一種能高效實現大負載的自鎖式絲杠機構的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開一種能高效實現大負載的自鎖式絲杠機構，包括驅動組件和執行組件，執行組件中，前定板和后定板分別設于導軌兩端，執行動板通過導軌滑動于前定板和后定板之間，執行動板中部設有推力桿，執行動板上設有自鎖螺母，自鎖絲杠與自鎖螺母連接；驅動組件中，正向驅動單元、反向驅動單元和絲杠同步單元分別與牽引輥筒連接，前定板與執行動板之間設置正向驅動單元，后定板與執行動板之間設置反向驅動單元，自鎖絲杠通過絲杠同步單元與牽引輥筒連接。其運行方法是外接的動力源驅動自鎖絲杠旋轉，同時帶動牽引輥筒轉動，通過正向驅動單元或反向驅動單元驅動執行動板、自鎖螺母及推力桿進行正向移動或反向移動。
【專利說明】
一種能高效實現大負載的自鎖式絲杠機構
技術領域
[0001]本實用新型涉及動力傳動技術領域，特別涉及一種能高效實現大負載的自鎖式絲杠機構。
【背景技術】
[0002]絲杠機構是工業設備和精密儀器上最常使用的傳動元件，其主要功能是將回轉運動轉換成直線運動，或將扭矩轉換成軸向反復作用力，具有摩擦力小、精度高、可逆性、傳動效率高等特點。而最具代表性的滾珠絲杠機構以其顯著的優點被越來越廣泛的應用在各種機械設備儀器上。
[0003]滾珠絲杠副主要由滾珠、絲杠、螺母等部件組成，能實現旋轉運動和直線運動之間或者扭矩和軸向作用力之間的相互轉化，既能將螺母的直線運動轉化為絲杠的旋轉運動，又能將螺母的旋轉運動轉化為絲杠的直線運動;既能將螺母的扭矩轉化為絲杠沿軸向的作用力，又能將螺母的軸向作用力轉化為絲杠的扭矩。然而正是由于滾珠絲杠副在運動和載荷轉化中的靈活性，導致它不能實現自鎖，因此在一些應用場合必須要采取防止逆轉的措施。
[0004]目前，已有多種自鎖裝置應用在了滾珠絲杠上，如蝸輪蝸桿機構、超越離合器、電磁或者液壓制動器、不能逆轉的驅動電機等。但是在實際使用過程中這些自鎖裝置都會存在一些問題，如公開號為CN103115123A的發明申請中公開一種滾珠絲杠的鎖定裝置，該裝置包括殼體、線圈、絲母、制動盤、壓力彈簧，線圈安裝在殼體上，在殼體的內部設置有壓力彈簧，殼體上還通過導柱銷安裝有可沿導柱銷移動的制動盤，制動盤的軸線與滾珠絲杠的軸線重合，壓力彈簧一端壓在殼體上，另一端壓在制動盤上，滾珠絲杠的絲母的端面設置有摩擦盤，制動盤的端面設置有與絲母的端面的摩擦盤相對應的磨擦盤。該裝置通過電磁力和壓力彈簧的作用，利用摩擦盤來實現了滾珠絲杠的鎖定，因此自鎖性能較好，但是存在結構復雜、負載小等問題，即當所在設備負載較大時，該裝置將無法適用。
[0005]同時，由于滾珠絲杠副的絲杠與螺母之間是通過滾珠來傳遞力的，因此大的負載容易對滾珠絲杠造成損壞，所以在實際使用過程中通常采用多副伺服電機加滾珠絲杠或者加大滾珠絲杠的尺寸來實現大負載的傳遞，如:日本精工株式會社開發了世界上最大負載能力的超大型滾珠絲杠系列，絲杠軸徑在140mm以上，基本額定動載荷可達到3000KN以上，然而如此大尺寸的滾珠絲杠副不但加工困難，成本也非常高，會使得整個設備的成本大幅度增加。
[0006]此外，為了高承載，滾珠絲杠通常采用內循環，因此需要增加反向器，需要加工鋼球循環滾動的反向通孔確保鋼球實現無限循環，就會使得滾珠絲杠結構復雜，裝配麻煩，成本昂貴，維修不便。
[0007]因此，針對目前滾珠絲杠應用中存在的問題，研發出一種新型簡單的能實現大負載的自鎖式絲杠機構具有重要意義。【實用新型內容】
[0008]本實用新型的目的在于克服現有技術的不足，提供一種結構簡單、自鎖性能好且工作過程穩定的能高效實現大負載的自鎖式絲杠機構。
[0009]本實用新型的技術方案為:一種能高效實現大負載的自鎖式絲杠機構，包括驅動組件和執行組件，執行組件包括前定板、執行動板、后定板、導軌、自鎖絲杠、自鎖螺母和推力桿，前定板和后定板分別設于導軌的兩端，執行動板通過導軌滑動于前定板和后定板之間，執行動板中部設有推力桿，執行動板向著后定板的一側設有自鎖螺母，自鎖絲杠與自鎖螺母連接，且自鎖絲杠末端伸入推力桿內；驅動組件包括牽引輥筒、正向驅動單元、反向驅動單元和絲杠同步單元，正向驅動單元、反向驅動單元和絲杠同步單元分別與牽引棍筒連接，前定板與執行動板之間設置正向驅動單元，后定板與執行動板之間設置反向驅動單元，自鎖絲杠通過絲杠同步單元與牽引輥筒連接；自鎖絲杠外接動力源，自鎖螺母與自鎖絲杠形成滾珠絲杠副。
[0010]所述正向驅動單元包括正向捆綁輪和正向索帶，前定板和執行動板上各設置一個正向捆綁輪，正向索帶的一端纏繞固定于牽引輥筒上，正向索帶的另一端呈多圈纏繞于兩個正向捆綁輪后固定在前定板上。
[0011]所述正向驅動單元還包括正向索帶鎖緊件，正向鎖帶固定于前定板上的一端通過正向索帶鎖緊件鎖緊固定。
[0012]所述反向驅動單元包括反向捆綁輪和反向索帶，后定板和執行動板上各設置一個反向捆綁輪，反向索帶的一端纏繞固定于牽引輥筒上，反正索帶的另一端呈多圈纏繞于兩個反向捆綁輪后固定在后定板上。
[0013]所述反向驅動單元還包括反向索帶鎖緊件，反向索帶固定于后定板上的一端通過反向索帶鎖緊件鎖緊固定。
[00?4]所述絲杠同步單元包括同步帶和同步帶輪，牽引棍筒中部設有轉動軸，轉動軸的一端和自鎖絲杠的一端分別設有同步帶輪，兩個同步帶輪之間通過同步帶連接，牽引輥筒轉動時，通過絲杠同步單元帶動自鎖絲杠同步轉動。
[0015]所述自鎖螺母和推力桿均固定于執行動板上，并跟隨執行動板同步進行正向或反向運動。
[0016]上述自鎖式絲杠機構的運行方法，外接的動力源驅動自鎖絲杠旋轉，同時通過絲杠同步單元帶動牽引輥筒轉動，牽引輥筒帶動正向驅動單元或反向驅動單元運行，從而驅動執行動板、自鎖螺母及推力桿進行正向移動或反向移動，使執行動板與前定板或執行動板與后定板之間的夾持力被放大，實現大負載工作的同時，減小滾珠絲杠副的負載。
[0017]所述正向驅動單元或反向驅動單元運行時，通過相應的正向索帶或反向索帶收卷，使執行動板與前定板或執行動板與后定板之間的夾持力被放大。
[0018]所述執行動板、自鎖螺母及推力桿進行正向移動或方向移動時，當推力桿移動至預設定的位置時，自鎖螺母鎖死，限制執行動板和推力桿繼續移動。
[0019]上述能高效實現大負載的自鎖式絲杠機構使用時，其原理是:外接的動力機構(SP動力源)與自鎖絲杠相連，驅動自鎖絲杠旋轉，牽引輥筒與自鎖絲杠通過同步帶連接，通過同步帶帶動牽引輥筒旋轉，驅動相應的索帶(即正向索帶或反向索帶)動作，一條索帶牽引執行動板、自鎖螺母和推力桿往一端(即靠近前定板的方向或靠近后定板的方向)直線運動，另外一條索帶相應放卷配合運動，從而實現正向位移或反向位移，通過多圈捆綁的索帶實現牽引力的放大，并代替滾珠絲杠承受工作過程中的大載荷，推力桿運動至預先設定的位置后，自鎖螺母鎖死，限制執行動板和推力桿繼續運動;正向索帶和反向索帶中，一條索帶收卷的同時，另外一條索帶放卷，由于索帶在兩個索帶捆綁輪上呈多圈纏繞，因此索帶收卷時，執行動板與定板之間的夾持力會被放大，能夠實現大負載工作的同時，使滾珠絲杠承受較小負載。當動力輸入根據實際需求進行交替的正向旋轉和反向旋轉時，牽引輥筒也相應地進行正向旋轉和反向旋轉，從而兩條索帶交替收卷放卷，即組成能高效實現大負載的自鎖式絲杠機構。
[0020]正向驅動單元帶動執行動板沿著導軌進行正向位移時，具體為:外接動力源通過自鎖絲杠和牽引輥筒之間的同步帶驅動牽引輥筒正向轉動，牽引輥筒帶動正向索帶收卷，正向索帶通過正向捆綁輪帶動執行動板向靠近前定板的方向運動；正向索帶收卷的同時，牽引輥筒的轉動帶動反向索帶放卷;正向位移過程中，通過呈多圈捆綁式交替纏繞于各正向捆綁輪上的正向索帶實現夾持力的放大，代替滾珠絲杠承擔工作過程的大負載，執行動板與前定板夾持產品時，夾持力與原始動力之間的放大倍數與正向索帶捆綁輪上正向索帶的纏繞圈數相等。正向位移過程中，推力桿運動至預先設定的位置后，自鎖螺母鎖死，限制執行動板和推力桿繼續正向運動。
[0021 ]驅動組件帶動執行動板沿著導軌進行反向位移時，具體為:外接動力源通過自鎖絲杠和牽引輥之間的同步帶驅動牽引輥筒反向轉動，牽引輥筒帶動反向索帶收卷，反向索帶通過反向捆綁輪帶動執行動板以及自鎖螺母和推力桿向靠近后定板的方向運動;反向索帶收卷的同時，牽引輥筒的轉動帶動正向索帶放卷;反向位移過程中，通過呈多圈捆綁式交替纏繞于各反向捆綁輪上的反向索帶實現夾持力的放大，代替滾珠絲杠承擔工作過程的大負載，執行動板與后定板夾持產品時，夾持力與原始動力之間的放大倍數與反向索帶捆綁輪上反向索帶的纏繞圈數相等。反向位移過程中，推力桿運動至預先設定的位置后，自鎖螺母鎖死，限制執行動板和推力桿繼續反向運動。
[0022]使用過程中，執行動板的正向位移和反向位移交替進行。
[0023]本實用新型相對于現有技術，具有以下有益效果:
[0024]本自鎖式絲杠機構原理簡單，易于操作和實現控制，利用索帶輸出動力，有利于實現較高的夾持力，在承受大負載工作的同時，滾珠絲杠僅承受較小載荷，可較好的應用于大型設備，簡化設備結構，使設備結構簡單、占地面積小，降低設備成本。
[0025]本自鎖式絲杠機構通過在滾珠絲杠上增加自鎖螺母，使得執行動板在前進或者后退的同時，自鎖螺母跟隨執行動板移動，并在推力桿運動到指定位置后鎖死，能夠實現推力桿在運動過程中的自鎖，自鎖性能好，裝配簡單，還能降低設備成本。
[0026]另外，本自鎖式絲杠機構可應用于注塑機、吹瓶機或模壓機等，應用范圍較廣。
【附圖說明】
[0027]圖1為本自鎖式絲杠機構的原理示意圖。
【具體實施方式】
[0028]下面結合實施例，對本實用新型作進一步的詳細說明，但本實用新型的實施方式不限于此。
[0029]實施例
[0030]本實施例一種能高效實現大負載的自鎖式絲杠機構，包括驅動組件和執行組件，如圖1所示，執行組件包括自鎖絲杠1、自鎖螺母2、推力桿3、前定板4、執行動板5、后定板6和導軌7，前定板和后定板分別設于導軌兩端，通過驅動組件驅動執行動板沿導軌滑動于前定板和后定板之間，驅動組件中包括牽引輥筒8、正向驅動單元、反向驅動單元和絲杠同步單元，正向驅動單元、反向驅動單元和絲杠同步單元分別與牽引棍筒連接，前定板與執行動板之間設置正向驅動單元，后定板與執行動板之間設置反向驅動單元，自鎖絲杠通過絲杠同步單元與牽引棍筒連接;正向驅動單元和反向驅動單元同步反向運動。
[0031 ]執行組件中，自鎖絲杠外接動力源，自鎖螺母與自鎖絲杠形成滾珠絲杠副，自鎖螺母和推力桿固定在執行動板上，跟隨執行動板同步運動。
[0032]正向驅動單元包括正向捆綁輪10、正向索帶9和正向索帶鎖緊件11，前定板和執行動板上各設置一個正向捆綁輪，正向索帶的一端纏繞固定于牽引輥筒上，正向索帶的另一端呈多圈纏繞于兩個正向捆綁輪后固定在前定板上;正向鎖帶固定于前定板上的一端通過正向索帶鎖緊件鎖緊固定。
[0033]反向驅動單元包括反向捆綁輪13、反向索帶12和反向索帶鎖緊件14，后定板和執行動板上各設置一個反向捆綁輪，反向索帶的一端纏繞固定于牽引輥筒上，反正索帶的另一端呈多圈纏繞于兩個反向捆綁輪后固定在后定板上;反向索帶固定于后定板上的一端通過反向索帶鎖緊件鎖緊固定。
[0034]絲杠同步單元包括同步帶15和同步帶輪16，牽引棍筒中部設有轉動軸17，轉動軸的一端和自鎖絲杠的一端分別設有同步帶輪，兩個同步帶輪之間通過同步帶連接，牽引棍筒轉動時，通過絲杠同步單元帶動自鎖絲杠同步轉動。
[0035]上述機構中，正向索帶和反向索帶的結構相同，正向索帶鎖緊件和反向索帶鎖緊件的結構相同，正向捆綁輪和反向捆綁輪結構相同。
[0036]上述自鎖式絲杠機構使用時，其原理是:外接的動力機構(即動力源)與自鎖絲杠相連，驅動自鎖絲杠旋轉，牽引輥筒與自鎖絲杠通過同步帶連接，通過同步帶帶動牽引輥筒旋轉，驅動相應的索帶(即正向索帶或反向索帶)動作，一條索帶牽引執行動板、自鎖螺母和推力桿往一端(即靠近前定板的方向或靠近后定板的方向)直線運動，另外一條索帶相應放卷配合運動，從而實現正向位移或反向位移，通過多圈捆綁的索帶實現牽引力的放大，并代替滾珠絲杠承受工作過程中的大載荷，推力桿運動至預先設定的位置后，自鎖螺母鎖死，限制執行動板和推力桿繼續運動;正向索帶和反向索帶中，一條索帶收卷的同時，另外一條索帶放卷，由于索帶在兩個索帶捆綁輪上呈多圈纏繞，因此索帶收卷時，執行動板與定板之間的夾持力會被放大，能夠實現大負載工作的同時，使滾珠絲杠承受較小負載。當動力輸入根據實際需求進行交替的正向旋轉和反向旋轉時，牽引棍筒也相應地進行正向旋轉和反向旋轉，從而兩條索帶交替收卷放卷，即組成能高效實現大負載的自鎖式絲杠機構。
[0037]正向驅動單元帶動執行動板沿著導軌進行正向位移時，具體為:外接動力源通過自鎖絲杠和牽引輥筒之間的同步帶驅動牽引輥筒正向轉動，牽引輥筒帶動正向索帶收卷，正向索帶通過正向捆綁輪帶動執行動板向靠近前定板的方向運動；正向索帶收卷的同時，牽引輥筒的轉動帶動反向索帶放卷;正向位移過程中，通過呈多圈捆綁式交替纏繞于各正向捆綁輪上的正向索帶實現夾持力的放大，代替滾珠絲杠承擔工作過程的大負載，執行動板與前定板夾持產品時，夾持力與原始動力之間的放大倍數與正向索帶捆綁輪上正向索帶的纏繞圈數相等。正向位移過程中，推力桿運動至預先設定的位置后，自鎖螺母鎖死，限制執行動板和推力桿繼續正向運動。
[0038]驅動組件帶動執行動板沿著導軌進行反向位移時，具體為:外接動力源通過自鎖絲杠和牽引輥之間的同步帶驅動牽引輥筒反向轉動，牽引輥筒帶動反向索帶收卷，反向索帶通過反向捆綁輪帶動執行動板以及自鎖螺母和推力桿向靠近后定板的方向運動;反向索帶收卷的同時，牽引輥筒的轉動帶動正向索帶放卷;反向位移過程中，通過呈多圈捆綁式交替纏繞于各反向捆綁輪上的反向索帶實現夾持力的放大，代替滾珠絲杠承擔工作過程的大負載，執行動板與后定板夾持產品時，夾持力與原始動力之間的放大倍數與反向索帶捆綁輪上反向索帶的纏繞圈數相等。反向位移過程中，推力桿運動至預先設定的位置后，自鎖螺母鎖死，限制執行動板和推力桿繼續反向運動。
[0039]使用過程中，執行動板的正向位移和反向位移交替進行。
[0040]如上所述，便可較好地實現本實用新型，上述實施例僅為本實用新型的較佳實施例，并非用來限定本實用新型的實施范圍；即凡依本【實用新型內容】所作的均等變化與修飾，都為本實用新型權利要求所要求保護的范圍所涵蓋。
【主權項】
1.一種能高效實現大負載的自鎖式絲杠機構，其特征在于，包括驅動組件和執行組件，執行組件包括前定板、執行動板、后定板、導軌、自鎖絲杠、自鎖螺母和推力桿，前定板和后定板分別設于導軌的兩端，執行動板通過導軌滑動于前定板和后定板之間，執行動板中部設有推力桿，執行動板向著后定板的一側設有自鎖螺母，自鎖絲杠與自鎖螺母連接，且自鎖絲杠末端伸入推力桿內；驅動組件包括牽引輥筒、正向驅動單元、反向驅動單元和絲杠同步單元，正向驅動單元、反向驅動單元和絲杠同步單元分別與牽引棍筒連接，前定板與執行動板之間設置正向驅動單元，后定板與執行動板之間設置反向驅動單元，自鎖絲杠通過絲杠同步單元與牽引輥筒連接；自鎖絲杠外接動力源，自鎖螺母與自鎖絲杠形成滾珠絲杠副。2.根據權利要求1所述一種能高效實現大負載的自鎖式絲杠機構，其特征在于，所述正向驅動單元包括正向捆綁輪和正向索帶，前定板和執行動板上各設置一個正向捆綁輪，正向索帶的一端纏繞固定于牽引輥筒上，正向索帶的另一端呈多圈纏繞于兩個正向捆綁輪后固定在前定板上。3.根據權利要求2所述一種能高效實現大負載的自鎖式絲杠機構，其特征在于，所述正向驅動單元還包括正向索帶鎖緊件，正向索帶固定于前定板上的一端通過正向索帶鎖緊件鎖緊固定。4.根據權利要求1所述一種能高效實現大負載的自鎖式絲杠機構，其特征在于，所述反向驅動單元包括反向捆綁輪和反向索帶，后定板和執行動板上各設置一個反向捆綁輪，反向索帶的一端纏繞固定于牽引輥筒上，反向索帶的另一端呈多圈纏繞于兩個反向捆綁輪后固定在后定板上。5.根據權利要求4所述一種能高效實現大負載的自鎖式絲杠機構，其特征在于，所述反向驅動單元還包括反向索帶鎖緊件，反向索帶固定于后定板上的一端通過反向索帶鎖緊件鎖緊固定。6.根據權利要求1所述一種能高效實現大負載的自鎖式絲杠機構，其特征在于，所述絲杠同步單元包括同步帶和同步帶輪，牽引棍筒中部設有轉動軸，轉動軸的一端和自鎖絲杠的一端分別設有同步帶輪，兩個同步帶輪之間通過同步帶連接，牽引$昆筒轉動時，通過絲杠同步單元帶動自鎖絲杠同步轉動。7.根據權利要求1所述一種能高效實現大負載的自鎖式絲杠機構，其特征在于，所述自鎖螺母和推力桿均固定于執行動板上，并跟隨執行動板同步進行正向或反向運動。
【文檔編號】F16H25/22GK205479204SQ201620274716
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年4月1日
【發明人】瞿金平
【申請人】廣州華新科實業有限公司, 華南理工大學