CN102168748A - 无空回蜗轮蜗杆回转减速机构 - Google Patents

Abstract

一种无空回蜗轮蜗杆回转减速机构。箱体内两副蜗杆安装在整体式蜗杆轴承偏心套内，两副蜗杆分两边透过偏心套扁长开孔与中间的输出蜗轮齿合连接，输入端驱动轴齿轮齿合转动由齿轮保持架连接的齿轮传动***，齿轮传动***可随同蜗杆做径向联动，调整丝、定位架及自动蜗杆调距器连接安装在调整端，转动调整丝通过定位架可以消除涡轮蜗杆齿合部位斜齿面初始间隙，自动蜗杆调距器可以消除机构运行中机械磨损造成的后续斜齿面齿合间隙，通过蜗轮蜗杆齿合部位斜齿面无隙齿合实现蜗轮无空回回转输出。本发明作为无空回精确回转、定位执行机构可广泛应用于涉及机械传动领域的精密光学照准、数控加工、伺服控制***。

Description

无空回蜗轮蜗杆回转减速机构

所属技术领域

本发明涉及一种无空回蜗轮蜗杆回转减速机构，属机械传动领域，应用于精密光学照准、数控加工、伺服控制、精确回转、定位执行机构。

背景技术

目前，公知的蜗轮蜗杆回转减速机构主要由蜗轮和蜗杆构成，已有的蜗轮蜗杆回转减速机构受机械加工精度、技术、工艺方面的因素影响，蜗轮蜗杆齿合部位不同程度上存在斜齿面齿合间隙，蜗轮回转输出带有程度不同的空回。使用过称中，机械磨损的发生致使空回逐渐加大，蜗轮蜗杆回转减速机构回转、定位精度随之进一步降低，即便提高加工精度等级或经常性的更换零部件也无法从根本上解决因为存在斜齿面间隙并且间隙逐渐加大导致蜗轮蜗杆回转减速机构回转、定位精度持续降低的问题。

发明内容

为解决蜗轮蜗杆回转减速机构一直存在的输出空回问题，本发明提供一种输出无空回蜗轮蜗杆回转减速机构。该无空回蜗轮蜗杆回转减速机构不仅可以方便的消除由于机械加工制造精度、技术、工艺因素引起的蜗轮输出初始空回，并且可以自动消除使用过程中机械磨损形成的后续空回，该无空回蜗轮蜗杆回转减速机构可以自动保持高精度回转、定位技术状态长效运行。

本发明解决其技术问题所采用的方案是：

组成部分及结构连接：

蜗杆、蜗杆轴承偏心套、偏心导环及蜗轮：两只同为右向或左向蜗杆分别通过一对锥形滚子轴承及锁紧螺母连接固定在各自的整体式蜗杆轴承偏心套内，蜗杆轴承偏心套中部侧壁带有扁长开孔，两端分别固定安装有偏心导环，各偏心导环均开有一个偏心距相同直径相同的偏心圆孔，蜗杆轴承套管两端与偏心圆孔连接固定，偏心孔偏心方向一致，使两只蜗杆轴承套形成整体式偏心套，蜗杆轴承偏心套内的蜗杆轴线通过两端偏心导环的偏心圆圆心。两只蜗杆分别在蜗轮两侧透过各自蜗杆轴承偏心套的侧面扁长开孔与蜗轮齿合，两只蜗杆轴向互相平行并与蜗轮轴向垂直。蜗杆轴承偏心套通过两端的偏心导环连接安装于回转减速机构箱体两边的套孔中，两端的偏心圆孔偏心方向与蜗轮轴向平行，箱体中间部分安装蜗轮。

驱动轴、驱动齿轮、中间齿轮、从动齿轮及齿轮保持架：在本无空回蜗轮蜗杆回转减速机构输入端，通过轴承在箱体上定位安装一支驱动轴，驱动轴固定安装驱动齿轮，两个相同的中间齿轮分别通过轴承与各自中间轴连接安装，两支蜗杆端部固定安装相同的从动齿轮。两个中间齿轮通过齿轮保持架齿合连接安装，轴间距为两个中间齿轮分度圆半径之和。驱动齿轮与一个中间齿轮通过齿轮保持架齿合连接安装，轴间距为驱动齿轮与中间齿轮分度圆半径之和。该中间齿轮与同侧蜗杆端部的从动齿轮通过齿轮保持架齿合连接安装，轴间距为中间齿轮与从动齿轮分度圆半径之和。另一个中间齿轮与另一侧从动齿轮通过齿轮保持架齿合连接安装，轴间距为中间齿轮与从动齿轮分度圆半径之和。

定位销、定位架、调整丝及自动蜗杆调距器：本无空回蜗轮蜗杆回转减速机构调整端，在两个蜗杆轴承偏心套端部靠内侧对称安装固定有两个定位销，两定位销轴向与蜗杆轴向平行。箱体调整端中间设置定位架导向槽，定位架中间竖向通孔为内丝螺纹管。调整丝分为上下两部分：下部主体部分为调整丝杆，丝杆下端为光轴，上部为制有内丝螺纹管的丝杆；调整丝上部分顶端为调整端头，下部为与调整丝内丝管螺纹配合的丝杆，下部丝杆旋入调整丝内丝螺纹管后通过锁紧螺母与下部调整丝杆连接固定。调整丝外丝螺纹与定位架内丝螺纹配合，调整丝旋入并穿过定位架，两端与箱体连接，定位架通过旋入调整丝连接安装于箱体调整端导向槽内，两个定位销则***固定于定位架两边开孔。自动蜗杆调距器通过轴颈螺栓连接安装于定位架两侧，加力端通过弹性连接器互相连接，两侧调整端以持续、均衡、稳定的作应力抵住定位销。

运行方式及作用原理：

输入端：驱动轴齿轮转动，齿合带动两个互相齿合的中间齿轮转动，两个中间齿轮分别齿合带动各自一边的从动齿轮转动，从动齿轮结合两侧蜗杆转动，两只同为右向或左向的蜗杆同步齿合涡轮转动。驱动轴通过轴承定位安装于机构箱体输入端，只能转动，不能径向移动。中间齿轮与驱动齿轮、蜗杆端部的从动齿轮以及中间齿轮彼此之间通过齿轮保持架齿合连接安装，如果蜗杆发生径向移动，两个中间齿轮在齿轮保持架连接作用下可以随蜗杆的径向移动而发生径向联动，而且移动过程中各轴保持原有的轴间距(相齿合的齿轮分度圆半径之和)不变，因而蜗杆轴间距在一定程度上发生变化并不影响输入端齿轮的联动齿合运转。

调整端：旋转调整丝调整端头，使定位架上、下移动推动定位销，通过上下移动定位销可以转动蜗杆轴承偏心套，蜗杆轴承偏心套沿偏心导环外圆转动，带动蜗杆发生径向位移。定位销小范围的上下移动导致蜗杆轴承偏心套带动两支蜗杆发生主要方向为沿两只蜗杆轴面并垂直于轴向的水平移动，蜗杆一定范围内做整体径向移动在输入端是允许的，并且不影响输入端齿轮的联动齿合运转。蜗杆的水平移动其方向是相向的，这种水平移动改变了蜗杆轴间距，同样起到了改变蜗轮蜗杆齿合部位斜齿面齿合间隙的作用。旋转调整丝，通过定位架调整定位销可以消除蜗轮蜗杆齿合部位的斜齿面初始齿合间隙。因蜗杆水平可调整距离设计值比较小，仅为偏心导环偏心距的几十分之一，在此移动范围内蜗杆做水平位移时，同时会发生垂直位移，因垂直位移量相对过小，只有水平量的几十分之一所以可忽略不计，即蜗杆间距调整范围内蜗杆的垂直位移不影响蜗轮蜗杆回转减速机构的正常运行。前述为通过调整丝及定位架实现蜗轮蜗杆齿合部位斜齿面的初始消隙齿合。定位销距离偏心导环圆心的距离较大，设计为偏心导环中偏心孔偏心距(即蜗杆在偏心导环内的偏心距)的几十倍，通过杠杆作用原理，加力端弹性连接器不需要很大的作应力即可通过自动蜗杆调距器推动定位销动作，通过蜗杆轴承偏心套的转动实现蜗杆的水平位移，并在本蜗轮蜗杆回转减速机构回转运行中始终有效抵住定位销以保持蜗轮蜗杆齿合部位斜齿面无隙齿合，通过消除蜗轮蜗杆齿合部位斜齿面间隙，实现蜗轮无空回回转输出、精确定位。针对机构运行过程中会发生持续性机械磨损，通过自动蜗杆调距器持续发挥作用，蜗轮蜗杆齿合部位斜齿面始终保持无隙齿合，确保本机构可在无空回回转、定位输出的高精度技术状态下长效运行。

本发明的有益效果是：本发明创造性的解决了现有涡轮蜗杆回转减速机构因存在输出空回而导致回转、定位精度难以提高、后续使用过程中精度持续下降的技术难题。本无空回涡轮蜗杆回转减速机构在现有机械加工技术、工艺条件下，不需要提高机械加工精度等级即可以相对较低的制造成本实现高精度设备的批量生产制造。

本发明对于炮瞄、制导、航海、航空、空间等领域内超长焦光学***的镜头光轴稳定、控制定位、影像跟踪、精密光学照准以及安全防范、数控加工、伺服控制，智能机器人等领域内产品、***的精密回转、定位、控制技术的提高和创新、发展具有重要作用。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。

图1是本发明中的蜗杆、蜗轮及蜗杆轴承偏心套结构图。

图2是图1的A-A剖视图。

图3是图1的B-B剖视图。

图4是本发明中的驱动轴、驱动齿轮、中间轴、中间齿轮、从动齿轮及齿轮保持架结构图。

图5是图4的A-A剖视图。

图6是图4的B-B剖视图。

图7是本发明中的定位销、定位架、调整丝及自动蜗杆调距器结构图。

图8是图7的A-A剖视图。

图9是图7的B-B剖视图。

图10是本发明中的实施例主视图。

图11是图10的A-A剖视图。

图12是图10的B-B剖视图。

图13是本发明中的实施例侧视图。

图14是图13的A-A剖视图。

图中：1.箱体，2.蜗杆，3.蜗杆轴承偏心套，4.扁长开孔，5偏心导环，6.定位销，7.锥形滚子轴承，8.蜗轮，9.驱动轴，10.驱动齿轮，11.中间齿轮，12.轴承，13.中间轴，14.从动齿轮，15.齿轮保持架，16定位架，17.调整丝，18.锁紧螺母，19.自动蜗杆调距器，20.弹性连接器，21.导向槽。

具体实施方式

在图1、图2、图3中，两只同向蜗杆(2)、一对锥形滚子轴承(7)、锁紧螺母(18-1)、蜗杆轴承偏心套(3)相连接，两只蜗杆(2)在蜗轮(8)两侧透过扁长开孔(4)与蜗轮(8)齿合，蜗杆轴承偏心套(3)通过两端的偏心导环(5)连接安装于回转减速机构箱体(1)两边的套孔中。

在图4、图5、图6中，驱动轴(9)、驱动齿轮(10)通过轴承(12-1)安装在箱体上，中间齿轮(11)通过轴承(12-2)与各自中间轴(13)连接安装，两支蜗杆(2)端部固定安装从动齿轮(14)，驱动齿轮(10)、中间齿轮(11)、从动齿轮(14)通过齿轮保持架(15)齿合连接安装。

在图7、图8、图9中，两个蜗杆轴承偏心套(3)调整端靠内侧对称安装固定有两个定位销(6)，定位架(16)通过旋入调整丝(17)连接安装于箱体调整端导向槽(21)内，两个定位销(6)***定位架(16)两边开孔，自动蜗杆调距器(19)连接安装于定位架(16)两侧，通过弹性连接器(20)抵住定位销(6)。

在图11、图12、图14中，输入端：驱动轴(9)、驱动齿轮(10)转动，齿合带动两个互相齿合的中间齿轮(11)转动，两个中间齿轮(11)分别齿合带动各自一边的从动齿轮(14)转动，从动齿轮(14)结合两侧蜗杆(2)转动，两只同向蜗杆(2)同步齿合涡轮(8)转动。驱动轴(9)通过轴承(12-1)定位安装于机构箱体(1)输入端，不能径向移动，中间齿轮(11)与驱动齿轮(10)、蜗杆(2)端部的从动齿轮(14)以及中间齿轮(11)彼此之间通过齿轮保持架(15)齿合连接安装，如果蜗杆(2)发生径向移动，两个中间齿轮(11)在齿轮保持架(15)连接作用下可以随蜗杆(2)的径向移动而发生径向联动，而且移动过程中各轴保持原有的轴间距不变。调整端：旋转调整丝(17)调整端头，使定位架(16)上、下移动推动定位销(6)，通过上下移动定位销(6)可以转动蜗杆轴承偏心套(3)，蜗杆轴承偏心套(3)沿偏心导环(5)外圆转动，带动蜗杆(2)发生径向水平位移。蜗杆(2)的水平移动其方向是相向的，这种水平移动改变了蜗杆(2)轴间距，同样起到了改变蜗轮(8)蜗杆(2)齿合部位斜齿面齿合间隙的作用。旋转调整丝(17)，通过定位架(16)调整定位销(6)可以消除蜗轮(8)蜗杆(2)齿合部位的斜齿面初始齿合间隙，实现初始无空回回转、定位输出；针对机构运行过程中会发生持续性机械磨损，加力端弹性连接器(20)可通过自动蜗杆调距器(19)推动定位销(6)动作，并在本蜗轮蜗杆回转减速机构回转运行中始终有效抵住定位销(6)，以保持蜗轮蜗杆齿合部位斜齿面无隙齿合，确保本机构可在无空回回转、定位输出的高精度技术状态下长效运行。

Claims (9)

1.一种无空回蜗轮蜗杆回转减速机构，箱体中蜗轮、蜗杆、蜗杆轴承偏心套、驱动轴、驱动齿轮、中间齿轮、从动齿轮、齿轮保持架、定位销、定位架、调整丝及自动蜗杆调距器互相结构连接，其特征是：通过转动调整丝可以调整蜗杆轴间距，通过调整蜗杆轴间距消除蜗轮蜗杆齿合部位斜齿面初始齿合间隙，实现蜗轮回转输出初始零空回；该回转减速机构运行过程中，自动蜗杆调距器通过自动调整蜗杆轴间距，消除由于机械磨损而引起的蜗轮蜗杆齿合部位斜齿面后续齿合间隙，保持该回转减速机构的无空回回转运行。

2.根据权利1.所述的无空回蜗轮蜗杆回转减速机构，其特征是：两只同为右向或左向蜗杆各自通过一对锥形滚子轴承及锁紧螺母连接安装在各自的整体式蜗杆轴承偏心套中，该蜗杆轴承偏心套两端固定安装有偏心距相同、偏心方向一致的偏心导环，蜗杆轴线均通过各自蜗杆轴承偏心套两端偏心导环的偏心圆圆心，套体侧壁中部在与偏心导环偏心方向的垂直方向上开有沿套体长度方向加长的扁长孔。

3.根据权利1.所述的无空回蜗轮蜗杆回转减速机构，其特征是：两只蜗杆分别通过各自的蜗杆轴承偏心套平行安装在蜗轮两侧，蜗杆与蜗轮透过蜗杆轴承偏心套侧壁的扁长孔互相齿合，蜗杆轴承偏心套通过套体两端的偏心导环连接安装于回转减速机构箱体两边的套孔中。

4.根据权利1.所述的无空回蜗轮蜗杆回转减速机构，其特征是：蜗杆轴承偏心套随套体两端的偏心导环转动时，安装于套内的蜗杆随之发生径向移动。

5.根据权利1.所述的无空回蜗轮蜗杆回转减速机构，其特征是：箱体输入端通过轴承定位安装一支驱动轴，驱动轴通过驱动齿轮齿合一个中间齿轮，两个互相齿合的中间齿轮分别齿合两侧从动齿轮，联动两支安装于蜗杆轴承偏心套中的同向蜗杆共同齿合蜗轮回转，输入端相互齿合的齿轮之间通过齿轮保持架连接固定。

6.根据权利1.所述的无空回蜗轮蜗杆回转减速机构，其特征是：在齿轮保持架的连接固定下，以通过轴承被径向定位的驱动齿轮轴心为固定点，中间齿轮和从动齿轮可以随同两只蜗杆在其径向移动范围内做联动径向位移，各个齿轮之间齿合连接关系保持不变。

7.根据权利1.所述的无空回蜗轮蜗杆回转减速机构，其特征是：蜗杆轴承偏心套调整端安装有定位销，通过定位销推动蜗杆轴承偏心套沿偏心导环转动使蜗杆做径向移动。

8.根据权利1.所述的无空回蜗轮蜗杆回转减速机构，其特征是：通过转动调整丝使定位架上、下移动，定位架推动定位销移动。

9.根据权利1.所述的无空回蜗轮蜗杆回转减速机构，其特征是：自动蜗杆调距器通过弹性连接器作应，以调整端抵住定位销，通过对定位销施加持续、稳定、均衡的作应力推动蜗杆轴承偏心套带动蜗杆做水平相向移动，通过始终消除斜齿面间隙保持蜗轮无空回回转运行。

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