[发明专利]循道式滑块

说明书

本发明涉及一种机械机构，是一种轴向运行速度可调的滑块或运输装置的输送机构。

背景技术：

随着工业技术的进步，当今的材料技术和工艺水平都有了很大提高，足以支持对传统的滚珠丝杠副的改良，拓展其功能及应用范围，创造出新的机械机构。

发明内容：

本发明涉及的滑块机构，是在现有的滚珠丝杠副基础上增加了循环滚道和滚道驱动机构，能在丝杆(或套筒)匀速运转的情况下，改变二者之间的相对运动状态。

本发明所谓的滑块，是指在丝杆固定的情况下，滚珠丝杠副(改良后的)中其他构件(或机构)相对丝杆运动，称之为滑块。

本发明的理论模型，是在滚珠丝杠副(简称传统丝杠)正常运转的基础上再给机架一个旋转速度，使丝杆(或套筒)在原有的轴向运动基础上再增加一个旋转动作，使丝杆(或套筒)的动作表现为旋转式行进。在现有的滚珠丝杠副上增加循环滚道后，使滚珠在丝杆滚道和循环滚道之间滚动，即用滚道的循环替代传统丝杠之套筒的旋转，而本发明之套筒的旋转则相当于机架的旋转；通过调节循环滚道相对套筒的循环速度，干预了滚珠相对套筒的循环速度和滚珠相对丝杆的循环速度，打破了传统丝杆副(滑块)行程与(丝杆)转角之间的固定关系，进而调节丝杆与套筒之间的相对运动状态。通过调速，可实现滑块(或丝杆)的匀速进退、变速进退、旋转进退等功能，还能拓展为无滚珠嵌体的滑块。以下以套筒在固定位上主动旋转(相对丝杆)为例进行阐述。

本滑块机构，主要由外套筒机构、滚珠套筒机构、循环滚道机构、滚道驱动机构、丝杆组成(图1)。

滚珠套筒机构，主要由滚珠套筒(简称套筒)、套筒齿轮(简称动力齿轮)、套筒机架等组成；循环滚道机构主要由循环滚道(简称滚道)、滚动杆(简称轴滚)、辅助循环滚珠(简称辅助滚珠)组成；滚道驱动机构主要由驱动杆、调速齿轮机构、驱动机构机架等组成。

套筒在动力齿轮的带动下承载着循环滚道机构、滚道驱动机构及丝杆等转动，对循环滚道形成扭转力和轴向推力；

在滚道驱动机构的驱动下，滚道沿套筒内的循环滚道孔循环，并通过滚珠传力对丝杆形成扭转力(周向力)和轴向推力；调整循环滚道相对于套筒的循环速度，即实现丝杆相对套筒运动状态(转速、直线移动速度)的变化，达到调速目的。

外套筒套在滚珠套筒机构之外，是将本滑块机构套装起来的外设机构，主要由外套筒(圆筒或设有圆孔的立体)和平衡构件组成，套筒沿机架滑动。在套筒机构作为滑块使用时(尤其在套筒相对于丝杆有旋转的情况)，外套筒相对机架只做线性运动，使滑块表现为只有轴向滑移的滑块或移动平台；外套筒是滚珠套筒的机架；平衡构件是约束外套筒的转动和横向自由度的支架(可沿机架做轴向滑动)。

本滑块之关键构件之间的依存关系为：外套筒内套装滚珠套筒，滚珠套筒内套装丝杆，循环滚道在套筒内循环，其内圈螺旋体与丝杆贴近(或接触)；循环滚道在套筒内壁形成螺旋状滚道，替代传统滚珠丝杠副套筒的滚道；滚珠嵌合在丝杆和循环滚道之间，是滚动的中间传力体。套筒与丝杆之间的传力顺序(图7)是滚珠套筒——滚道——滚珠——丝杆。

滚珠套筒机构

滚珠套筒机构主要由动力齿轮组、套筒组成，动力齿轮组用以驱动套筒旋转。滚珠套筒机构安装在外套筒或机架上(不设外套筒的情况下)。

套筒

套筒是刚性圆筒(图2)，筒壁上设滚道孔(分为滚道孔、循环孔)、辅助滚珠滚道(简称辅助滚道)、滚动轴孔、驱动轴孔等；套筒外安装动力齿轮组的从动轮，循环滚道机构、驱动机构的驱动轴(含驱动齿)均安装在筒壁内，丝杆设在套筒孔中；套筒安装在机架或外套筒上，可相对旋转(在将套筒机构作为滑块使用时，假定丝杆固定，套筒套接在丝杆上)。左图，表示滚道分成两层(圈)，内层与套筒内壁相交，外圈设在套筒壁中；右图，滚道在滚道孔中穿行循环，形成内外两层螺旋体。

滚道孔是以套筒中线为旋转轴心的螺旋状孔，分为内外两层(内层为滚珠滚道孔，简称滚道孔，两层螺旋体盘旋方向相反。

轴滚安装在滚动轴(即轴滚)孔内，轴滚用以径向挤压滚道。

另外，螺旋体在长期运行和受热后会膨胀伸长，会影响内螺旋体对丝杆的缠裹能力，若使外螺旋体的半径加大，可解决。

齿轮组

齿轮组是驱动套筒旋转的动力机构(图3)，主要由安装在机架上的动力轴和主动齿轮及安装在套筒上的从动齿轮组成，主动齿轮以机架为支撑驱动从动齿轮，进而带动套筒旋转。

循环滚道机构

循环滚道机构是设在套筒壁钟的机构，主要由滚道、辅助滚珠、轴滚组成；滚道沿滚道孔和循环孔穿行循环，辅助滚在滚道两侧随之滚动循环。