CN104942609A - 一种齿轮齿条驱动回转工作台 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种齿轮齿条驱动回转工作台，其包括工作台、箱体、抬升驱动机构、回转驱动机构以及消隙机构；回转驱动机构采用齿轮齿条驱动，齿条由两个齿条叠加构成；消隙机构包括放置于两个齿条内部形成的空腔内的丝杠轴、轴承支座、滚针轴承、螺母、螺母支座及平面涡卷弹簧。该回转工作台采用的是液压缸驱动，可以实现回转工作台的180度定角度转位，可自动消除间隙，并且传递扭矩大、结构简单、工作可靠。

Description

一种齿轮齿条驱动回转工作台

技术领域

本发明属于机床设备技术领域，涉及数控机床的回转工作台，尤其是能自动消除齿侧间隙的齿轮齿条驱动的回转工作台。

背景技术

高精度的回转工作台是数控机床的不可缺少重要部件之一，在有些场合需要180度定角度转位的回转工作台。要实现定角度转位,采用液压缸驱动、齿轮齿条副传动是比较好的选择。但齿轮齿条传动往往存在着齿侧间隙，这就要求齿轮齿条传动机构必须采取措施消除齿侧间隙，以保证机构的双向传动精度。因此，对于高精度的机床而言，消除齿轮齿条机构的间隙变得尤为重要。

目前消除齿轮齿条机构的间隙通常采用的方法是双片薄齿轮错齿调整法。在该方法中，当齿轮齿条机构出现间隙时，通过弹簧的拉力使两片薄齿轮相互错位。虽然该方法能够自动的消除间隙，但由于传递扭矩受到弹簧拉力的限制，故此种消隙机构只能用在传动负载较小的场合，目前还没有应用于高精度的回转工作台。

鉴于上述，有必要寻找一种新的办法消除齿轮齿条驱动的数控回转工作台传动间隙，以保证正反运动传动精度。

发明内容

本发明为了解决现有上述现有技术存在的问题，提出一种结构简单、传动精度高，可以自动消除齿侧间隙的齿轮齿条驱动的回转工作台。

本发明是通过以下方案实现的：

上述的齿轮齿条驱动回转工作台，包括工作台和箱体，所述工作台通过花键轴与所述箱体装配连接，并由所述花键轴支撑限位；所述回转工作台还包括有抬升驱动机构、回转驱动机构以及消隙机构；所述的回转驱动机构、抬升驱动机构和消隙机构装设于所述箱体内，且所述的回转驱动机构和抬升驱动机构分别与所述花键轴装配连接并驱动该花键轴；所述回转驱动机构主要包括齿轮轴、齿条、第二缸套、左端盖、左活塞、第三缸套、右端盖及右活塞；所述齿轮轴通过花键啮合与所述花键轴连接在一起；所述齿条是由第一齿条和第二齿条两个齿条叠加构成，与所述齿轮轴上的齿轮啮合；所述的第二缸套和第三缸套同轴安装在所述箱体内；所述的左活塞和右活塞分别安装在所述齿条的左右两端，分别置于所述第二缸套和第三缸套内；所述的左端盖和右端盖分别固定联接在所述箱体左右两端上，且分别与所述第二缸套和第三缸套固定联接；所述的左端盖、左活塞、第二缸套一起构成油缸的左腔，所述的右端盖、右活塞、第三缸套一起构成油缸的右腔；所述消隙机构包括丝杠轴、轴承支座、滚针轴承、螺母、螺母支座及平面涡卷弹簧；所述的丝杠轴、轴承支座、滚针轴承、螺母、螺母支座及平面涡卷弹簧都放置于所述第一齿条和第二齿条的内部形成的空腔内；所述丝杠轴两端通过所述滚针轴承安装在所述轴承支座上，所述轴承支座固定在所述第二齿条上；所述的丝杠轴与螺母相配，所述螺母通过所述螺母支座安装在所述第一齿条上；所述平面涡卷弹簧的两端分别固定在所述丝杠轴和所述第二齿条上。

所述的齿轮齿条驱动回转工作台，其中：所述第一齿条和所述第二齿条厚度相等，且所述的第一齿条与第二齿条的厚度之和与所述齿轮轴的齿轮宽度相等。

所述的齿轮齿条驱动回转工作台，其中：该抬升驱动机构主要包括第一缸套、活塞杆、密封盖及推力球轴承；所述第一缸套通过螺钉固定连接在所述箱体的内壁上；所述活塞杆上加工有活塞，穿设于所述第一缸套，前端通过所述推力球轴承与所述花键轴接触；所述密封盖位于所述活塞杆的后端，固定连接在所述第一缸套上。

有益效果：

本发明的齿轮齿条驱动回转工作台，采用的是液压缸驱动，采用齿轮齿条驱动的回转驱动机构，可以实现回转工作台的180度定角度转位，并且该回转驱动机构的齿条采用双齿条结构，结合设置的消隙机构，在齿轮轴的齿轮与齿条间出现传动间隙时，平面涡卷弹簧会给消隙机构的丝杠轴一个回转转矩，带动丝杠轴旋转一个角度，使两齿条之间出现一个轴向的相对位移，即实现第一齿条和第二齿条错齿，使当量齿厚增大，从而消除齿轮轴上的齿轮与齿条间的传动间隙。因此，本发明的齿轮齿条驱动回转工作台可自动消除间隙，并且齿条错齿运动是不可逆的，传递扭矩与平面涡卷弹簧的弹力无关，传递扭矩大、结构简单、工作可靠。

附图说明

图1是本发明的可自动消除间隙的齿轮齿条驱动回转工作台主剖视图；

图2是图1所示沿A-A的旋转剖视图；

图3是图2的沿B-B的剖视图；

图4是图2的沿C-C的剖视图；

图5是图2的沿E-E的剖视图。

图中所示：

1-工作台

2-花键轴

3-箱体

4-抬升驱动机构

    41-第一缸套

42-活塞杆

43-密封盖

44-推力球轴承

5-回转驱动机构

    51-齿轮轴

52-齿条

   521-第一齿条

   522-第二齿条

53-第二缸套

54-左端盖

55-左活塞

56第三缸套

57-右端盖

58-右活塞

6-消隙机构

    61-丝杠轴

62-轴承支座

63-滚针轴承

64-螺母

65-螺母支座

66-平面涡卷弹簧。

具体实施方式

如图1至图5所示，本发明的齿轮齿条驱动回转工作台，采用液压驱动，包括工作台1、箱体3、抬升驱动机构4、回转驱动机构5以及消隙机构6；其中工作台1通过花键轴2与箱体3装配连接，并由花键轴2支撑限位，且工作台1通过螺钉固定连接在花键轴2上；回转驱动机构4、抬升驱动机构5和消隙机构6装设于箱体3内，且回转驱动机构3和抬升驱动机构4分别与花键轴2装配连接并驱动该花键轴2；

图1至图5中，图1展示了该齿轮齿条驱动回转工作台的抬起驱动机构以及各零件在箱体里的安装关系；图2展示了可自动消除间隙的齿轮齿条驱动回转工作台的回转驱动机构、消隙机构、以及各零件的安装关系；图3展示了消隙机构的安装定位原理以及两齿条的安装关系；图4展示了丝杠轴的安装关系；图5展示了平面涡卷弹簧的安装关系。

如图1所示，该抬升驱动机4主要包括第一缸套41、活塞杆42、密封盖43及推力球轴承44。第一缸套41通过螺钉固定连接在箱体3的内壁上；活塞杆42上加工有活塞，穿设于第一缸套41，前端通过推力球轴承44与花键轴2接触；密封盖43位于活塞杆42的后端，通过螺钉固定连接在第一缸套41上；当活塞杆42下方腔体内通油时，会推动活塞杆42，活塞杆42通过推动推力球轴承44使花键轴2向上做抬起运动，花键轴2推动工作台1做抬起运动。

如图1、2所示，回转驱动机构5主要包括齿轮轴51、齿条52、第二缸套53、左端盖54、左活塞55、第三缸套56、右端盖57及右活塞58。齿条52是由第一齿条521和第二齿条522两个齿条叠加构成，与齿轮轴51上的齿轮啮合；第一齿条521和第二齿条522厚度相等，且第一齿条521、第二齿条522的厚度之和与齿轮轴51的齿轮宽度相等。第二缸套53、第三缸套56同轴安装在箱体3内。左活塞55、右活塞58分别安装在齿条的左右两端，置于缸套内。左端盖54、右端盖57通过螺钉分别固定联接在箱体3左右两端上，且与缸套固定联接。左端盖54、左活塞55、第二缸套53一起构成油缸的左腔，右端盖57、右活塞58、第三缸套56一起构成油缸的右腔。齿轮轴51通过花键啮合与花键轴2连接在一起，工作台1通过螺钉固定连接在花键轴2上。当油缸的左腔通油时，会推动左活塞55使其向右做直线运动，从而推动第一齿条521和第二齿条522一起向右运动，齿条通过与齿轮轴51的啮合带动齿轮轴51逆时针回转运动，使花键轴2和工作台1一起做逆时针回转运动；同理当油缸的右腔通油时，会推动右活塞58向左做直线运动，从而推动第一齿条521和第二齿条522两齿条一起向左运动，两齿条通过与齿轮轴51的啮合带动齿轮轴51的顺时针回转运动，使花键轴2和工作台1一起做顺时针回转运动。从而实现了工作台1的180度正反回转运动。

如图2至图5所示，消隙机构6主要包括丝杠轴61、轴承支座62、滚针轴承63、螺母64、螺母支座65、平面涡卷弹簧66。丝杠轴61两端通过滚针轴承63安装在轴承支座62上，轴承支座62通过螺钉固定在第二齿条522上。丝杠轴61与螺母64相配，螺母64通过螺母支座65安装在第一齿条521上，平面涡卷弹簧66的两端通过螺钉分别固定在丝杠轴61和第二齿条522上。丝杠轴61、轴承支座62、滚针轴承63、螺母64、螺母支座65、平面涡卷弹簧66都放置于第一齿条521和第二齿条522内部形成的空腔内。当齿轮轴51的齿轮与齿条间出现传动间隙时，平面涡卷弹簧66会给丝杠轴61一个回转转矩，带动丝杠轴61旋转一个角度。从而使丝杠轴61与螺母64之间出现一个轴向的相对位移，因为螺母64与丝杠轴61分别安装在第一齿条521和第二齿条522两齿条上，两齿条之间也会出现一个轴向的相对位移，即实现第一齿条521和第二齿条522错齿，使当量齿厚增大，从而消除齿轮轴51上的齿轮与齿条52间的传动间隙。

Claims (3)

1.一种齿轮齿条驱动回转工作台，包括工作台和箱体，其特征在于：所述工作台通过固定连接的花键轴与所述箱体装配连接，并由所述花键轴支撑限位；

所述回转工作台还包括有抬升驱动机构、回转驱动机构以及消隙机构；

所述的回转驱动机构、抬升驱动机构和消隙机构装设于所述箱体内，且所述的回转驱动机构和抬升驱动机构分别与所述花键轴装配连接并驱动该花键轴；

所述回转驱动机构主要包括齿轮轴、齿条、第二缸套、左端盖、左活塞、第三缸套、右端盖及右活塞；

所述齿轮轴通过花键啮合与所述花键轴连接在一起；所述齿条是由第一齿条和第二齿条两个齿条叠加构成，与所述齿轮轴上的齿轮啮合；所述的第二缸套和第三缸套同轴安装在所述箱体内；所述的左活塞和右活塞分别安装在所述齿条的左右两端，分别置于所述第二缸套和第三缸套内；所述的左端盖和右端盖分别固定联接在所述箱体左右两端上，且分别与所述第二缸套和第三缸套固定联接；所述的左端盖、左活塞、第二缸套一起构成油缸的左腔，所述的右端盖、右活塞、第三缸套一起构成油缸的右腔；

所述消隙机构包括丝杠轴、轴承支座、滚针轴承、螺母、螺母支座及平面涡卷弹簧；所述的丝杠轴、轴承支座、滚针轴承、螺母、螺母支座及平面涡卷弹簧都放置于所述第一齿条和第二齿条的内部形成的空腔内；所述丝杠轴两端通过所述滚针轴承安装在所述轴承支座上，所述轴承支座固定在所述第二齿条上；所述的丝杠轴与螺母相配，所述螺母通过所述螺母支座安装在所述第一齿条上；所述平面涡卷弹簧的两端分别固定在所述丝杠轴和所述第二齿条上。

2.如权利要求1所述的齿轮齿条驱动回转工作台，其特征在于：所述第一齿条和所述第二齿条厚度相等，且所述的第一齿条与第二齿条的厚度之和与所述齿轮轴的齿轮宽度相等。

3.如权利要求1或2所述的齿轮齿条驱动回转工作台，其特征在于：该抬升驱动机主要包括第一缸套、活塞杆、密封盖及推力球轴承；

所述第一缸套通过螺钉固定连接在所述箱体的内壁上；所述活塞杆上加工有活塞，穿设于所述第一缸套，前端通过所述推力球轴承与所述花键轴接触；所述密封盖位于所述活塞杆的后端，固定连接在所述第一缸套上。