專利名稱：一種雙齒輪消隙箱裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于機(jī)械設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，涉及對(duì)于機(jī)床X軸或其他傳動(dòng)裝置，能實(shí)現(xiàn)傳動(dòng) 軸正反向消隙，具體涉及一種雙齒輪消隙箱裝置。
背景技術(shù)：
傳動(dòng)鏈的傳動(dòng)精度是伺服傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，如果傳動(dòng)裝置的組成零 部件(齒輪、軸、軸承、箱體)制造、裝配得絕對(duì)準(zhǔn)確，對(duì)使用過程中的溫度變形，彈性變形也 可予以忽略，那么，在傳動(dòng)過程中，輸出軸轉(zhuǎn)角提高傳動(dòng)精度的措施理論上有下述幾種方 式1)適當(dāng)?shù)靥岣吡悴考旧淼木龋?)合理地設(shè)計(jì)傳動(dòng)鏈，減少零部件制造、裝配誤差對(duì) 傳動(dòng)誤差和回差的影響。3)采用機(jī)械校正或機(jī)械反饋機(jī)械，來減少或消除傳動(dòng)誤差。4)采 用消隙裝置，減小或消除回差。方式1)、2)從理論討論，可以適當(dāng)?shù)靥岣邆鲃?dòng)精度，但在實(shí) 際制造的工藝上一系列問題使得此方式難以實(shí)現(xiàn)。方式3)也存在前期計(jì)算繁瑣，且無法一 次計(jì)算到位，需要反復(fù)進(jìn)行計(jì)算數(shù)據(jù)調(diào)整，操作難度大，并且在大扭矩傳動(dòng)中無法解決等問 題。采用方式4)的消隙機(jī)械，成為目前傳動(dòng)設(shè)備域中實(shí)際可行的普通考慮的方法。目前機(jī)械傳動(dòng)領(lǐng)域的消隙機(jī)械結(jié)構(gòu)分為電消隙和機(jī)械消隙兩大類。電消隙的消隙 原理是通過兩個(gè)伺服電機(jī)分別控制兩套反向驅(qū)動(dòng)裝置，通過電機(jī)轉(zhuǎn)矩在傳動(dòng)過程中力矩的 分別調(diào)整來實(shí)現(xiàn)消隙。此方式缺點(diǎn)不足是成本增大，需要增加一套伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)?，F(xiàn)有的機(jī)械消隙領(lǐng)域包括以下幾種方式1)中心距調(diào)整消隙。這是在裝配時(shí)根據(jù) 嚙情況調(diào)整中心距，以達(dá)到減小齒隙的目的。此方式可以補(bǔ)償齒輪厚誤差與中心距誤差引 起的常值齒隙，但不能補(bǔ)償偏心型誤差引起的變值齒隙。2)彈簧加載浮動(dòng)齒輪消隙機(jī)構(gòu)。 這種方式依靠彈簧加載，使齒與齒緊密嚙合而達(dá)到消隙的目的，但是只能運(yùn)用于轉(zhuǎn)矩較小 的場(chǎng)合，且只能消除齒輪本身引起的全部齒隙，不能消除軸承以及其他因素引起的齒隙。3) 調(diào)整墊片的齒輪消隙機(jī)構(gòu)。此種方式是使齒輪在軸向移動(dòng)，達(dá)到減少齒隙的目的，但是只能 消除齒隙中的常值部分。4)尼龍夾芯齒輪消隙機(jī)構(gòu)。只可運(yùn)用于數(shù)據(jù)傳動(dòng)中的結(jié)構(gòu)使用， 負(fù)載微小。5)變齒厚雙片齒輪消隙機(jī)械。只能消除回差中的固定增量部分。6)輔助機(jī)構(gòu) 消隙。此方式通過增加輔助設(shè)備如輔助輪系或力矩電機(jī)側(cè)載等方法實(shí)現(xiàn)，需要增加成倍的 零件占用相當(dāng)多的空間，增加成本，且不適用大扭矩傳遞結(jié)構(gòu)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種雙齒輪消隙箱裝置，有效消除機(jī)床或機(jī)械傳動(dòng)軸所產(chǎn)生 的誤差，提高傳動(dòng)鏈整體的傳動(dòng)精度，零部件的加工精度大幅提高。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，一種雙齒輪消隙箱裝置，包括伺服電機(jī)，伺服電機(jī)通 過電機(jī)軸與主動(dòng)齒輪連接，主動(dòng)齒輪與從動(dòng)齒輪和從動(dòng)齒輪D依次嚙合連接，從動(dòng)齒輪通 過離合器與齒輪A同軸連接，齒輪A與齒輪B嚙合連接，齒輪B通過連接軸與齒輪C同軸連 接，齒輪C與大齒輪嚙合連接，大齒輪通過輸出軸進(jìn)行傳動(dòng)輸出；從動(dòng)齒輪D通過離合器E 與齒輪F同軸連接，齒輪F與齒輪G嚙合連接，齒輪G通過連接軸H與齒輪I同軸連接，齒輪I與大齒輪嚙合連接，大齒輪與輸出軸連接。本發(fā)明的特征還在于離合器和離合器E內(nèi)部采用板狀彈簧。本發(fā)明的有益效果是，有效消除機(jī)床或機(jī)械傳動(dòng)軸所產(chǎn)生的誤差，提高傳動(dòng)鏈整 體的傳動(dòng)精度，加工精度得以大幅度提高；且不受扭矩大小的限制，使用方便，成本顯著降 低。


圖1是本發(fā)明裝置的結(jié)構(gòu)示意圖2是本發(fā)明裝置選用不同離合器的允許摩擦量對(duì)比曲線圖； 圖3是本發(fā)明裝置選用不同的電機(jī)功率對(duì)比曲線圖。圖中，1.伺服電機(jī)，2.主動(dòng)齒輪，3.從動(dòng)齒輪，4.離合器，5.齒輪Α，6·齒輪Β，7.連 接軸，8.齒輪C，9.大齒輪，10.輸出軸，11.從動(dòng)齒輪D，12.離合器Ε，13.齒輪F，14.齒輪 G，15.連接軸H，16.齒輪I。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。如圖1，本發(fā)明裝置的結(jié)構(gòu)是，作為動(dòng)力輸入端的伺服電機(jī)1通過電機(jī)軸與主動(dòng)齒 輪2連接，主動(dòng)齒輪2與從動(dòng)齒輪3和從動(dòng)齒輪Dll依次嚙合連接，從動(dòng)齒輪3通過離合器 4與齒輪A5同軸連接，齒輪A5與齒輪B6嚙合連接，齒輪B6通過連接軸7與齒輪C8同軸連 接，齒輪C8與大齒輪9嚙合連接，大齒輪9通過輸出軸進(jìn)行傳動(dòng)輸出；從動(dòng)齒輪Dll通過離 合器E12與齒輪F13同軸連接，齒輪F 13與齒輪G14嚙合連接，齒輪G14通過連接軸H15 與齒輪116同軸連接，齒輪116與大齒輪9嚙合連接，大齒輪9與輸出軸10連接，用于動(dòng)力 的最終輸出。本發(fā)明裝置采用兩套完全相同的傳動(dòng)鏈，伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)兩個(gè)轉(zhuǎn)向相反的輸入從動(dòng) 齒輪(即從動(dòng)齒輪3和從動(dòng)齒輪Dl 1 )，這兩個(gè)從動(dòng)齒輪分別位于兩個(gè)離合器的輸入軸上，每 個(gè)離合器與一套小齒輪系相連，這兩套系統(tǒng)最終都輸出到X軸的大齒輪上。使用時(shí)，如果一 個(gè)離合器連通時(shí)，另一個(gè)離合器脫開，和它相連的一套輪系就開始驅(qū)動(dòng)X軸大齒輪，開始進(jìn) 行正向轉(zhuǎn)動(dòng)。與此同時(shí)，X軸的大齒輪又倒拖第二套輪系，當(dāng)這套輪系中的離合器接通時(shí)， 第一套輪系中的離合器脫開并開始產(chǎn)生反向驅(qū)動(dòng)。這樣，無論哪一套輪系驅(qū)動(dòng)，另一套輪系 總是將齒輪與軸承上的摩擦力施加給另一齒輪，此摩擦力在該裝置中通過了詳細(xì)的計(jì)算論 證，所產(chǎn)生的阻尼力矩和齒輪裝置運(yùn)行中所產(chǎn)生的背隙相抵消，達(dá)到消隙的目的。離合器是一種將驅(qū)動(dòng)側(cè)的扭力傳送給從動(dòng)側(cè)的連接器，根據(jù)需要可自由地連接或 切離。使用離合器作為消隙結(jié)構(gòu)中的主體基于以下考慮1)性能穩(wěn)定，品質(zhì)均一。離合器 內(nèi)部采用板狀彈簧系特殊鋼材，并有預(yù)應(yīng)力雖經(jīng)長(zhǎng)期數(shù)千萬次的ON-OFF動(dòng)作使用，彈力不 會(huì)變化。2)動(dòng)作特性特優(yōu)。重視性能的特殊設(shè)計(jì)，能發(fā)揮特優(yōu)的應(yīng)答性。3)壽命長(zhǎng)。使用 高度耐摩耗的襯墊片，接觸電面磨耗最小。4)無齒隙。由于應(yīng)用板狀彈簧，雖有強(qiáng)烈的振動(dòng) 也不會(huì)產(chǎn)生松動(dòng)，耐性最佳。5)運(yùn)轉(zhuǎn)寧靜。6)選型容易。多種型號(hào)的設(shè)計(jì)符合經(jīng)濟(jì)適用原 則，選型方便。7)安裝方向不受限制，垂直或水平安裝均可。8)構(gòu)造簡(jiǎn)單，不占空間，小形 精巧容易裝入機(jī)構(gòu)。
本發(fā)明裝置的工作原理是
1)轉(zhuǎn)矩連接，制動(dòng)負(fù)載所需要的轉(zhuǎn)矩T，由式
T= (Ta + Tl) χ F計(jì)算，單位為kgf. m ；F是安全系數(shù)(按2. 5取值)；Tl是負(fù)載轉(zhuǎn)矩=負(fù)載阻
抗及機(jī)械摩擦阻抗(kgf.m)，GD2是負(fù)載側(cè)慣性(kgf. m2) ；N是相對(duì)轉(zhuǎn)數(shù)(rpm) ；Ta是加速時(shí)
間(sec)，Ta是離合器轉(zhuǎn)矩(kgf.m)，Ta也是加速轉(zhuǎn)矩，是在一定時(shí)間內(nèi)加速到一定轉(zhuǎn)數(shù)時(shí)
所需要的轉(zhuǎn)矩，
_ GD-'XN 、
Ta=-,單位為 kgf. m。
375 X Ta2)動(dòng)作量每一次連接或制造所需要的動(dòng)作量Ee，可由下式計(jì)算
GDiXIf Td
Ee = —— K --Γ,單位為kgf. m，Ee值彡Ea值；高頻度起停時(shí)，不可超過散
f160 、丁a+TlJ
熱值Pa。(EeXS) <Pa,單位是kgf.m/min，其中的S是動(dòng)作頻度(次/min)。3)動(dòng)作時(shí)間連接制動(dòng)負(fù)載所需要的時(shí)間為t，是離合器本身動(dòng)作時(shí)間tl及負(fù)載 加速(減速)時(shí)間ta的總和。即t=ti+ta, tl是離合器轉(zhuǎn)矩建立時(shí)間(sec)，ta是加速時(shí)間。4)動(dòng)作次數(shù)間隙調(diào)整前所能動(dòng)作次數(shù)可由下式L=EtZEe計(jì)算，該公式中的L是指 動(dòng)作次數(shù)，Ee是動(dòng)作量(見圖2)，Et是第一次間隙調(diào)整前的允許動(dòng)作總量，見下表1為選用 的不同型號(hào)的離合器第一次間隙調(diào)整前的允許動(dòng)作總量。表1不同型號(hào)的離合器第一次間隙調(diào)整前的允許動(dòng)作總量
型號(hào)06081012162025Et36 X IO560X105130X105250XIO5470X105IOXlO7IOXlO7
參照?qǐng)D2，是本發(fā)明裝置選用不同型號(hào)的離合器的允許摩擦量對(duì)比曲線圖，圖中所體現(xiàn) 的參數(shù)選型為離合器輸入軸在一定轉(zhuǎn)數(shù)時(shí)所對(duì)應(yīng)的每一次制動(dòng)所需要的摩擦數(shù)值，按此表 進(jìn)行選型計(jì)算，即可完成離合器正確選型。參照?qǐng)D3，是本發(fā)明裝置選用不同型號(hào)的電機(jī)功率對(duì)比曲線圖，表述用戶使用電機(jī) 相應(yīng)功率時(shí)對(duì)應(yīng)的離合器型號(hào)，所選型號(hào)不能超出黑色范圍，本表的安全系數(shù)為2. 5。本發(fā)明裝置配套不同伺服電機(jī)作輸入動(dòng)力時(shí)，安全選擇范圍內(nèi)電機(jī)功率對(duì)應(yīng)選用 的離合器的型號(hào)表示圖，圖中黑色部分為安全系數(shù)范圍。不得超出安全范圍選用，否則無法 保證消隙。本發(fā)明的裝置，有效消除了機(jī)床或機(jī)械傳動(dòng)軸所產(chǎn)生的誤差，提高傳動(dòng)鏈整體的 傳動(dòng)精度，使被加工的零部件的精度得以大幅度提高；且不受扭矩大小的限制，內(nèi)用設(shè)備件 產(chǎn)品技術(shù)成熟，使用方便，成本顯著降低。
權(quán)利要求
一種雙齒輪消隙箱裝置，其特征在于包括伺服電機(jī)(1)，伺服電機(jī)(1)通過電機(jī)軸與主動(dòng)齒輪(2)連接，主動(dòng)齒輪(2)與從動(dòng)齒輪(3)和從動(dòng)齒輪D(11)依次嚙合連接，從動(dòng)齒輪(3)通過離合器(4)與齒輪A(5)同軸連接，齒輪A(5)與齒輪B(6)嚙合連接，齒輪B(6)通過連接軸(7)與齒輪C(8)同軸連接，齒輪C(8)與大齒輪(9)嚙合連接，大齒輪(9)通過輸出軸進(jìn)行傳動(dòng)輸出；從動(dòng)齒輪D(11)通過離合器E(12)與齒輪F(13)同軸連接，齒輪F(13)與齒輪G(14)嚙合連接，齒輪G(14)通過連接軸H(15)與齒輪I(16)同軸連接，齒輪I(16)與大齒輪(9)嚙合連接，大齒輪(9)與輸出軸(10)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙齒輪消隙箱裝置，其特征在于所述的離合器(4)和離合器 E (12)內(nèi)部采用板狀彈簧。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種雙齒輪消隙箱裝置，包括伺服電機(jī)通過電機(jī)軸與主動(dòng)齒輪連接，主動(dòng)齒輪與從動(dòng)齒輪和從動(dòng)齒輪D依次嚙合連接，從動(dòng)齒輪通過離合器與齒輪A同軸連接，齒輪A與齒輪B嚙合連接，齒輪B通過連接軸與齒輪C同軸連接，齒輪C與大齒輪嚙合連接，大齒輪通過輸出軸進(jìn)行傳動(dòng)輸出；從動(dòng)齒輪D通過離合器E與齒輪F同軸連接，齒輪F與齒輪G嚙合連接，齒輪G通過連接軸H與齒輪I同軸連接，齒輪I與大齒輪嚙合連接，大齒輪與輸出軸連接。本發(fā)明的裝置，有效消除了機(jī)床或機(jī)械傳動(dòng)軸所產(chǎn)生的誤差，提高傳動(dòng)鏈整體的傳動(dòng)精度，使加工精度大幅度提高；且不受扭矩大小的限制，使用方便，成本顯著降低。
文檔編號(hào)F16H57/12GK101975253SQ20101055823
公開日2011年2月16日 申請(qǐng)日期2010年11月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月25日
發(fā)明者李強(qiáng) 申請(qǐng)人:西安福斯特動(dòng)力科技有限公司