CN103883708A - 一种齿轮齿条传动机构消隙装置以及齿轮齿条传动机构 - Google Patents

一种齿轮齿条传动机构消隙装置以及齿轮齿条传动机构 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种齿轮齿条传动机构消隙装置以及齿轮齿条传动机构。该消隙装置包括安装座以及与安装座转动配合且装有齿轮的基座，安装座上设有导向杆，导向杆上滑动配合有用于牵引安装座使齿轮贴紧齿条的滑移件，导向杆上还设有用于带动滑移件的驱动机构。通过驱使齿轮向齿条移动以消除两者之间的间隙，所耗费的人力物力均较少；滑移件和基座均以回转销轴为支点，与基座相比，滑移件的力矩较大，因此只需向滑移件施加较小的力，就能驱使基座运动；在螺母与滑移件之间设有碟形弹簧，施加在螺母上的旋紧力先转变为碟形弹簧的张紧力，然后再施加到滑移件上，既避免对滑移件造成任何损坏，也可保证齿轮齿条能平稳运行。

Description

一种齿轮齿条传动机构消隙装置以及齿轮齿条传动机构
技术领域
本发明涉及一种机床设备，具体涉及一种齿轮齿条传动机构消隙装置以及含有该消隙装置的齿轮齿条传动机构。
背景技术
在数控机床伺服进给驱动中，常采用滚珠丝杠螺母传动机构，对于长距离伺服进给驱动，则选用齿轮齿条传动机构。齿轮齿条传动在机床的传动装置中应用非常广泛，其主要作用有：改变运动方向、减速、增大扭矩等等。
然而，齿轮齿条啮合存在一定的间隙，在反向运动时还会存在反向间隙，这就会影响传动精度。为了保证数控机床进给***的传动精度和工作平稳性，必须尽可能消除齿轮齿条之间的传动间隙。但齿轮齿条及相应的固定基座在实际加工和装配过程中存在一定的误差，直接装夹并不能使齿轮齿条的啮合达到所需的程度。并且，齿轮齿条在工作过程中也存在一定的磨损，导致齿轮齿条啮合间隙发生变化。
目前双伺服电机齿轮消隙驱动方式控制技术已经成熟，但是，这种消隙方式需要配置两套伺服电机及其驱动器，控制比较复杂，成本高。还有在齿轮齿条传动机构中加入弹簧机构来实现齿轮齿条间隙的自动调整，但其稳定性和可靠性较低。
如申请号为200920353428.9的中国专利文献公开了一种齿条传动侧隙调节装置，与齿轮配套使用。该装置包括齿条与支架，齿条安装在支架上并与齿轮啮合，支架的一侧水平凸伸出台阶，该台阶具有相互垂直的安装面和支承面，安装面呈水平状，安装面上开设有螺孔，齿条上开设有与螺孔一一对应的调节孔，一弹性元件的一端固定在支承面上，另一端与齿条抵触，一调节螺钉的一端与螺孔啮合，另一端穿设于调节孔中并在调节孔中可水平地滑动，齿轮与齿条啮合时调节孔沿调节螺钉滑动。利用弹性元件的弹性来实现调节孔相对调节螺钉具有可调距离,使齿轮与齿条啮合时相互之间的作用力能达到动态平衡，自动调节齿轮齿条中心距，使齿条紧贴齿轮啮合，达到调节侧隙的目的。
该装置的不足之处在于，结构太过复杂，加工制造、装配调节难度太大；并且，该装置是通过移动齿条来消除齿轮齿条之间的间隙的，而在多数传动***中，齿条的长度（占用空间）以及强度均较大，应用起来非常困难。
发明内容
本发明提供了一种齿轮齿条传动机构消隙装置，该装置结构紧凑，调整简单，传动平稳。
一种齿轮齿条传动机构消隙装置，包括安装座以及与安装座转动配合且装有齿轮的基座，所述安装座上设有导向杆，该导向杆上滑动配合有用于牵引安装座使齿轮贴紧齿条的滑移件，所述导向杆上还设有用于带动滑移件的驱动机构。
作为优选，安装座与基座之间通过回转销轴转动配合。当驱动机构带动滑移件沿着导向杆滑动时，滑移件即牵引着基座绕回转销轴向安装座方向运动，齿轮就随基座向齿条运动，齿轮与齿条接触并施加一定的载荷至齿条上，从而消除齿轮齿条之间存在的间隙。并且，滑移件和基座均以回转销轴为支点，但与基座相比，滑移件的力矩较大，因此驱动机构只需向滑移件施加较小的力，就能驱使基座运动，节省人力物力。
本发明是通过驱使齿轮向齿条移动以消除两者之间的间隙的，因多数齿轮齿条传动***中齿轮的体积或占有空间均比齿条相对较小，因此移动齿轮所耗费的人力物力均较少。
本发明中，所述滑移件与基座固定连接且带有与导向杆间隙配合的导向孔。滑移件可以是板状或杆状，导向杆穿过该导向孔，所述驱动机构即位于滑移件远离安装座的一侧。导向杆与导向孔之间的间隙决定了滑移件在导向杆上的移动距离。
驱动机构的形式多样，本发明中，所述导向杆带有外螺纹，所述驱动机构为与导向杆螺纹配合的螺母。通过简单地旋入或旋出螺母即可驱使滑移件移动，从而调整齿轮齿条的间隙。
所述螺母与滑移件之间设有弹性缓冲件。如此通过旋入螺母施加的压力不会直接、瞬间传递到滑移件上，而是通过弹性缓冲件缓慢传递，既避免对高强度的滑移件造成任何损坏，也可保证在调节间隙时齿轮齿条仍能平稳运行。
作为优选，所述弹性弹性缓冲件为套设在导向杆上的碟形弹簧，碟形弹簧的两端分别与滑移件和螺母相作用。施加在螺母上的旋紧力先转变为碟形弹簧的张紧力，然后再施加到滑移件上，更加温和平稳。通过控制碟形弹簧的压缩变形量可以调节其张紧力，从而精细调节齿轮施加到齿条上的载荷。
作为优选，所述导向杆与碟形弹簧之间设有衬套。衬套有利于消除碟形弹簧受压缩时碟形弹簧与导向杆之间产生的磨损，减少导向杆与碟形弹簧之间的摩擦，延长装置使用寿命。
为使装置结构更为紧凑，便于安装，所述衬套的一端带有与滑移件相抵的外翻边，另一端滑动安装有与螺母相配合的限位套，碟形弹簧的两端分别与外翻边和限位套相抵接。衬套、限位套通过碟形弹簧的连接成为一个整体，安装时，将带有碟形弹簧和限位套的衬套直接套在导向杆上即可。
外翻边和限位套也有利于消除碟形弹簧受压缩时对滑移件和螺母造成的磨损，进一步延长装置使用寿命。
作为优选，所述导向杆上还套设有位于螺母和限位套之间的垫片，垫片分别与衬套和螺母相作用。垫片有利于限制螺母的旋入程度，防止碟形弹簧变形过度。
本发明还提供了一种含有所述消隙装置的齿轮齿条传动机构，包括安装座以及与安装座转动配合的基座，基座上装有依次联动的伺服电机、减速机和齿轮，齿轮上啮合有齿条，所述安装座上设有导向杆，该导向杆上滑动配合有用于牵引安装座使齿轮贴紧齿条的滑移件，所述导向杆上还设有用于带动滑移件的驱动机构。
当需要调整齿轮齿条之间的间隙时，根据杠杆原理计算碟形弹簧需要施加到滑移件上的压力的大小，并将该压力转换为碟形弹簧的压缩变形量，由此将螺母向导向杆旋入与变形量相同的距离即可。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
（1）本发明设有能与安装座作相对运动的基座，并将齿轮安装在基座上，通过驱使齿轮向齿条移动以消除两者之间的间隙，与移动齿条相比，移动齿轮所耗费的人力物力均较少，应用起来更为简便；
（2）本发明的基座上固定有滑移件，滑移件和基座均以回转销轴为支点，与基座相比，滑移件的力矩较大，因此只需向滑移件施加较小的力，就能驱使基座运动；
（3）本发明在螺母与滑移件之间设有碟形弹簧，施加在螺母上的旋紧力先转变为碟形弹簧的张紧力，然后再施加到滑移件上，既避免对高强度的滑移件造成任何损坏，也可保证在调节间隙时齿轮齿条仍能平稳运行；
（4）本发明通过控制碟形弹簧的变形量可以调节其张紧力，从而精细调节齿轮施加到齿条上的载荷；
（5）本发明在碟形弹簧与导向杆之间设置衬套，衬套有利于消除碟形弹簧受压缩时碟形弹簧与导向杆之间产生的磨损，减少导向杆与碟形弹簧之间的摩擦，延长装置使用寿命；
（6）本发明的衬套和限位套通过碟形弹簧的连接成为一个整体，安装时，将带有碟形弹簧和限位套的衬套直接套在导向杆上即可，衬套的外翻边和限位套也有利于消除碟形弹簧受压缩时对滑移件和螺母造成的磨损，进一步延长装置使用寿命；
（7）本发明的导向杆上还套设有位于螺母和限位套之间的垫片，垫片分别与衬套和螺母相作用，有利于限制螺母的旋入程度，防止碟形弹簧变形过度。
附图说明
图1为本发明一种齿轮齿条传动机构的正面结构示意图；
图2为本发明一种齿轮齿条传动机构的顶面结构示意图；
图3为本发明一种齿轮齿条传动机构消隙装置的结构示意图；
图4为图3中A部分的放大图；
图5为规格（蝶形弹簧内孔孔径）为16的蝶形弹簧张紧力和压缩变形量关系图；
其中，1：基座，2：伺服电机，3：减速机，4：齿轮，5：齿条固定座，6：齿条，7：安装座，8：固定底座，9：回转销轴，10：导向杆，11：滑移件，12：导向孔，13：衬套，14：外翻边，15：限位套，16：碟形弹簧，17：螺母，18：垫片。
具体实施方式
如图1、图2所示，本发明一种齿轮齿条传动机构，包括基座1，基座1上安装有依次联动的伺服电机2、减速机3和齿轮4，齿轮4与安装在齿条固定座5上的齿条6相啮合。
本发明的齿轮齿条传动机构中设有消隙装置，该消隙装置包括安装座7，安装座7通过螺栓安装在固定底座8上，基座1通过回转销轴9与安装座7转动配合，便于安装座7绕回转销轴9向基座1方向运动。
如图3、图4所示，安装座7上设有导向杆10，基座1上固定连接有板状的滑移件11，滑移件11带有与导向杆10间隙配合的导向孔12。当滑移件11沿着导向杆10移动时，滑移件11也牵引着安装座7绕回转销轴9运动，驱使齿轮4贴紧齿条6。导向杆10与导向孔12之间的间隙决定了滑移件11在导向杆10上的移动距离。
在滑移件11远离安装座7的一侧，导向杆10上套设有衬套13，衬套13的一端带有与滑移件11相抵的外翻边14，另一端滑动安装有限位套15，衬套13的外翻边14与限位套15之间抵接有一组碟形弹簧16。压缩碟形弹簧16会使之产生一定的张紧力，该张紧力即能驱使滑移件11运动。碟形弹簧16的内部张紧力与压缩变形量的关系如图5所示。
导向杆10带有外螺纹，导向杆10上设有与导向杆10螺纹配合的螺母17。通过旋入或旋出螺母17可简单地调整碟形弹簧16的压缩变形量以及张紧力，从而调整施加到滑移件11上的压力的大小。
在限位套15和螺母17之间，导向杆10上还套设有垫片18。垫片18用于限制螺母17的旋入程度，防止碟形弹簧16变形过度。垫片18与衬套13端部（远离滑移件11的一端）之间的距离为碟形弹簧16的预留变形量。
当需要调整齿轮4与齿条6之间的间隙时，根据杠杆原理计算碟形弹簧16需要施加到滑移件11上的压力的大小，并将该压力转换为碟形弹簧16的压缩变形量，由此将螺母17向导向杆10旋入与变形量相同的距离即可。

Claims (9)

1.一种齿轮齿条传动机构消隙装置，其特征在于，包括安装座以及与安装座转动配合且装有齿轮的基座，所述安装座上设有导向杆，该导向杆上滑动配合有用于牵引安装座使齿轮贴紧齿条的滑移件，所述导向杆上还设有用于带动滑移件的驱动机构。
2.如权利要求1所述的齿轮齿条传动机构消隙装置，其特征在于，所述滑移件与基座固定连接且带有与导向杆间隙配合的导向孔。
3.如权利要求1所述的齿轮齿条传动机构消隙装置，其特征在于，所述导向杆带有外螺纹，所述驱动机构为与导向杆螺纹配合的螺母。
4.如权利要求3所述的齿轮齿条传动机构消隙装置，其特征在于，所述螺母与滑移件之间设有弹性缓冲件。
5.如权利要求4所述的齿轮齿条传动机构消隙装置，其特征在于，所述弹性缓冲件为套设在导向杆上的碟形弹簧，碟形弹簧的两端分别与滑移件和螺母相作用。
6.如权利要求5所述的齿轮齿条传动机构消隙装置，其特征在于，所述导向杆与碟形弹簧之间设有衬套。
7.如权利要求6所述的齿轮齿条传动机构消隙装置，其特征在于，所述衬套的一端带有与滑移件相抵的外翻边，另一端滑动安装有与螺母相配合的限位套，碟形弹簧的两端分别与外翻边和限位套相抵接。
8.如权利要求7所述的齿轮齿条传动机构消隙装置，其特征在于，所述导向杆上还套设有位于螺母和限位套之间的垫片，垫片分别与衬套和螺母相作用。
9.一种齿轮齿条传动机构，其特征在于，包括安装座以及与安装座转动配合的基座，基座上装有依次联动的伺服电机、减速机和齿轮，齿轮上啮合有齿条，所述安装座上设有导向杆，该导向杆上滑动配合有用于牵引安装座使齿轮贴紧齿条的滑移件，所述导向杆上还设有用于带动滑移件的驱动机构。
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