一种多自由度滚珠丝杠传动机构

技术领域

本发明涉及滚珠丝杠技术领域，具体的说是一种多自由度滚珠丝杠传动机构。

背景技术

滚珠丝杠是将回转运动转化为直线运动，或将直线运动转化为回转运动的理想的产品。

滚珠丝杠是工程机械和精密机械上最常使用的传动元件，其主要功能是将旋转运动转换成线性运动，或将扭矩转换成轴向反复作用力，同时兼具高精度、可逆性和高效率的特点。由于具有很小的摩擦阻力，滚珠丝杠被广泛应用于各种工业设备和精密仪器；它的重要意义就是将轴承从滑动动作变成滚动动作。

滚珠丝杠往往只能回转运动转化为直线运动，或将直线运动转化为回转运动，但是有些情况下，在需要滚珠丝杠直线运动的同时，还需要带动螺母连接的零部件进行转动。

鉴于此，为了克服上述技术问题，本发明设计了一种多自由度滚珠丝杠传动机构，解决了上述技术问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：在一些特殊情况下，在需要滚珠丝杠直线运动的同时，可以带动螺母连接的零部件进行转动。

本发明提供了一种多自由度滚珠丝杠传动机构，包括一号滚珠丝杠和二号滚珠丝杠；所述一号滚珠丝杠包括丝杠轴、螺母块和滚珠，所述丝杠轴贯穿螺母块，所述螺母块内周面开设有螺纹槽，所述丝杠轴的外周面开设有螺旋槽；所述滚珠设置在螺母块内周面的螺旋槽与丝杠轴外周面的螺旋槽形成的滚动轨道内，所述螺母块内部开设有圆形返回通道，所述圆形返回通道与滚动轨道相通，使所述滚珠从滚动轨道的终点返回起点；所述螺母块上的圆形返回通道顶部开设有圆形凹槽，所述圆形凹槽与圆形返回通道相通，所述圆形凹槽内转动密封连接有支持块，所述支持块下表面周围开设有多个半球形槽，多个所述半球形槽围成与圆形返回通道相对应的圆；所述螺母块上表面设置有连接单元，所述连接单元上部设置有转动板。

优选的，所述半球形槽内做表面光滑处理。

优选的，所述连接单元包括多个一号伸缩杆和多个二号伸缩杆；所述一号伸缩杆与螺母块上表面固定连接，所述二号伸缩杆与支持块上表面固定连接；所述转动板下表面周围开设有环形滚槽中部开设有多个杆槽，所述一号伸缩杆顶端与转动板下表面的环形滚槽滑动连接；所述二号伸缩杆与杆槽相配合接触。

优选的，所述一号伸缩杆171在支持块16上表面均匀布置，所述一号伸缩杆顶端设有滚动体。

优选的，所述一号滚珠丝杠与二号滚珠丝杠内部结构相同；所述一号滚珠丝杠上的丝杠轴右端固定连接有锥齿轮单元，所述二号滚珠丝杠上端固定连接有三号锥齿轮。

优选的，所述锥齿轮单元包括一号锥齿轮和二号锥齿轮，所述一号锥齿轮和二号锥齿轮相对布置。

本发明的有益效果如下：

1.本发明的一种多自由度滚珠丝杠传动机构，通过圆形返回通道内的滚珠和支持块下表面的半球形槽相配合以此实现滚珠丝杠直线运动的同时带动螺母块连接的零部件进行转动的效果。

2.本发明的一种多自由度滚珠丝杠传动机构，通过锥齿轮单元与三号锥齿轮配合；以实现一号伸滚珠丝杠和二号滚珠丝杠联动，使得本发明获得更广泛的应用环境，适用不同的需求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是本发明的螺母块内部结构示意图；

图3是本发明的滚珠和圆形返回通道配合图；

图4是本发明的支持块的结构示意图；

图5是本发明的支持块上半球形槽位置示意图；

图6是本发明的转动板下表面结构示意图。

图中：一号滚珠丝杠1、丝杠轴11、螺母块12、滚珠13、滚动轨道14、圆形返回通道15、支持块16、半球形槽161、连接单元17、一号伸缩杆171、二号伸缩杆172、滚动体173、转动板18、环形滚槽181、杆槽182、锥齿轮单元19、一号锥齿轮191、二号锥齿轮192、二号滚珠丝杠2、三号锥齿轮21。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

本发明提供了一种多自由度滚珠丝杠传动机构，包括一号滚珠丝杠1和二号滚珠丝杠2；所述一号滚珠丝杠1包括丝杠轴11、螺母块12和滚珠13，所述丝杠轴11贯穿螺母块12，所述螺母块12内周面开设有螺纹槽，所述丝杠轴11的外周面开设有螺旋槽；所述滚珠13设置在螺母块12内周面的螺旋槽与丝杠轴11外周面的螺旋槽形成的滚动轨道14内，所述螺母块12内部开设有圆形返回通道15，所述圆形返回通道15与滚动轨道14相通，使所述滚珠13从滚动轨道14的终点返回起点；所述螺母块12上的圆形返回通道15顶部开设有圆形凹槽，所述圆形凹槽与圆形返回通道15相通，所述圆形凹槽内转动密封连接有支持块16，所述支持块16下表面周围开设有多个半球形槽161，多个所述半球形槽161围成与圆形返回通道15相对应的圆；所述螺母块12上表面设置有连接单元17，所述连接单元17上部设置有转动板18。

滚珠丝杠在工作时螺母块12与需作直线往复运动的零部件相连，丝杠轴11旋转从而使滚珠13在螺母块12内周面的螺旋槽与丝杠轴11外周面的螺旋槽形成的滚动轨道14和圆形返回通道15内循环滚动，进而带动螺母块12作直线往复运动；本发明在滚珠丝杠直线运动的同时滚珠13在圆形返回通道15进行循环滚动，通过在圆形返回通道15上的圆形凹槽内设置的支持块16，滚珠13和支持块16下表面的半球形槽161相配合，在圆形返回通道15滚动的过程中带动支持块16进行旋转同时通过连接单元17带动转动板18进行转动；以此实现滚珠丝杠直线运动的同时带动螺母块12连接的零部件进行转动的效果。

作为本发明的一种具体实施方式，所述半球形槽161内做表面光滑处理。

通过对半球形槽161内做表面光滑处理，进而减少滚珠13在半球形槽161内的摩擦力，防止滚珠13在圆形返回通道15内滚动困难影响滚珠13正常的工作状态，且避免因为摩擦过大对滚珠13造成损坏减小滚珠13的使用寿命。

作为本发明的一种具体实施方式，所述连接单元17包括多个一号伸缩杆171和多个二号伸缩杆172；所述一号伸缩杆171与螺母块12上表面固定连接，所述二号伸缩杆172与支持块16上表面固定连接；所述转动板18下表面周围开设有环形滚槽181中部开设有多个杆槽182，所述一号伸缩杆171顶端与转动板18下表面的环形滚槽181滑动连接；所述二号伸缩杆172与杆槽182相配合接触。

通过在螺母块12上表面固定连接有一号伸缩杆171与转动板18滑动连接，以及在支持块16上表面固定连接有二号伸缩杆172与转动板18下表面的杆槽182相配合接触；一号伸缩杆171在不妨碍转动板18转动的同时又对转动板18起到支撑作用，防止转动板18通过二号伸缩杆172对支持块16产生过大的压力造成滚珠13与支持块16之间摩擦过大影响轴承正常工作；二号伸缩杆172与杆槽182配合使得支持块16带动转动板18转动，因为二号伸缩杆172与杆槽182为配合接触，可以通过一号伸缩杆171对转动板18进行升降控制，一方面可以控制转动板18的位置高度，另一方面当转动板18被抬高到与二号伸缩杆172脱离接触的位置可以使的转动板18停止转动。

作为本发明的一种具体实施方式，所述一号伸缩杆171在支持块16上表面均匀布置，所述一号伸缩杆171顶端设有滚动体173。

一号伸缩杆171在支持块16上表面均匀布置使得一号伸缩杆171对转动板18的支撑力均匀分布支撑效果更好；通过在一号伸缩杆171顶端设置滚动体173将滑动变为滚动减小一号伸缩杆171与环形滚槽181之间的摩擦力，一方面方便转动板18转动，另一方面减少在转动过程中的磨损和能量损耗。

作为本发明的一种具体实施方式，所述一号滚珠丝杠1与二号滚珠丝杠2内部结构相同；所述一号滚珠丝杠1上的丝杠轴11右端固定连接有锥齿轮单元19，所述二号滚珠丝杠2上端固定连接有三号锥齿轮21。

通过锥齿轮单元19与三号锥齿轮21配合使得在一号滚珠丝杠1转动的同时能够带动二号滚珠丝杠2转动；以实现一号伸滚珠丝杠和二号滚珠丝杠2联动，使得本发明获得更广泛的应用环境，适用不同的需求。

作为本发明的一种具体实施方式，所述锥齿轮单元19包括一号锥齿轮191和二号锥齿轮192，所述一号锥齿轮191和二号锥齿轮192相对布置。

一号锥齿轮191和二号锥齿轮192相对布置，当三号锥齿轮21与一号锥齿轮191啮合时丝杠轴11转动使得二号滚珠丝杠2正转；当三号锥齿轮21与二号锥齿轮192啮合时丝杠轴11转动使得二号滚珠丝杠2反转，当三号锥齿轮21与防止在一号锥齿轮191和二号锥齿轮192之间不与之啮合时可使得二号滚珠丝杠2单独工作；这样设计使得本发明具备灵活性和适用性。

工作原理：

滚珠丝杠在工作时螺母块12与需作直线往复运动的零部件相连，丝杠轴11旋转从而使滚珠13在螺母块12内周面的螺旋槽与丝杠轴11外周面的螺旋槽形成的滚动轨道14和圆形返回通道15内循环滚动，进而带动螺母块12作直线往复运动；本发明在滚珠丝杠直线运动的同时滚珠13在圆形返回通道15进行循环滚动，通过在圆形返回通道15上的圆形凹槽内设置的支持块16，滚珠13和支持块16下表面的半球形槽161相配合，在圆形返回通道15滚动的过程中带动支持块16进行旋转同时通过连接单元17带动转动板18进行转动；以此实现滚珠丝杠直线运动的同时带动螺母块12连接的零部件进行转动的效果。

通过对半球形槽161内做表面光滑处理，进而减少滚珠13在半球形槽161内的摩擦力，防止滚珠13在圆形返回通道15内滚动困难影响滚珠13正常的工作状态，且避免因为摩擦过大对滚珠13造成损坏减小滚珠13的使用寿命。

通过在螺母块12上表面固定连接有一号伸缩杆171与转动板18滑动连接，以及在支持块16上表面固定连接有二号伸缩杆172与转动板18下表面的杆槽182相配合接触；一号伸缩杆171在不妨碍转动板18转动的同时又对转动板18起到支撑作用，防止转动板18通过二号伸缩杆172对支持块16产生过大的压力造成滚珠13与支持块16之间摩擦过大影响轴承正常工作；二号伸缩杆172与杆槽182配合使得支持块16带动转动板18转动，因为二号伸缩杆172与杆槽182为配合接触，可以通过一号伸缩杆171对转动板18进行升降控制，一方面可以控制转动板18的位置高度，另一方面当转动板18被抬高到与二号伸缩杆172脱离接触的位置可以使的转动板18停止转动。

一号伸缩杆171均匀布置使得一号伸缩杆171对转动板18的支撑力均匀分布支撑效果更好；通过在一号伸缩杆171顶端设置滚动体173将滑动变为滚动减小一号伸缩杆171与环形滚槽181之间的摩擦力，一方面方便转动板18转动，另一方面减少在转动过程中的磨损和能量损耗。

通过锥齿轮单元19与三号锥齿轮21配合使得在一号滚珠丝杠1转动的同时能够带动二号滚珠丝杠2转动；以实现一号伸滚珠丝杠和二号滚珠丝杠2联动，使得本发明获得更广泛的应用环境，适用不同的需求。

一号锥齿轮191和二号锥齿轮192相对布置，当三号锥齿轮21与一号锥齿轮191啮合时丝杠轴11转动使得二号滚珠丝杠2正转；当三号锥齿轮21与二号锥齿轮192啮合时丝杠轴11转动使得二号滚珠丝杠2反转，当三号锥齿轮21与防止在一号锥齿轮191和二号锥齿轮192之间不与之啮合时可使得二号滚珠丝杠2单独工作；这样设计使得本发明具备灵活性和适用性。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。