专利名称：带加深螺纹的加强型消隙螺母的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种机械结构，尤其涉及一种可被螺杆驱动而往复直线运动的消隙螺母。
背景技术：
在许多应用中，当驱动机器中部件沿着导螺杆双向运动时，精确的重复定位精度及恒定的阻力矩都是非常重要的.例如工业电脑外部设备数据打印机和χ-y平台等都有这样的要求。为满足这些要求就必须设计定位装置，很多情况都使用了消隙螺母来达到所要求的轴向位置精度。例如如下专利文献中所描述的消隙螺母组件。美国专利3，656，358，介绍了一款直线定位装置结构，该装置将经过改良的卡圈与较便宜的带槽杆件组合使用.卡圈经过压缩，通过杆的伸缩来使其来回运动。卡圈上的悬臂爪与杆上均勻分布的楔形槽相配，将卡圈预压于杆上且防止了两部件的相对旋转。其中一种体现形式是卡圈以花键轴的形式压缩在杆件上，还有种情况是卡圈以螺母形式通过多头螺纹与螺杆相连。美国专利3，997，沈9，介绍了一款反向消隙自动定心螺母，该螺母由特殊的管状螺母与自动定心弹簧套筒相配合组成，通常每一个螺母都有一付偏置弹性装置，拥有内螺纹使之与螺杆外螺纹相配合运动。体现之一，自动定心弹簧套筒有三对独立的横向斜槽以便于自动对准。螺母基本部分在偏置弹簧的作用下依靠相邻弹簧套筒上的一对横向斜槽与本体相分离，这是一个有效的万向接头的结构。套筒上余下两对槽中一对在圆周方向通过 90°的角度与第一对相配合，第三对槽与第一对相配合。美国专利4，210，033，介绍了一款纵向柔性构件的消隙螺母。这款消隙螺母包含一个连续的纵向延长部分，从螺杆一端至另一端。另外，至少使用了两个截然相反的纵向柔性构件，一端用于固定消隙螺母，另一端自由浮动。使用一个或多个径向弹簧使纵向柔性构件偏向螺杆，也可使用其它方法来实现这一偏置。美国专利号4，M9，426，该专利消隙螺母结构包含一个或多个一端固定一端以悬臂式自由浮动的纵向柔性构件。该螺母包含可沿着螺纹轴和导螺杆作直移运动的柔性构件。每一个纵向柔性构件的自由端都有一个斜面。螺母被一个压力环环绕着，压力环可通过压缩弹簧来提供一个初始推力。压力环抵在柔性构件自由端的斜面上，给柔性构件提供持续的径向力，在运行过程甚至是螺母磨损后均能保持柔性构件上的内螺纹与螺杆的螺纹相接触。轴上的螺纹与柔性构件上相配合的螺纹都是螺旋形式的。当负载作用于螺母上，例如当螺母附属于车架或打印机时，轴或导螺杆和轴承会有一个轴向力作用于柔性构件的内螺纹上。这个轴向力将转化为两个方向的力，一个是轴向的，另一个是轴螺纹切线方向的。 这就将导致纵向柔性构件上的悬臂向轴切线方向偏斜，从而导致不必要的间隙。美国专利5，027，671介绍了一款消隙螺母，使用了环形部件用来消除反向间隙， 增加柔性杆件的刚性及消除沿螺母轴向运动时，切线方向的力。纵向柔性杆件和环形部件使用花键连接。环形部件包围着螺母本体从而提供一个内部呈放射状的外力作用于每个斜坡。花键结构包含柔性延伸杆件上平行于螺杆中心线的纵向凹槽和与之相配从环形部件延伸至凹槽啮合处的纵脊。只要有负载作用于螺母上，螺纹侧面都会出现磨损。由于螺纹侧面与螺杆旋转轴有一个倾斜角度，当螺纹磨损时倾斜角度将会加深直至螺纹侧面与齿根分离，反之亦然。螺纹侧面的磨损产生了轴向间隙。为了保证运行的准确性及无反向间隙，所有螺纹的侧面都需与之相配零件的螺纹侧面紧贴。
实用新型内容本实用新型提供一种带加深螺纹的加强型消隙螺母，其目的在于为了克服现有技术的缺点，提供一种增加结构刚性，消除负载施加于螺母上时产生不必要的切向力导致的变形，减轻消隙螺母的磨损。本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案如下带加深螺纹的加强型消隙螺母，其特征在于螺母本体包括一个以上的具有内螺纹纵向柔性杆件，纵向柔性杆件一端为固定端，另一端为自由端，上述纵向柔性杆件自由端外表面有一斜面，所述斜面沿固定端的反方向呈放射状延伸；纵向柔性杆件外套设有环形部件，纵向柔性杆件外还套设有弹簧，弹簧一端顶抵在纵向柔性杆件的固定端，弹簧的另一端顶抵在环形部件上，环形部件顶抵于所述斜面；纵向柔性杆件的内螺纹的深度从固定端到自由端逐渐增大。纵向柔性杆件与环形部件之间具有花键配合。所述花键结构是包含每个纵向柔性杆件上的纵脊和与之相配合的位于环形部件上的纵向凹槽或者是每个纵向柔性杆件上的纵向凹槽和与之相配合的位于环形部件上的纵脊。与现有技术相比，本实用新型的有益效果是环形部件提供一个轴向力作用于柔性杆件的斜面上，该轴向力通过斜面的角度可分解为一径向力作用于柔性杆件内部，使柔性杆件内螺纹持续接触螺杆外螺纹；螺杆正常旋转时将导致柔性杆件非预期的弯曲变形，通过纵向柔性杆件与环形部件上的的花键副结构，增加螺母轴向运动时切线方向的柔性杆件的刚性以抵消这种弯曲变形；通过增加齿根的深度，尤其是自由端，可以保持螺母内螺纹侧面与螺杆外螺纹侧面的接触，可提供给螺母更多的轴向稳定性。
图1是本实用新型消隙螺母结构的立体图；图2是消隙螺母带负载情况下结构的侧视图；图3是负载下消隙螺母的受力分析图；图4是纵向柔性杆件的放大图；图5是本实用新型消隙螺母另一种结构立体图。
具体实施方式
[0022]
以下结合附图和实施例对本实用新型进一步说明，但不作为对本实用新型的限定。参考图1和图2，消隙螺母10，包含法兰盘12，圆柱体14和多个柔性杆件16、18和 20。附图中法兰盘12是三角形，但可依据不同的与负载的连接方式来确定任何便利的形状。法兰盘12包含多个开孔22以便于固定消隙螺母10。消隙螺母10的螺纹孔M与螺杆沈相配，以下将详细描述。柔性杆件16、18和20从连续的圆柱体28延伸至圆周分割部分30。三个纵向柔性杆件16、18和20从连续的圆柱体28延伸出来直到彼此的间隔裂口 32。圆周分割部分30位于消隙螺母10的自由端，由三部分组成，在每个纵向柔性杆件 16、18和20的尾部，靠近自由端的各个外表面有斜面34、36和38。圆周分割部分30外径要大于连续的圆柱体观。消隙螺母10包含有压套42。该压套42中空，包含有圆柱体44和挡圈46。圆柱体44外圈装有压缩弹簧48，当压套42安装于柔性杆件16、18和20上时压缩弹簧48与挡圈46相抵。在压缩弹簧48另一侧，依据不同的弹簧直径，与凸出部分14的侧面50或法兰盘12相抵。在压缩弹簧48的作用下，压套42的挡圈46产生一反向力持续作用于斜面34、 36和38，从而导致柔性杆件16、18和20沿α轴持续补偿磨损和消除消隙螺母10的内螺纹M与螺杆沈的外螺纹27之间的间隙。消隙螺母10含有内螺纹孔，如图1、图2中内螺纹M处显示。内螺纹M与螺杆沈的外螺纹27相接合。当螺杆沈做顺时针或逆时针方向旋转运动时，导致消隙螺母10做无旋转运动的纵向移动，并且当法兰12与负载相连接时，将使负载相对于螺杆α轴移动。压套42，和柔性杆件16、18和20同样包含有花键结构，纵向柔性杆件16、18和20 上在表面58形成的纵向凹槽56，该凹槽沿α轴平行延伸，当压套42压入柔性杆件16、18 和20的适当位置，如图2中剖视图所示，压套42内部平行凸出的脊60可在纵向凹槽56上滑动，两者相对于α轴有相同的角间距。独立的柔性杆件16、18和20沿螺杆旋转轴α轴平行延伸，α轴同样是消隙螺母10的中心轴。见附图图2、图3，如图显示当螺杆沈沿A向顺时针方向旋转，法兰12与负载M相连接时，消隙螺母10和负载M将沿B向从右边向左边移动。由于螺纹是沿α轴周围螺旋状的，与轴向负载La倾斜一个角度，故通过螺杆沈上的螺纹27将螺杆的旋转运动转化为轴向负载La。见附图图2、图3，反作用力Fr作用于消隙螺母10的纵向柔性杆件16、18和20的内螺纹对上。纵向力Fl矢量方向与α轴平行，法向力而作用于轴向载荷的垂直方向。在法向力而作用下柔性杆件16、18和20将朝C向方向弯曲或远离α轴。该力与螺杆旋转轴α垂直相切将使消隙螺母10上柔性杆件16、18和20的内螺纹M与螺杆沈的外螺纹 27相分离，从而会产生间隙。柔性杆件承受切向力或垂直于螺纹α轴的法向力，会引起通常由塑料制成的消隙螺母更快地磨损。见附图2和3，施加轴向负载La时，法向力而将导致柔性杆件16、18和20沿α 轴切线方向弯曲，但这种弯曲被压套42上的凸脊60抵消。抵消位移的原因是由于凸脊60 的刚性和抗切向压力。这不仅可以增加产品的磨损寿命还可以消除意外的间隙。见附图4，显示了柔性杆件16、18和20中的一个。柔性杆件16上的螺纹M有不同的深度。从齿顶64到齿根66为螺纹深度，从固定端(连续的圆柱体28)开始到自由端 (圆周分割部分30)，齿根66越来越深。最接近螺母固定端底部的螺纹更多地用来保证径向稳定，该处螺纹与螺杆不太相配并且磨损少。靠近螺母自由端的螺纹可提供更多的轴向稳定性。在螺母末端通过沿螺杆α轴挤压斜面产生一个径向压力从而使接近螺母自由端的螺纹产生更多的侧面磨损。通过增加齿根的深度，尤其是自由端，可以保持侧面与侧面的接触。越往纵向柔性杆件的自由端，消隙螺母内的螺纹被加工得越深，从而得到最好的折中解决方法。因为不同的螺纹深度，而且固定端的根部较浅，可使整根螺杆不能在消隙螺母10 的侧面滑动。在自由端，压环42持续接触柔性杆件，固定端提供径向刚度，自由端提供轴向刚度。本实用新型的另一种实施例结构请看图5 ；该结构的消隙螺母70有一个法兰盘 72, 一个圆柱体74和多个柔性杆件76、78和80。法兰盘72上有多个孔82用于固定消隙螺母70。柔性杆件76、78和80从连续圆柱部分88处延伸至断裂的圆柱部分90处。这三段纵向柔性杆件76、78和80从连续的圆柱部分88表面伸出，相互间有缺口 92分隔。纵向柔性杆件76、78和80在靠近自由端的外表面各自对应有一斜坡94、96和98。消隙螺母70有一个压力环102。空心压力环102有一个圆柱体104和凸缘106。 压缩弹簧108环绕圆柱体104并抵在凸缘106上。在压力弹簧108的作用下，压力环102 的凸缘侧面持续压住斜坡94、96和98从而持续促进柔性杆件76、78和80的内部沿α轴补偿磨损并减小消隙螺母70的螺纹84与螺杆86的螺纹87间的间隙。压力环102，具有花键结构，这个结构还包含了在每个柔性杆件76、78和80上的纵向延伸的平行背脊110。背脊110延α轴平行延伸呈放射状均布于柔性杆件76、78和80 的表面上。压力环102内有与背脊110相配的纵向凹槽112，以α轴为中心凹槽均布在压力环102内，成形于压力环102内圈114面上。背脊的斜坡110与前一个实施例中的斜面 16、18和20相同。当压力环102与柔性杆件76、78和80装配时背脊110与凹槽112相配合结构原理同前实施例。压力环的凹槽与柔性杆件上的背脊的配合，阻止了柔性杆件76、78 和80在受弯曲力的时候，相对于α轴的偏离。以上所述的实施例，只是本实用新型较优选的具体实施方式
的一种，本领域的技术人员在本实用新型技术方案范围内进行的通常变化和替换都应包含在本实用新型的保护范围内。
权利要求1.带加深螺纹的加强型消隙螺母，其特征在于螺母本体包括一个以上的具有内螺纹纵向柔性杆件，纵向柔性杆件一端为固定端，另一端为自由端，上述纵向柔性杆件自由端外表面有一斜面，所述斜面沿固定端的反方向呈放射状延伸；纵向柔性杆件外套设有环形部件，纵向柔性杆件外还套设有弹簧，弹簧一端顶抵在纵向柔性杆件的固定端，弹簧的另一端顶抵在环形部件上，环形部件顶抵于所述斜面；纵向柔性杆件的内螺纹的深度从固定端到自由端逐渐增大。
2.如权利要求1所述的带加深螺纹的加强型消隙螺母，其特征在于纵向柔性杆件与环形部件之间具有花键配合。
3.如权利要求2所述的带加深螺纹的加强型消隙螺母，其特征在于所述花键结构包含每个纵向柔性杆件上的纵脊和与之相配合的位于环形部件上的纵向凹槽。
4.如权利要求2所述的带加深螺纹的加强型消隙螺母，其特征在于所述花键结构包含每个纵向柔性杆件上的纵向凹槽和与之相配合的位于环形部件上的纵脊。
专利摘要本实用新型提供一种带加深螺纹的加强型消隙螺母，其特征在于螺母本体包括一个以上的具有内螺纹纵向柔性杆件，纵向柔性杆件一端为固定端，另一端为自由端，上述纵向柔性杆件自由端外表面有一斜面，所述斜面沿固定端的反方向呈放射状延伸；纵向柔性杆件外套设有环形部件，纵向柔性杆件外还套设有弹簧，弹簧一端顶抵在纵向柔性杆件的固定端，弹簧的另一端顶抵在环形部件上，环形部件顶抵于所述斜面；纵向柔性杆件的内螺纹的深度从固定端到自由端逐渐增大。纵向柔性杆件与环形部件之间具有花键配合本实用新型增加了螺母的结构刚性，消除负载施加于螺母上时产生不必要的切向力导致的变形，减轻消隙螺母的磨损。
文档编号F16H25/24GK202215693SQ20112028489
公开日2012年5月9日 申请日期2011年8月5日 优先权日2011年8月5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