一种带有自锁结构的滚珠丝杠制造技术

本发明专利技术公开了一种带有自锁结构的滚珠丝杠，该滚珠丝杠包括轴承座、接近开关、圆螺母、锁合器、压簧、电磁铁、套筒、滑动销、丝杠螺母、丝杠轴，丝杠轴一端外侧带有花键结构，锁合器内侧开有与丝杠轴相匹配的花键槽，锁合器表面开有凹槽，凹槽包括螺旋段和固定段，螺旋段旋向与丝杠轴旋向相同，固定段方向沿锁合器外圆柱轮廓母线垂直向下，长度与滑动销直径相等，电磁铁、压簧、锁合器、圆螺母和轴承座依次安装在丝杠轴带有花键结构的一端，接近开关安装在轴承座上，丝杠螺母安装在丝杠轴螺纹部分，套筒固连在丝杠螺母上，滑动销固连在套筒上。该滚珠丝杠能够在电机断电后自锁，防止出现倒转、载荷坠落的现象，自锁和脱离自锁状态能够自动控制。

【技术实现步骤摘要】
一种带有自锁结构的滚珠丝杠
本专利技术涉及一种滚珠丝杠，更具体地，涉及一种带有自锁结构的滚珠丝杠。
技术介绍
滚珠丝杠相比于普通丝杠，具有传动效率高、传动精度高、运动平稳、无爬行现象、摩擦阻力小、反向时无空行程、有可逆性、使用寿命长等优点，被广泛应用于各种工业设备和精密仪器。竖直运动的滚珠丝杠在到达顶端后，需要长时间承载载荷并保持原位置不使下降，然而，滚珠丝杠为点接触滚动运动，其摩擦系数小，不具有自锁性，而丝杆上升时依靠电机的外力，当进入静态后，电机断电，外力消失，螺母在载荷的作用下倒转，损坏电机，且结构因载荷冲击容易产生振动。文献号为CN109436337A的专利技术专利申请公开了一种滚动结合滑动锁定机构，利用压缩弹簧构建回弹机构，利用其回弹作用使滚珠丝杠销边进入滑动架的锁定孔，达到其锁定的目的。然而，该结构脱离自锁需要手动调节钢丝绳、并配合减轻载荷，不适用于定载荷、自动操作的工况，且结构复杂，加工成本高。
技术实现思路
专利技术目的：本专利技术提供了一种带有自锁结构的滚珠丝杠，该滚珠丝杠能够在丝杠螺母到达预定位置时自锁，避免发生丝杠轴倒转、载荷坠落的现象，自锁结束时自动脱离自锁，减少载荷冲击，避免结构振动。技术方案：本专利技术所述一种带有自锁结构的滚珠丝杠，包括轴承座、接近开关、圆螺母、锁合器、压簧、电磁铁、套筒、滑动销、丝杠螺母、丝杠轴，丝杠轴一端外侧带有花键结构，锁合器内侧开有与丝杠轴相匹配的花键槽，锁合器表面开有凹槽，凹槽包括螺旋段和固定段，螺旋段旋向与丝杠轴旋向相同，固定段方向沿锁合器外圆柱轮廓母线垂直向下，长度与滑动销直径相等，电磁铁、压簧、锁合器、圆螺母和轴承座依次安装在丝杠轴带有花键结构的一端，接近开关安装在轴承座上，丝杠螺母安装在丝杠轴螺纹部分，套筒固连在丝杠螺母上，滑动销固连在套筒上。其中，螺旋段螺旋升角θ1为丝杠轴螺旋角～45°，对应圆心角为40°～60°，能够保证锁合器表面凹槽长度足够，使得滑动销在凹槽内灵活移动。其中，锁合器表面凹槽包括入口段和过渡段，入口段位于锁合器外轮廓下侧端部，宽为1.5-3倍滑动销直径，能够将滑动销顺利引导入凹槽内。过渡段圆心角为5°～15°，过渡段连接螺旋段和固定段，能够保证滑动销在螺旋段和固定段之间灵活移动。其中，接近开关利用红外线探测锁合器位置，红外线探测灵敏、准确。其中，丝杠轴花键和螺纹部分中间具有阶梯结构和轴环结构，能够将电磁铁、圆螺母、锁合器、轴承固定得更加牢固。其中，压簧钢丝直径为1.5mm-2mm，中径为43mm-45mm，许用应力为60MPa-70MPa，能够保证在承受载荷时压簧不变形。其中，锁合器表面均匀分布2条凹槽，使滑动销在锁合器表面凹槽移动时受力更加均匀，自锁以及脱离自锁的过程更加平稳。其中，锁合器与丝杠轴为间隙配合，使得锁合器能够在丝杠轴上自由移动。接近开关和电磁铁连接到原有的控制中心上，当套筒即将上升至丝杠轴最高点时，滑动销沿着锁合器的凹槽逐渐旋入，随着滑动销旋入凹槽，锁合器下移，弹簧被压紧，当滑动销到达螺旋段顶部时，锁合器在弹簧作用下迅速上升，结构进入自锁状态，锁合器触发接近开关，接近开关向控制中心发送信号控制电机断电停转，固定段与滑动销紧密卡住。此时，滚珠丝杠承受载荷作用，该载荷作用于滚珠丝杠的螺旋面时产生沿径向的分力矩，该分力使丝杠螺母相对丝杠轴有倒转的趋势，锁合器与滑动销相作用产生与上述分力矩等大反向的力矩，与之平衡，使丝杠螺母不能转动。当脱离自锁时，控制中心控制电源向电磁铁供电，电磁铁通电吸附锁合器，使之下移，滑动销脱离固定段，电机通电、电磁铁断电，丝杠反向旋转，滑动销沿原路脱离锁合器。有益效果：1、该机构能够在电机断电后自锁，防止出现丝杠螺母在载荷的作用下倒转、载荷坠落的现象；2、自锁和脱离自锁状态能够自动控制，不需要手动调节；3、能够吸收载荷冲击，降低结构振动；4、结构简单，故障少，加工成本低，不易因磨损而失效。附图说明图1是本专利技术的立体装配图；图2是本专利技术未自锁状态(a)和自锁状态(b)的结构示意图；图3是锁合器外圆柱面展开示意图。具体实施方式实施例如图1所示，带有自锁结构的滚珠丝杠，包括轴承座1、接近开关2、圆螺母3、锁合器4、压簧5、电磁铁6、套筒7、滑动销8、丝杠螺母9、丝杠轴10。其中轴承座1型号为UCFL-208。圆螺母3型号为M39×1.5。滚珠丝杠的型号为FDM4010-T3，丝杠轴10的螺纹部分和丝杠螺母9公称直径40mm，长度500mm；丝杠轴10一端外侧带有花键结构、轴环结构和阶梯结构，轴环结构为Φ66mm×10mm，阶梯结构尺寸Φ30mm×16mm。锁合器4内侧开有与丝杠轴10相匹配的花键槽，滑动销8直径10mm，长20mm；压簧5为碳素弹簧钢压簧，两端圈并紧并磨平，钢丝直径2mm，中径范围45mm，许用应力65MPa。锁合器4表面均匀分布2条凹槽，如图3所示，凹槽包括入口段12、螺旋段13、过渡段14和固定段15，入口段12位于锁合器4外轮廓下侧端部，槽宽为20mm，螺旋段13螺旋旋向与丝杠轴10螺旋同向，螺旋升角θ1为30°，对应圆心角为60°，过渡段14宽度为10mm，对应圆心角10°，固定段15方向沿锁合器4外圆柱轮廓母线垂直向下，宽度10mm，长30mm。电磁铁6、压簧5、锁合器4、圆螺母3和轴承座1依次安装在丝杠轴10带有花键结构的一端，2个接近开关2对称安装在轴承座1上，丝杠螺母9安装在丝杠轴10螺纹部分，套筒7固连在丝杠螺母9上，2个滑动销8对称固连在套筒7上并与锁合器4表面凹槽相匹配。图2(a)为该滚珠丝杠安装好后的未自锁状态的结构示意图。丝杠螺母9与载荷固连，承载工作载荷，动力由控制中心控制电机发出，传动后作用于丝杠轴10，带动丝杠轴10旋转，丝杠螺母9只能沿轴向移动，在丝杠轴10作用下升降，进而带动载荷移动。当载荷上升至套筒7接近丝杠轴10的顶端时，位于套筒7上的滑动销8接触锁合器4的凹槽入口，且随着丝杠轴10的转动和套筒7的上升而旋入锁合器4的滑槽内。如图3所示，滑动销8经锁合器4的入口段12进入螺旋段13，此阶段锁合器4在花键的导向下向下移动，压簧5压缩，当滑动销8到达锁合器4的过渡段14，压簧5开始释放，在固定段15与滑动销8的相互作用下，锁合器4被压簧5顶着迅速上升，直至滑动销8接触固定段15底端，轴承座1上的接近开关2被触发，向控制中心发送信号控制电机断电停转。此时压簧5仍为压紧状态，保证固定段15与滑动销8紧密卡住。由于锁合器4沿径向不能移动，且固定段15限制了滑动销8的径向移动，故丝杠螺母9无法转动，机构进入自锁状态，机构自锁状态如图2(b)所示。在自锁状态，丝杠轴10承受载荷作用，有倒转的趋势，但由于滑动销8与锁合器4之间已完成锁合，两者无法相对运动，且由于丝杠螺母9与载荷固连、不能转动，故所有零件的运动都被限制住，机构不会脱落或倒转。当载荷受撞击，发生振动、冲击等情况导致载荷突变，根据上述分析可知，沿轴向的冲击被滑动销8抵消，沿径向的冲击8被压簧5吸收，从而吸收振动，保持机构稳定并维持自锁状态。当控制中心收到下降载荷信号时，控制中心控制电源向电磁铁供电，电磁铁6通电吸附锁合器4，锁合器4下移带动压簧5压缩，滑动销8脱离固定段15，通过过渡段14准备滑向螺本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种带有自锁结构的滚珠丝杠，其特征在于，包括轴承座(1)、接近开关(2)、圆螺母(3)、锁合器(4)、压簧(5)、电磁铁(6)、套筒(7)、滑动销(8)、丝杠螺母(9)、丝杠轴(10)，所述丝杠轴(10)一端外侧带有花键结构，所述锁合器(4)内侧开有与丝杠轴(10)相匹配的花键槽，所述锁合器(4)表面开有凹槽，所述凹槽包括螺旋段(13)和固定段(15)，所述螺旋段(13)旋向与丝杠轴(10)旋向相同，所述固定段(15)方向沿锁合器(4)外圆柱轮廓母线垂直向下，宽度与滑动销(8)直径相等，长度为1～3倍滑动销(8)直径，所述电磁铁(6)、压簧(5)、锁合器(4)、圆螺母(3)和轴承座(1)依次安装在丝杠轴(10)带有花键结构的一端，所述接近开关(2)安装在轴承座(1)上，所述丝杠螺母(9)安装在丝杠轴(10)螺纹部分，所述套筒(7)固连在丝杠螺母(9)上，所述滑动销(8)固连在套筒(7)上。

【技术特征摘要】
1.一种带有自锁结构的滚珠丝杠，其特征在于，包括轴承座(1)、接近开关(2)、圆螺母(3)、锁合器(4)、压簧(5)、电磁铁(6)、套筒(7)、滑动销(8)、丝杠螺母(9)、丝杠轴(10)，所述丝杠轴(10)一端外侧带有花键结构，所述锁合器(4)内侧开有与丝杠轴(10)相匹配的花键槽，所述锁合器(4)表面开有凹槽，所述凹槽包括螺旋段(13)和固定段(15)，所述螺旋段(13)旋向与丝杠轴(10)旋向相同，所述固定段(15)方向沿锁合器(4)外圆柱轮廓母线垂直向下，宽度与滑动销(8)直径相等，长度为1～3倍滑动销(8)直径，所述电磁铁(6)、压簧(5)、锁合器(4)、圆螺母(3)和轴承座(1)依次安装在丝杠轴(10)带有花键结构的一端，所述接近开关(2)安装在轴承座(1)上，所述丝杠螺母(9)安装在丝杠轴(10)螺纹部分，所述套筒(7)固连在丝杠螺母(9)上，所述滑动销(8)固连在套筒(7)上。2.根据权利要求1所述的带有自锁结构的滚珠丝杠，其特征在于，所述螺旋段(13)螺旋角θ1为丝杠轴螺旋角～45°，对应圆心角为40°～60°。3.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋浩艺，钱瑞明，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32