圆环摩擦传动方式的紧凑型行星滚柱丝杠的制作方法

1.本发明涉及一种行星滚柱丝杠，尤其是一种将旋转运动转化为直线运动的行星螺旋传动机构。


背景技术：

2.相比滚珠丝杠，滚柱丝杠具有承载能力更强、速度更快、精度更高、寿命更长、维护成本低等特点，从而成为航空机械、数控机床、精密仪器和仪表等精密机械设备中最为关键的基础部件之一，并得到了相当广泛的应用。行星滚柱丝杠除丝杠、螺母、滚柱外，还包括内齿圈、行星架、挡圈等零件。根据传动过程中滚柱与螺母、丝杠之间的相对运动形式，行星滚柱丝杠大体上可以分成标准型、螺母型和循环型等三种类型，其中标准型滚柱与螺母轴向保持相对静止，螺母型滚柱与丝杠轴向保持相对静止，循环型滚柱相对于螺母作轴向周期型前后运动。在具体运动过程中滚柱螺纹与丝杠螺纹、螺母螺纹分别啮合，以传动动力。当丝杠旋转时，螺母沿丝杠轴线移动，滚柱自转同时绕丝杠作行星运动，同时保持与螺母相同的轴向移动速度。通过上述的运动将旋转运动转化为直线运动。
3.在现有技术中，标准型和螺母型行星滚柱丝杠的滚柱是中间段是螺纹结构，两端是齿轮结构，滚柱螺纹分别与丝杠及螺母的螺纹结构相啮合。滚柱轴端的齿轮结构与固定于螺母上的内齿圈相啮合。在循环型的行星滚柱丝杠中，滚柱上为纯圆环结构，螺母上为螺纹结构，在传动过程中存在噪声大等缺陷。在其他形式的行星滚柱丝杠中，滚柱为圆环结构，螺母上也为存圆环结构，但是在传动过程中，其在原理上存在导程不确定的缺陷。


技术实现要素：

4.为了优化行星滚柱丝杠的结构及传动方式，降低行星滚柱丝杠在加工、制造以及装配中的难度，本发明提供了一种圆环摩擦传动方式的紧凑型行星滚柱丝杠，该行星滚柱丝杠具有恒定的导程。该行星滚柱丝杠取消了丝杠的螺纹加工，仅仅在一端的两侧加工环齿以承受轴向载荷，滚柱上的螺纹仅仅与丝杠相啮合，大幅度降低了装配的难度，增加装配的便利性，避免了因为螺纹相位及齿轮相位导致的装配问题。
5.为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种圆环摩擦传动方式的紧凑型行星滚柱丝杠，包括丝杠、行星架、滚柱、螺母、挡圈，所述滚柱均匀地分布于丝杠的四周，中间的螺纹与螺母的螺纹相啮合，而与丝处于非啮合状态，所述滚柱两端的圆环与丝杠两端的圆环相啮合，所述滚柱两端的轴头与两侧的行星架上均匀分布的圆孔相配合连接，所述钢丝挡圈安装于丝杠的沟槽之内，用于行星架的轴向位置固定。
6.进一步，所述滚柱结构为中间对称结构，从中间向外依次为螺纹、圆环以及光轴。
7.进一步，所述滚柱中间的螺纹为单头螺纹或多头螺纹，所述螺纹的螺距与丝杠的螺纹的螺距相同。
8.进一步，所述螺纹外侧为圆环结构，圆环外径小于螺纹的底径，用于承受轴向力以及部分径向力。
9.进一步，所述滚柱两端最外侧为光轴结构，用于行星架的安装。
10.进一步，所述丝杠在轴向上位于丝杠一侧为传动结构，位于另外一侧为推杆结构。
11.进一步，所述丝杠的传动结构从右至左分别为从右至左分别为：光轴a，用于安装钢丝卡簧的凹槽b，行星架安装光轴c，圆环结构d，光轴e，圆环结构f，行星架安装光轴g，安装钢丝卡簧的凹槽h或者为台阶结构，丝杠轴端i。
12.进一步，所述光轴e的外径低于圆环形结构d及圆环形结构f的底径。
13.进一步，所述丝杠的传动结构与推杆结构通过连接结构相连接，所述连接结构包括传动结构中设置的中空结构，推杆结构穿过中空结构后通过紧固件与传动结构相固定连接。
14.进一步，所述螺母内壁为多头螺纹结构，外部接口有多种形式。
15.本发明的有益效果是：
16.本发明提供了一种新型圆环摩擦传动方式的行星滚柱丝杠，通过将滚柱设计成两端圆环中间螺纹，丝杠设计为两端圆环中间不参与啮合的结构，通过特定的传动比及螺纹结构参数设计，实现了该行星滚柱丝杠的恒导程。通过该发明得到的行星滚柱丝杠在加工、制造、装配等方面具有极大的优势，降低了在生产过程中的难度。减少了丝杠螺纹的加工制造过程，同时减少了多个螺纹啮合导致的啮合质量等问题。在一定程度上，减少了相应地接触点个数，在理论上可以提高传动的效率。
附图说明
17.图1是本发明的圆环摩擦传动方式的紧凑型行星滚柱丝杠结构总图；
18.图2是滚柱与丝杠配合连接示意图；
19.图3是滚柱结构立体示意图；
20.图4是滚柱结构平面示意图；
21.图5是螺母结构示意图；
22.图6是丝杠结构立体示意图；
23.图7是丝杠结构平面示意图；
24.图8是丝杠的实施方式示意图；
25.图9是滚柱螺纹与螺母螺纹，以及滚柱圆环与丝杠圆环之间配合连接示意图。
具体实施方式
26.下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
27.如图1，2所示，本发明的圆环摩擦传动方式的行星滚柱丝杠，包括丝杠1、挡圈2、滚柱3、螺母4、行星架5等零件。滚柱3均匀地分布于丝杠1的四周，中间的螺纹与螺母4的螺纹相啮合而不与丝杠相啮合，滚柱3两端的圆环与丝杠1两端的圆环相啮合，两端的轴头与行星架5上均匀分布的圆孔相配合，避免滚柱之间的相互碰撞摩擦，改善受力状态。左右两个行星架安装丝杠齿轮结构外侧的光轴安装位，钢丝挡圈安装于丝杠的沟槽之内，主要用于行星架的轴向位置固定。
28.如图3，4所示，滚柱结构从中间向外依次为螺纹3-1、圆环3-2以及光轴3-3。滚柱3中间为螺纹结构，该螺纹一般为单头螺纹，也可以为多头螺纹，螺纹的螺距与丝杠1螺纹的
螺距相同；螺纹外侧为圆环结构，圆环外径一般小于螺纹的底径，主要用承受轴向力以及部分可能的径向力；滚柱两端最外侧为光轴结构，主要用于行星架的安装。
29.在具体运动过程中滚柱螺纹与螺母螺纹啮合，通过螺母/丝杠的旋转带动滚柱的旋转，滚柱圆环与丝杠圆环相啮合，通过摩擦传动使得滚柱的行星运动符合特定的规律，以满足恒导程条件。同时，滚柱圆环与丝杠的圆环相啮合，以承受相应的轴向力。最终，当螺母/丝杠旋转时，丝杠/螺母沿丝杠轴线移动，滚柱自转同时绕丝杠作行星运动，同时保持与丝杠相同的轴向移动速度，滚柱及丝杠保持相对轴向静止。通过上述的运动将旋转运动转化为直线运动。
30.如图6，7所示，丝杠1在轴向上主要有两种结构，位于丝杠1一侧的传动结构1-1，以及位于另外一侧的推杆结构1-2，该结构可以为各种复杂的接口形式，与其他结构相连接。拥有圆环的一侧结构，从右至左分别为：光轴a，用于安装钢丝卡簧的凹槽b，行星架安装光轴c，圆环结构d，光轴e，圆环结构f，行星架安装光轴g，安装钢丝卡簧的凹槽h或者为台阶结构，丝杠轴端i。
31.丝杠推杆结构在实际应用过程中可以设计成任意的结构和长度，丝杠的螺纹为多头螺纹。为实现该行星滚柱丝杠的恒定导程，螺母螺纹公称直径、头数，滚柱螺纹、圆环的公称直径之间应该满足特定的关系。
32.如图5所示，螺母4内壁为多头螺纹结构，外部接口形式可有多种形式。
33.如图8所示，具体实施时，丝杠可由传动部分及推杆部分组成，两者可以通过一定的形式连接起来，从而达到一定的效果。具体实施时，丝杠的传动部分可以是中空结构，推杆部分穿过中孔结构后通过螺母等形式与传动结构相固定。
34.在具体实施时，也可以通过控制滚柱螺纹与螺母螺纹，以及滚柱圆环与丝杠圆环之间的配合，实现预紧力，从而保证摩擦传动的顺利进行。具体的实施方式是，通过控制螺纹的牙厚以及圆环的牙厚实现其相互嵌入时的过盈配合a实现，见图9。