CN101290059A - 时时无回差传动精密钢球行星减速器 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种时时无回差传动精密钢球行星减速器，涉及一种机械传动减速器领域。本发明所述的减速器由输入偏心轴(1)、端面有摆线封闭槽的中心盘(2)、钢球组(3)、组合式行星盘、端面有2～4个环形槽(或摆线封闭槽)的输出盘(轴)(8)及机架(9)组成。组合式行星盘由端面有摆线封闭槽的第一行星盘(4)、蝶形弹簧(5)、端面有2～4个环形槽(或摆线封闭槽)的第二行星盘(4′)和销轴(6)组成，第一行星盘4和第二行星盘4′之间装有碟形弹簧(5)并通过销轴(6)联接，第一行星盘4和第二行星盘4′之间只允许相对轴向移动、不允许相对转动。组合式行星盘安装在输入偏心轴(1)的偏心部分。本发明解决了精密钢球行星减速器无隙钢球啮合副因磨损出现间隙导致减速器产生传动回差和因啮合副热膨胀产生啮合碾轧甚至卡死问题，实现减速器的时时自动无回差传动。

Description

时时无回差传动精密钢球行星减速器

技术领域

本发明涉及一种机械传动减速器领域，特别是涉及一种时时无回差传动精密钢球行星减速器。

背景技术

精密钢球行星减速器是一种适用于机器人等高精度的新型精密传动减速器。它具有结构简单、制造方便、传动比大、易于微型化和无回差传动等优点，因而该减速器在机器人伺服传动、精密测量仪器、航天器微动机构、机械加工分度机构和高级轿车风窗刮水器等精密传动机械中具有良好的应用前景。

目前的精密钢球行星减速器采用螺旋作为间隙调节机构(见图5)，依靠人工定期对钢球啮合副的啮合间隙进行调整，这种调整不是时时进行的，而且这种调整还要求操作人员具有丰富的实践经验，既耗费了一定时间和人力，又不能保持精密钢球行星减速器始终处于时时无回差传动的最佳工作状态。目前尚未发现能够解决这些问题的公开技术文献。

精密钢球行星减速器的核心是精密传动，即啮合副无隙啮合的机构无回差传动，虽然现有钢球啮合副结构可保证无隙啮合和机构无回差传动，但啮合副磨损后必然出现间隙，导致传动出现回差，严重影响了传动精度，又明显会降低使用寿命。

另一方面，精密钢球行星减速器在高速运转的条件下，无隙啮合副必然会因温度升高而发生热变形，这种热变形使啮合副工作时产生碾轧甚至卡死现象，导致减速器输出运动失真、效率降低甚至不能转动工作，损坏减速器。

日本是国际精密传动机械先进的国家，但其研制的同类钢球减速器目前仍通过间隙调节机构凭经验“人工定期”调节间隙来控制回差精度，因此，人工调节量过大，将带来啮合副磨损加大，传动效率降低，甚至啮合副卡死的后果；而人工调节量不足，则啮合副仍将存在间隙而出现传动回差。因此，在“人工定期”调节前的大部分传动工作期间，显然机构存在着传动回差。而对于啮合副表面因温度升高而发生热变形，导致啮合副工作时产生碾轧甚至卡死的现象，现有的同类减速器是不能解决和避免的。

发明内容

为了解决上述现有精密钢球行星减速器的钢球啮合副间隙调整所存在的问题和不足，本发明提供一种时时无回差传动精密钢球行星减速器，该减速器不但能保证钢球啮合副的无隙啮合，而且还能保证钢球啮合副时时自动的无隙啮合，从而保证该减速器的时时无回差传动。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：时时无回差传动精密钢球行星减速器包括时时无回差传动一级精密钢球行星减速器和时时无回差传动二级精密钢球行星减速器两种，其中，时时无回差传动一级精密钢球行星减速器由偏心输入轴1、端面加工有摆线封闭槽的中心盘2、第一钢球组3、组合式行星盘、第二钢球组7、端面加工有2～4个环形槽的输出盘8和机架9，其特征是：所述组合式行星盘由端面加工有摆线封闭槽的第一行星盘4、蝶形弹簧5、端面加工有2～4个环形槽的第二行星盘4′和销轴6组成(见图3)。碟形弹簧5装在第一行星盘4和第二行星盘4′之间，第一行星盘4和第二行星盘4′通过2～4个销轴6联接，组合式行星盘安装在偏心输入轴1的偏心部分。第一行星盘4和第二行星盘4′之间可相对轴向移动，但第一行星盘4和第二行星盘4′之间不能相对转动，其相对的轴向移动通过碟形弹簧5的弹性力控制实现，并保证啮合副的钢球始终为四点接触；第一行星盘4和第二行星盘4′之间的轴向“分开移动”(即啮合副构件间的轴向靠近移动)可消除啮合副间隙保持啮合副钢球四点接触，而第一行星盘4和第二行星盘4′之间的轴向“靠近移动”(即啮合副构件间的轴向分开移动)可补偿钢球啮合副因热膨胀变形需要的轴向间隙，避免啮合副的碾轧和卡死现象，这种“分开移动”和“靠近移动”均为时时和自动进行，因此组合式行星盘可实现钢球啮合副的时时自动无隙啮合，从而实现该减速器的时时自动无回差传动。

时时无回差传动二级精密钢球行星减速器与时时无回差传动一级精密钢球行星减速器的结构差别在于：时时无回差传动二级精密钢球行星减速器的组合式行星盘的第二行星盘4′和输出盘8的端面均加工有摆线封闭槽，其它部分的结构完全相同。因此，构成了时时无回差传动二级精密钢球行星减速器。

在时时无回差传动一级精密钢球行星减速器中，组合式行星盘中第一行星盘4的摆线封闭槽、第一钢球组3和中心盘2的摆线封闭槽构成一组减速传动啮合副；而第二行星盘4′的2～4个环形槽、第二钢球组7和输出盘8的2～4个环形槽构成等速传动啮合副，从而实现该减速器的一级行星减速传动。

在时时无回差传动二级精密钢球行星减速器中，组合式行星盘中第一行星盘4的摆线封闭槽、第一钢球组3和中心盘2的摆线封闭槽构成第一级减速传动啮合副；而第二行星盘4′的摆线封闭槽、第二钢球组7和输出盘8的摆线封闭槽构成第二级减速传动啮合副。

本发明的有益效果是：该发明能时时自动地调整钢球啮合副间隙，实现减速器的时时无回差传动，工作可靠，极大提高了精密机械传动机构的传动精密性和往复运动的准确性；啮合副中钢球几乎为纯滚动，提高了减速器的传动效率、延长了使用寿命；该减速器去掉了传统人工定期调整间隙的螺旋调整机构，可节省人工调节间隙的时间，提高了生产力。对于时时无回差传动二级精密钢球行星减速器，还去掉了传统行星传动应用的等速输出机构，其传动比增大，结构体积小，易于减速器的微型化。

附图说明

图1是时时无回差传动一级精密钢球行星减速器结构简图；

图2是时时无回差传动二级精密钢球行星减速器结构简图；

图3是时时无回差传动一级精密钢球行星减速器组合式行星盘的结构简图；

图4是时时无回差传动二级精密钢球行星减速器组合式行星盘的结构简图；

图5是人工定期调节间隙的普通精密钢球行星减速器结构简图。

在上述附图中，1.偏心输入轴，2.中心盘，3.第一钢球组，4.第一行星盘，5.碟形弹簧，4′.第二行星盘，6.销轴，7.第二钢球组，8.输出盘(轴)，9.机架，10.间隙调整机构，11.行星盘。

具体实施方式

实施例1

图1是本发明公开的时时无回差传动一级精密钢球行星减速器，所述减速器偏心输入轴1的偏心部分安装组合式行星盘，组合式行星盘的第一行星盘4的左端面加工有摆线封闭槽，组合式行星盘的第二行星盘4′的右端面加工有四个环形槽，端面加工有摆线封闭槽的中心盘2通过第一钢球组3与组合式行星盘的第一行星盘4啮合；端面加工有四个环形槽的输出盘8通过第二钢球组7与组合式行星盘的第二行星盘4′啮合(见图3)，碟形弹簧5装在第一行星盘4和第二行星盘4′之间并处于预紧状态；第一行星盘4和第二行星盘4′通过3个销轴6联接，销轴6可设计成简单的圆柱销，便于加工和安装，并保证第一行星盘4和第二行星盘4′之间只允许相对移动而不允许相对转动。偏心输入轴1通过轴承安装在中心盘2和输出盘8的中心孔中，输出盘8通过轴承安装在机架9的中心孔中，中心盘2与机架9用螺栓联接。

碟形弹簧5的预紧力通过第一行星盘4和第二行星盘4′使两组钢球啮合副均时时保持无侧隙的四点接触，蝶形弹簧5的预紧力可根据啮合副无侧隙的要求条件并通过理论分析计算和试验获得。

时时无回差传动一级精密钢球行星减速器的工作原理是：当偏心输入轴1转动时，其上的偏心轴段通过轴承驱动组合式行星盘作公转运动，第一行星盘4的左端面上的摆线封闭槽推动钢球3运动，受到中心盘2右端面上摆线封闭槽约束，钢球3反推组合式行星盘迫使其自转运动，实现减速器的减速运动。减速后的自转角速度通过第二行星盘4′右端面上的环形槽、第二钢球组7和输出盘8左端面的环形槽构成的等速传动啮合副，从输出盘(轴)8输出，完成减速器的减速传动(见图1)。

实施例2

图2是本发明公开的时时无回差传动二级精密钢球行星减速器，所述减速器偏心输入轴1的偏心部分安装组合式行星盘，组合式行星盘的第一行星盘4的左端面加工有摆线封闭槽，组合式行星盘的第二行星盘4′的右端面加工有摆线封闭槽，端面加工有摆线封闭槽的中心盘2通过第一钢球组3与组合式行星盘的第一行星盘4啮合；端面有摆线封闭槽的输出盘8通过第二钢球组7与组合式行星盘的第二行星盘4′啮合(见图4)，碟形弹簧5装在第一行星盘4和第二行星盘4′之间并处于预紧状态；第一行星盘4和第二行星盘4′通过3个销轴6联接，并保证第一行星盘4和第二行星盘4′之间只允许相对移动而不允许相对转动。偏心输入轴1通过轴承安装在中心盘2和输出盘8的中心孔中，输出盘8通过轴承也安装在机架9中心孔中，中心盘2与机架9用螺栓联接。

碟形弹簧5的预紧力通过第一行星盘4和第二行星盘4′使两组钢球啮合副均时时保持无侧隙的四点接触，蝶形弹簧5的预紧力可根据啮合副无侧隙的要求条件并通过理论分析计算和试验获得。

时无回差传动二级精密钢球行星减速器的工作原理是：当偏心输入轴1转动时，其上的偏心轴段通过轴承驱动组合式行星盘做公转运动，第一行星盘4的左端面上的摆线封闭槽推动钢球3运动，受到中心盘2右端面上摆线封闭槽约束，钢球3反推组合式行星盘迫使其自转运动，实现减速器的一级减速运动。在组合式行星盘作行星运动的同时，并在一级减速运动的基础上，第二行星盘4′右端面上的摆线封闭槽推动钢球7运动，通过输出盘(轴)8左端面上摆线封闭槽，使输出盘(轴)8再一次作减速运动，实现减速器的二级减速传动(见图2)。

在时时无回差传动精密钢球行星减速器工作过程中，当钢球啮合副因磨损等原因而产生间隙时，碟形弹簧5将自动弹开，使组合式行星盘中第一行星盘4和第二行星盘4′之间产生相对分开的轴向位移，消除钢球啮合副产生的间隙，使两组钢球啮合副时时保持四点接触的无隙啮合，啮合副这种时时四点接触的无隙啮合，确保减速器正反向转动工作的时时自动无回差传动。

在时时无回差传动精密钢球行星减速器高速运转工作条件下，当啮合副各构件发生热膨胀变形导致啮合副碾轧甚至卡死等现象时，该热膨胀变形必然使组合式行星盘中第一行星盘4和第二行星盘4′之间产生相对接近的轴向位移，此时碟形弹簧5被进一步压缩，从而自动补偿钢球啮合副因热变形需要增加的轴向间隙，使钢球啮合副时时自动保持四点接触的无侧隙啮合，进而实现时时无回差传动。

因此，该精密钢球行星减速器在组合式行星盘的作用下，可时时自动调节钢球啮合副间隙，使其保持正反向运动的时时无侧隙啮合，从而实现该减速器的时时自动无回差传动。

时时无回差传动精密钢球行星减速器，无需人工调节操作，具有传动精确、传动效率高和使用寿命长等优点；对于二级精密钢球行星减速器，还有传动比大，结构体积小易于微型化等优点。

Claims (4)

1.一种时时无回差传动精密钢球行星减速器，包括偏心输入轴(1)、端面有摆线封闭槽的中心盘(2)、第一钢球组(3)、第二钢球组(7)、端面有2～4个环形槽的输出盘(8)和机架(9)，其特征是：组合式行星盘由端面加工有摆线封闭槽的第一行星盘(4)、蝶形弹簧(5)、端面同样有2～4个环形槽的第二行星盘(4′)和销轴(6)组成，碟形弹簧(5)装在第一行星盘4和第二行星盘4′之间，第一行星盘4和第二行星盘4′通过2～4个销轴6联接，组合式行星盘安装在偏心输入轴(1)的偏心部分。

2.根据权利要求1所述的时时无回差传动精密钢球行星减速器，其特征是：所述第二行星盘(4′)的端面有摆线封闭槽，输出盘(8)的端面加工有摆线封闭槽。

3.根据权利要求1所述的时时无回差传动精密钢球行星减速器，其特征是：组合式行星盘中第一行星盘(4)的摆线封闭槽、第一钢球组(3)和中心盘(2)的摆线封闭槽构成一级减速传动啮合副；第二行星盘(4′)的环形槽、第二钢球组(7)和输出盘(8)的环形槽构成等速传动啮合副。

4.根据权利要求1或2所述的时时无回差传动精密钢球行星减速器，其特征是：组合式行星盘中第一行星盘(4)的摆线封闭槽、第一钢球组(3)和中心盘(2)的摆线封闭槽构成第一级减速传动啮合副；组合式行星盘中第二行星盘(4′)的摆线封闭槽、第二钢球组(7)和输出盘(8)的摆线封闭槽构成第二级减速传动啮合副。

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