本發(fā)明涉及一種線性致動(dòng)器。更具體地，本發(fā)明涉及一種包括相互協(xié)作以提供線性運(yùn)動(dòng)的螺桿和螺母的線性致動(dòng)器。本發(fā)明涉及一種提供致動(dòng)器的潤(rùn)滑的方法。特別是，本發(fā)明涉及一種配置成以無(wú)維護(hù)操作的方式接收螺桿的操作螺母。

背景技術(shù)：

線性致動(dòng)器是由轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生線性運(yùn)動(dòng)的機(jī)械裝置。主要有兩種類型的這樣的線性致動(dòng)器。第一類型包括轉(zhuǎn)動(dòng)螺桿和線性運(yùn)動(dòng)螺母。第二類型包括轉(zhuǎn)動(dòng)螺母和線性運(yùn)動(dòng)螺桿。螺桿或螺母可通過(guò)傳統(tǒng)的電馬達(dá)操作。線性致動(dòng)器用于機(jī)床和工業(yè)機(jī)械、千斤頂、諸如硬盤驅(qū)動(dòng)器和打印機(jī)的計(jì)算機(jī)外設(shè)、閥和緩沖器、高電壓開(kāi)關(guān)設(shè)備以及需要線性運(yùn)動(dòng)的許多其他領(lǐng)域。

術(shù)語(yǔ)螺桿或心軸應(yīng)該理解為螺紋桿、銷、軸或管，其用作旋轉(zhuǎn)的軸線或其他物體繞其旋轉(zhuǎn)的軸線，從而實(shí)現(xiàn)線性運(yùn)動(dòng)。螺桿和螺母的螺紋分別彼此嚙合接合。心軸將馬達(dá)產(chǎn)生的動(dòng)力轉(zhuǎn)換成線性給進(jìn)速率和給進(jìn)力。

公知的是許多線性致動(dòng)器能夠傳遞很大的力。但是，這些致動(dòng)器涉及油脂或諸如特氟龍的涂層，以降低摩擦。這些涂層在諸如砂或金屬碎屑的小顆粒會(huì)粘接到涂層的嚴(yán)酷環(huán)境中是麻煩的。如果這些顆粒占據(jù)螺桿和螺母之間的空間，將出現(xiàn)快速磨損或破壞。除此之外，油脂和涂層經(jīng)過(guò)一段時(shí)間需要維護(hù)以保持低摩擦的性能。在應(yīng)對(duì)高壓力時(shí)，螺桿和螺母之間沒(méi)有維護(hù)的操作和低摩擦是至關(guān)重要的。

涂覆特氟龍的螺桿不能應(yīng)對(duì)很大的力，并且特別是不能應(yīng)對(duì)高接觸壓力。塑料螺母通常具有高摩擦，造成高溫。高溫的結(jié)果可以是材料性能的嚴(yán)重磨損或退化。包括用于防污的柔性波紋管的被封裝螺桿由于空間需求增加而具有有限的應(yīng)用。對(duì)于功能和磨損來(lái)說(shuō)，被封裝的系統(tǒng)也難以得到檢查。

石墨是良好的固體潤(rùn)滑劑，已知的是將其添加到由黃銅或銅合金制成的軸承內(nèi)。石墨的固體栓塞被徑向插入基部材料的孔內(nèi)。這種材料的螺桿或螺母的制造是繁瑣的。由于螺桿螺紋可以被軸向處理，該螺紋會(huì)被徑向?qū)?zhǔn)的石墨栓塞中斷。因此，螺紋部分會(huì)含有基部材料，但是螺紋的其他部分含有單純石墨。單純石墨不能應(yīng)對(duì)很大的力。

在cn202612517中，用于螺母和螺桿驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的自動(dòng)潤(rùn)滑裝置是之前已知的。該機(jī)構(gòu)的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)機(jī)構(gòu)的缺陷，并提供具有潤(rùn)滑效果的簡(jiǎn)單維護(hù)的螺母-螺桿驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。

已知機(jī)構(gòu)由石墨螺母、擋板、驅(qū)動(dòng)螺母和導(dǎo)螺桿構(gòu)成。石墨螺母、擋板和驅(qū)動(dòng)螺母被剛性連接以使石墨螺母夾持在擋板和驅(qū)動(dòng)螺母之間。石墨螺母和驅(qū)動(dòng)螺母同步運(yùn)動(dòng)。

自動(dòng)潤(rùn)滑裝置還包括安裝在石墨螺母上的扭轉(zhuǎn)彈簧。該裝置通過(guò)依賴于螺母-螺桿驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的自運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)潤(rùn)滑動(dòng)作。該裝置據(jù)說(shuō)沒(méi)有維護(hù)，并由具有很少機(jī)構(gòu)部件的簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)構(gòu)成。該裝置還據(jù)說(shuō)便于維護(hù)，同樣還據(jù)說(shuō)能夠沒(méi)有維護(hù)。

由已知裝置可以最佳地理解到，驅(qū)動(dòng)螺母應(yīng)對(duì)力，而石墨螺母應(yīng)對(duì)潤(rùn)滑。由于它們?cè)谳S向上彼此附接，組裝螺母的整個(gè)長(zhǎng)度會(huì)變得可觀。螺母的組裝長(zhǎng)度減小了裝置的動(dòng)作長(zhǎng)度。由附圖還可理解到，螺桿具有兩條螺紋，但是石墨螺母只能潤(rùn)滑它們中的一個(gè)。對(duì)于多條螺紋的螺桿-螺母應(yīng)用的潤(rùn)滑來(lái)說(shuō)，由于驅(qū)動(dòng)螺母和石墨螺母都必須具有等于螺桿的所有多條螺紋的長(zhǎng)度，螺母的整個(gè)長(zhǎng)度增加。彈簧的應(yīng)用表明石墨被推靠螺桿。石墨螺母的磨損因此大于驅(qū)動(dòng)螺母的磨損。這不能形成沒(méi)有維護(hù)的解決方案。在石墨螺母已經(jīng)磨損時(shí)，它必須更換，而不管驅(qū)動(dòng)螺母是否磨損。

自潤(rùn)滑和沒(méi)有維護(hù)的致動(dòng)器需要潤(rùn)滑成為原始螺桿或螺母材料的一體元素。在將來(lái)的任何時(shí)刻，不必需要另外的潤(rùn)滑，而不管致動(dòng)器的壽命。為了實(shí)現(xiàn)真正的自潤(rùn)滑，潤(rùn)滑不能是添加的。致動(dòng)器在其設(shè)計(jì)壽命之前不能損壞。因此，潤(rùn)滑必須在致動(dòng)器的整個(gè)壽命期間保持成為致動(dòng)器的一部分，而不需要外界維護(hù)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的主要目的在于尋求改善自潤(rùn)滑的線性致動(dòng)器的方式。

根據(jù)本發(fā)明，通過(guò)其特征在于獨(dú)立權(quán)利要求1的特征的用于線性致動(dòng)器的操作螺母或其特征在于獨(dú)立權(quán)利要求8的步驟的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)這些目的。優(yōu)選實(shí)施方式在從屬權(quán)利要求中描述。

根據(jù)本發(fā)明，螺桿-螺母致動(dòng)器的螺母包括在螺母的螺紋區(qū)域中部分暴露的至少一個(gè)細(xì)長(zhǎng)石墨構(gòu)件。細(xì)長(zhǎng)石墨元件相對(duì)于螺母的螺紋孔軸向定向。在一種實(shí)施方式中，螺母包括多個(gè)細(xì)長(zhǎng)石墨元件。

在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，石墨元件包括固體石墨。在一種實(shí)施方式中，螺母包括將固體石墨桿插入其中并固定的多個(gè)孔口。在一種實(shí)施方式中，孔口填充包含石墨的復(fù)合物。在一種實(shí)施方式中，細(xì)長(zhǎng)石墨元件的定位和固定在一個(gè)或多個(gè)螺紋加工之前進(jìn)行。這造成石墨在螺紋內(nèi)暴露，使得石墨元件的部分將成為螺紋本身的部分。

由于潤(rùn)滑材料連續(xù)轉(zhuǎn)移到螺紋的嚙合表面，提供自潤(rùn)滑的致動(dòng)器。根據(jù)本發(fā)明，這種轉(zhuǎn)移的過(guò)程將石墨薄膜形成到螺紋上。石墨薄膜提供螺紋的潤(rùn)滑，并降低螺桿長(zhǎng)度上的摩擦。

根據(jù)本發(fā)明，石墨元件在螺母的螺紋區(qū)域內(nèi)的暴露部分將通過(guò)石墨塵埃的薄涂層來(lái)提供嚙合螺桿的潤(rùn)滑。螺桿的螺紋翼部的表面將接觸螺母的螺紋翼部表面。在螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)，螺桿螺紋的表面將經(jīng)歷沿著部分包含石墨區(qū)域的螺母螺紋的接觸路徑。由于轉(zhuǎn)動(dòng)，石墨的小顆粒將從暴露的石墨區(qū)域剝落并涂抹在螺紋上。因此，螺母和石墨桿的材料將在致動(dòng)器壽命期間一起磨損。

在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，包含石墨的孔口在螺紋孔加工之前制成。在一種實(shí)施方式中，多個(gè)細(xì)長(zhǎng)石墨元件配置成圓形圖案，在圓形圖案的中心，加工螺紋孔。通過(guò)確定螺紋區(qū)域中石墨桿的尺寸和暴露，可以構(gòu)造潤(rùn)滑區(qū)域的許多變型。螺母材料可以是任何類型的固體材料，諸如塑料或金屬。優(yōu)選地，為了實(shí)現(xiàn)足夠強(qiáng)度，使用黃銅復(fù)合物和不銹鋼?？梢允褂萌魏晤愋偷穆菁y型廓，諸如梯形型廓和方形型廓。

根據(jù)本發(fā)明，細(xì)長(zhǎng)石墨元件被定位成使其變成待加工的螺桿螺紋的部分。在一種實(shí)施方式中，細(xì)長(zhǎng)石墨元件的橫截面大于螺紋的深度。在此實(shí)施方式中，石墨元件的縱向部分將作為背骨延伸穿過(guò)整個(gè)螺母。其他部分將成為螺紋的部分。在一種實(shí)施方式中，細(xì)長(zhǎng)石墨元件通過(guò)膠固定。但是，如果石墨元件變得松動(dòng)，它也可通過(guò)背骨保持就位。在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，接觸石墨元件的最內(nèi)側(cè)部分的直徑大于螺紋的最內(nèi)側(cè)直徑。這造成螺紋的最內(nèi)側(cè)部分由基部材料連續(xù)地形成。潤(rùn)滑性能和強(qiáng)度性能的平衡因此通過(guò)選擇細(xì)長(zhǎng)石墨元件的位置和橫截面來(lái)設(shè)計(jì)。

根據(jù)本發(fā)明的螺母可以用于兩種類型的線性致動(dòng)器。因此，本發(fā)明的螺母可用于具有轉(zhuǎn)動(dòng)螺桿的線性致動(dòng)器以及具有轉(zhuǎn)動(dòng)螺母的線性致動(dòng)器。

在本發(fā)明的第一方面，該目的通過(guò)用于線性致動(dòng)器的操作螺母實(shí)現(xiàn)，操作螺母包括用于接收螺桿的螺紋孔，其中螺母包括在螺紋區(qū)域中部分暴露并構(gòu)成螺紋的部分的至少一個(gè)細(xì)長(zhǎng)石墨元件。在一種實(shí)施方式中，石墨元件在圍繞螺紋孔的圓形中軸向?qū)?zhǔn)。在一種實(shí)施方式中，石墨元件包括浸漬油。在一種實(shí)施方式中，石墨元件包括固體石墨棒。在一種實(shí)施方式中，石墨元件包括石墨的復(fù)合物。在一種實(shí)施方式中，螺母的螺紋包括梯形形式。

在本發(fā)明的第二方面，該目的通過(guò)制造用于線性致動(dòng)器的操作螺母的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)，其中提供固體材料的螺母主體，在圍繞螺母主體內(nèi)的預(yù)定螺紋孔的圓形中配置多個(gè)孔口，使得孔口將在預(yù)定孔的螺紋孔內(nèi)部分暴露，孔口填充石墨，并且在該圓形內(nèi)加工螺紋孔。另外，該方法包括將石墨浸漬油。

附圖說(shuō)明

本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將結(jié)合附圖從隨后的詳細(xì)描述中更加理解本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)，附圖中：

圖1是根據(jù)本發(fā)明的操作螺母的三維視圖，

圖2是待處理的操作螺母的主體，以及

圖3是包括根據(jù)本發(fā)明的螺母的線性致動(dòng)器。

具體實(shí)施方式

用于接收根據(jù)本發(fā)明的線性致動(dòng)器的未示出螺桿的操作螺母1在圖1中示出。在所示的實(shí)施方式中，螺母包括圍繞螺紋孔2的桿3形式的九個(gè)細(xì)長(zhǎng)石墨元件。螺母還包括用于轉(zhuǎn)換運(yùn)動(dòng)的第一致動(dòng)器肩部4和第二致動(dòng)器肩部5。石墨桿平行于螺紋孔配置，并使得桿的部分作為螺母的螺紋的部分。因此，石墨的桿的部分在螺紋凸脊的兩側(cè)暴露。

在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，孔7被首先處理?？拙哂袃?nèi)直徑2a,內(nèi)直徑2a隨后將變成待加工的螺紋的內(nèi)直徑。待加工的螺紋將包括外直徑2b，外直徑2b在所示實(shí)施方式中定位在進(jìn)入石墨桿的中途。內(nèi)直徑和外直徑之間的區(qū)域?qū)⒁虼俗兂陕菁y區(qū)域9。在螺紋隨后加工時(shí)，桿的部分將因此成為螺紋本身的部分。通過(guò)使石墨桿變成螺紋的部分，不僅可以實(shí)現(xiàn)足夠的潤(rùn)滑，而且將桿的其他部分用作背骨。因此，被處理的桿將看起來(lái)像具有作為螺紋的部分的齒的帶齒齒條。桿的所有螺紋部分將通過(guò)背骨保持在一起。

根據(jù)本發(fā)明，桿的任何位置都是可以的，只要桿的部分包含在螺紋內(nèi)即可。在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，接觸桿的最內(nèi)側(cè)部分的假想圓8將定位在內(nèi)螺紋直徑2a和外螺紋直徑2b之間。

螺母可具有任何數(shù)量的螺紋。螺母的軸向長(zhǎng)度通過(guò)螺母材料的強(qiáng)度和螺紋圈數(shù)來(lái)確定。優(yōu)選地，螺母包括例如六圈的單條螺紋。螺母可包括任何數(shù)量的細(xì)長(zhǎng)石墨元件。石墨元件可包括桿或丸粒，其被粘接到螺母的主體。石墨元件的直徑可以是2-3毫米。優(yōu)選地，桿的直徑大于螺紋的深度。在制造螺紋孔之后，細(xì)長(zhǎng)石墨元件變成螺紋的部分。用于石墨桿的孔口在圍繞待加工的螺紋孔的圓形內(nèi)配置。在桿牢固粘接到螺母時(shí)，具有梯形螺紋的孔可以在石墨元件圓形內(nèi)側(cè)加工。石墨元件的位置被選擇成使得元件的部分在螺紋內(nèi)暴露。螺母主體和石墨桿兩者接著通過(guò)相同的螺紋加工工具處理。圍繞每個(gè)螺紋旋轉(zhuǎn)留下的是多個(gè)暴露的石墨丸粒。

石墨可被浸漬油，以實(shí)現(xiàn)更好地粘接到表面但不容易洗掉的薄膜。因此，在螺母和螺桿的滑動(dòng)表面在相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，浸漬石墨的薄涂層將留在表面上。如果螺母磨損，石墨的表面也將以相同速率磨損，因此提供并保持石墨涂層。

包括根據(jù)本發(fā)明的螺母1的線性致動(dòng)器在圖2中示出。螺母包括公共肩部4并能夠轉(zhuǎn)動(dòng)地配置在致動(dòng)器螺桿6上。

雖然是有利的，本發(fā)明的范圍不通過(guò)給出的實(shí)施方式限制，也可包括本領(lǐng)域普通技術(shù)人員顯而易見(jiàn)的實(shí)施方式。例如，可以使用塑料螺母。細(xì)長(zhǎng)石墨元件可以具有任何尺寸和橫截面。可以在螺母中使用任何數(shù)量的螺紋。對(duì)于較快的操作，可以使用兩條或三條螺紋。石墨桿將始終暴露于每條螺紋中并構(gòu)成螺紋的部分。具有同樣的效果，細(xì)長(zhǎng)石墨元件可以定位在螺桿中。同樣，螺紋的加工可以在插入石墨元件之前進(jìn)行。