相接合。当螺杆3做顺时针或逆时针方向旋转运动时，导致消隙螺母沿螺杆3做无旋转运动的纵向移动，并且当法兰4与负载M相连接时，将使负载M相对于螺杆沿a轴移动。 如图2、图3所示，当螺纹43顺时针方向旋转，法兰4与负载M相连接时，螺母和负载4将从右边向左边移动。由于螺纹是沿a轴呈螺旋状，与轴向负载La倾斜一角度，故通过螺杆3上的螺纹43将螺杆的旋转运动转化为轴向负载La. 见图3，反作用力Fr作用于纵向柔性杆件10、 12和14的内螺纹40上。纵向力Fl矢量方向与a轴平行，法向力Fn作用于轴向载荷的垂直方向。在法向力Fn作用下柔性杆件lO、12和14将朝图中A方向弯曲或远离a轴。该力与螺杆旋转轴a垂直相切将使柔性杆件10、12和14的内螺纹40与螺杆外螺纹43相分离，从而会产生间隙。柔性杆件10、 12、 14会承受切向力或垂直于螺纹a轴的法向力Fn，会引起通常由塑料制成的消隙螺母更快地磨损。[0023] 实施例1 上述问题可以由以下方法得到解决在螺母本体外套设有一环形部件，本实施例中的环形部件为花键套55，如图4所示，该花键套55同柔性杆件10， 12， 14之间通过花键结构相互结合，该结构使柔性杆件的刚性得以加强，花键结构与螺杆的a轴平行，a轴同样是消隙螺母的中心轴。花键结构与a轴呈放射状分布。 所述花键结构包含分割表面68上形成的纵向凹槽66，该凹槽66位于每个纵向柔性杆件10、12和14及其轴向延伸部分上，延伸方向与a轴平行。当花键套55与柔性杆件10、12和14配合时，花键套55内凸出的突棱70在凹槽66内滑动，其中凹槽66与突棱70具有相同的角间距。在轴向负载La的作用下，通过花键套55上的突棱70可以限制柔性杆件10、 12、 14的位移。花键套55环绕柔性杆件10、12、14不仅可以预防柔性杆件10、 12、 14错位还可以预防切向变形。整个花键结构不仅增加了产品寿命还可预防非预期性间隙的产生。 如图4中所示的反向消隙螺母，虽然从负载连接考虑可能有许多简便的形状，但这款消隙螺母法兰50形状为三角形，法兰通过孔52与负载连接。该法兰50还存在一个圆柱体53，端面54垂直于a轴。与之前的消隙螺母一样，包含有斜坡16、18和20的柔性杆件10、 12和14都是从圆柱体56开始向外延伸。 施加压力的花键套55是由圆柱体58和台阶挡环60构成的空心轴。圆柱体58外围安装压縮弹簧62，一端与台阶挡环60相连，当花键套55与柔性杆件10、 12和14通过花键结构装配到位后，弹簧62另一端与法兰圆柱体53的侧面54相接触。在压縮弹簧62的作用下，花键套55的台阶挡环60与斜面16、 18和20持续接触，使柔性杆件10、 12和14持续向a轴方向压紧，从而消除了消隙螺母的螺纹40与螺杆3的螺纹43之间的间隙。[0028] 实施例2 本发明另一种结构如图5所示，该实施例中除突棱和凹槽的设置位置不同外，其它结构均相同。本实施例中的花键结构包含每个柔性杆件10、12、14的纵向平行延伸的突棱80，突棱80沿a轴平行延伸呈放射状均布于弯曲平面上。花键套55内有与突棱80相配的纵向凹槽82，以a轴为纵向凹槽82均布在花键套55内，凹槽82周围有凸出平面84。突棱80上有一斜面86，与图4中的斜面16、18和20相同，当花键套55与柔性杆件装配时突棱80与凹槽82相配合。突棱80与凹槽82的配合阻止了柔性杆件在弯曲力的作用下产生的与a轴的偏离。 其他方面，本文所申请的反向消隙螺母结构通过持续压迫柔性杆件斜面16、18和20或斜面86，从而消除内螺纹40与螺杆外螺纹43的间隙。当安装花键套55于柔性杆件上时，花键套55左端与法兰圆柱体53的侧面54相接触。 不论上述结构的反向消隙螺母被设计成沿旋转的螺杆作轴向往复运动，还是可延旋转轴作双向直线运动，或是可沿旋转轴平移，均落入本专利的保护范围内。
权利要求反向消隙螺母，包括有一个或多个纵向柔性杆件组成的螺母本体，该杆件一端固定而另一端自由浮动；柔性杆件的内螺纹与螺杆外螺纹相配合；上述纵向柔性杆件自由端外表面有一斜面，该斜面沿固定端的反方向呈放射状延伸，其特征在于一个环形部件包围着螺母本体，在柔性杆件及环形部件上有沿纵向延伸相互配合的花键结构。
2. 如权利要求1中的反向消隙螺母，其特征在于花键结构包含每个柔性杆件上沿轴 向延伸的凸棱和与之配合的环形部件上的凹槽。
3. 如权利要求1中的反向消隙螺母，其特征在于花键结构包含每个柔性杆件上沿轴 向延伸的凹槽和与之配合的环形部件上的凸棱。
专利摘要反向消隙螺母，包括有一个或多个纵向柔性杆件组成的螺母本体，该杆件一端固定另一端自由浮动。柔性杆件的内螺纹与螺杆外螺纹相配合。纵向柔性杆件自由端外表面有一斜面，该斜面沿固定端的反方向呈放射状延伸，其特征在于一个环形部件包围着螺母本体，在柔性杆件及环形部件上有沿纵向延伸相互配合的花键结构。该花键结构包含每个柔性杆件上沿轴向延伸的凸棱和与之配合的环形部件上的凹槽，或是包含每个柔性杆件上沿轴向延伸的凹槽和与之配合的环形部件上的凸棱。由于螺母本体外环绕油环形部件，且柔性杆件同环形部件通过花键结构相结合，使整个柔性杆件刚性增加，因此施加在纵向柔性杆件上的切向力得以消除，进而消除了螺母和螺杆之间的间隙。
文档编号F16H25/24GK201513538SQ20092021604
公开日2010年6月23日 申请日期2009年9月11日 优先权日2009年9月11日
发明者凯西·考互斯基 申请人:海顿直线电机(常州)有限公司