一種扭力桿消隙傳動裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種扭力桿消隙傳動裝置，屬機械設備領域。本發(fā)明利用剛體的彈性扭力消除齒輪傳動間隙方法和裝置，工作中按設定力矩自動調整正反向嚙合齒輪與齒條間嚙合力，達到消隙傳動的目的；本發(fā)明包括消隙傳動輪系、消隙組件和過載保護組件，調節(jié)消隙組件中扭力桿的預緊扭力，可消除傳動輪系中小齒輪與齒條之間的嚙合間隙，當傳動輪系中的輸入齒輪過載或受沖擊負荷時，保護組件中的小齒輪直接通過傳動銷傳遞扭矩并通過傳動輪系中的空心齒輪及大小齒輪驅動齒條。本發(fā)明具有結構緊湊、轉動精度高等特點。
【專利說明】一種扭力桿消隙傳動裝置

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種扭力桿消隙傳動裝置，具體為機床齒輪齒條在傳動進給過程中的消隙裝置，是利用可調扭力桿調節(jié)雙齒輪與齒條間預緊力達到消隙傳動的進給裝置，屬機械設備領域。

【背景技術】
[0002]高精度的機床加工是以高精度傳動為基礎，大行程的直線進給運動通常采用齒輪齒條傳動來實現。常規(guī)的單齒輪齒條傳動，因其本身的嚙合特點，當進給的移動部件作直線往復運動時，存在正反向傳動間隙，會降低機床的定位精度，從而使機床加工工件時產生加工誤差。因此，消除傳動間隙是行業(yè)內一直在研究并力求可靠、高效解決的方案。中國實用新型專利《同軸雙齒輪消隙裝置》(申請?zhí)?201320723014.7)公開的，是利用兩個同軸齒輪的齒部分別與齒條的同一個齒槽兩邊嚙合，由于兩個齒輪與齒條的嚙合接觸點在兩個相反方向，產生張緊力，消除了傳動時的間隙。該技術應用在數控重型臥式車床上，可滿足車床的高精度無間隙傳動要求。其不足之處是:⑴是一種靜態(tài)消隙方式，不能設置并動態(tài)調節(jié)工作時嚙合點嚙合力；⑵帶錐度軸向配合，對裝配精度提出非常高的要求；⑶當設備運行一段時間后，會大大降低消隙效果。新型專利《一種消隙齒輪箱》(申請?zhí)?201320569692.2)，包括箱體、齒條、碟簧油缸、主動軸及主動斜齒輪、左右傳動軸及左右斜齒輪、還有左右直齒輪、左轉動軸外部編碼器，右傳動軸的一端伸出箱外且對正碟簧油缸的活塞桿。其工作原理是通過調整碟簧油缸行程，使左右斜齒輪產生軸向位移，從而消除其與主動斜齒輪的正反向傳動間隙，進而調節(jié)左右直齒輪與齒條間反向面嚙合力效果，其不足之處是:⑴需要增加與蝶簧油缸裝置配套的油馬達、調節(jié)閥等液壓系統元件，并且自適應消除間隙的補償能力差；⑵所述裝置結構相對復雜，不利于在機床上相對較小的空間內安裝和調整。


【發(fā)明內容】

[0003]針對【背景技術】的不足，本發(fā)明提供了一種扭力桿消隙傳動裝置，是利用剛體的彈性扭力消除齒輪傳動間隙方法和裝置，工作中按設定力矩自動調整正反向嚙合齒輪與齒條間嚙合力，達到消隙傳動的目的；所述裝置包括消隙傳動輪系、消隙組件和過載保護組件，調節(jié)消隙組件中扭力桿的預緊扭力，可消除傳動輪系中小齒輪與齒條之間的嚙合間隙，當傳動輪系中的輸入齒輪過載或受沖擊負荷時，保護組件中的小齒輪直接通過傳動銷傳遞扭矩并通過傳動輪系中的空心齒輪及大小齒輪驅動齒條。本發(fā)明消隙傳動裝置不僅具有消隙功能，還具有超載過載保護、調節(jié)預緊力矩功能，可使設備長期穩(wěn)定運行，當扭力桿出現彈性疲勞后，可收緊扭臂鎖緊螺桿上的鎖緊螺絲，進一步調節(jié)消隙預緊力矩。本發(fā)明具有結構緊湊、轉動精度高等特點。
[0004]本發(fā)明的技術方案是:一種扭力桿消隙傳動裝置，包括齒輪箱體、安裝在齒輪箱體中的消隙傳動輪系、消隙組件、過載保護組件；所述消隙傳動輪系包括大齒輪(4)、空心輪I (5)、空心輪II (6)、大齒輪I (14)、大齒輪II (17)、小齒輪I (16)、小齒輪II (18)、齒條(21)，所述齒條(21)固連在待往復運動的機床部件上；所述空心輪I (5)及空心輪II (6)與大齒輪(4)軸向同心，所述大齒輪I (14)與小齒輪I (16)同軸、大齒輪II (17)與小齒輪II
(18)同軸，小齒輪I (16)有齒面與齒條(21)的齒面正向嚙合、小齒輪II (18)有齒面與齒條(21)的另一個齒面反向嚙合；由外部伺服馬達齒輪驅動大齒輪(4)，大齒輪(4)通過消隙組件轉動空心輪II (6)、通過鍵和鍵槽直接轉動空心輪I (5);其特征在于:
所述空心輪I (5)是上端外表面有鍵槽、下端有外齒輪(5.1)、中間有通孔的空心圓柱體；所述空心輪II (6)是上端有外齒輪(6.3)、下部有外齒輪(6.1)、中間有通孔的空心圓柱體，所述空心輪II (6)的通孔下端還有內齒輪(6.2);空心輪1(5)的外齒輪(5.1)與大齒輪I (14)嚙合、空心輪II (6)的外齒輪(6.1)與大齒輪(17)嚙合；
所述大齒輪(4)與空心輪(5)通過鍵(2)剛性連接，所述空心輪(6)套在空心輪(5)內部的通孔中；
所述消隙組件包括擰緊盤(7)、扭力桿(8)、至少二個定位銷(9)、螺桿(24)，所述定位銷(9)以大齒輪(4)的圓心為對稱點固連在大齒輪(4)的上表面；所述擰緊盤(7)是中部寬且薄、兩端厚且窄的剛體，擰緊盤(7)的兩端有水平向矩形開口槽，所述矩形開口槽的垂直向側面有U形孔，擰緊盤(7)的中部有環(huán)形凹槽(7.2)，擰緊盤(7)的中心有內齒(7.1)；所述扭力桿(8)是不同直徑圓柱體，扭力桿(8)的上端有外齒(8.1)與所述擰緊盤(7)的內齒(7.1)配合，還有卡環(huán)(3 )卡在扭力桿(8 )的上端環(huán)形槽內，所述扭力桿(8 )通過卡環(huán)(3 )垂懸在擰緊盤(7 )上，所述扭力桿(8 )下端有外齒輪(8.2 )，所述空心輪(6 )的內齒輪(6.2 )與扭力桿下端的外齒輪(8.2)嚙合；所述螺桿(24)的一端有環(huán)狀體套在所述定位銷(9)的外部，螺桿(24)的另一端穿在擰緊盤(7)端部矩形開口槽中，有半球狀墊圈(25)套在螺桿
(24)上，還有鎖緊螺帽通過螺桿(24)及定位銷(9)將擰緊盤(7)定位在大齒輪(4)上部；所述的過載保護組件包括扭臂(19)、傳動銷(20)、調整螺釘(23);所述扭臂(19)是中部寬且薄、兩端窄且厚的剛體，扭臂(19)兩端開有水平的螺紋通孔(19.3)，扭臂(19)的中部有環(huán)形凸臺(19.2)，扭臂(19)的中心是內齒輪(19.1);所述內齒輪(19.1)與所述空心輪
II(6)上端的外齒輪(63)嚙合；所述傳動銷(20)是固連在大齒輪(4)上表面、且以大齒輪
[4]的中心為對稱點的至少二個圓柱銷(20)，所述調整螺釘(23)擰接在所述扭臂(19)兩端的螺紋孔(19.3)內，調整螺釘(23)上還有鎖緊螺帽；所述環(huán)形凸臺(19.2)與所述擰緊盤
(7)上的環(huán)形凹槽(72)滑動配合。
[0005]優(yōu)選的，所述扭力桿(8)的上端與擰緊盤(7)之間，或者是花鍵連接、或者是剛性連接。
[0006]優(yōu)選的，所述的傳動銷(20)與調整螺釘(23)之間有至少Imm間隙本發(fā)明有益效果是:
1、利用剛體的彈性扭力消除齒輪傳動間隙，工作中按設定力矩自動調整正反向嚙合齒輪與齒條間嚙合力，達到消隙轉動目的，結構緊湊、轉動精度高；
2、當傳動輪系中的輸入齒輪過載或受沖擊負荷、或者是扭力桿失效時，保護組件中的小齒輪直接通過傳動銷傳遞扭矩并通過傳動輪系中的空心齒輪及大小齒輪驅動齒條；
3、本發(fā)明消隙傳動裝置不僅具有消隙功能，還具有過載保護及調節(jié)預緊力矩功能，可使長間穩(wěn)定運行；
4、當扭力桿出現彈性疲勞后，可收緊扭臂鎖緊螺桿上的鎖緊螺絲，進一步調節(jié)消隙預緊力矩。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0007]圖1為圖2沿A— A向折線剖視圖；
圖2為本發(fā)明俯視圖；
圖3為本發(fā)明擰緊盤主視圖；
圖4為本發(fā)明擰緊盤俯視圖；
圖5為本發(fā)明扭桿主視圖；
圖6為本發(fā)明扭臂俯視圖；
圖7為本發(fā)明扭臂主視圖；
圖8為本發(fā)明空心輪II剖視圖；
圖9為本發(fā)明空心輪I剖視圖；
圖10為本發(fā)明大齒輪輪俯視圖；
圖11為本發(fā)明大齒輪輪俯視圖(去除部分零件)；
圖12為本發(fā)明大齒輪C-C向視圖。
[0008]附圖標記說明:I一殼體，2—鍵，3—卡環(huán)，4一大齒輪，4.1一鍵槽，5 —空心輪I，
5.1一外齒輪，6—空心輪II，6.1—外齒輪，6.2—內齒輪，6.3—外齒輪，7—擰緊盤，7.1—內齒，7.2—環(huán)形凹槽，7.3—U形孔，8—扭力桿，8.1—外齒，8.2—外齒輪，9—定位銷，10—軸承，11一軸承，12—軸承，13—軸承，14一大齒輪I，15—軸承，16—小齒輪I，17—大齒輪II，18一小齒輪II，19一扭臂，19.1一扭臂內齒輪，19.2一環(huán)形凸臺，19.3一螺孔，20一傳動銷,21 一齒條，22一蓋板，23一調整螺釘，24一螺桿，25一半球狀塾圈。
[0009]具體實方式
以下結合附圖對本發(fā)明做進一步說明。
[0010]如圖1、圖2所示，本發(fā)明扭力桿消隙傳動裝置，包括齒輪箱體1、安裝在齒輪箱體I中的消隙傳動輪系、消隙組件、過載保護組件。消隙傳動輪系包括大齒輪4、空心輪I 5、空心輪II 6、大齒輪I 14、大齒輪II 17、小齒輪I 16、小齒輪II 18、齒條21。齒條21固連在待往復運動的機床部件上，大齒輪4中心孔上有鍵槽4.1。
[0011]空心輪I 5及空心輪II 6與大齒輪4軸向同心，所述大齒輪I 14與小齒輪I 16同軸、大齒輪II 17與小齒輪II 18同軸，小齒輪I 16有齒面與齒條21的齒面正向嚙合、小齒輪II 18有齒面與齒條21的另一個齒面反向嚙合；由外部伺服馬達齒輪驅動大齒輪4，大齒輪4通過消隙組件轉動動空心輪II 6、通過鍵和鍵槽直接轉動空心輪I 5。
[0012]如圖9所示，空心輪I 5是上端外表面有鍵槽、下端有外齒輪5.1、中間有通孔的空心圓柱體。
[0013]如圖8所示，空心輪II 6是上端有外齒輪6.3、下部有外齒輪6.1、中間有通孔的空心圓柱體，空心輪II 6的通孔下端還有內齒輪6.2。
[0014]如圖1、2所示，空心輪I 5的外齒輪5.1與大齒輪I 14嚙合、空心輪II 6的外齒輪6.1與大齒輪17嚙合。
[0015]如圖1所示，大齒輪4上有鍵槽4.1，大齒輪4與空心輪5通過鍵2剛性連接，空心輪6套在空心輪5內部的通孔中但相互不接觸。
[0016]如圖3、4所示，消隙組件包括擰緊盤7、扭力桿8、二個定位銷9、螺桿24，其中定位銷9是以大齒輪4的圓心為對稱點，固連在大齒輪4的上表面。擰緊盤7是中部寬且薄、兩端厚且窄的剛體，擰緊盤7的兩端有水平向矩形開口槽，該開口槽的垂直向側面有U形孔，擰緊盤7的中部有環(huán)形凹槽7.2，擰緊盤7的中心有內齒7.1。
[0017]如圖5及圖2，扭力桿8是不同直徑圓柱體，扭力桿8的上端有外齒8.1與所述擰緊盤7的內齒7.1配合，還有卡環(huán)3卡在扭力桿8的上端環(huán)形槽內，所述扭力桿8通過卡環(huán)3垂直狀懸掛在擰緊盤7的上端面，扭力桿8下端有外齒輪8.2，空心輪6的內齒輪6.2與扭力桿下端的外齒輪8.2嚙合。
[0018]參見圖2、圖10，螺桿24的一端有環(huán)狀體套在定位銷9的外部，螺桿24的另一端穿在擰緊盤7端部矩形開口槽中，半球狀墊圈25套在螺桿24上，鎖緊螺帽通過螺桿24及定位銷9將擰緊盤7定位在大齒輪4上部。
[0019]參見圖2、圖6、圖10，過載保護組件包括扭臂19、傳動銷20、調整螺釘23 ;扭臂19是中部寬且薄、兩端窄且厚的剛體，扭臂19兩端開有水平的螺紋通孔19.3，扭臂19的中部有環(huán)形凸臺19.2，扭臂19的中心是內齒輪19.1 ;內齒輪19.1與所述空心輪II 6上端的外齒輪63嚙合；傳動銷20固連在大齒輪4上表面、且以大齒輪4的中心為對稱點，對稱分布二個，調整螺釘23擰接在所述扭臂19兩端的螺紋孔19.3內，調整螺釘23上還有鎖緊螺帽；所述環(huán)形凸臺19.2與所述擰緊盤7上的環(huán)形凹槽72滑動配合。
[0020]優(yōu)選的，扭力桿8的上端與擰緊盤7之間，或者是花鍵連接，也可以是剛性連接。
[0021]本發(fā)明扭力桿消隙傳動裝置的工作原理如下:
外部伺服電機通過齒輪驅動大齒輪4，再經過三級減速后，通過一對小齒輪(16、18)和齒條21嚙合實現無間隙傳動，其中小齒輪18是主動輪，小齒輪16是從動輪，電機的動力通過各輪系直接傳到主傳動輪18上。
[0022]二個小齒輪(16、18)與齒條21的嚙合間隙調節(jié)是在扭力桿8上完成。通過扭力鈑手調節(jié)定位銷9上的螺母，使得與扭力桿8上外齒輪8.1帶動空心輪II 6與空心輪I 5發(fā)生相對轉動，這個相對轉動傳到下一級小齒輪16和小齒輪18上，使這對小齒輪(16、18)分別與齒條21的兩側齒面嚙合，從而消除傳動間隙。
[0023]當繼續(xù)擰緊螺桿24上的螺母時，扭力桿8發(fā)生扭轉彈性變形，繼而傳遞到小齒輪(16、18)上產生一個預緊力矩。通過控制扭力桿8的變形量而控制預緊力矩的大小，并確保預緊力矩大于機床運動需要的驅動力矩，這樣使得當機床運動通過從動輪16實現時，主傳動輪18和從動輪16與齒條之間不會產生間隙。
[0024]為了避免當從動輪16驅動機床時，當快速加速沖擊負載或扭力桿失效情況發(fā)生時可能出現的過載超過扭力桿的預緊扭矩，導致扭力桿永久變形，設置了過載保護組件扭臂19、傳動銷20和調整螺釘23。正常運轉時，傳動銷20與調整螺釘23之間有至少Imm間隙，當沖擊負載或扭力桿失效情況發(fā)生時，傳動銷20與調整螺釘23接觸，從動輪16直接通過傳動銷20來傳遞扭距，并驅動齒條21。
[0025]本發(fā)明有益效果是:
1、利用剛體的彈性扭力消除齒輪傳動間隙，工作中按設定力矩自動調整正反向嚙合齒輪與齒條間嚙合力，達到消隙轉動目的，結構緊湊、轉動精度高；
2、當傳動輪系中的輸入齒輪過載或受沖擊負荷、或者是扭力桿失效時，保護組件中的小齒輪直接通過傳動銷傳遞扭矩并通過傳動輪系中的空心齒輪及大小齒輪驅動齒條；
3、本發(fā)明消隙傳動裝置不僅具有消隙功能，還具有過載保護及調節(jié)預緊力矩功能，可使長間穩(wěn)定運行；
4、當扭力桿出現彈性疲勞后，可收緊扭臂鎖緊螺桿上的鎖緊螺絲，進一步調節(jié)消隙預緊力矩。
【權利要求】
1.一種扭力桿消隙傳動裝置，包括齒輪箱體、安裝在齒輪箱體中的消隙傳動輪系、消隙組件、過載保護組件；所述消隙傳動輪系包括大齒輪(4)、空心輪I (5)、空心輪II (6)、大齒輪I (14)、大齒輪II (17)、小齒輪I (16)、小齒輪II (18)、齒條(21)，所述齒條(21)固連在待往復運動的機床部件上；所述空心輪I (5)及空心輪II (6)與大齒輪(4)軸向同心，所述大齒輪I (14)與小齒輪I (16)同軸、大齒輪II (17)與小齒輪II (18)同軸，小齒輪I (16)有齒面與齒條(21)的齒面正向嚙合、小齒輪II (18)有齒面與齒條(21)的另一個齒面反向嚙合；由外部伺服馬達齒輪驅動大齒輪(4)，大齒輪(4)通過消隙組件轉動空心輪II (6)、通過鍵和鍵槽直接轉動空心輪1(5);其特征在于: 所述空心輪I (5)是上端外表面有鍵槽、下端有外齒輪(5.1)、中間有通孔的空心圓柱體；所述空心輪II (6)是上端有外齒輪(6.3)、下部有外齒輪(6.1)、中間有通孔的空心圓柱體，所述空心輪II (6)的通孔下端還有內齒輪(6.2);空心輪I (5)的外齒輪(5.1)與大齒輪I (14)嚙合、空心輪II (6)的外齒輪(6.1)與大齒輪(17)嚙合； 所述大齒輪(4 )與空心輪(5 )通過鍵(2 )剛性連接，所述空心輪(6 )套在空心輪(5 )內部的通孔中； 所述消隙組件包括擰緊盤(7)、扭力桿(8)、至少二個定位銷(9)、螺桿(24)，所述定位銷(9)以大齒輪(4)的圓心為對稱點固連在大齒輪(4)的上表面；所述擰緊盤(7)是中部寬且薄、兩端厚且窄的剛體，擰緊盤(7)的兩端有水平向矩形開口槽，所述矩形開口槽的垂直向側面有U形孔，擰緊盤(7)的中部有環(huán)形凹槽(7.2)，擰緊盤(7)的中心有內齒(7.1)；所述扭力桿(8)是不同直徑圓柱體，扭力桿(8)的上端有外齒(8.1)與所述擰緊盤(7)的內齒(7.1)配合，還有卡環(huán)(3 )卡在扭力桿(8 )的上端環(huán)形槽內，所述扭力桿(8 )通過卡環(huán)(3 )垂懸在擰緊盤(7 )上，所述扭力桿(8 )下端有外齒輪(8.2 )，所述空心輪(6 )的內齒輪(6.2 )與扭力桿下端的外齒輪(8.2)嚙合；所述螺桿(24)的一端有環(huán)狀體套在所述定位銷(9)的外部，螺桿(24)的另一端穿在擰緊盤(7)端部矩形開口槽中，有半球狀墊圈(25)套在螺桿(24)上，還有鎖緊螺帽通過螺桿(24)及定位銷(9)將擰緊盤(7)定位在大齒輪(4)上部； 所述的過載保護組件包括扭臂(19)、傳動銷(20)、調整螺釘(23);所述扭臂(19)是中部寬且薄、兩端窄且厚的剛體，扭臂(19)兩端開有水平的螺紋通孔(19.3)，扭臂(19)的中部有環(huán)形凸臺(19.2)，扭臂(19)的中心是內齒輪(19.1);所述內齒輪(19.1)與所述空心輪II (6)上端的外齒輪(63)嚙合；所述傳動銷(20)是固連在大齒輪(4)上表面、且以大齒輪(4)的中心為對稱點的至少二個圓柱銷(20)，所述調整螺釘(23)擰接在所述扭臂(19)兩端的螺紋孔(19.3)內，調整螺釘(23)上還有鎖緊螺帽；所述環(huán)形凸臺(19.2)與所述擰緊盤(7)上的環(huán)形凹槽(72)滑動配合。
2.如權利要求1所述的扭力桿消隙傳動裝置，其特征在于:所述扭力桿(8)的上端與擰緊盤(7 )之間，或者是花鍵連接、或者是剛性連接。
3.如權利要求1或2所述的扭力桿消隙傳動裝置，其特征在于:所述的傳動銷(20)與調整螺釘(23)之間有至少1mm間隙。
【文檔編號】F16H37/12GK104265855SQ201410442124
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年9月2日 優(yōu)先權日:2014年9月2日
【發(fā)明者】陳水勝, 戴晨, 嚴進, 任永清 申請人:武漢國威重型機床股份有限公司