非彈性的消隙螺母組件的製作方法

2023-11-09 19:03:02 2

專利名稱：非彈性的消隙螺母組件的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種消隙螺母組件，特別涉及一種非彈性的消隙螺母組件。
背景技術：
美國專利號4， 566， 345(1986. 1. 26發布)，揭示了一個用於安裝在一對空間平行 的導軌上做往復運動的裝置上的一個承載件。此承載件本身隨旋轉螺杆在兩個平行的導軌 間做雙向的往復軸向運動，螺杆與承載件內部的螺母嚙合。螺杆置於導軌間，從承載件橫向 伸出軸承座，軸承置於其中，與導軌相配滑行。 導軌有多種用途。給承載件與螺母提供低摩擦軌道，更重要的是，提供了限制旋轉 的機械裝置。若沒有導軌系統，承載件只與螺杆相連，此承載件可能就不會做往復運動。這 是因為承載件主體部分在與螺杆的螺紋間會產生很大的摩擦阻力，因此承載件會隨著螺杆 旋轉，而不是轉化為直線運動。同樣的，如果沒有導軌系統，若螺杆水平定位，由於承載件本 身和組裝其上的工件的重量會造成螺杆彎曲，從而造成承載件卡死於螺杆，或者造成工件 與其相配工件脫離。 但是存在另一個問題，組裝於承載件上的工件通常會偏離螺杆的中心軸方向，並 且，工件安裝於與承載件相關的懸臂立柱上。通常對工件的拖拉會產生一個扭矩，該扭矩會 傳導至承載件，並且因此，傳遞給支撐軸承在導軌上滑行的支撐件。這會造成不必要的拉 力，咬痕，或者造成螺杆的驅動電機癱瘓。 另外一個不足之處是在一些空間有限的應用場合，機械裝置的尺寸受到了限制。 在螺杆側向布置的雙導軌系統，驅動裝置會更大，在有些加工操作中，並沒有足夠的空間來 這樣做。另外，很難保證螺杆和兩個平行的導軌之間的對準。

發明內容本實用新型提供一種非彈性的消隙螺母組件，目的是解決上述問題，提供一種體 積小，又不會造成不必要的拉力、咬痕的消隙螺母組件。 此發明基於增強型螺杆組件，其含有一個帶螺紋的螺杆，由可逆電機驅動沿中心 軸旋轉。螺杆四周是一個剛性的，中空的增強型導軌或管道，其長度延展至螺杆的兩端。一 個由兩個分體螺母組成的消隙螺母由螺杆驅動，沿著增強型導軌移動。增強型導軌有一個 槽沿螺杆中心軸方向延伸。兩分體螺母上均有一凸出部分或榫舌穿過增強型導軌的槽向徑 向延展，並與槽壁貼合，榫舌或凸出部分有螺紋與螺杆的螺紋嚙合。因此，當螺杆雙向旋轉 時，螺母將轉換成沿螺杆軸向的運動。 分體螺母的凸出部分或有部分螺紋與螺杆的螺紋嚙合，或安裝帶螺紋的圓形件與 螺杆嚙合。 增強型導軌至少含有一個沿軸向延展的平面與分體螺母的平面配合，加強了榫舌 及槽的反旋轉功能，從而限制了螺母相對於增強型導軌旋轉。增強型導軌的外表面鍍有低 摩擦係數的材料，比如PTFE(聚四氟乙烯)、尼龍等。反消隙螺母也由自潤滑的材料製成，如乙醯基樹脂，或含有PTFE碳纖維添加劑，或其他潤滑添加劑，以使與螺杆低摩擦嚙合。螺 母或注塑於或相連於一個球形軸套上以增加其堅固性和光滑度。支撐螺杆的滑動軸承由尼 龍，聚甲醛樹酯或類似的塑料製成。 —個空間機械機構，比如一個推進式襯套，將兩部分螺母分開定位，使其螺紋側面 與螺杆螺紋的側面接觸，以抵消螺母沿導軌作雙向運動時產生的間隙。 該非彈性的消隙螺母組件體積小，又不會造成不必要的拉力、咬痕。

圖1是本實用新型的平面圖； 圖2是圖1從2-2剖面的局部視圖； 圖3是圖2從3-3剖面的增強型導軌和螺母軸承的剖視圖； 圖4是圖2從4-4剖面的增強型導軌及螺母軸承的剖視圖； 圖5是可選的螺母軸承及螺杆和增強型導軌的局部視圖； 圖6類似於圖5，帶螺杆，但去除了增強型導軌，螺母軸承有一個平面； 圖7是另一種方式的導軌及螺母軸承局部的示意圖。
具體實施例
以下結合附圖和具體實施例對本實用新型作進一步說明。 從圖1可看到增強型螺杆10。包含一個螺杆12，沿軸a旋轉，在長度方向成型有 螺紋14。螺杆12的一端成型有光軸部分16，用來與一個可逆的驅動電機(圖中未示)連 接，電機用來驅動螺杆12沿順時針或逆時針方向旋轉。 增強型螺杆10上環繞螺杆12有一個沿其長度方向延伸的增強型導軌18或套管， 增強型導軌18中空，以放置螺杆12，並有一個槽20，與螺杆12的中心軸a平行並沿長度 方向延伸。此槽包括邊壁22及24，同樣在圖3中可視，可組成軸承表面，將在後面部分解 釋。螺杆12通過軸承26及28支撐，在增強型導軌18內相對於導軌18做旋轉運動。 增強型螺杆IO可以有一個加長的滑動軸承，沿螺杆長度方向延伸。軸承可由低 摩擦係數的塑料製成，如PTFE、尼龍或聚甲醛樹脂，並有一個內環，與螺杆12的螺紋配合。 它於徑向支撐著螺杆12，以防止螺杆12旋轉時振動。加長的滑動軸承在美國專利申請號 09/336， 905 (申請於1999. 6. 21)中有描述。 在實際操作過程中，增強型導軌18會和連接於螺杆12的可逆驅動電機一起，以任 意簡便的方式(圖中未示)與機械結構緊固。 消隙螺母36，可以是金屬的，或更好一些是可注塑的塑料例如乙醯基樹脂加碳素 纖維，消隙螺母36可沿著增強型導軌18雙向移動。消隙螺母36包括一對分體螺母38和 40。分體螺母38有一個柱形滑塊部分42和一個更大些的法蘭部分44。法蘭44亦被稱為 安裝板。圖示的法蘭44是環形的，但可以根據工具或連接的負載需要來做成各種形狀。與 消隙螺母36相連的負載隨增強型螺杆10做前後往復運動。 圖2中，分體螺母38的柱形滑塊部分42，有一個帶螺紋的外表面48。另一分體螺 母40有一個柱形的滑塊部分46，外表面為50。外表面50套有滑動襯套52，52可相對於分 體螺母40旋轉。消隙螺母36含有一推進式襯套54，其內表面56的螺紋與分體螺母38的外表面48的螺紋相嚙合。 通過推進式襯套54及滑動襯套52上均有的凸出部分62及環形槽64，兩個襯套可 以以旋轉的方式相互鎖住。推進式襯套54於分體螺母38的螺紋外表面48上旋轉，來定位 分體螺母38及40的空間位置。消隙螺母36有一個鎖緊螺母68，其內表面的螺紋與分體螺 母38的外表面48的螺紋嚙合。鎖緊螺母68與推進式襯套54毗鄰，將在下面加以描述。 關於圖2和圖3，圖3是分體螺母38的剖視圖，其包含一個從柱狀滑塊42向徑向 延伸的榫舌72，與增強型導軌的邊壁22和24貼合。環形轂74成型於榫舌72上，其內螺紋 76與螺杆12的螺紋14相配。當分體螺母38被旋轉的螺杆12帶動做直線運動時，榫舌72 與槽10兩側22及24的配合阻止了螺母相對於增強型導軌18的旋轉。圖示自鎖螺母68 環繞著柱形滑塊42。 關於圖2和圖4，分體螺母40結構與此類似。其榫舌78從柱形滑塊部分46至位 於其上的中心轂80。中心轂80的內螺紋82與螺杆12的螺紋14嚙合。和榫舌72 —樣，榫 舌78與位於增強型導軌上槽的兩邊22和24嚙合，阻止了分體螺母40做旋轉運動。 再回到圖2，分體螺母38和40位置相對固定，它們被推進式襯套54向相反方向 推動，兩個分體螺母的螺紋76和82側面與螺杆12的螺紋14的側面嚙合。分體螺母38和 40的螺紋76和82位置相對穩定，抵消了當消隙螺母沿增強型導軌18雙向運動時的間隙。 關於消隙螺母的更詳盡描述在1984. 10. 30發布的美國專利號31， 713中有描述。 當需要使用消隙螺母的消隙特性時，使用者將鎖緊螺母68從分體螺母38的柱形 滑塊部分44上的推進式襯套54處旋離。推進式襯套54然後相對於半螺母38旋轉，並將 分體螺母38和40分開直至分體螺母38和40的螺紋76和82與螺杆12的螺紋14側面緊 緊貼合。再旋轉鎖緊螺母至與推進式襯套54嚙合，阻止推進式襯套54旋轉。 使用者可周期性地將鎖緊螺母68從推進式襯套54上旋開，並將推進式襯套54繼 續分開，以補償半螺母38和40的螺紋76和82的磨損。鎖緊螺母再旋轉至推進式襯套54 嚙合，阻止推進式襯套旋轉。 出於製造方便的目的，本發明採用了滑動襯套52安裝於分體螺母40和推進式襯 套54中，並起連接作用。但需意識到，推進式襯套也可以以旋轉連接方式直接與分體螺母 40相連。 圖5及圖6，顯示了替代型的消隙螺母86及增強型導軌88。消隙螺母86的分體 螺母90在柱形滑塊部分92上有一個可選的內部平面94，此平面94與可選的增強型導軌 88的底部平面96相貼合，參見圖5。 消隙螺母86含有一個徑向向內伸展的凸出部分或者榫舌98。榫舌98有一對平 行的邊100，與增強型導軌18上的槽20的兩邊22和24貼合。這種貼合除了保證46與48 的水平，同樣使螺母不會隨著螺杆旋轉而相對於導軌18旋轉。 與之前的結構對比，榫舌98沒有柱形的滑塊部分，但在凸出部分98的內部底端 的弓形部分有螺紋102，如圖6。螺紋與螺杆12的螺紋14相嚙合，因此當螺杆不管順時針 還是逆時針旋轉時，消隙螺母86都能相對與增強型導軌88運動。從功能上說，圖5和圖6 中的螺母與圖1-4中的螺母工作方式相同。在圖7中，在螺母86上成形有多個平面104和 106 (圖中只顯示了兩個)，與增強型導軌88上的平面108和110貼合。 —個或多個平面104， 106， 108和110存在的目的是當螺杆12旋轉時，加強榫舌98和槽20阻止螺母36相對於增強型導軌18旋轉的能力。當螺杆與螺母之間的摩擦大於螺 母與導軌外面的摩擦時，可以使用這種形式。 圖5中，加長的滑動軸承112位於增強型導軌88內。軸承可由低摩擦係數的塑料 製成，如PTFE、尼龍或聚甲醛樹脂，並且有一環形內環與螺杆嚙合。 有了此項發明，就無須給螺母一個橫向的導軌或者搭一個支撐架，因為除大型的 工裝要求外，增強型導軌18已經足夠滿足基本的需求。因為單個導軌的寬度比較小，螺母 會較少產生傾斜或卡死的現象，因為它的負載已經很接近a軸。環形負載也可與螺母44 連接。
權利要求非彈性的消隙螺母組件，包括有消隙螺母、帶螺紋的螺杆、一個中空的增強型導軌在套設在螺杆外，且該導軌沿螺杆長度方向延伸，其特徵在於1)增強型導軌含有一個沿中心軸延伸的槽；2)消隙螺母由一對分體的螺母組成；3)每一個分體螺母部分在槽的徑向方向伸出一個榫舌，榫舌的螺紋與螺杆的螺紋咬合；4)兩個分體螺母之間設有一個空間機械機構，該空間機械機構迫使兩個分體螺母的螺紋側面與螺杆螺紋側面貼合，以抵消消隙螺母沿增強型導軌運動時所產生的間隙。
2. 如權利要求1所述的非彈性的消隙螺母組件，其特徵在於空間機械機構被一個分體螺母帶動旋轉，並與另一個分體螺母螺紋嚙合。
3. 如權利要求2所述的非彈性的消隙螺母組件，其特徵在於含有一個鎖緊螺母，安裝於一個分體螺母上，用於與空間機械機構連接。
4. 如權利要求2所述的非彈性的消隙螺母組件，其特徵在於每個榫舌上成型有一個轂，其螺紋與螺杆的螺紋嚙合。
5. 如權利要求2所述的非彈性的消隙螺母組件，其特徵在於榫舌與槽的兩邊貼合。
6. 非彈性的消隙螺母組件，包括有消隙螺母、帶螺紋的螺杆、一個中空的增強型導軌在套設在螺杆外，該導軌並沿螺杆長度方向延伸，其特徵在於1) 增強型導軌含有一個沿中心軸延伸的槽；2) 消隙螺母由一對分體的螺母組成；3) 每一個分體螺母部分在槽的徑向方向伸出一個榫舌，其螺紋與螺杆的螺紋咬合；4) 一個推進式襯套驅使兩個分體螺母分離，迫使螺紋側面與螺杆螺紋側面貼合，以抵消消隙螺母沿增強型導軌運動時所產生的間隙。
7. 如權利要求6所述的非彈性的消隙螺母組件，其特徵在於推進式襯套被一個滑動襯套旋轉帶動並與一個分體螺母的螺紋嚙合；而滑動襯套被另一個分體螺母旋轉帶動。
8. 如權利要求7所述的非彈性的消隙螺母組件，其特徵在於含有一個鎖緊螺母，被一個分體螺母帶動，用於與推進式襯套連接。
9. 如權利要求7所述的非彈性的消隙螺母組件，其特徵在於每個榫舌上成型有一個轂，其轂上的螺紋與螺杆的螺紋嚙合。
10. 如權利要求7所述的非彈性的消隙螺母組件，其特徵在於榫舌與槽的兩邊貼合。
專利摘要非彈性的消隙螺母組件，安裝於增強型螺杆上，螺杆繞中心軸旋轉。一個中空的增強型導軌在螺杆周圍，並沿螺杆長度方向延伸。增強型導軌含有一個沿中心軸延伸的槽。消隙螺母組件的螺母，隨增強型導軌移動。消隙螺母組件由一對分體的螺母組成。每一個分體螺母部分在槽的徑向方向伸出一個榫舌，其螺紋與螺杆的螺紋嚙合，當螺杆旋轉時分體螺母沿導軌長度方向做往復運動。一個空間機械機構驅使兩個分體螺母分離，迫使螺母的螺紋側面與螺杆螺紋側面貼合，以抵消消隙螺母沿增強型導軌運動時所產生的間隙。該非彈性的消隙螺母組件體積小，又不會造成不必要的拉力、咬痕。
文檔編號F16H25/24GK201507626SQ20092021604
公開日2010年6月16日 申請日期2009年9月11日 優先權日2009年9月11日
發明者凱西·考互斯基 申請人:海頓直線電機(常州)有限公司