專利名稱：帶加深螺紋的加強(qiáng)型消隙螺母的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種機(jī)械結(jié)構(gòu)，尤其涉及一種可被螺桿驅(qū)動(dòng)而往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)的消隙螺母。
背景技術(shù)：
在許多應(yīng)用中，當(dāng)驅(qū)動(dòng)機(jī)器中部件沿著導(dǎo)螺桿雙向運(yùn)動(dòng)時(shí)，精確的重復(fù)定位精度及恒定的阻力矩都是非常重要的.例如工業(yè)電腦外部設(shè)備數(shù)據(jù)打印機(jī)和χ-y平臺(tái)等都有這樣的要求。為滿足這些要求就必須設(shè)計(jì)定位裝置，很多情況都使用了消隙螺母來(lái)達(dá)到所要求的軸向位置精度。例如如下專利文獻(xiàn)中所描述的消隙螺母組件。美國(guó)專利3，656，358，介紹了一款直線定位裝置結(jié)構(gòu)，該裝置將經(jīng)過(guò)改良的卡圈與較便宜的帶槽桿件組合使用.卡圈經(jīng)過(guò)壓縮，通過(guò)桿的伸縮來(lái)使其來(lái)回運(yùn)動(dòng)?？ㄈι系膽冶圩εc桿上均勻分布的楔形槽相配，將卡圈預(yù)壓于桿上且防止了兩部件的相對(duì)旋轉(zhuǎn)。其中一種體現(xiàn)形式是卡圈以花鍵軸的形式壓縮在桿件上，還有種情況是卡圈以螺母形式通過(guò)多頭螺紋與螺桿相連。美國(guó)專利3，997，沈9，介紹了一款反向消隙自動(dòng)定心螺母，該螺母由特殊的管狀螺母與自動(dòng)定心彈簧套筒相配合組成，通常每一個(gè)螺母都有一付偏置彈性裝置，擁有內(nèi)螺紋使之與螺桿外螺紋相配合運(yùn)動(dòng)。體現(xiàn)之一，自動(dòng)定心彈簧套筒有三對(duì)獨(dú)立的橫向斜槽以便于自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)。螺母基本部分在偏置彈簧的作用下依靠相鄰彈簧套筒上的一對(duì)橫向斜槽與本體相分離，這是一個(gè)有效的萬(wàn)向接頭的結(jié)構(gòu)。套筒上余下兩對(duì)槽中一對(duì)在圓周方向通過(guò) 90°的角度與第一對(duì)相配合，第三對(duì)槽與第一對(duì)相配合。美國(guó)專利4，210，033，介紹了一款縱向柔性構(gòu)件的消隙螺母。這款消隙螺母包含一個(gè)連續(xù)的縱向延長(zhǎng)部分，從螺桿一端至另一端。另外，至少使用了兩個(gè)截然相反的縱向柔性構(gòu)件，一端用于固定消隙螺母，另一端自由浮動(dòng)。使用一個(gè)或多個(gè)徑向彈簧使縱向柔性構(gòu)件偏向螺桿，也可使用其它方法來(lái)實(shí)現(xiàn)這一偏置。美國(guó)專利號(hào)4，M9，426，該專利消隙螺母結(jié)構(gòu)包含一個(gè)或多個(gè)一端固定一端以懸臂式自由浮動(dòng)的縱向柔性構(gòu)件。該螺母包含可沿著螺紋軸和導(dǎo)螺桿作直移運(yùn)動(dòng)的柔性構(gòu)件。每一個(gè)縱向柔性構(gòu)件的自由端都有一個(gè)斜面。螺母被一個(gè)壓力環(huán)環(huán)繞著，壓力環(huán)可通過(guò)壓縮彈簧來(lái)提供一個(gè)初始推力。壓力環(huán)抵在柔性構(gòu)件自由端的斜面上，給柔性構(gòu)件提供持續(xù)的徑向力，在運(yùn)行過(guò)程甚至是螺母磨損后均能保持柔性構(gòu)件上的內(nèi)螺紋與螺桿的螺紋相接觸。軸上的螺紋與柔性構(gòu)件上相配合的螺紋都是螺旋形式的。當(dāng)負(fù)載作用于螺母上，例如當(dāng)螺母附屬于車架或打印機(jī)時(shí)，軸或?qū)輻U和軸承會(huì)有一個(gè)軸向力作用于柔性構(gòu)件的內(nèi)螺紋上。這個(gè)軸向力將轉(zhuǎn)化為兩個(gè)方向的力，一個(gè)是軸向的，另一個(gè)是軸螺紋切線方向的。 這就將導(dǎo)致縱向柔性構(gòu)件上的懸臂向軸切線方向偏斜，從而導(dǎo)致不必要的間隙。美國(guó)專利5，027，671介紹了一款消隙螺母，使用了環(huán)形部件用來(lái)消除反向間隙， 增加柔性桿件的剛性及消除沿螺母軸向運(yùn)動(dòng)時(shí)，切線方向的力?？v向柔性桿件和環(huán)形部件使用花鍵連接。環(huán)形部件包圍著螺母本體從而提供一個(gè)內(nèi)部呈放射狀的外力作用于每個(gè)斜坡。花鍵結(jié)構(gòu)包含柔性延伸桿件上平行于螺桿中心線的縱向凹槽和與之相配從環(huán)形部件延伸至凹槽嚙合處的縱脊。只要有負(fù)載作用于螺母上，螺紋側(cè)面都會(huì)出現(xiàn)磨損。由于螺紋側(cè)面與螺桿旋轉(zhuǎn)軸有一個(gè)傾斜角度，當(dāng)螺紋磨損時(shí)傾斜角度將會(huì)加深直至螺紋側(cè)面與齒根分離，反之亦然。螺紋側(cè)面的磨損產(chǎn)生了軸向間隙。為了保證運(yùn)行的準(zhǔn)確性及無(wú)反向間隙，所有螺紋的側(cè)面都需與之相配零件的螺紋側(cè)面緊貼。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型提供一種帶加深螺紋的加強(qiáng)型消隙螺母，其目的在于為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種增加結(jié)構(gòu)剛性，消除負(fù)載施加于螺母上時(shí)產(chǎn)生不必要的切向力導(dǎo)致的變形，減輕消隙螺母的磨損。本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案如下帶加深螺紋的加強(qiáng)型消隙螺母，其特征在于螺母本體包括一個(gè)以上的具有內(nèi)螺紋縱向柔性桿件，縱向柔性桿件一端為固定端，另一端為自由端，上述縱向柔性桿件自由端外表面有一斜面，所述斜面沿固定端的反方向呈放射狀延伸；縱向柔性桿件外套設(shè)有環(huán)形部件，縱向柔性桿件外還套設(shè)有彈簧，彈簧一端頂?shù)衷诳v向柔性桿件的固定端，彈簧的另一端頂?shù)衷诃h(huán)形部件上，環(huán)形部件頂?shù)钟谒鲂泵妫豢v向柔性桿件的內(nèi)螺紋的深度從固定端到自由端逐漸增大?？v向柔性桿件與環(huán)形部件之間具有花鍵配合。所述花鍵結(jié)構(gòu)是包含每個(gè)縱向柔性桿件上的縱脊和與之相配合的位于環(huán)形部件上的縱向凹槽或者是每個(gè)縱向柔性桿件上的縱向凹槽和與之相配合的位于環(huán)形部件上的縱脊。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是環(huán)形部件提供一個(gè)軸向力作用于柔性桿件的斜面上，該軸向力通過(guò)斜面的角度可分解為一徑向力作用于柔性桿件內(nèi)部，使柔性桿件內(nèi)螺紋持續(xù)接觸螺桿外螺紋；螺桿正常旋轉(zhuǎn)時(shí)將導(dǎo)致柔性桿件非預(yù)期的彎曲變形，通過(guò)縱向柔性桿件與環(huán)形部件上的的花鍵副結(jié)構(gòu)，增加螺母軸向運(yùn)動(dòng)時(shí)切線方向的柔性桿件的剛性以抵消這種彎曲變形；通過(guò)增加齒根的深度，尤其是自由端，可以保持螺母內(nèi)螺紋側(cè)面與螺桿外螺紋側(cè)面的接觸，可提供給螺母更多的軸向穩(wěn)定性。

圖1是本實(shí)用新型消隙螺母結(jié)構(gòu)的立體圖；圖2是消隙螺母帶負(fù)載情況下結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖；圖3是負(fù)載下消隙螺母的受力分析圖；圖4是縱向柔性桿件的放大圖；圖5是本實(shí)用新型消隙螺母另一種結(jié)構(gòu)立體圖。
具體實(shí)施方式
[0022]
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說(shuō)明，但不作為對(duì)本實(shí)用新型的限定。參考圖1和圖2，消隙螺母10，包含法蘭盤12，圓柱體14和多個(gè)柔性桿件16、18和 20。附圖中法蘭盤12是三角形，但可依據(jù)不同的與負(fù)載的連接方式來(lái)確定任何便利的形狀。法蘭盤12包含多個(gè)開(kāi)孔22以便于固定消隙螺母10。消隙螺母10的螺紋孔M與螺桿沈相配，以下將詳細(xì)描述。柔性桿件16、18和20從連續(xù)的圓柱體28延伸至圓周分割部分30。三個(gè)縱向柔性桿件16、18和20從連續(xù)的圓柱體28延伸出來(lái)直到彼此的間隔裂口 32。圓周分割部分30位于消隙螺母10的自由端，由三部分組成，在每個(gè)縱向柔性桿件 16、18和20的尾部，靠近自由端的各個(gè)外表面有斜面34、36和38。圓周分割部分30外徑要大于連續(xù)的圓柱體觀。消隙螺母10包含有壓套42。該壓套42中空，包含有圓柱體44和擋圈46。圓柱體44外圈裝有壓縮彈簧48，當(dāng)壓套42安裝于柔性桿件16、18和20上時(shí)壓縮彈簧48與擋圈46相抵。在壓縮彈簧48另一側(cè)，依據(jù)不同的彈簧直徑，與凸出部分14的側(cè)面50或法蘭盤12相抵。在壓縮彈簧48的作用下，壓套42的擋圈46產(chǎn)生一反向力持續(xù)作用于斜面34、 36和38，從而導(dǎo)致柔性桿件16、18和20沿α軸持續(xù)補(bǔ)償磨損和消除消隙螺母10的內(nèi)螺紋M與螺桿沈的外螺紋27之間的間隙。消隙螺母10含有內(nèi)螺紋孔，如圖1、圖2中內(nèi)螺紋M處顯示。內(nèi)螺紋M與螺桿沈的外螺紋27相接合。當(dāng)螺桿沈做順時(shí)針或逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，導(dǎo)致消隙螺母10做無(wú)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的縱向移動(dòng)，并且當(dāng)法蘭12與負(fù)載相連接時(shí)，將使負(fù)載相對(duì)于螺桿α軸移動(dòng)。壓套42，和柔性桿件16、18和20同樣包含有花鍵結(jié)構(gòu)，縱向柔性桿件16、18和20 上在表面58形成的縱向凹槽56，該凹槽沿α軸平行延伸，當(dāng)壓套42壓入柔性桿件16、18 和20的適當(dāng)位置，如圖2中剖視圖所示，壓套42內(nèi)部平行凸出的脊60可在縱向凹槽56上滑動(dòng)，兩者相對(duì)于α軸有相同的角間距。獨(dú)立的柔性桿件16、18和20沿螺桿旋轉(zhuǎn)軸α軸平行延伸，α軸同樣是消隙螺母10的中心軸。見(jiàn)附圖圖2、圖3，如圖顯示當(dāng)螺桿沈沿A向順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)，法蘭12與負(fù)載M相連接時(shí)，消隙螺母10和負(fù)載M將沿B向從右邊向左邊移動(dòng)。由于螺紋是沿α軸周圍螺旋狀的，與軸向負(fù)載La傾斜一個(gè)角度，故通過(guò)螺桿沈上的螺紋27將螺桿的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為軸向負(fù)載La。見(jiàn)附圖圖2、圖3，反作用力Fr作用于消隙螺母10的縱向柔性桿件16、18和20的內(nèi)螺紋對(duì)上?？v向力Fl矢量方向與α軸平行，法向力而作用于軸向載荷的垂直方向。在法向力而作用下柔性桿件16、18和20將朝C向方向彎曲或遠(yuǎn)離α軸。該力與螺桿旋轉(zhuǎn)軸α垂直相切將使消隙螺母10上柔性桿件16、18和20的內(nèi)螺紋M與螺桿沈的外螺紋 27相分離，從而會(huì)產(chǎn)生間隙。柔性桿件承受切向力或垂直于螺紋α軸的法向力，會(huì)引起通常由塑料制成的消隙螺母更快地磨損。見(jiàn)附圖2和3，施加軸向負(fù)載La時(shí)，法向力而將導(dǎo)致柔性桿件16、18和20沿α 軸切線方向彎曲，但這種彎曲被壓套42上的凸脊60抵消。抵消位移的原因是由于凸脊60 的剛性和抗切向壓力。這不僅可以增加產(chǎn)品的磨損壽命還可以消除意外的間隙。見(jiàn)附圖4，顯示了柔性桿件16、18和20中的一個(gè)。柔性桿件16上的螺紋M有不同的深度。從齒頂64到齒根66為螺紋深度，從固定端(連續(xù)的圓柱體28)開(kāi)始到自由端 (圓周分割部分30)，齒根66越來(lái)越深。最接近螺母固定端底部的螺紋更多地用來(lái)保證徑向穩(wěn)定，該處螺紋與螺桿不太相配并且磨損少?？拷菽缸杂啥说穆菁y可提供更多的軸向穩(wěn)定性。在螺母末端通過(guò)沿螺桿α軸擠壓斜面產(chǎn)生一個(gè)徑向壓力從而使接近螺母自由端的螺紋產(chǎn)生更多的側(cè)面磨損。通過(guò)增加齒根的深度，尤其是自由端，可以保持側(cè)面與側(cè)面的接觸。越往縱向柔性桿件的自由端，消隙螺母內(nèi)的螺紋被加工得越深，從而得到最好的折中解決方法。因?yàn)椴煌穆菁y深度，而且固定端的根部較淺，可使整根螺桿不能在消隙螺母10 的側(cè)面滑動(dòng)。在自由端，壓環(huán)42持續(xù)接觸柔性桿件，固定端提供徑向剛度，自由端提供軸向剛度。本實(shí)用新型的另一種實(shí)施例結(jié)構(gòu)請(qǐng)看圖5 ；該結(jié)構(gòu)的消隙螺母70有一個(gè)法蘭盤 72, 一個(gè)圓柱體74和多個(gè)柔性桿件76、78和80。法蘭盤72上有多個(gè)孔82用于固定消隙螺母70。柔性桿件76、78和80從連續(xù)圓柱部分88處延伸至斷裂的圓柱部分90處。這三段縱向柔性桿件76、78和80從連續(xù)的圓柱部分88表面伸出，相互間有缺口 92分隔?？v向柔性桿件76、78和80在靠近自由端的外表面各自對(duì)應(yīng)有一斜坡94、96和98。消隙螺母70有一個(gè)壓力環(huán)102。空心壓力環(huán)102有一個(gè)圓柱體104和凸緣106。 壓縮彈簧108環(huán)繞圓柱體104并抵在凸緣106上。在壓力彈簧108的作用下，壓力環(huán)102 的凸緣側(cè)面持續(xù)壓住斜坡94、96和98從而持續(xù)促進(jìn)柔性桿件76、78和80的內(nèi)部沿α軸補(bǔ)償磨損并減小消隙螺母70的螺紋84與螺桿86的螺紋87間的間隙。壓力環(huán)102，具有花鍵結(jié)構(gòu)，這個(gè)結(jié)構(gòu)還包含了在每個(gè)柔性桿件76、78和80上的縱向延伸的平行背脊110。背脊110延α軸平行延伸呈放射狀均布于柔性桿件76、78和80 的表面上。壓力環(huán)102內(nèi)有與背脊110相配的縱向凹槽112，以α軸為中心凹槽均布在壓力環(huán)102內(nèi)，成形于壓力環(huán)102內(nèi)圈114面上。背脊的斜坡110與前一個(gè)實(shí)施例中的斜面 16、18和20相同。當(dāng)壓力環(huán)102與柔性桿件76、78和80裝配時(shí)背脊110與凹槽112相配合結(jié)構(gòu)原理同前實(shí)施例。壓力環(huán)的凹槽與柔性桿件上的背脊的配合，阻止了柔性桿件76、78 和80在受彎曲力的時(shí)候，相對(duì)于α軸的偏離。以上所述的實(shí)施例，只是本實(shí)用新型較優(yōu)選的具體實(shí)施方式
的一種，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實(shí)用新型技術(shù)方案范圍內(nèi)進(jìn)行的通常變化和替換都應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.帶加深螺紋的加強(qiáng)型消隙螺母，其特征在于螺母本體包括一個(gè)以上的具有內(nèi)螺紋縱向柔性桿件，縱向柔性桿件一端為固定端，另一端為自由端，上述縱向柔性桿件自由端外表面有一斜面，所述斜面沿固定端的反方向呈放射狀延伸；縱向柔性桿件外套設(shè)有環(huán)形部件，縱向柔性桿件外還套設(shè)有彈簧，彈簧一端頂?shù)衷诳v向柔性桿件的固定端，彈簧的另一端頂?shù)衷诃h(huán)形部件上，環(huán)形部件頂?shù)钟谒鲂泵?；縱向柔性桿件的內(nèi)螺紋的深度從固定端到自由端逐漸增大。
2.如權(quán)利要求1所述的帶加深螺紋的加強(qiáng)型消隙螺母，其特征在于縱向柔性桿件與環(huán)形部件之間具有花鍵配合。
3.如權(quán)利要求2所述的帶加深螺紋的加強(qiáng)型消隙螺母，其特征在于所述花鍵結(jié)構(gòu)包含每個(gè)縱向柔性桿件上的縱脊和與之相配合的位于環(huán)形部件上的縱向凹槽。
4.如權(quán)利要求2所述的帶加深螺紋的加強(qiáng)型消隙螺母，其特征在于所述花鍵結(jié)構(gòu)包含每個(gè)縱向柔性桿件上的縱向凹槽和與之相配合的位于環(huán)形部件上的縱脊。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種帶加深螺紋的加強(qiáng)型消隙螺母，其特征在于螺母本體包括一個(gè)以上的具有內(nèi)螺紋縱向柔性桿件，縱向柔性桿件一端為固定端，另一端為自由端，上述縱向柔性桿件自由端外表面有一斜面，所述斜面沿固定端的反方向呈放射狀延伸；縱向柔性桿件外套設(shè)有環(huán)形部件，縱向柔性桿件外還套設(shè)有彈簧，彈簧一端頂?shù)衷诳v向柔性桿件的固定端，彈簧的另一端頂?shù)衷诃h(huán)形部件上，環(huán)形部件頂?shù)钟谒鲂泵?；縱向柔性桿件的內(nèi)螺紋的深度從固定端到自由端逐漸增大?？v向柔性桿件與環(huán)形部件之間具有花鍵配合本實(shí)用新型增加了螺母的結(jié)構(gòu)剛性，消除負(fù)載施加于螺母上時(shí)產(chǎn)生不必要的切向力導(dǎo)致的變形，減輕消隙螺母的磨損。
文檔編號(hào)F16H25/24GK202215693SQ20112028489
公開(kāi)日2012年5月9日 申請(qǐng)日期2011年8月5日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月5日
發(fā)明者凱西考互斯基 申請(qǐng)人:海頓直線電機(jī)(常州)有限公司