CN108431453B - 精密行星齿轮机构 - Google Patents

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Abstract

一种精密行星齿轮机构，包括：小齿轮；可动环形齿轮；固定环形齿轮；一个或多个行星齿轮；其中每个行星齿轮同时与小齿轮、固定环形齿轮以及可动环形齿轮啮合；小齿轮包括具有斜面体齿状部的齿轮；每个行星齿轮包括具有斜面体齿状部的齿轮；其中，所述斜面体齿状部具有校正值，所述校正值沿齿的纵向线性地变化；其中所述斜面体齿状部的每个齿具有从所述斜面体齿轮的顶点沿着所述齿的纵向移动而增加的厚度和高度。

Description

精密行星齿轮机构
技术领域
本发明涉及一种精密行星齿轮机构，例如应用于自动机器(robotic machine，机器人机器)，以用于机械臂的操作。
特别地，本发明涉及一种行星齿轮机构，该行星齿轮机构被构造成靠近机械臂的关节安装，并且能够传递必要的扭矩且同时确保：角位置的精确传递、尺寸小、重量轻以及对外部载荷的刚度。
背景技术
行星齿轮机构是已知的，其具有锥齿轮以补偿施加在行星齿轮机构本身的齿轮上的轴向推力。
此外，为了限制锥齿轮之间的反冲，已知提供一种带有弹簧的轴向推力***，该弹簧保持锥齿轮的齿彼此接触。
上述行星齿轮机构受到精度不足且具有有限齿轮比(gear ratio，传动比)的缺点的影响。
发明内容
本发明的目的是提供一种克服上述缺点的行星齿轮机构。
特别是，本发明的目的是提供一种精密行星齿轮机构，其紧凑且便宜，并且具有：高齿轮比；性能良好；并且齿轮之间没有反冲。
根据本发明，提供了根据所附权利要求的行星齿轮机构。
附图说明
下面将参照示出本发明的非限制性实施例的附图描述本发明，在附图中：
-图1是根据本发明的行星齿轮机构的结构的示意图；
-图2是根据本发明的行星齿轮机构的分解图；
-图3是图2的行星齿轮机构的纵向截面；
-图4示出了根据本发明的行星齿轮机构的变型；
-图5是根据本发明的行星齿轮机构的细节的示意图；
-图6示出了根据本发明的齿轮的理论模型，该齿轮具有带直齿的斜面体齿状部；以及
-图7示出了根据本发明的行星齿轮机构的另一变型。
具体实施方式
在图1至3中，附图标记1表示具有输入侧E和输出侧O的行星齿轮机构的整体。“输入侧E”是指行星齿轮机构1的被构造成接纳小齿轮2并与该小齿轮联接的一侧，小齿轮以已知方式连接至外部马达(未示出)，所述外部马达特别是电动马达。“输出侧O”指的是被构造成与例如机械臂等部件联接的一侧，其向所述部件传输运动。
根据图2和图3，行星齿轮机构1包括具有内部贯通腔体4和纵向轴线L1的外部圆柱形外壳3。腔体4通过分别位于输入侧E和输出侧O的区域中的端部开口5和6而面向外壳3的外部。有利地，腔体4能够容纳润滑剂密封***(其为已知的且因此未示出)，以密封行星齿轮机构1并且保护行星齿轮机构免受污染。
外壳3被构造成在行星齿轮机构1的使用期间保持静止。特别地，外壳3包括凸缘7，该凸缘从行星齿轮机构1径向地向外突出并且具有围绕轴线L1均匀分布的、用于供螺钉(未示出)通过的孔8，所述螺钉能够将外壳3固定至自动机器的相应臂(未示出)。
行星齿轮机构1还包括固定环形齿轮9，该固定环形齿轮以成角度且轴向的固定方式联接至外壳3。固定环形齿轮9径向突伸到腔体4中。固定环形齿轮9基本垂直于轴线L1。固定环形齿轮9将腔体分成输入部分10和输出部分11。
根据附图，固定环形齿轮9与外壳3一起制成一个单一件，从而形成单一体；通过这样做，行星齿轮机构1的刚度增加并且组装行星齿轮机构1所需的时间和成本降低。根据一个变型(这里未示出)，固定环形齿轮9与外壳3分离并且联接至外壳3。
行星齿轮机构1还包括行星架12，该行星架通过输入部分10中的开口5***到外壳3中。行星架12与轴线L1同轴并且被安装成围绕轴线L1旋转。
特别地，行星架12包括具有圆形形状的中心开口14的盘形板13，小齿轮2可以通过该中心开口***到行星齿轮机构1中。有利地，开口14被构造成容纳润滑剂密封***(其为已知的并且因此未示出)，以密封行星齿轮机构1并保护行星齿轮机构免于污染。根据一变型(这里未示出)，开口14被构造成容纳(已知的)轴承，所述轴承能够轴向地和/或径向地约束小齿轮2的位置，以便改进行星齿轮机构1的功能和精度。
以已知的方式，行星齿轮机构1包括介于行星架12与外壳3之间的装置，以确保所述行星架12和所述外壳3之间的相对旋转。例如，行星齿轮机构1包括轴承c1和相应的垫圈gl，轴承和垫圈安装在行星架12的板13上，从而能够进行行星架12和外壳3的输入部分10之间的相对旋转。
根据一变型(这里未示出)，行星架12与外壳3之间的轴承cl不具有外圈，并且轴承的滚柱(roller)直接在外壳3的输入部分10上滚动，该输入部分被适当地制备和处理。通过这样做，所占据的空间减小并且行星齿轮机构1的刚性和紧凑性增加。
行星架12的板13沿着轴线L1布置在固定环形齿轮9的旁边，但是该板与该固定环形齿轮间隔开，以避免所述固定环形齿轮9与板之间的相对摩擦。
行星架12还包括多个销15，每个销均具有基本平行于轴线L1的轴线L2。
销15围绕轴线L1均匀分布。在所示的示例中，具有三个销并且它们都从板13的相同侧朝向开口6突伸到腔体4中。根据一变型(这里未示出)，销15的数量是不同的并且这取决于行星齿轮机构1的应用类型。销15与行星架12的板13一起制造为一个单一件的事实增加了行星齿轮机构1的刚度和阻力，同时提高了行星齿轮机构1的成本效益和紧凑性。根据一变型(这里未示出)，每个销15都是连接到行星架12的板13的单独元件。
在所示的示例中，每个销15具有圆柱形本体，该销沿纵向具有：端部16和介于端部16与板13之间的中间部17。端部16具有比中间部17的直径小的直径。每个销15具有螺纹孔18，该螺纹孔与相应的轴线L2同轴并且形成在端部16内。孔18通过靠近于销15的自由端形成的开口与外部相通。
行星齿轮机构1还包括多个行星齿轮19。每个行星齿轮19包括具有斜面体齿状部的齿轮，以下称为斜面体齿轮(beveloid gear，锥齿轮)。
“具有斜面体齿状部的齿轮”或“斜面体齿轮”是指有齿的渐开线齿轮，通常被称作锥形渐开线齿轮或斜面体齿轮(在图6中示出了其理论模型)，其具有厚度s的齿Z，齿的根部以及该齿轮的外径都沿着节圆柱(pitch cylinder)的轴线渐缩。斜面体齿轮不是正锥形齿轮，因为轴线处的所有正截面均表现为具有直齿的相同圆柱齿轮，该圆柱齿轮具有其自己的校正值x。当沿着齿Z的纵向从顶点V移动时，随着校正值x沿着齿Z的纵向线性地变化，齿Z的厚度s和高度h增加。
图6示出了具有直齿的斜面体齿轮的齿Z的理论模型。在图6中，bc表示基圆柱面，bh表示基螺旋线，其在一个翼面ih为正，在另一个翼面为负。如果一个翼面ih上的基螺旋线bh的值与另一个翼面ih的值相等并相反，则可以获得带有直齿的斜面体齿轮，否则齿轮被定义为斜齿轮。所有渐开线的起点都是从基螺旋线bh开始出现的。所有渐开线在顶部K的区域中彼此连接。齿Z的翼面ih是渐开螺旋面。齿Z具有沿着齿Z的纵向渐缩的顶面(topland)tc和底面(bottom land)tf。在具有直齿的斜面体齿轮中，轴线处的所有正截面均表现为具有直齿的圆柱齿轮，该圆柱齿轮具有其自己的校正值x。图6示出了齿Z的前平坦表面ff。
斜面体齿轮已经在以下出版物中进行了分析和讨论：
H.E.Merritt，“Gears(齿轮)”，Pitman，伦敦，1955年，第165-170页；A.S.Beam，“Beveloid Gearing(斜面体齿轮)”，机械设计，卷26，1954年12月，第220-238页；
S.C.Purkiss，“Conical Involute Gears：Part 1(圆锥渐开线齿轮：部分1)”，Machinery 89，1956年，第1403-1420页；和
C.C.Liu、C.B.Tsay，“Contact characteristics of beveloid gears(斜面体齿轮的接触特性)”，Mech.Mach.Theory，第37期，2002年，第333-350页。
特别地，每个行星齿轮19包括具有直齿的斜面体齿轮。每个行星齿轮19具有锥度γ。
固定环形齿轮9是内部有齿的，具有与行星齿轮19类似的斜面体齿状部。行星齿轮19具有面向输入侧E的顶点V。通过这样做，可以在行星齿轮机构1的安装之后***小齿轮2，并且可以在无需拆卸行星齿轮机构1的情况下移除电气部件(电动马达和小齿轮)，并且如果需要的话，更换所述电气部件。
每个行星齿轮19具有内部贯通腔体20，其是同轴的并且具有基本上圆柱形的形状。根据图中所示的示例，行星齿轮机构1包括三个行星齿轮19。每个行星齿轮19围绕相应的销15的中间部17装配并且与固定环形齿轮9啮合。每个行星齿轮19以如下方式安装，即，其锥度γ与固定环形齿轮9的锥度相反(opposite，相对)。以已知的方式，行星齿轮机构1包括多个轴承c2(在所示的示例中示出了其中的三个)，每个轴承均围绕相应的销15装配并且介于销15与对应的行星齿轮19之间。在所示的实例中，轴承c2是滚针轴承。
在每个销15均为与行星架12的板13连接的独立元件的情况下，可以针对每个销15提供硬化处理，使得装配在相应的销15与相应的行星齿轮19之间每个轴承c2可以免除设置内圈，从而具有与销15接触的直接滚动的滚柱。通过这样做，行星齿轮机构1的尺寸和重量减小。
行星齿轮机构1还包括输出区块21，该输出区块被构造成将运动传递到自动机器的相应臂(未示出)。输出区块21具有大致圆柱形本体和通过端部开口23和24面向外部的内部腔体22。开口23面向输入侧E，而开口24面向输出侧O。输出区块21与轴线L1同轴并且被安装成围绕轴线L1旋转。
输出区块21进而包括可动环形齿轮25，该可动环形齿轮以成角度且轴向固定方式联接至输出区块21。可动环形齿轮25径向地突伸到腔体22中。可动环形齿轮25基本上同轴于轴线L1。
根据附图，可动环形齿轮25与输出区块21一起制造为一个单一件，从而形成单一体；通过这样做，增加了行星齿轮机构1的刚度，并且减少了组装行星齿轮机构1所需的时间和成本。根据一变型(这里未示出)，可动环形齿轮25可以联接至输出区块21。可动环形齿轮25可以与输出区块21一起围绕轴线L1旋转。
可动环形齿轮25是内部有齿的，具有与行星齿轮19的斜面体齿轮的齿状部互补的斜面体齿状部。换句话说，可动环形齿轮25的锥度γ与每个行星齿轮19的锥度γ相反。
输出区块21被***到外壳3的输出部分11中，且可动环形齿轮25布置成邻近于固定环形齿轮9。固定环形齿轮9与每个行星齿轮19互补。换句话说，可动环形齿轮25具有与固定环形齿轮9的锥度γ相等的锥度γ。特别地，可动环形齿轮25的锥度γ与每个行星齿轮19的锥度γ相反。
根据附图，固定环形齿轮9面向输入侧E。固定环形齿轮9的内径与可动环形齿轮25的内径相比具有较小的延伸(extension)。
可动环形齿轮25和固定环形齿轮9彼此相邻。可动环形齿轮25和固定环形齿轮9彼此充分间隔开，以允许一环形齿轮(可动环形齿轮25)相对于另一环形齿轮(固定环形齿轮9)没有摩擦地旋转。在可动环形齿轮25和固定环形齿轮9之间存在隔室v；优选地，隔室v具有几毫米的延伸。有利地，隔室v的延伸允许润滑剂朝向轴承c流动，从而确保足够的润滑。隔室v的延伸取决于行星齿轮机构1的应用类型。
以已知的方式，行星齿轮机构1包括安装在输出区块21上的轴承c3、c4(以及相应的垫圈g2)、垫片d和刮环r，以使得输出区块21和外壳3之间能够相对旋转。根据所示的示例，行星齿轮机构1包括背对背布置的一对滚动轴承c3、c4。有利地，隔室v的延伸允许润滑剂朝向轴承c3、c4流动，以确保充分的润滑。
输出区块21还包括凸缘26，该凸缘靠近输出区块21的自由端径向突伸到行星齿轮机构1中。可选地，行星齿轮机构1包括插塞27(在图3中示出)，该插塞27被构造成***到输出区块21的腔体22中并闭合该腔体且该插塞被构造成推靠在内部抵靠部上。
每个行星齿轮19同时与固定环形齿轮9以及与可动环形齿轮25两者啮合。特别地，每个行星齿轮19包括一个单一的斜面体齿轮，其同时与固定环形齿轮9以及与可动环形齿轮25两者啮合。
行星齿轮机构1还包括用于每个行星齿轮19的反冲调节***28，该反冲调节***被构造成轴向地推动相应的行星齿轮19抵靠固定环形齿轮9和可动环形齿轮25，以避免可能的反冲。
每个***28又包括：
-盘29，其装配在销15的端部16上并被轴向推动以碰撞相应的行星齿轮19；
-弹簧30，其装配在端部16上，并具有与盘29接触的一端以及从端部16轴向突出的另一端；
-盘形板31；
-螺钉32，其延伸穿过板31并被旋拧到销15的螺纹孔18中。
螺钉32被构造成将板31推向盘29和行星齿轮19，以对弹簧30预加载。通过调节将螺钉32旋拧于孔18中的程度，可以调节用于将相应的行星齿轮19推向可动环形齿轮25和固定环形齿轮9的轴向力F，从而消除轴向反冲。根据一变型(这里未示出)，调节***28可以包括与螺钉等效的预加载元件来取代螺钉，也就是说这样一个部件，即，所述部件被构造成调节盘29与板31之间的相对位置，以改变弹簧30的预加载。
根据图1至图3，小齿轮2包括具有斜面体齿状部的齿轮33(也称为圆锥渐开线齿轮)和轴34。
小齿轮2通过行星架12的开口14且以相对于轴线L1同轴的方式***到外壳3、输出区块21和行星架12中。小齿轮2的齿轮33与每个行星齿轮19啮合。齿轮33的锥度γ与每个行星齿轮19的锥度γ相反。
图4示出了根据本发明的行星齿轮机构的变型101；特别是，该行星齿轮机构101是具有中空贯通轴的行星齿轮机构。
在图4中，与行星齿轮机构1相同的元件保留相同的附图标记。行星齿轮机构101包括小齿轮102，所述小齿轮又包括中空轴40，所述中空轴延伸穿过行星齿轮机构101并且被构造成通过其内部腔体将输入侧E连接至输出侧O。
小齿轮102包括具有斜面体齿状部的齿轮133，该斜面体齿状部从轴40径向地向外突伸。固定环形齿轮9具有与行星齿轮19的斜面体齿状部类似的斜面体齿状部。固定环形齿轮9的锥度γ与行星齿轮19的锥度γ相反。小齿轮102***穿过外壳3、输出区块21和行星架12。固定环形齿轮9与每个行星齿轮19啮合。
图7示出了根据本发明的行星齿轮机构的变型201。
在图7中，与行星齿轮机构1相同的元件保留相同的附图标记。行星齿轮机构201包括用附图标记219表示的行星齿轮19的变型。特别地，行星齿轮219具有凹槽250。凹槽250是环形的且与轴线L2同轴。凹槽250形成在行星齿轮219的斜面体齿状部上。凹槽250轴向分开成两个部分251和252。部分251与可动环形齿轮25啮合。部分252与固定环形齿轮9以及与小齿轮2啮合。
有利地，凹槽250减小每个部分251和252的中间段中的剪切应力(shearstress，切变应力)。换句话说，凹槽250减小部分251的中间段中的剪切应力，并且类似地，减小部分252的中间段中的剪切应力。通过这样做，减小使用期间施加在行星齿轮219上的疲劳应力，因此增加行星齿轮219的寿命以及行星齿轮机构201的持续时间和可靠性。
有利地，凹槽250允许行星齿轮219的每个齿以均匀的方式变形。通过这样做，包括部分251和部分252的整个齿同时以啮合方式接合，从而允许行星齿轮机构201在理想条件下工作，这增加了其持续时间和可靠性。
此外，在图7中，附图标记228表示反冲调节***28的变型。
根据图7，***228包括轴承c5、杯形本体229、螺钉232、弹簧230和板231。
轴承c5与轴线L2同轴并且被安装成轴向碰撞相应的行星齿轮219。轴承c5是轴向滚针轴承。
杯形本体229安装成轴向碰撞轴承c5；轴承c5介于杯形本体229与行星齿轮219之间。
杯形本体229具有中心孔253，所述中心孔与轴线L2同轴。
螺钉232包括头部254和具有螺纹256的杆部255。
板231装配在螺钉232的杆部255上，并布置成与头部254接触。
弹簧230装配在螺钉232的杆部255上并与板231接触。
螺钉232被旋拧到销15的螺纹孔18中，以将板231朝向杯形本体229推动，从而对弹簧230预加载。
通过调节螺钉232旋拧于孔18中的程度，可以调节用于推动相应的行星齿轮219抵靠可动环形齿轮25和固定环形齿轮9的轴向力F，从而消除轴向反冲。
有利的是，介于杯形本体229和行星齿轮219之间的轴承c5的存在允许使用者减少由于摩擦和反冲导致的损失，减少行星齿轮机构201内部的污染物，限制螺钉232旋松的可能性，并引导弹簧。
最后，作为轴承c3和c4的替代，行星齿轮机构201具有交叉滚子轴承(crossedroller bearing)c6，这增加了行星齿轮机构201的刚度。
根据一变型(在此未示出)，上述行星齿轮机构1或101具有如图7所示的调节***228来取代调节***28。
根据一变型(在此未示出)，行星齿轮机构1或101包括输入侧E上的接口***(interface system)，其允许使用者基于不同的运动源定制行星齿轮机构1，在不影响行星齿轮机构1的精度的前提下引入可互换的减速前级，并且在行星齿轮机构1的情况下获得具有中空贯通轴的版本。在图7中，示出了所述接口***并以附图标记257表示。
图1示出了上述行星齿轮机构1、101或201的操作图。特别地，小齿轮2或102用罗马数字I表示，每个行星齿轮19或219用II表示，固定环形齿轮9用III表示，可动环形齿轮25用IV表示。
固定环形齿轮III和可动环形齿轮IV之间的齿Z的差是行星齿轮II的数量的倍数。优选地，固定环形齿轮III和可动环形齿轮IV之间的齿Z的差等于行星齿轮II的数量，从而限制环形齿轮III和IV的直径和锥度的大小，否则对于设想的应用类型而言它们将会太大。
固定环形齿轮III和可动环形齿轮IV的齿的数量由以下等式调节：
z1＝z2+n
其中，
z1＝具有最大直径的环形齿轮(在该示例中为可动环形齿轮IV)的齿的数量；
z2＝具有最小直径的环形齿轮(在该示例中为固定环形齿轮III)的齿的数量；并且
n＝行星齿轮的数量。
固定环形齿轮III、可动环形齿轮IV以及行星齿轮II具有相同的模数(module)m。
根据图1，行星齿轮机构1、101或201是具有两级S1和S2的行星齿轮机构，其中，级S1通过小齿轮I、行星齿轮II和固定环形齿轮III的啮合给出；而级S2通过小齿轮I、行星齿轮II和可动环形齿轮IV的啮合给出。
参考图5中所示的图，固定环形齿轮II和可动环形齿轮IV通过以下关系相互关联：
Figure GDA0002891804250000101
其中：
-xB是行星齿轮II在与具有最大内径的环形齿轮(在该示例中为可动环形齿轮IV)啮合的中线B(图5中示意性示出)的校正值；
-xA是行星齿轮II在与具有最小内径的环形齿轮(在该示例中为固定环形齿轮III)啮合的中线A(图5中示意性示出)的校正值；
-LA是具有最小内径的环形齿轮(在该示例中为固定环形齿轮III)沿着轴线L2的延伸；
-LB是具有最大内径的环形齿轮(在该示例中为可动环形齿轮IV)沿着轴线L2的延伸；
-v是固定环形齿轮III与可动环形齿轮IV之间沿着轴线L2的距离；
-γ是行星齿轮II、固定环形齿轮III以及可动环形齿轮IV的锥度；以及
-m是固定环形齿轮III、可动环形齿轮IV以及小齿轮I的模数。
优选地，锥度γ具有从1°到3°范围内的值。
以已知的方式，我们将有齿的环形齿轮本身的节径(pitch diameter，节圆直径)和齿的数量之间的比率定义为有齿的环形齿轮的模数m。即，根据已知的技术：
Figure GDA0002891804250000102
其中：
-2R是有齿的环形齿轮的圆周齿顶圆(circumference addendum circle)的直径；
-z是有齿的环形齿轮的齿的数量。
在使用中，小齿轮I在驱动中并引起行星齿轮II的旋转，因此行星齿轮II在固定环形齿轮III上旋转，并且继而引起被驱动的可动环形齿轮IV的旋转。
对于行星齿轮II和小齿轮I两者都使用斜面体齿轮具有以下优点：
-斜面体齿轮(I和II)可以彼此联接而具有相交的轴线，而不需要如在锥形齿轮的联接中那样，具有共用的锥体的顶点V；
-锥角的值既不与齿轮的轴线之间的角度值相关，也不与传动比相关；因此，斜面体齿轮(I和II)可以彼此联接，获得任何类型的齿轮比和轴线之间的角度；
-消除了可能的组装错误的影响，因为轴向移动和轴线之间角度的小变化不影响行星齿轮机构1或101的操作；
-可能产生锥角变化、齿Z厚度变化或螺旋变化的加工误差不会影响斜面体齿轮(I和II)之间的啮合；
-如果斜面体齿轮(I和II)安装成以具有平行轴线的方式相互啮合，则通过轴向推动斜面体齿轮抵靠彼此而消除可能的反冲；以及
-彼此啮合的斜面体齿轮(I和II)构造成使得在靠近齿Z的表面中心的位置发生接触，通过这样做，与锥形齿轮或圆柱齿轮相比较，斜面体齿轮(I和II)更精细且更安静地运行。
有利的是，每个行星齿轮19或219均包括与固定环形齿轮9和可动环形齿轮25两者都接触的一个单一斜面体齿轮允许每个行星齿轮19或219通过砂轮的一次运行进行打磨。换句话说，每个行星齿轮19或219包括一个单一斜面体齿轮的事实允许使用者减少加工和组装时间，提高行星齿轮19或219的质量和精度，并且获得小公差，从而提高作为整体的行星齿轮机构1、101或201的精度。
反冲调节***28或228具有使得行星齿轮II、固定环形齿轮III和可动环形齿轮IV之间的反冲最小化的优点；因此减小行星齿轮II、固定环形齿轮III和可动环形齿轮IV之间的角传递误差，因为这种反冲是角传递误差的主要原因。
上述调整***28或228具有特别紧凑的优点，因此使得行星齿轮机构1、101或201沿纵向占据的空间和重量两者最小化。
调节***28或228包括弹簧30或230(即，具有在宽范围内可变的弹性系数的调节机构)，该弹簧由螺钉32或232(即，其行程可在宽范围内调节的紧固装置)预加载，允许使用者通过仅选择弹簧的类型和/或螺钉32或232的拧紧程度而能够获得大范围的预加载力F。通过这样做，同一行星齿轮机构1、101或201可以容易且快速地调整到不同的用途，特别是，作用在行星齿轮19或219上的轴向力F可以基于使用期间其轴向移动来调整。
有利的是，为每个行星齿轮19或219提供独立的调节***28或228的事实使得能够对每个行星齿轮19或219进行专门(ad hoc，特别)调节。通过这样做，每个行星齿轮19或219总是处于零反冲的啮合状态下，不管固定环形齿轮9和/或可动环形齿轮25和/或行星齿轮19或219是否存在可能的偏心或错位。
有利的是，得益于由小齿轮2或102传递给每个行星齿轮19或219的载荷的均匀分布，并且由于销15的轴线L2平行于小齿轮2或102的轴线L1这个事实，行星齿轮机构1、101或201具有更大的刚性和精度，同时具有降低的噪音产生。有利地，通过在小齿轮2的轴34与行星架12的开口14之间应用轴承(未示出)而提高了这些结果。
与传统行星齿轮机构相比，上述行星齿轮机构1、101或201确保了大幅缩减，同时与传统行星齿轮机构相比其性能具有竞争力。
上述行星齿轮机构1、101或201是高度紧凑且精确的行星齿轮机构。特别地，在行星齿轮机构1、101或201中，有限数量的部件允许制造商提高精度，增加刚度(并且因此增加定位精度)并降低制造成本。
得益于其结构，行星齿轮机构1、101或201具有最小化的反冲、振动和惯性；这导致确保快速加速、精细运动以及高定位精度的优点。

Claims (13)

1.一种精密行星齿轮机构，包括：具有第一旋转轴线(L1)的小齿轮(I；2；102)、可动环形齿轮(IV；25)、固定环形齿轮(III；9)、一个或多个行星齿轮(II；19；219)；所述可动环形齿轮(IV；25)和所述固定环形齿轮(III；9)与所述第一旋转轴线(L1)同轴；每个行星齿轮(II；19；219)均具有第二旋转轴线(L2)；所述第一旋转轴线和第二旋转轴线(L2)基本彼此平行；每个行星齿轮(II；19；219)同时与所述小齿轮(I；2；102)、所述固定环形齿轮(III；9)和所述可动环形齿轮(IV；25)啮合；所述小齿轮(I；2；102)包括具有斜面体齿状部的齿轮；每个行星齿轮(II；19；219)包括具有斜面体齿状部的齿轮；其中斜面体齿状部具有校正值x，所述校正值沿每个齿(Z)的纵向线性地变化，其中，所述固定环形齿轮(III；9)和所述可动环形齿轮(IV；25)通过以下等式彼此关联：
Figure FDA0002891804240000011
其中：
LA是具有最小内径的环形齿轮沿着所述第二旋转轴线(L2)的延伸；
LB是具有最大内径的环形齿轮沿着所述第二旋转轴线(L2)的延伸；
xB是行星齿轮(II；19；219)在与具有最大内径的环形齿轮啮合的、即通过LB/2的中线(B)中的校正值；
xA是行星齿轮(II；19；219)在与具有最小内径的环形齿轮啮合的、即通过LA/2的中线(A)中的校正值；
v是所述固定环形齿轮(III；9)与所述可动环形齿轮(IV；25)之间的隔室沿着所述第二旋转轴线(L2)的延伸；
γ是所述行星齿轮(II；19；219)、所述固定环形齿轮(III；9)和所述可动环形齿轮(IV；25)的锥度(γ)；并且
其中所述行星齿轮(II；19；219)、所述固定环形齿轮(III；9)和所述可动环形齿轮(IV；25)具有相同的模数m＝2R/z，其中2R是各自的有齿的齿轮的圆周齿顶圆的直径；z是各自的有齿的齿轮的齿的数量。
2.根据权利要求1所述的行星齿轮机构，其中，每个行星齿轮(II；19；219)均相对于所述第一旋转轴线(L1)径向介于所述小齿轮(I；2；102)与固定环形齿轮(III；9)之间以及介于所述小齿轮(I；2；102)与所述可动环形齿轮(IV；25)之间；所述行星齿轮机构(1；101)具有两个级(S1、S2)。
3.根据权利要求1所述的行星齿轮机构，其中，所述小齿轮(I；2；102)、所述可动环形齿轮(IV；25)和所述固定环形齿轮(III；9；219)均具有与每个行星齿轮(II；19)的锥度(γ)相等且相反的锥度(γ)；每个行星齿轮(II；19；219)包括范围从1°到3°的值的锥度(γ)。
4.根据权利要求1所述的行星齿轮机构，其中，所述固定环形齿轮(III；9)和所述可动环形齿轮(IV；25)沿所述第一旋转轴线(L1)直接彼此相邻设置；其中在所述可动环形齿轮(IV；25)与所述固定环形齿轮(III；9)之间设有隔室(v)；所述隔室(v)沿所述第一旋转轴线(L1)的延伸适于避免所述固定环形齿轮(III；9)和所述可动环形齿轮(IV；25)之间的相互摩擦。
5.根据权利要求1所述的行星齿轮机构，其中，所述固定环形齿轮(III；9)和所述可动环形齿轮(IV；25)的齿的数量由以下等式给出：
z1＝z2+n
其中，zl是具有最大直径的环形齿轮的齿(Z)的数量；
z2是具有最小直径的环形齿轮的齿(Z)的数量；
n是行星齿轮(II；19；219)的数量。
6.根据权利要求5所述的行星齿轮机构，其中，zl是所述可动环形齿轮(IV；25)的齿(Z)的数量；
z2是所述固定环形齿轮(III；9)的齿(Z)的数量。
7.根据权利要求1所述的行星齿轮机构，其中，xB是行星齿轮(II；19；219)在与所述可动环形齿轮(IV；25)啮合的中线(B)中的校正值(x)；
xA是行星齿轮(II；19；219)在与所述固定环形齿轮(III；9)啮合的中线(A)中的校正值(x)；
LA是所述固定环形齿轮(III；9)沿着所述第二旋转轴线(L2)的延伸；
LB是所述可动环形齿轮(IV；25)沿着所述第二旋转轴线(L2)的延伸。
8.根据权利要求1所述的行星齿轮机构，包括一个或多个调节装置(28；228)，所述调节装置被构造成限制每个行星齿轮(II；19；219)与所述固定环形齿轮(III；9)以及所述可动环形齿轮(IV；25)之间的反冲；其中，每个调节装置(28；228)被构造成施加将每个行星齿轮(II；19；219)推动抵靠所述可动环形齿轮(IV；25)和所述固定环形齿轮(III；9)的轴向力(F)。
9.根据权利要求8所述的行星齿轮机构，包括用于每个行星齿轮(II；19；219)的调节装置(28；228)；其中每个调节装置(28；228)又包括：第一碰撞元件(29；229)，其与相应的行星齿轮(II；19；219)接合；弹簧(30；230)；第二碰撞元件(31；231)；以及螺钉(32；232)；其中所述弹簧(30；230)介于所述第一碰撞元件和所述第二碰撞元件(29、31；229、231)之间，并且所述螺钉(32；232)被构造成改变所述第二碰撞元件(31；231)相对于所述第一碰撞元件(29；229)的位置，从而相应地改变所述弹簧(30；230)抵靠所述第一碰撞元件(29；229)并因此抵靠相应的行星齿轮(II；19；219)的预加载。
10.根据权利要求9所述的行星齿轮机构，其中，所述第一碰撞元件和所述第二碰撞元件(29、31；229；231)是两个盘元件；每个调节装置(28；228)包括螺钉(32；232)，所述弹簧(30；230)、所述第一碰撞元件和所述第二碰撞元件(29、31；229、231)围绕所述螺钉装配；其中每个行星齿轮(II；19；219)具有螺纹孔(18)，所述螺纹孔被构造成至少部分地容纳所述螺钉(32；232)；其中每个调节装置(28；228)的弹簧(30；230)的预加载与所述螺钉(32；232)旋拧入相应孔(18)中的程度成比例。
11.根据权利要求9所述的行星齿轮机构，其中，每个调节装置(228)包括轴承(c5)，其沿所述第二旋转轴线(L2)介于所述第一碰撞元件(229)与相应的行星齿轮(II；19；219)之间。
12.根据权利要求11所述的行星齿轮机构，其中，每个调节装置(228)包括轴向滚针轴承。
13.根据权利要求1所述的行星齿轮机构，其中，每个行星齿轮(II；219)的具有斜面体齿状部的齿轮具有环形凹槽(250)，所述环形凹槽与所述第二旋转轴线(L2)同轴并且轴向地分隔具有斜面体齿状部的齿轮的第一部分和第二部分(251、252)，其中所述第一部分(251)与所述可动环形齿轮(IV；25)啮合，而所述第二部分(252)与所述固定环形齿轮(III；9)啮合。
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