CN109611527A - 环纹轴套配合螺纹丝杆的滚珠丝杠 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种环纹轴套配合螺纹丝杆的滚珠丝杠，其包括：丝杆，丝杆的外周设置有沿螺旋线方向延伸的第一沟槽；轴套，轴套套设于丝杆，轴套的内表面设置有多条第二沟槽，每条第二沟槽形成为在轴套的周向上闭合的环状，第一沟槽和第二沟槽交叉；以及多个滚动体，多个滚动体镶嵌于第一沟槽和第二沟槽的交叉位置，在丝杆和轴套相对转动时，滚动体能够在第一沟槽和第二沟槽的交叉位置自转和/或滚动。采用上述技术方案的滚珠丝杠中的滚动体可以在第一沟槽和第二沟槽的交叉位置自转和/或滚动并随着轴套在丝杆的轴向上相对于丝杆移动，因此不需要在轴套上加工回流道，这样不仅可以使轴套加工简单，制造成本下降，而且解决了滚动体运行卡涩的问题。

Description

环纹轴套配合螺纹丝杆的滚珠丝杠

技术领域

本发明属于机械传动技术领域，具体涉及一种环纹轴套配合螺纹丝杆的滚珠丝杠。

背景技术

滚柱丝杠是一种将旋转运动转化为直线运动的机械传动装置，其具有摩擦小、效率高、寿命长、体积小、承载能力强等特点，被广泛的应用于精密仪器、数控机床、武器装备、工业机器人、医疗器械和航空航天等领域。

一种现有技术的滚珠丝杠包括丝杆、轴套和滚珠，轴套套设于丝杆，丝杆和轴套上开设有螺旋槽。在丝杆和轴套之间放入滚珠，滚珠既可以自转又可以循环滚动，使丝杆与轴套之间的摩擦为滚动摩擦，因而大大地减小了摩擦阻力，提高了传动效率。该结构需要在轴套加工回流道或在轴套上安装反向器，以便滚珠通过回流道返回轴套和丝杆之间循环。现有技术的滚珠丝杠在运行过程中滚珠在经过回流道时运动方向突然变化，会造成滚珠丝杠运行卡涩，不平顺，产生振动和噪音。并且回流道结构复杂，加工精度要求高，加工难度大，加工成本高，回流道也导致轴套的径向尺寸较大，使滚珠丝杠不适用于狭小的空间。

发明内容

基于上述现有技术的问题，本发明旨在提出一种环纹轴套配合螺纹丝杆的滚珠丝杠，解决现有技术的滚珠丝杠结构复杂、加工成本高和运行卡涩的问题。

本公开提出一种滚珠丝杠，所述滚珠丝杠包括：

丝杆，所述丝杆的外周设置有沿螺旋线方向延伸的第一沟槽；

轴套，所述轴套套设于所述丝杆，所述轴套的内表面设置有多条第二沟槽，每条所述第二沟槽形成为在所述轴套的周向上闭合的环状，所述第一沟槽和所述第二沟槽交叉；以及

多个滚动体，所述多个滚动体镶嵌于所述第一沟槽和所述第二沟槽的交叉位置，在所述丝杆和所述轴套相对转动时，所述滚动体能够在所述第一沟槽和所述第二沟槽的交叉位置自转和/或滚动，所述滚动体随着所述轴套在所述丝杆的轴向上相对于所述丝杆移动。

优选地，所述滚珠丝杠还包括保持架，在所述滚珠丝杠的径向上，所述保持架设置于所述丝杆和所述轴套之间，所述保持架设置有用于容纳所述滚动体的定位槽。

优选地，每条所述第二沟槽均形成于与所述轴套的轴向垂直的平面内。

优选地，多条所述第二沟槽相互平行地设置。

优选地，所述多条第二沟槽中任意两条相邻的所述第二沟槽之间具有相同或不同的距离。

优选地，所述第一沟槽的螺距大于或小于相邻两条所述第二沟槽之间的距离，所述第一沟槽设置有一条或多条。

优选地，至少4个滚动体镶嵌于所述第一沟槽和所述第二沟槽的交叉位置。

优选地，所述第一沟槽设置有多条，多条所述第一沟槽具有相同的导程从而使得多条所述第一沟槽之间相互平行，多条所述第一沟槽在所述丝杆的周向上均匀或不均匀的间隔开。

优选地，全部或部分的所述第一沟槽中嵌入所述滚动体；并且/或者，

全部或部分的所述第二沟槽中嵌入所述滚动体。

优选地，相邻两条所述第二沟槽之间的距离与所述第一沟槽的螺距相等或者为所述第一沟槽的螺距的整数倍，所述第一沟槽至少设置三条，所述第二沟槽至少设置两条。

优选地，所述多个滚动体与所述第一沟槽相切，所述多个滚动体与所述第二沟槽相切，所述多个滚动体为形状相同或形状不同的回转体。

优选地，所述多个滚动体为球体。

优选地，所述轴套中不设置供所述滚动体循环的回流道。

采用上述技术方案的滚珠丝杠中的滚动体可以在第一沟槽和第二沟槽的交叉位置自转和/或滚动并随着轴套在丝杆的轴向上相对于丝杆移动，因此不需要在轴套上加工回流道，这样不仅可以使轴套加工简单，制造成本下降，而且可以解决滚动体经过回流道时容易磨损的问题，使滚珠丝杠运行平顺。

附图说明

图1示出了根据本发明的第一实施方式的环纹轴套配合螺纹丝杆的滚珠丝杠的结构示意图。

图2示出了根据本发明的第一实施方式的环纹轴套配合螺纹丝杆的滚珠丝杠的剖视图。

图3示出了根据本发明的第一实施方式的环纹轴套配合螺纹丝杆的滚珠丝杠的爆炸结构示意图。

图4示出了根据本发明的第一实施方式的环纹轴套配合螺纹丝杆的滚珠丝杠的轴套的剖视图。

图5示出了根据本发明的第二实施方式的环纹轴套配合螺纹丝杆的滚珠丝杠的局部剖开的结构示意图。

图6示出了根据本发明的第三实施方式的环纹轴套配合螺纹丝杆的滚珠丝杠的局部剖开的结构示意图。

图7示出了根据本发明的第四实施方式的环纹轴套配合螺纹丝杆的滚珠丝杠的局部剖开的结构示意图。

图8示出了根据本发明的第四实施方式的环纹轴套配合螺纹丝杆的滚珠丝杠的轴套的半剖结构示意图。

图9示出了根据本发明的第五实施方式的环纹轴套配合螺纹丝杆的滚珠丝杠的结构示意图(示出了滚动体)。

图10示出了根据本发明的第五实施方式的环纹轴套配合螺纹丝杆的滚珠丝杠的局部剖视图(示出了滚动体)。

图11示出了根据本发明的第五实施方式的环纹轴套配合螺纹丝杆的滚珠丝杠的剖视图。

图12示出了根据本发明的第六实施方式的环纹轴套配合螺纹丝杆的滚珠丝杠的局部剖开的结构示意图(示出了滚动体)。

图13示出了根据本发明的第六实施方式的环纹轴套配合螺纹丝杆的滚珠丝杠的局部剖视。

图14示出了根据本发明的又一实施方式的环纹轴套配合螺纹丝杆的滚珠丝杠的局部剖视图。

图15示出了根据本发明的又一实施方式的环纹轴套配合螺纹丝杆的滚珠丝杠的滚动体的结构示意图。

图16示出了根据本发明的再一实施方式的环纹轴套配合螺纹丝杆的滚珠丝杠的局部剖视图。

图17示出了根据本发明的再一实施方式的环纹轴套配合螺纹丝杆的滚珠丝杠的滚动体的结构示意图。

图18示出了根据本发明的还一实施方式的环纹轴套配合螺纹丝杆的滚珠丝杠的保持架的结构示意图。

附图标记说明

1丝杆 11第一沟槽

2轴套 21第二沟槽

3滚动体

4保持架 41定位槽

A轴向 R径向 C周向。

具体实施方式

下面参照附图描述本发明的示例性实施方式。应当理解，这些具体的说明仅用于示教本领域技术人员如何实施本发明，而不用于穷举本发明的所有可行的方式，也不用于限制本发明的范围。

第一实施方式

如图1至图4所示，本发明提供一种环纹轴套配合螺纹丝杆的滚珠丝杠(下文中有时简称为“滚珠丝杠”)，其包括丝杆1、轴套2、滚动体3和保持架4。

丝杆1整体为圆柱状，丝杆1的外周设置有沿螺旋线方向延伸的第一沟槽11，第一沟槽11可以设置有多条，例如第一沟槽11可以为4条(即丝杆1为多头丝杆)，4条第一沟槽11可以具有相同的导程并且在丝杆1的周向C上均匀的间隔开。第一沟槽11的沿垂直于第一沟槽11的延伸方向的平面的截面可以为弧形。

轴套2整体可以为圆筒状，轴套2套设于丝杆1，轴套2的内表面设置有沿周向C延伸的多条第二沟槽21，第二沟槽21形成为闭合的环状。在本实施方式中第二沟槽21的数量为7条。第二沟槽21的沿垂直于第二沟槽21的延伸方向的平面的截面可以为弧形。第二沟槽21所在的平面与轴套2的轴向A可以是垂直的。多条第二沟槽21相互平行地设置，并且相邻的两条第二沟槽21之间可以具有相同的距离。相邻两条第二沟槽21之间的距离等于第一沟槽11的螺距。第一沟槽11和第二沟槽21交叉，在该实施方式中，每条第二沟槽21与4条第一沟槽11形成4处交叉位置。需要说明，相邻两条第二沟槽21之间的距离是指相邻两条第二沟槽21的同一部位之间的距离，例如相邻两条第二沟槽21的中心线之间的距离。对于多头螺纹来说，螺距为两条相邻的第一沟槽11之间的距离，螺距等于导程除以螺纹的头数。

滚动体3镶嵌于第一沟槽11和第二沟槽21的交叉位置，滚动体3可以设置有多个。滚动体3可以为球体，滚动体3与第一沟槽11和第二沟槽21均相切。滚动体3可以在第一沟槽11和第二沟槽21内转动，特别是在丝杆1和轴套2相对转动时，滚动体3可以在第一沟槽11和第二沟槽21的交叉位置自转和/或滚动，滚动体3沿着第一沟槽11移动，但是又不会脱离其所在的第二沟槽21，整体上看，滚动体3随着轴套2沿丝杆1的轴向A移动。滚动体3减小丝杆1和轴套2之间的摩擦。

在本实施方式中，每条第二沟槽21中设置有多个滚动体3，例如4个，4个滚动体3在轴套2的周向C上均匀的间隔开。可以理解，多个滚动体3之间不接触，可以减少滚动体3之间摩擦产生的阻力和噪声，从而使滚珠丝杠运行平顺，噪音小。

保持架4整体为圆筒状，保持架4套设于丝杆1，在径向R上，保持架4位于丝杆1和轴套2之间。保持架4设置有用于容纳滚动体3的多个定位槽41，定位槽41可以为圆形孔。

可以理解，由于在本实施方式中，轴套2的第二沟槽21为在轴套2的内周面封闭的环形。在丝杆1转动使轴套2沿着轴向A相对于丝杆1移动时，虽然滚动体3会沿着丝杆1的第一沟槽11移动，但滚动体3不会脱离其所在的第二沟槽21，因而，滚动体3整体上随着轴套2沿丝杆1的轴向A移动。滚动体3不必经过回流道而导致运动方向变化，因此本发明的滚珠丝杠可以在较快的速度下运行，而不会产生较大的振动和噪音。在本实施方式的滚珠丝杠中，不必在轴套2中加工回流道或在轴套2上安装反向器。这减小了轴套2的尺寸和简化了轴套2的结构，使得滚珠丝杠的径向尺寸可以变小，生产成本可以降低。

在本实施方式中，一个环形的第二沟槽21所在的平面与轴向A垂直，然而，本发明不限于此，只要第二沟槽21在轴套2的内周面形成封闭的环形即可。

第二实施方式

根据本发明的第二实施方式的滚珠丝杠的整体结构与第一实施方式的滚珠丝杠相同。在本实施方式中，对于与第一实施方式相同的部件标注相同的附图标记，并省略对这些部件的详细说明。

如图5所示，丝杆1的外周设置有沿螺旋线方向延伸的第一沟槽11，第一沟槽11可以设置有一条。

轴套2套设于丝杆1，轴套2的内表面设置有沿周向C延伸的多条第二沟槽21。在该实施方式中，每条第二沟槽21与第一沟槽11形成1处交叉位置。滚动体3镶嵌在第一沟槽11和第二沟槽21的交叉位置。可以理解，由于仅有一条第一沟槽11，因此每条第二沟槽21中至多设置有1个滚动体3。可以理解，可以在部分的第二沟槽21中嵌入滚动体3，而不必须每条第二沟槽21均嵌入滚动体3。

可以理解，在丝杆1和轴套2相对转动时，滚动体3可以在第一沟槽11和第二沟槽21的交叉位置自转和/或滚动，滚动体3整体上随着轴套2沿丝杆1的轴向A移动，从而减小丝杆1和轴套2之间的摩擦。

第一沟槽11的螺距可以大于或小于相邻两条第二沟槽21之间的距离，既第一沟槽11的螺距不等于相邻两条第二沟槽21之间的距离。如图5所示，在该实施方式中，第一沟槽11的螺距大于相邻两条第二沟槽21之间的距离。

可以理解，如果第一沟槽11的螺距等于相邻两条第二沟槽21之间的距离，那么，第一沟槽11与第二沟槽21的交叉位置无法在周向C上间隔开。为了使轴套2保持稳定，优选设置至少4个滚动体3。

第三实施方式

根据本发明的第三实施方式的滚珠丝杠的整体结构与第二实施方式的滚珠丝杠相同。在本实施方式中，对于与第二实施方式相同的部件标注相同的附图标记，并省略对这些部件的详细说明。

如图6所示，丝杆1的外周设置有沿螺旋线方向延伸的第一沟槽11，第一沟槽11可以设置有多条，在该实施方式中，第一沟槽11可以为两条(即丝杆1为双头丝杆)。

轴套2套设于丝杆1，轴套2的内表面设置有沿周向C延伸的多条第二沟槽21。相邻两条第二沟槽21之间的距离大于或小于第一沟槽11的螺距，在该实施方式中，相邻两条第二沟槽21之间的距离小于第一沟槽11的螺距。每条第二沟槽21与第一沟槽11形成两处交叉位置。滚动体3镶嵌在第一沟槽11和第二沟槽21的交叉位置。滚动体3可以仅嵌入部分的交叉位置，例如滚动体3镶嵌于1条第一沟槽11与第二沟槽21的交叉位置，即2条第一沟槽11中的1条第一沟槽11镶嵌有滚动体3。为了使轴套2保持稳定，优选至少设置4个滚动体3。

可以理解，在丝杆1和轴套2相对转动时，滚动体3可以在第一沟槽11和第二沟槽21的交叉位置自转和/或滚动，滚动体3整体上随着轴套2沿丝杆1的轴向A移动，从而减小丝杆1和轴套2之间的摩擦。

第四实施方式

根据本发明的第四实施方式的滚珠丝杠的整体结构与第三实施方式的滚珠丝杠相同。在本实施方式中，对于与第三实施方式相同的部件标注相同的附图标记，并省略对这些部件的详细说明。

如图7和图8所示，丝杆1的外周设置有沿螺旋线方向延伸的第一沟槽11，第一沟槽11设置有多条，在该实施方式中，第一沟槽11可以为4条。4条第一沟槽11可以具有相同的导程并且在丝杆1的周向C上不均匀的间隔开，使相邻的两条第一沟槽11之间的距离可以不相等。

轴套2套设于丝杆1，轴套2的内表面设置有沿周向C延伸的多条第二沟槽21。多条第二沟槽21相互平行地设置，并且任意两条相邻的第二沟槽21之间可以具有不同的距离。也就是说，某条第二沟槽21与其轴向一侧的相邻的另一条第二沟槽21的距离和该某条第二沟槽21与其轴向另一侧的相邻的再一条第二沟槽21的距离可以不同。在该实施方式中，部分的相邻两条第二沟槽21之间的距离可以大于第一沟槽11的螺距，部分的相邻两条第二沟槽21之间的距离可以等于第一沟槽11的螺距。每条第二沟槽21与第一沟槽11形成4处交叉位置。滚动体3镶嵌在第一沟槽11和第二沟槽21的交叉位置。滚动体3可以嵌入第一沟槽11和第二沟槽21的全部或部分的交叉位置。

可以理解，在丝杆1和轴套2相对转动时，滚动体3可以在第一沟槽11和第二沟槽21的交叉位置自转和/或滚动，滚动体3整体上随着轴套2沿丝杆1的轴向A移动，从而减小丝杆1和轴套2之间的摩擦。

第五实施方式

根据本发明的第五实施方式的滚珠丝杠的整体结构与第四实施方式的滚珠丝杠相同。在本实施方式中，对于与第四实施方式相同的部件标注相同的附图标记，并省略对这些部件的详细说明。

如图9至图11所示，丝杆1的外周设置有沿螺旋线方向延伸的第一沟槽11，第一沟槽11可以设置有多条。

轴套2套设于丝杆1，轴套2的内表面设置有沿周向C延伸的多条第二沟槽21。相邻两条第二沟槽21之间的距离可以与第一沟槽11的螺距相等或者为第一沟槽11的螺距的整数倍。可以理解，对于多头螺纹来说，螺距为两条相邻的第一沟槽11之间的距离，螺距等于导程除以螺纹的头数。

可以理解，为了使轴套2保持稳定，每条第二沟槽21与第一沟槽11形成三处交叉位置，即第一沟槽11至少设置有三条。滚动体3镶嵌在第一沟槽11和第二沟槽21的交叉位置。同样为了使轴套2保持稳定，第二沟槽21至少设置有两条，优选地，两条第二沟槽21在轴套2的轴向A上间隔开，例如两条第二沟槽21位于轴套2的轴向A两端处。

可以理解，在丝杆1和轴套2相对转动时，滚动体3可以在第一沟槽11和第二沟槽21的交叉位置自转和/或滚动，滚动体3整体上随着轴套2沿丝杆1的轴向A移动，从而减小丝杆1和轴套2之间的摩擦。

第六实施方式

根据本发明的第六实施方式的滚珠丝杠的整体结构与第二实施方式的滚珠丝杠相同。在本实施方式中，对于与第二实施方式相同的部件标注相同的附图标记，并省略对这些部件的详细说明。

如图12和图13所示，丝杆1的外周设置有沿螺旋线方向延伸的第一沟槽11，第一沟槽11可以设置有一条。

轴套2套设于丝杆1，轴套2的内表面设置有沿周向C延伸的多条第二沟槽21。在该实施方式中，每条第二沟槽21与第一沟槽11形成1处交叉位置。滚动体3镶嵌在第一沟槽11和第二沟槽21的交叉位置。可以理解，由于仅有一条第一沟槽11，因此每条第二沟槽21中至多设置有1个滚动体3。可以理解，可以在部分的第二沟槽21中嵌入滚动体3，而不必须每条第二沟槽21均嵌入滚动体3。

可以理解，在丝杆1和轴套2相对转动时，滚动体3可以在第一沟槽11和第二沟槽21的交叉位置自转和/或滚动，滚动体3整体上随着轴套2沿丝杆1的轴向A移动，从而减小丝杆1和轴套2之间的摩擦。

第一沟槽11的螺距可以大于或小于相邻两条第二沟槽21之间的距离。如图13所示，在该实施方式中，第一沟槽11的螺距小于相邻两条第二沟槽21之间的距离。

可以理解，如果第一沟槽11的螺距等于相邻两条第二沟槽21之间的距离，那么，第一沟槽11与第二沟槽21的交叉位置无法在周向C上间隔开。为了使轴套2保持稳定，优选设置至少4个滚动体3，例如设置5个滚动体3。

虽然在以上具体实施方式中对本发明的具体技术方案进行了详细地阐述，但是还需要说明的是：

(1)如图14至图17所示，根据本发明的滚动体3不仅可以为球体，还可以是其他形状的回转体，例如圆锥状或圆鼓状。不同形状的滚动体可以混合装入第一沟槽和第二沟槽的交叉位置。

(2)根据本发明的第一沟槽11和第二沟槽21的沿垂直于自身的延伸方向的平面的截面不仅可以是弧形，也可以是三角形或其他形状。

(3)如图18所示，根据本发明的保持架4的定位槽41不仅可以是圆形，还可以是长条孔，特别是沿保持架4的轴向A延伸的长条孔。

Claims (13)

1.一种环纹轴套配合螺纹丝杆的滚珠丝杠，其特征在于，所述滚珠丝杠包括：

丝杆，所述丝杆的外周设置有沿螺旋线方向延伸的第一沟槽；

轴套，所述轴套套设于所述丝杆，所述轴套的内表面设置有多条第二沟槽，每条所述第二沟槽形成为在所述轴套的周向上闭合的环状，所述第一沟槽和所述第二沟槽交叉；以及

多个滚动体，所述多个滚动体镶嵌于所述第一沟槽和所述第二沟槽的交叉位置，在所述丝杆和所述轴套相对转动时，所述滚动体能够在所述第一沟槽和所述第二沟槽的交叉位置自转和/或滚动，所述滚动体随着所述轴套在所述丝杆的轴向上相对于所述丝杆移动。

2.根据权利要求1所述的环纹轴套配合螺纹丝杆的滚珠丝杠，其特征在于，所述滚珠丝杠还包括保持架，在所述滚珠丝杠的径向上，所述保持架设置于所述丝杆和所述轴套之间，所述保持架设置有用于容纳所述滚动体的定位槽。

3.根据权利要求1所述的环纹轴套配合螺纹丝杆的滚珠丝杠，其特征在于，每条所述第二沟槽均形成于与所述轴套的轴向垂直的平面内。

4.根据权利要求1所述的环纹轴套配合螺纹丝杆的滚珠丝杠，其特征在于，多条所述第二沟槽相互平行地设置。

5.根据权利要求1所述的环纹轴套配合螺纹丝杆的滚珠丝杠，其特征在于，所述多条第二沟槽中任意两条相邻的所述第二沟槽之间具有相同或不同的距离。

6.根据权利要求1所述的环纹轴套配合螺纹丝杆的滚珠丝杠，其特征在于，所述第一沟槽的螺距大于或小于相邻两条所述第二沟槽之间的距离，所述第一沟槽设置有一条或多条。

7.根据权利要求6所述的环纹轴套配合螺纹丝杆的滚珠丝杠，其特征在于，至少4个滚动体镶嵌于所述第一沟槽和所述第二沟槽的交叉位置。

8.根据权利要求1所述的环纹轴套配合螺纹丝杆的滚珠丝杠，其特征在于，所述第一沟槽设置有多条，多条所述第一沟槽具有相同的导程从而使得多条所述第一沟槽之间相互平行，多条所述第一沟槽在所述丝杆的周向上均匀或不均匀的间隔开。

9.根据权利要求1所述的环纹轴套配合螺纹丝杆的滚珠丝杠，其特征在于，全部或部分的所述第一沟槽中嵌入所述滚动体；并且/或者，

全部或部分的所述第二沟槽中嵌入所述滚动体。

10.根据权利要求1所述的环纹轴套配合螺纹丝杆的滚珠丝杠，其特征在于，相邻两条所述第二沟槽之间的距离与所述第一沟槽的螺距相等或者为所述第一沟槽的螺距的整数倍，所述第一沟槽至少设置三条，所述第二沟槽至少设置两条。

11.根据权利要求1所述的环纹轴套配合螺纹丝杆的滚珠丝杠，其特征在于，所述多个滚动体与所述第一沟槽相切，所述多个滚动体与所述第二沟槽相切，所述多个滚动体为形状相同或形状不同的回转体。

12.根据权利要求1所述的环纹轴套配合螺纹丝杆的滚珠丝杠，其特征在于，所述多个滚动体为球体。

13.根据权利要求1所述的环纹轴套配合螺纹丝杆的滚珠丝杠，其特征在于，所述轴套中不设置供所述滚动体循环的回流道。