專(zhuān)利名稱(chēng)：將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成軸向運(yùn)動(dòng)的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成軸向運(yùn)動(dòng)的裝置，具體說(shuō)這種裝置包括一根帶有螺紋的心軸，一個(gè)圍繞著螺紋心軸，能與之作相對(duì)地轉(zhuǎn)動(dòng)并在其內(nèi)壁上制有槽紋齒型的套筒，以及一組排列于上述兩者之間其上制有槽紋齒型的轉(zhuǎn)動(dòng)體或滾動(dòng)體。
目前已有各種各樣的所謂帶有滾珠絲杠或行星滾子裝置的滾子心軸。用滾珠絲杠裝置，例如西德專(zhuān)利DT2，715，762;DE2，750，054;DE2，810，001;DT2，715，761;DT2，051，413中所描述的，不可能實(shí)現(xiàn)很小的螺距，因?yàn)槿绻麧L珠的直徑在0.5mm或以下，以普通合理的成本就很難制造出精確度較高的滾珠來(lái)。此外，由于存在必不可少的滾珠圈，還會(huì)產(chǎn)生滾珠平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)和磨損的問(wèn)題。
行星狀滾柱心軸，例如西德專(zhuān)利DT2，065，442和DE2，838，329中描述的，其組成部份心軸，滾柱和套筒有各種不同的實(shí)施方式，例如在其部件上可以制有螺紋或槽紋。原則上，滾柱上的齒型既要與主軸的齒型嚙合也要與套筒的齒型嚙合，以產(chǎn)生一個(gè)軸向的動(dòng)力嚙合，因此必須在這三個(gè)部件上都制出相互能配合的槽紋或螺紋。
為了阻止或補(bǔ)償滾柱的軸向移動(dòng)，給滾柱配置了所謂的止動(dòng)或復(fù)位裝置，例如在西德專(zhuān)利DE2，320，406，DE2，823，729和DT2，150，739中所描述的那種或者如西德專(zhuān)利DT2，601，493所描述的為了對(duì)滾柱的強(qiáng)制傳動(dòng)配置了齒環(huán)。
也可以只在套筒和滾柱上制有槽紋，這樣滾柱就不可能軸向移動(dòng)了。當(dāng)心軸是多頭的，其頭數(shù)與滾子的數(shù)目相應(yīng)，或者是其倍數(shù)，如西德專(zhuān)利DE2，807，952中所描述的那種。
按照這種方式只能制造出較大螺距的非常簡(jiǎn)單的滾動(dòng)心軸。至于非常小螺距的滾動(dòng)心軸，如小于0.3毫米/轉(zhuǎn)(mm/轉(zhuǎn))，則以一般合用的滾柱數(shù)目，如三個(gè)以上，要制成如此精細(xì)的螺紋牙形幾乎是不可能的。
此外，西德專(zhuān)利DT2，059，528，DT2，715，203，DT2，721，977描述的傳動(dòng)裝置，其中有一部分是可以轉(zhuǎn)換的，這些傳動(dòng)裝置也是由上面述說(shuō)的那種滾柱一心軸結(jié)構(gòu)的基本元件組成。
將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成軸向運(yùn)動(dòng)有多種不同的結(jié)構(gòu)安排，甚至常常配置了斜置的滾珠軸承，例如西德專(zhuān)利DE2，026，550，DT1，750，637，DE2，709，006，DE3，219，972中所描述的那樣。
例如在機(jī)器人利用方面日益感到需要的非常細(xì)小螺距的心軸裝置，根據(jù)多種書(shū)籍雜志上描述的結(jié)構(gòu)，在關(guān)于精密度、平穩(wěn)運(yùn)動(dòng)和使用壽命方面不是辦不成，就是需要提高的成本或者是遭受到損失才能勉強(qiáng)完成。
本發(fā)明的目的是發(fā)展出一種低摩擦的心軸裝置，它能以非常高的效率和較高的降速比將一個(gè)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)直接地轉(zhuǎn)變成一個(gè)軸向運(yùn)動(dòng)。
上述目的可以通過(guò)根據(jù)本發(fā)明將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成軸向運(yùn)動(dòng)的裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)。該裝置包括有一根螺紋心軸，一個(gè)圍繞著螺紋心軸并可與之相對(duì)地轉(zhuǎn)動(dòng)的在內(nèi)壁上制出齒型的套筒，以及多個(gè)排列于上述兩者之間的帶齒型的轉(zhuǎn)動(dòng)體或滾動(dòng)體。該螺紋心軸的外表面有一條單頭或多頭的細(xì)螺紋，可相對(duì)于螺紋心軸轉(zhuǎn)動(dòng)的套筒的內(nèi)壁齒型具有比較粗的槽紋;多個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)體或滾動(dòng)體在相互交替的節(jié)段上有兩種不同的齒型，其中一種與心軸上的螺紋相配合，另一種與套筒內(nèi)壁上比較粗的槽紋相對(duì)應(yīng)。所述與心軸上的螺紋相配的齒型對(duì)心軸上的細(xì)螺紋產(chǎn)生一個(gè)軸向動(dòng)力嚙合，而另一與套筒內(nèi)壁上較粗的槽紋相配的齒型對(duì)套筒內(nèi)壁上的粗槽紋齒型產(chǎn)生軸向動(dòng)力嚙合。
為了達(dá)到這一目的，必須應(yīng)用一個(gè)螺距非常小的心軸裝置。此外，在精密工程技術(shù)范圍內(nèi)的應(yīng)用，例如對(duì)力和位置可控制的電動(dòng)機(jī)器人抓緊器，特別小而緊湊的結(jié)構(gòu)也是首要的條件。實(shí)現(xiàn)了非常小的螺距就能從大的傳動(dòng)比中得到一個(gè)大的力。
根據(jù)本發(fā)明的核心思想在介于套筒和心軸之間的按行星狀排列的滾動(dòng)體上需制出兩種不同的齒型。這里，一種齒型把動(dòng)力嚙合帶給心軸，而另一種齒型把動(dòng)力嚙合作用于套筒上。以下這兩種不同的齒型以套筒側(cè)的或心軸側(cè)的齒型來(lái)表示。
滾柱上的套筒側(cè)的齒型和套筒本身上制出的齒型與心軸側(cè)的齒型相比，其節(jié)距要大得多，且主要是由V形的斷面所組成。為了能以一般合理費(fèi)用制出的切削深度得到非常小的螺距，滾柱的心軸側(cè)的圓形分布的齒型和主軸本身的螺旋線狀的齒型是以如下的方式制成的。在心軸上制出單頭或多頭的螺紋。在行星狀滾柱上制出相當(dāng)于心軸螺紋螺距的槽紋，這樣就保證了這一槽紋節(jié)距正好與心軸的螺距相嚙合。為了使所有的行星狀滾柱都能與心軸的螺距正好嚙合，單個(gè)行星狀滾柱的心軸側(cè)的槽紋都安排了一個(gè)從滾柱到滾柱的特定的節(jié)距偏移，從而產(chǎn)生出從滾柱到滾柱的點(diǎn)狀形成的固定螺距。
因此，由于相鄰的行星狀滾柱之間所安排的節(jié)距偏移，以及為此而產(chǎn)生的相互間一定的間隔，行星狀滾柱只能各自相對(duì)地圍繞著心軸旋轉(zhuǎn)，因而它們由心軸的螺紋齒型所驅(qū)動(dòng)。這樣，特別是運(yùn)轉(zhuǎn)保持架或滾柱制動(dòng)器，復(fù)位器就都不再需要了。
這一裝置的升高度S可以約略地根據(jù)下列公式由心軸螺距Ss，心軸的半徑Rs以及行星狀滾柱的半徑Rr計(jì)算出S＝Ss(1-Rs/(2Rs+2Rr))(1)另一個(gè)實(shí)施形式，其結(jié)構(gòu)基本上與上面敘述的相同;但是與其相反，行星狀滾柱上制有正向或反向的螺紋，根據(jù)本發(fā)明的思想，心軸上制有槽紋，滾柱的套筒側(cè)的導(dǎo)槽和套筒上的相應(yīng)的導(dǎo)槽仍與上面所敘述的那樣保持不變，但是需要一個(gè)保持架，以使行星狀滾柱成角度地相互間保持距離。
這樣一種裝置的升高度S可以從下列的公式計(jì)算出Ss(1-Rs/(2Rs+2Rr))+Sr＊Rs/Rr(2)根據(jù)這一裝置，通過(guò)改變不同的滾柱螺距和半徑就能得到事實(shí)上任意的升高度，甚至反向的升高度而不需改變心軸的螺距或使其成為反向的。
下面將根據(jù)一個(gè)最佳實(shí)施方式描述一種特別有效的，磨擦非常低和螺距很小的實(shí)施例

圖1為根據(jù)本發(fā)明裝置的一個(gè)最佳實(shí)施例的軸向截面圖，圖2為按圖1中沿Ⅱ-Ⅱ一線的截面圖，和圖3a和3b為一種帶有六個(gè)行星狀滾柱的最佳實(shí)施例的展示圖的頂示圖和截面圖，從截面圖中可以看出滾柱間的節(jié)距按心軸側(cè)齒型錯(cuò)移。
在圖1的軸向截面圖和圖2的沿圖1中Ⅱ-Ⅱ一線的截面圖的中央是一根心軸1，或者是一根設(shè)計(jì)成心軸1的一根軸的端頭，例如是一個(gè)傳動(dòng)馬達(dá)的軸。在這一心軸1上制有一條單頭細(xì)螺紋10，其螺距S為0.3至0.25mm或者更小。
圍繞著心軸1有多個(gè)，在本實(shí)施例中是六個(gè)，安排成行星狀的滾柱3a～3f，在圖2的截面圖中可以特別清楚地看出。在所謂的行星狀滾柱3a～3f上，在給定的節(jié)段內(nèi)制出由規(guī)定節(jié)距的、并列設(shè)置與相互平行伸展的槽構(gòu)成一個(gè)相當(dāng)精細(xì)的槽紋齒型31，這樣，通過(guò)這些固定的槽紋節(jié)距和槽紋深度保證了跟心軸1上的小螺距的螺紋10精確嚙合。
此外，在單個(gè)行星狀滾柱13a-3f的按心軸側(cè)槽紋齒型的節(jié)段間制有V形截面的粗的導(dǎo)槽32，這些導(dǎo)槽的節(jié)距跟成形在心軸套筒2內(nèi)壁上的V形截面的內(nèi)導(dǎo)槽20完全符合。
為了使上述實(shí)施例中所有六根行星狀滾柱3a～3f跟套筒2內(nèi)壁的規(guī)定節(jié)距的套筒側(cè)槽紋齒型以及具有小螺距的心軸1精確而可靠地嚙合，每一根行星狀滾柱上的按心軸側(cè)的槽紋齒型31，根據(jù)所要達(dá)到的總節(jié)距，設(shè)置了滾柱1間固定的規(guī)定的分位移。
在圖3a和圖3b中顯示的帶有六個(gè)滾柱3a至3f的最佳實(shí)施例中，可以從單個(gè)滾柱1的截面圖中看出，在單個(gè)的帶有細(xì)齒型的節(jié)段上，其第一道細(xì)槽紋逐個(gè)分別具有一個(gè)節(jié)距位移或節(jié)距錯(cuò)開(kāi)。對(duì)于一個(gè)心軸上的螺距是0.3mm的細(xì)螺紋并且槽紋的節(jié)距也與其相應(yīng)，這意味著從一個(gè)滾柱到另一滾柱的節(jié)距位移或節(jié)距錯(cuò)開(kāi)將為0.05mm，或者以角度表示則為60度。對(duì)于這樣小囊桓雎菥嗪鴕蚨喬車(chē)牟畚粕疃齲ロト庋凼遣豢贍芫醪斐穌庋桓齟硪頻?。因此，所有的辊V a-3f都按其裝置順序，如截面圖左邊的頂視圖3a所示，標(biāo)以相互不同間距排列的圓點(diǎn)來(lái)識(shí)別。
這意味著每個(gè)具有同樣結(jié)構(gòu)的滾柱3a至3f在其相應(yīng)的節(jié)段上具有相對(duì)于其上的細(xì)槽紋齒型31的錯(cuò)移，因此必須將它們按一定的序列排列，按每一單個(gè)滾柱3a-3f的頂面上的標(biāo)記來(lái)識(shí)別。
因此，圖1或圖2排列在最右面的滾柱3a(相當(dāng)于圖3中最上面的滾柱1)的細(xì)螺紋31跟在圖1或圖2截面圖中排列在最左面的滾柱3d(相當(dāng)于圖3中從上往下數(shù)第四個(gè)滾柱)相應(yīng)的第一條槽紋有一個(gè)180°角的錯(cuò)移，因此，如已經(jīng)多次提到過(guò)的，圖中描述的實(shí)施例共含有六個(gè)滾柱3a至3f。
或者用另一種方式來(lái)表示，在每個(gè)滾柱的槽紋齒型31上的第一條槽紋的、從一個(gè)滾柱到另一滾柱不同的節(jié)距錯(cuò)移可以根據(jù)下式得出，以一個(gè)特定的滾柱的數(shù)碼為起始點(diǎn)(該滾柱的號(hào)碼-1)×360°/滾柱總數(shù)圖1所示的本發(fā)明裝置的截面圖里還顯示了上下各有一個(gè)作為滾柱3a至3f的防塵、支持和防護(hù)用的封蓋4，此蓋板具有朝裝置內(nèi)延伸的臺(tái)肩，臺(tái)肩上之倒棱與滾柱或轉(zhuǎn)柱外圓周的粗槽32的坡面相對(duì)應(yīng)。
權(quán)利要求
1.一種將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成軸向運(yùn)動(dòng)的裝置，包括一根螺紋心軸，一個(gè)圍繞著螺紋心軸并可與之相對(duì)地轉(zhuǎn)動(dòng)的并在內(nèi)壁上制出齒型的套筒以及多個(gè)排列于上述兩者之間的帶齒型的轉(zhuǎn)動(dòng)體或滾動(dòng)體，其特微在于螺紋心軸(1)的外表面有一條單頭或多頭的細(xì)螺紋(10)，可相對(duì)于螺紋心軸(1)轉(zhuǎn)動(dòng)的套筒(2)的內(nèi)壁齒型具有比較粗的槽紋(20)，多個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)體或滾動(dòng)體(3)在相互交替的節(jié)段上具有兩種不同的齒型(31；32)，即一種是跟心軸(1)的細(xì)螺紋(10)相配合的齒型(31)，另一種是跟套筒(2)內(nèi)壁上的比較粗的槽紋(20)相對(duì)應(yīng)的槽形齒型(32)，這里齒型(31)對(duì)心軸(1)上的細(xì)螺紋(10)產(chǎn)生軸向動(dòng)力嚙合，而另一齒型(32)則對(duì)套筒(2)內(nèi)壁上的粗槽紋齒型(20)產(chǎn)生軸向動(dòng)力嚙合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其特征在于套筒(2)內(nèi)壁上的齒型是由比較粗的、截面是V形的、并排延伸的槽紋(20)形成的，心軸(1)的外表面上有一條單頭細(xì)螺紋(10)，轉(zhuǎn)動(dòng)體或滾動(dòng)體(3)的外圓周上有按互相交替的節(jié)段跟套筒(2)內(nèi)壁上的并排延伸的槽紋(20)相配合的相應(yīng)的粗槽紋(32)，并在兩條粗槽之間的節(jié)段上每段設(shè)有一定數(shù)量的細(xì)槽紋(31)，細(xì)槽紋與心軸(1)的單頭細(xì)螺紋相配合。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的裝置，其特征在于為了精確地固定單個(gè)滾動(dòng)體的位置，每一個(gè)滾動(dòng)體(3)的粗槽紋(32)相對(duì)于滾動(dòng)體上的一定數(shù)量的細(xì)槽紋(31)有一個(gè)從一個(gè)滾動(dòng)體到另一滾動(dòng)體的不同的但對(duì)應(yīng)于所用的滾動(dòng)體數(shù)量的、規(guī)定的錯(cuò)移，因而，節(jié)距錯(cuò)移不同的滾動(dòng)體(3)要按一個(gè)完全固定的順序排列在螺紋心軸(1)和部份包圍于滾動(dòng)體的套筒(2)之間。
全文摘要
將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成軸向運(yùn)動(dòng)的裝置，包括具有外部齒型的心軸，內(nèi)壁具有齒型的套筒及位于兩者之間具有兩種齒型的滾柱。其中一種齒型產(chǎn)生對(duì)心軸上齒型的軸向動(dòng)力嚙合，而另一齒型對(duì)套筒內(nèi)壁上的齒型產(chǎn)生軸向動(dòng)力嚙合。套筒內(nèi)壁的齒型最好是較粗的V形截面槽紋，而心軸外表面上是一條單頭細(xì)螺紋。心軸和套筒之間的滾柱的外圓周上以交替的節(jié)段制有與套筒內(nèi)壁的粗槽紋相配合的粗槽紋，和與心軸上的單頭細(xì)螺紋相應(yīng)的細(xì)槽紋。
文檔編號(hào)F16H25/22GK1033309SQ88107978
公開(kāi)日1989年6月7日 申請(qǐng)日期1988年11月17日 優(yōu)先權(quán)日1987年11月17日
發(fā)明者約翰內(nèi)斯·迪特里希, 本恩德·岡貝特 申請(qǐng)人:德國(guó)航空及宇航研究及實(shí)驗(yàn)協(xié)會(huì)