专利名称：微型反向消隙螺母组件的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种微型反向消隙螺母组件，特别涉及一种组装简单、体积小、适
于小型化仪器使用的微型反向消隙螺母组件。
背景技术：
许多现代化机器，从打印机到定位仪再到机器人，都需要有一种机构，它能把旋转 运动转变成直线运动，并能满足快速及高精度的要求。目前对此类设备的标准要求就是重 复定位性好，可靠性高而且寿命长，实现这个目标的一个典型机构就是消隙螺母。螺母通过 螺纹装配在螺杆上，当螺杆正反向旋转时，螺母做往复移动。 对此类装置，美国专利号4131031曾有过发布，它包括一个消隙螺母组件，该组件 通过螺杆的旋转而移动。螺母本身由两个分螺母组成，它们都有与螺杆相匹配的内螺纹。两 个分螺母通过一个管形或环形装置径向固定在螺杆上。 一个压縮弹簧始终对螺母施加一个 与螺杆纵向方向相反的力，迫使两个螺母分离，因此，消隙螺母的螺纹与螺杆螺纹以相反方 向挤压，从而减少甚至消除了间隙。 按上述专利制造的消隙螺母是令人满意的，但有一定的局限，因为需要安装弹簧。 弹簧迫使两个分螺母分离，使螺母的螺纹齿挤压对面螺杆上的螺纹齿，如果没有弹簧，当一 个分螺母上有负载时，另一个分螺母会同时移动，因为没有弹簧限制。所以上述发明依赖于 弹簧自有的轴向的压力。因为负载是通过弹簧传递的，压縮能力和刚性非常好的弹簧会使 磨擦力加大，从而导致效率降低。相反，刚性不够的弹簧又无力消除间隙。因此4131031专 利号的消隙螺母功能必须依赖一个好的弹簧。 另外一种消隙螺母组件在美国专利号4353264中有过描述(仍在本文中阐述以供
参考)，消隙螺母同样通过螺杆的旋转而承受径向力，专利号4353264中的消隙螺母是把一
个螺母分为两半，两个半螺母的内螺纹齿与螺杆螺纹的齿形和方向相同，两个半螺母由围
绕在周围的一个同轴柱固定，同轴柱中的一个垫片(间隔装置)安装在两个半螺母的表面
之间，通过扭力弹簧，使两半螺母中至少有一个表面能受到作用力，以消除螺杆与螺母之间
长期磨损后产生的间隙。在另一种结构中，在消隙机构和一个分螺母之间有一个微型弹性
垫片用来维持恒定的扭矩，这样通过这一系列元件来实现减小和消除间隙的目的。 还有一种消隙螺母在美国专利号5732596中有过描述。在这个专利中，一个螺旋
扭力弹簧把两个分螺母连接在一起，从而使它们向相互接近的位置作反向旋转运动。同时，
在两个分螺母的相对面放置一个高摩擦系数的弹性垫圈，对两个分螺母间的相对旋转加以
限制。因此当施加有轴向力时，使两个分螺母分离。 尽管上述专利取得了商业成功，但是对具有更小巧，更紧凑，更容易装配，组成零 部件更少和占用空间更少等特点的消隙螺母仍存在很大需求，这种需求部分是因为日益增 长的小型化仪器的发展，工作人员需要减小微型电机的负载。这种电机驱动螺杆的力很小 但非常精确。
发明内容本实用新型提供一种微型反向消隙螺母，目的是解决现有的消隙螺母组装复杂、
不适用于小型仪器的问题，提供一种装配简单、适用于小型仪器使用的消隙螺母。
该微型反向消隙螺母组件由三个单独的零件组成两个螺母和一个弹垫。第一零
件是一个螺母，它具有内螺纹，在外部悬臂端处有齿牙。第二个螺母有内螺纹和外端齿牙。
两个螺母通过齿牙相啮合。两个螺母的内螺纹为同轴心用于跟驱动螺杆的螺纹相匹配。这
样当螺杆转动时，就会使两个螺母产生直线运动。 第一个螺母的内孔能足够容纳第二个螺母整个外端。使第二个螺母的外部齿牙能 和第一个螺母的内部齿牙啮合。 在推荐结构(优先实施方案)中，两个螺母通过第三个零件，一个弹性摩擦器件连 接起来。该器件用来限制两螺母间的相互转动。限制力的大小通过手动旋转一个螺母到适 当的位置来调节。这样第一个螺母的外悬臂端就会立刻产生径向偏离，从而与另一螺母的 齿牙脱离。两螺母间摩擦限制力的大小可以随着螺母旋转的方向而增大或减小。 一但手动 旋转停止，齿牙重新啮合，限制力被固定住。 第一个优先实施方案中，在两螺母紧配处之间有一摩擦弹性垫圈。该垫圈同时具 有弹簧和摩擦功能。通过旋转两个螺母来压縮垫圈从而储存能量，当螺杆转动时该能量可 以作为一种偏置力来抵销由于螺杆转动时试图分离两个螺母的轴向力。 该机构的啮合功能使两个螺母保持各自的相对位置，当螺纹间发生磨损时，两个 螺母通过旋转而重新定位。 两个螺母随着螺纹的磨损将会发生轴向的平移。平移的大小取决于装配时施加的 旋转扭力和弹性垫圈材料的硬度。 因此，该消隙螺母装配简单，零部件少，具有磨损补偿功能，且所需安装空间很小， 适用于小型仪器。
图1是螺杆与本实用新型的结合剖视图； 图2是在附图l里沿线II-II的剖视图； 图3是本实用新型装配在螺杆上的透视图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明。 如图1、图2、图3所示的微型反向消隙螺母组件。 一根右旋螺纹螺杆IO，与微型 反向消隙螺母组件12装配在一起。螺母组件12包括一个螺母14和一个螺母16。螺母组 件12可以通过螺杆10的旋转在它上面来回双向运动。螺母14有一个可选安装板18 (用 虚线表示)，它可以把螺母组件和负载(图中未示)连接起来在螺杆10上作往复运动。螺 母14的圆柱部分22是凸出于安装板18的。在零件22上有分别标为24A，24B，24C的三个 同心圆柱孔。孔24A是沿着螺母14的纵向方向的。孔24B终止于圆面26B，该面垂直于螺 杆10的轴线a 。第三个圆孔24C同样存在于圆柱22上，终止于圆面26C， 26C垂直于轴线[0021] 螺母16上的通孔16B和螺母14上圆柱部分22上的孔24A分别加工成沿着轴线 a的内螺纹29A和29B。它们与螺杆10上的螺纹10A的螺纹尺寸和螺纹方向一致。 在圆柱部分22上的第三个孔24C是从垂直面26C到末端26D。它上面有齿牙30A， 用来和螺母16上的齿牙30B相匹配，两个螺母14、 16通过啮合作用来固定其相对的旋转位 置。齿牙30A和齿牙30B均被加工成相同等分，这样螺母14、16移动时可以按每等分靠近 或远离。在面26C和26D间的孔24C上的圆柱面31被分成了两个部分。上部分31A和下 部分31B。 31A和31B这两部分都是圆柱部分22上的悬臂端。将悬臂端分成两部分的作用 是当一个螺母相对于另一个转动时，用来增强壁的偏置能力，其悬臂端也可以根据需要分 成更多的部分。当螺母16上的齿牙30B相对于螺母14上悬臂端31A和31B上的齿牙30A 旋转时，上下两部分就会发生偏斜。 伴随着这种啮合，依据螺母16和螺母14相对转动方向不同，高摩擦弹性垫圈52 在孔24C上的面26C和螺母16上的邻近面16C之间压縮或拉伸。垫圈52环绕在螺母16 上的外端面16A，它具有两个功能第一，它锁住两螺母，限制它们之间的相对转动。螺母14 和螺母16相啮合的紧配的程度决定了摩擦限制力的大小。限制力的大小可以通过手动旋 转一个螺母到适当的位置来调节。这样螺母14的外悬臂端就会立刻产生径向偏离，从而与 螺母16的齿牙脱离。 一但手动旋转停止，齿牙重新啮合，限制力被固定住。 第二，当高摩擦弹性垫圈52由于两个螺母14、 16相啮合而被压縮时，它就会产生 轴向弹力，可以作为一种偏置力来抵销由于螺杆IO转动时试图分离两个螺母14、16的轴向 力。用来保持螺杆10和两螺母螺纹空隙间的紧配。这样，间隙就被消除或减小了。 随着时间的推移，在螺母14、16的配合面会产生微小的磨损。这是因为作用在螺 母14、16上的扭力使螺母14、16的螺纹齿牙紧贴螺杆10的螺纹齿牙造成磨损，另外，螺杆 IO和螺母14、16在这种配合状态下长期运行造成磨损。如果例行检查中在接触部分发现产 生了反向间隙，可以通过手动调节螺母齿合装置来调整作用在弹性垫圈52上的力从而减 小间隙。 在不违背该发明创造本质和范围的前提下，对形式和细节可作各种更改。例如，当 发明创造被描述为两个螺母间使用一个独特单一的摩擦器件来给两螺母施加摩擦旋转力 时，其他一些熟知的类似结构，如螺母相对面上的摩擦层或者锯齿，可以用来代替。同样，其 他的弹性摩擦器件，例如扭力弹簧，弹性垫圈或者波形垫圈或其他类似物，都可以用来提供 弹力，以抵偿螺杆在螺母螺纹上施加的轴向力。螺母采用惰性、耐用的材料如金属或塑料。 钢，铸铜和热縮性聚酯是优选材料。自润滑聚酯更是用于螺杆接触部分的优选材料。齿牙 被加工成均匀分布，这样把螺母旋转一个齿牙可调整垫圈52的偏置力。
权利要求微型反向消隙螺母组件，其特征在于由两个螺母及一个弹性摩擦器件组成，两个螺母内孔具有同轴内螺纹；第一个螺母沿其螺母柱体一端且沿其轴向向外延伸形成一悬臂端，悬臂端内壁上具有径向分布的齿牙；第二个螺母的外壁上具有径向分布的齿牙，第二个螺母套设在第一个螺母内，且两个螺母的齿牙相互啮合；弹性摩擦器件设在在第一个和第二个螺母面紧邻之间，为两个螺母间提供摩擦力和偏置力。
2. 如权利要求1所述的微型反向消隙螺母组件，其特征在于所述弹性摩擦器件为摩擦弹性垫圈。
3. 如权利要求1所述的微型反向消隙螺母组件，其特征在于所述悬臂端至少被分成两部分。
4. 如权利要求1所述的微型反向消隙螺母组件，其特征在于所述两个螺母的齿牙均均匀分布。
专利摘要本实用新型提供一种微型反向消隙螺母组件，该螺母组件体积小，装配简单，适于小型仪器使用，其技术方案为，包括有两个螺母，两个螺母内孔具有同轴的内螺纹，其中一只螺母有一个外悬壁，其内侧带轮齿，与另一只螺母的外侧轮齿啮合。两只螺母间有一个摩擦弹性垫圈，旋转其中一只螺母会拉紧或放松弹性垫圈对螺母的配合，使垫圈的磨擦(抗旋转)阻力变大或变小。摩擦弹性垫圈对两个螺母施加一个偏向螺母的力，这个力与螺杆施加在螺母内螺纹上的轴向力相反，可以作为一种偏置力来抵销由于螺杆转动时试图分离两个螺母的轴向力。
文档编号F16H25/24GK201507625SQ200920216040
公开日2010年6月16日 申请日期2009年9月11日 优先权日2009年9月11日
发明者凯西·考互斯基 申请人:海顿直线电机(常州)有限公司