一种丝杠传动端部自动离合装置

技术领域

本发明涉及机械传动技术领域，具体涉及一种丝杠传动端部自动离合装置。

背景技术

丝杠传动，即将回转运动转化为直线的运动，其摩擦损失小、传动效率高、精度高，与液压传送相比，其操作简单、成本低且能耗小；目前，丝杠传动广泛应用于举升作业、水平传动的机械结构中。

对于举升作业，螺母旋转驱动丝杠进行往复运动、从而完成将负载举起与释放的目的；然而，当丝杠运动到极限位置时、容易出现动力设备过载的问题，目前常采用空行程保护的措施避免举升过程中出现设备过载的问题；当丝杠运行至顶端位置、进行空行程保护后、螺母反转返回行程时，丝杠可以依靠负载压力或负载与丝杠的自身配重、实现重新与螺母的啮合、回位，进而完成下降过程；但是，当丝杠运行至最低端位置、进行空行程保护后，由于负载压力或配重、导致丝杠难以与螺母进行再次啮合（即螺母仍发生空转），从而导致整个举升机构卡滞、影响作业的连续性。对于水平传动，当丝杠采用空行程保护防止过载时，同样存在丝杠难以与螺母进行再次啮合、无法有效确保整个机构运行流畅性的问题。

发明内容

针对以上现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种丝杠传动端部自动离合装置，该装置既能够实现丝杠、螺母传动过程中极限位置的过载保护，又能确保丝杠与螺母在进行空行程保护后、丝杠与螺母之间能够再次稳定啮合，保证机构运行的流畅性、避免整个机构运行卡滞。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种丝杠传动端部自动离合装置，其特征在于：包括丝杠、螺母、凸轮离合机构与预紧弹簧机构；丝杠为一体成型结构，包括中轴线共线的螺纹段与光轴段，光轴段纵向截面为“凸”字形结构且其大直径段端部与螺纹段连接；螺母同轴设置在丝杠外壁且其内孔壁能与螺纹段螺纹连接；凸轮离合机构同轴设置在螺母远离螺纹段的一侧侧面，包括支撑轴套、支撑销轴、椭圆凸轮及限位销轴，支撑轴套设置在光轴段的“凸”字形结构台肩处且套接在光轴段的小直径段外壁，支撑轴套外部且绕其轴线均匀设置多根支撑销轴，支撑销轴外壁分别转动套接椭圆凸轮，限位销轴对应椭圆凸轮固定设置在支撑轴套外壁、且位于支撑销轴斜下侧；预紧弹簧机构同轴设置在凸轮离合机构远离螺母的一侧侧面。

作进一步优化，所述椭圆凸轮偏心套接在支撑销轴外壁，椭圆凸轮中心相对于支撑销轴的中心在椭圆凸轮长轴方向存在向下的偏心距δ。

优选的，所述偏心距δ不大于支撑销轴的半径。

作进一步优化，所述椭圆凸轮远离支撑轴套的一侧侧壁通过卡簧进行限位，避免椭圆凸轮沿支撑销轴轴线方向滑动。

作进一步优化，所述支撑销轴与限位销轴的连线与垂直线之间的角度为

优选的，所述支撑销轴的数量为3～8根，对应椭圆凸轮与限位销轴的数量为3～8根。

作进一步优化，所述椭圆凸轮与限位销轴绕支撑轴套的中心进行环形阵列设置（即偏心设置的椭圆凸轮的朝向一致且限位销轴位于椭圆凸轮的同一旋转侧下方）。

作进一步优化，所述预紧弹簧机构包括下弹簧座、上弹簧座与压缩弹簧；下弹簧座位于支撑轴套远离螺母的一侧侧面且其内壁与光轴段的小直径段外壁滑动连接，上弹簧座与光轴段的小直径段端部（即光轴段远离螺纹段端部）固定连接且上弹簧座与下弹簧座之间通过压缩弹簧连接，压缩弹簧位于光轴段外圈。

本发明具有如下技术效果：

本申请通过支撑轴套、支撑销轴、椭圆凸轮、限位销轴及预紧弹簧机构的配合，利用螺母空转的摩擦力带动椭圆凸轮转动，从而通过预紧弹簧机构的弹力加压使得螺母与丝杠的螺纹段重新啮合，进而实现丝杠、螺母传动过载保护和自动稳定进入啮合驱动的切换，无需外力介入，有效实现机构传动的连续性与流畅性；通过预紧弹簧机构消除丝杠螺纹段与螺母啮合过程中、压力损坏机构或使得动力装置过载，从而有效保护机构、增加机构的使用寿命。同时，本申请通过设置多组椭圆凸轮，有效均布弹簧产生的压力，避免对椭圆凸轮或螺母产生压损的同时，确保螺母沿其轴线方向移动、避免螺母与螺纹段之间出现卡齿或磨齿的问题；此外，通过椭圆凸轮偏心结构确保在螺母反转过程中、与其稳定接触，从而确保压力传递稳定。

本申请装置结构紧凑、成本低，能够有效适用于举升作业或水平传动等过程中的丝杠和螺母的空行程保护及自动复位啮合，适用范围广、实用性强。

附图说明

图1为本发明实施例中自动离合装置的结构示意图。

图2为图1的A-A向剖视图。

图3为本发明实施例中自动离合装置的另一种状态的结构示意图。

其中，10、丝杠；11、螺纹段；12、光轴段；20、螺母；31、支撑轴套；32、支撑销轴；320、卡簧；33、椭圆凸轮；34、限位销轴；41、下弹簧座；42、上弹簧座；43、压缩弹簧。

实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例

如图1～3所示：一种丝杠传动端部自动离合装置，其特征在于：包括丝杠10、螺母20、凸轮离合机构与预紧弹簧机构；丝杠10为一体成型结构，包括中轴线共线的螺纹段11与光轴段12，光轴段12纵向截面为“凸”字形结构且其大直径段端部与螺纹段11连接（即光轴段12的小直径段位于大直径段远离螺纹段11的一端，如图1、图3所示）；螺母20同轴设置在丝杠10外壁（即螺母20与丝杠10的中轴线共线）且其内孔壁能与螺纹段11螺纹连接（如图1、图3所示：丝杠10的光轴段12的大直径段能在螺母20内孔内自由滑动）。

凸轮离合机构同轴设置在螺母20远离螺纹段11的一侧侧面（即凸轮离合机构与螺母20中轴线共线且凸轮离合机构位于螺母20上侧，如图1、图3所示），包括支撑轴套31、支撑销轴32、椭圆凸轮33及限位销轴34。支撑轴套31设置在光轴段12的“凸”字形结构台肩处且套接在光轴段12的小直径段外壁（即支撑轴套31内孔与光轴段12小直径段外壁过盈连接）；支撑轴套31外部且绕其轴线均匀设置多根支撑销轴32、支撑销轴32的数量为3～8根（本实施例中支撑销轴32的数量为6根，如图2所示）；支撑销轴31外壁分别转动套接椭圆凸轮33，如图1、图3所示：椭圆凸轮33偏心套接在支撑销轴32外壁（即椭圆凸轮33的中轴线与支撑销轴32的中轴线不在一条直线上，且本实施例中椭圆凸轮33的数量也为6个），椭圆凸轮33中心相对于支撑销轴32的中心在椭圆凸轮33长轴方向存在向下的偏心距δ，且偏心距δ不大于支撑销轴32的半径；椭圆凸轮33远离支撑轴套31的一侧侧壁通过卡簧320进行限位，避免椭圆凸轮33沿支撑销轴32轴线方向滑动。限位销轴34对应椭圆凸轮33固定设置在支撑轴套31外壁（即限位销轴34的数量为6根且限位销轴34的中轴线与支撑销轴32的中轴线平行）、且位于支撑销轴32斜下侧，限位销轴34的直径小于支撑销轴32直径；如图1所示：支撑销轴32与限位销轴34的连线与垂直线之间的角度为

预紧弹簧机构同轴设置在凸轮离合机构远离螺母20的一侧侧面（即图1、图3所示的上侧）；预紧弹簧机构包括下弹簧座41、上弹簧座42与压缩弹簧43；下弹簧座41位于支撑轴套31远离螺母20的一侧侧面且其内壁与光轴段12的小直径段外壁滑动连接，上弹簧座42与光轴段12的小直径段端部（即光轴段12远离螺纹段11端部）固定连接且上弹簧座42与下弹簧座41之间通过压缩弹簧43连接，压缩弹簧43位于光轴段12外圈；螺母20处于空转运行时：下弹簧座41底面与支撑轴套31端面重合。

工作原理：

如图1所示：当螺母20在丝杠10外壁旋转直至丝杠10的螺纹段11脱离螺母20、丝杠10的光轴段12的大直径段与螺母20完全对应时，螺母20进行空转、丝杠10不再下移，整个机构完成过载的空行程保护；此时，螺母20的端面与支撑轴套31底面接触、支撑轴套31端面与下弹簧座41底面接触，椭圆凸轮33处于自动状态。

当需要再次实现丝杠10的螺纹段11与螺母20啮合、完成螺母20转动驱动丝杠10移动时，螺母20反转，由于螺母20底面与椭圆凸轮33底面的接触，螺母20反转产生的摩擦力使得椭圆凸轮33绕支撑销轴32轴线如图1所示顺时针旋转，椭圆凸轮33顶面顶住下弹簧座41且使其逐渐上移、压缩弹簧43压缩，椭圆凸轮33底面顶住螺母20下移，由于压缩弹簧43压缩产生的弹力使得上弹簧座42拉动光轴段12上移、配合螺母20被椭圆凸轮33顶住而下移，使得螺母20重新卡入螺纹段11而实现啮合，如图3所示。

之后，随着螺母20的持续反转，丝杠10逐步上移、椭圆凸轮33底面不再与螺母20端面接触，即椭圆凸轮33的转动失去支撑，由于压缩弹簧43弹力作用使得下弹簧座41下移复位，进而推动椭圆凸轮33绕支撑销轴32轴线如图3所示逆时针旋转，使得椭圆凸轮33回到初始状态。

实施例

作为对本申请方案的进一步优化，在实施例1的基础上，为实现下弹簧座41的滑动与滑动限位，下弹簧座41内壁且绕其中轴线均匀设置滑动块，光轴段12的小直径段外壁对应滑动块开始竖直滑槽，滑动块卡入竖直滑槽内且滑动连接。

实施例

作为对本申请方案的进一步优化，在实施例1的基础上，螺母20可通过外壁套接齿轮，利用电机驱动齿轮驱动螺母20转动。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“同轴”、“底部”、“一端”、“顶部”、“中部”、“另一端”、“上”、“一侧”、“顶部”、“内”、“前部”、“中央”、“两端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”、“固定”、“旋接”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。