專利名稱：反向消隙螺母的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種消隙螺母，特別涉及一種反向消隙螺母，該消隙螺母能提供
均衡的沿著導(dǎo)螺桿螺紋的直線運(yùn)動，能適應(yīng)螺母與螺桿旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的任一方向。
背景技術(shù)：
在許多應(yīng)用中，當(dāng)驅(qū)動機(jī)器中部件沿著導(dǎo)螺桿雙向運(yùn)動時，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x-y平臺等都有這
樣的要求。為滿足這些要求就必須設(shè)計定位裝置，很多情況都使用了消隙螺母來達(dá)到所要求的軸向位置精度。例如如下專利文獻(xiàn)中所描述的兩種消隙螺母組件。 美國專利3， 656， 358，介紹了 一款直線定位裝置結(jié)構(gòu)，該裝置將經(jīng)過改良的卡圈與較便宜的帶槽桿件組合使用.卡圈經(jīng)過壓縮，通過桿的伸縮來使其來回運(yùn)動?？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多頭螺紋與螺桿相連。 美國專利3，997，269，介紹了一款反向消隙自動定心螺母，該螺母由特殊的管狀螺母與自動定心彈簧套筒相配合組成，通常每一個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。體現(xiàn)之一，自動定心彈簧套筒有三對獨(dú)立的橫向斜槽以便于自動對準(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橫向斜槽與本體相分離，這是一個有效的萬向接頭的結(jié)構(gòu)。套筒上余下兩對槽中一對在圓周方向通過90°的角度與第一對相配合，第三對槽與第一對相配合。 近來，美國專利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連續(xù)的縱向延長部分，從螺桿一端至另一端。另外，至少使用了兩個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。使用一個或多個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實現(xiàn)這一偏置。 美國專利號4，249，426，于1987年6月9日重新發(fā)行參見32， 433，介紹了另一款消隙螺母。這項專利介紹了使用一個或多個一端固定另一端以懸臂式自由浮動的縱向柔性構(gòu)件的消隙螺母。該螺母包含可沿著螺紋軸和導(dǎo)螺桿作直移運(yùn)動的彎曲構(gòu)件。每一個縱向柔性構(gòu)件的自由端都有一個斜面。螺母被一個壓力環(huán)環(huán)繞著，壓力環(huán)可通過壓縮彈簧來提供一個初始推力。壓力環(huán)抵在彎曲構(gòu)件自由端的斜面上，給彎曲構(gòu)件提供持續(xù)的徑向力，在運(yùn)行過程甚至是螺母磨損后均能保持彎曲構(gòu)件上的內(nèi)螺紋與螺桿的螺紋相接觸。軸上的螺紋與彎曲構(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，軸或?qū)輻U和軸承會有一個軸向力作用于彎曲構(gòu)件的內(nèi)螺紋上。這個軸向力將轉(zhuǎn)化為兩個方向的力，一個是軸向的，另一個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。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型提供一種反向消隙螺母，目的是解決現(xiàn)有技術(shù)問題，提供一個有縱向柔性構(gòu)件的消隙螺母，能提高結(jié)構(gòu)的剛性，并能消除施加在螺母上的負(fù)載所產(chǎn)生的不必要的切向力。 本實用新型的反向消隙螺母可沿螺桿體雙向移動。螺桿外螺紋與螺母本體內(nèi)螺紋相配合。螺母本體至少有一個縱向柔性桿件，該桿件一端與螺母本體固定另一端自由浮動?？v向柔性桿件外表面有一斜面，該斜面遠(yuǎn)離固定端呈放射狀延伸。螺母本體上環(huán)繞著一個環(huán)形部件，在壓縮彈簧的作用下與柔性桿件斜面相接觸，并提供一個外部壓力作用在斜面上，該力在螺母運(yùn)動中任一方向都保持恒定。通過斜面將軸向力持續(xù)作用于螺母內(nèi)螺紋上，以消除與螺桿外螺紋間的間隙。 為了增加撓性構(gòu)件的剛性及中和螺母移動過程中的切向力，可以采用在縱向柔性構(gòu)件及環(huán)形部件增加共同旋轉(zhuǎn)的花鍵結(jié)構(gòu)。該花鍵結(jié)構(gòu)包含每個柔性桿件上沿軸向延伸的凸棱和與之配合的環(huán)形部件上的凹槽，兩者壓緊配合。另一種花鍵結(jié)構(gòu)包含每個柔性桿件上沿軸向延伸的凹槽和與之配合的環(huán)形部件上的凸棱，兩者壓緊配合。 由于螺母本體外環(huán)繞有環(huán)形部件，且柔性桿件同環(huán)形部件通過花鍵結(jié)構(gòu)相結(jié)合，使整個柔性桿件剛性增加，因此施加在縱向柔性桿件上的切向力得以消除，進(jìn)而消除了螺母同螺桿之間的間隙。

圖1是現(xiàn)有消隙螺母結(jié)構(gòu)的立體圖； 圖2是現(xiàn)有消隙螺母結(jié)構(gòu)帶負(fù)載情況下的側(cè)視圖； 圖3是負(fù)載下現(xiàn)有消隙螺母的受力分析圖； 圖4是本實用新型消隙螺母結(jié)構(gòu)立體爆炸圖； 圖5是本實用新型消隙螺母另一種結(jié)構(gòu)立體爆炸圖。
具體實施例
以下結(jié)合附圖和具體實施例對本實用新型作進(jìn)一步說明。 如圖1、圖2所示，現(xiàn)有螺母2結(jié)構(gòu)如下，包含法蘭4，該法蘭含有等距孔6，可使用螺栓等部件與負(fù)載相連接。法蘭一端有完整的環(huán)形部件8，另一端的斷續(xù)環(huán)形部件，通常指9，螺母2通過螺紋與螺桿3相連接。 從環(huán)形部件8處延伸出的三個縱向柔性桿件10、12和14通過裂口 11互相分開。螺母自由端環(huán)形件9由三部分組成，縱向柔性桿件10、12和14的自由端表面分別對應(yīng)有一斜坡16、 18和20。開槽環(huán)形件9處的外徑要大于8處的外徑。 軸向壓縮彈簧30環(huán)繞著消隙螺母，并受到法蘭4和套環(huán)32的擠壓，其中套環(huán)位于斜坡16、18和20之上。套環(huán)32在彈簧30軸向力作用下沿斜坡16、18和20軸向滑動。這將同時促使桿件10、12和14持續(xù)沿螺桿3的軸線a方向滑動，從而消除間隙。描述至現(xiàn)在，消隙螺母的工作原理與我們重新發(fā)行的專利RE. 32， 443相同。 消隙螺母含有內(nèi)螺紋孔，內(nèi)螺紋40與螺桿3外螺紋43相接合。當(dāng)螺桿3做順時針或逆時針方向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動時，導(dǎo)致消隙螺母沿螺桿3做無旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的縱向移動，并且當(dāng)法蘭4與負(fù)載M相連接時，將使負(fù)載M相對于螺桿沿a軸移動。 如圖2、圖3所示，當(dāng)螺紋43順時針方向旋轉(zhuǎn)，法蘭4與負(fù)載M相連接時，螺母和負(fù)載4將從右邊向左邊移動。由于螺紋是沿a軸呈螺旋狀，與軸向負(fù)載La傾斜一角度，故通過螺桿3上的螺紋43將螺桿的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)化為軸向負(fù)載La. 見圖3，反作用力Fr作用于縱向柔性桿件10、 12和14的內(nèi)螺紋40上?？v向力Fl矢量方向與a軸平行，法向力Fn作用于軸向載荷的垂直方向。在法向力Fn作用下柔性桿件lO、12和14將朝圖中A方向彎曲或遠(yuǎn)離a軸。該力與螺桿旋轉(zhuǎn)軸a垂直相切將使柔性桿件10、12和14的內(nèi)螺紋40與螺桿外螺紋43相分離，從而會產(chǎn)生間隙。柔性桿件10、 12、 14會承受切向力或垂直于螺紋a軸的法向力Fn，會引起通常由塑料制成的消隙螺母更快地磨損。[0023] 實施例1 上述問題可以由以下方法得到解決在螺母本體外套設(shè)有一環(huán)形部件，本實施例中的環(huán)形部件為花鍵套55，如圖4所示，該花鍵套55同柔性桿件10， 12， 14之間通過花鍵結(jié)構(gòu)相互結(jié)合，該結(jié)構(gòu)使柔性桿件的剛性得以加強(qiáng)，花鍵結(jié)構(gòu)與螺桿的a軸平行，a軸同樣是消隙螺母的中心軸?；ㄦI結(jié)構(gòu)與a軸呈放射狀分布。 所述花鍵結(jié)構(gòu)包含分割表面68上形成的縱向凹槽66，該凹槽66位于每個縱向柔性桿件10、12和14及其軸向延伸部分上，延伸方向與a軸平行。當(dāng)花鍵套55與柔性桿件10、12和14配合時，花鍵套55內(nèi)凸出的突棱70在凹槽66內(nèi)滑動，其中凹槽66與突棱70具有相同的角間距。在軸向負(fù)載La的作用下，通過花鍵套55上的突棱70可以限制柔性桿件10、 12、 14的位移?；ㄦI套55環(huán)繞柔性桿件10、12、14不僅可以預(yù)防柔性桿件10、 12、 14錯位還可以預(yù)防切向變形。整個花鍵結(jié)構(gòu)不僅增加了產(chǎn)品壽命還可預(yù)防非預(yù)期性間隙的產(chǎn)生。 如圖4中所示的反向消隙螺母，雖然從負(fù)載連接考慮可能有許多簡便的形狀，但這款消隙螺母法蘭50形狀為三角形，法蘭通過孔52與負(fù)載連接。該法蘭50還存在一個圓柱體53，端面54垂直于a軸。與之前的消隙螺母一樣，包含有斜坡16、18和20的柔性桿件10、 12和14都是從圓柱體56開始向外延伸。 施加壓力的花鍵套55是由圓柱體58和臺階擋環(huán)60構(gòu)成的空心軸。圓柱體58外圍安裝壓縮彈簧62，一端與臺階擋環(huán)60相連，當(dāng)花鍵套55與柔性桿件10、 12和14通過花鍵結(jié)構(gòu)裝配到位后，彈簧62另一端與法蘭圓柱體53的側(cè)面54相接觸。在壓縮彈簧62的作用下，花鍵套55的臺階擋環(huán)60與斜面16、 18和20持續(xù)接觸，使柔性桿件10、 12和14持續(xù)向a軸方向壓緊，從而消除了消隙螺母的螺紋40與螺桿3的螺紋43之間的間隙。[0028] 實施例2 本發(fā)明另一種結(jié)構(gòu)如圖5所示，該實施例中除突棱和凹槽的設(shè)置位置不同外，其它結(jié)構(gòu)均相同。本實施例中的花鍵結(jié)構(gòu)包含每個柔性桿件10、12、14的縱向平行延伸的突棱80，突棱80沿a軸平行延伸呈放射狀均布于彎曲平面上?；ㄦI套55內(nèi)有與突棱80相配的縱向凹槽82，以a軸為縱向凹槽82均布在花鍵套55內(nèi)，凹槽82周圍有凸出平面84。突棱80上有一斜面86，與圖4中的斜面16、18和20相同，當(dāng)花鍵套55與柔性桿件裝配時突棱80與凹槽82相配合。突棱80與凹槽82的配合阻止了柔性桿件在彎曲力的作用下產(chǎn)生的與a軸的偏離。 其他方面，本文所申請的反向消隙螺母結(jié)構(gòu)通過持續(xù)壓迫柔性桿件斜面16、18和20或斜面86，從而消除內(nèi)螺紋40與螺桿外螺紋43的間隙。當(dāng)安裝花鍵套55于柔性桿件上時，花鍵套55左端與法蘭圓柱體53的側(cè)面54相接觸。 不論上述結(jié)構(gòu)的反向消隙螺母被設(shè)計成沿旋轉(zhuǎn)的螺桿作軸向往復(fù)運(yùn)動，還是可延旋轉(zhuǎn)軸作雙向直線運(yùn)動，或是可沿旋轉(zhuǎn)軸平移，均落入本專利的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求反向消隙螺母，包括有一個或多個縱向柔性桿件組成的螺母本體，該桿件一端固定而另一端自由浮動；柔性桿件的內(nèi)螺紋與螺桿外螺紋相配合；上述縱向柔性桿件自由端外表面有一斜面，該斜面沿固定端的反方向呈放射狀延伸，其特征在于一個環(huán)形部件包圍著螺母本體，在柔性桿件及環(huán)形部件上有沿縱向延伸相互配合的花鍵結(jié)構(gòu)。
2. 如權(quán)利要求1中的反向消隙螺母，其特征在于花鍵結(jié)構(gòu)包含每個柔性桿件上沿軸 向延伸的凸棱和與之配合的環(huán)形部件上的凹槽。
3. 如權(quán)利要求1中的反向消隙螺母，其特征在于花鍵結(jié)構(gòu)包含每個柔性桿件上沿軸 向延伸的凹槽和與之配合的環(huán)形部件上的凸棱。
專利摘要反向消隙螺母，包括有一個或多個縱向柔性桿件組成的螺母本體，該桿件一端固定另一端自由浮動。柔性桿件的內(nèi)螺紋與螺桿外螺紋相配合。縱向柔性桿件自由端外表面有一斜面，該斜面沿固定端的反方向呈放射狀延伸，其特征在于一個環(huán)形部件包圍著螺母本體，在柔性桿件及環(huán)形部件上有沿縱向延伸相互配合的花鍵結(jié)構(gòu)。該花鍵結(jié)構(gòu)包含每個柔性桿件上沿軸向延伸的凸棱和與之配合的環(huán)形部件上的凹槽，或是包含每個柔性桿件上沿軸向延伸的凹槽和與之配合的環(huán)形部件上的凸棱。由于螺母本體外環(huán)繞油環(huán)形部件，且柔性桿件同環(huán)形部件通過花鍵結(jié)構(gòu)相結(jié)合，使整個柔性桿件剛性增加，因此施加在縱向柔性桿件上的切向力得以消除，進(jìn)而消除了螺母和螺桿之間的間隙。
文檔編號F16H25/24GK201513538SQ20092021604
公開日2010年6月23日 申請日期2009年9月11日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月11日
發(fā)明者凱西·考互斯基 申請人:海頓直線電機(jī)(常州)有限公司