CN103307256A - 用于齿隙调整的机构与直线致动器 - Google Patents

Abstract

一种用于齿隙调整的机构与直线致动器。本发明涉及一种用于齿隙调整的装置，其包括保持元件以及承载元件，在保持元件上安装齿轮，在承载元件上安装齿条或附加的齿轮，在承载元件上或在保持元件上借助于紧固装置设置至少一个齿隙调整装置，紧固装置能够移动到未加载的状态中，以便调整第一齿轮与齿条之间或齿轮与附加的齿轮之间沿径向的间隙，并且在调整间隙之后，紧固装置能够移动到加载的状态中，以便固定调整后的间隙，并且紧固装置包括夹持套，夹持套容纳立柱引导部，立柱引导部直接地或间接地连接至齿轮、齿条或附加的齿轮，在夹持条处于未加载的状态中时，立柱引导部在夹持套内能够轴向移动。

Description

用于齿隙调整的机构与直线致动器

技术领域

本发明涉及用于齿隙调整的机构以及直线致动器，该机构包括保持元件，在所述保持元件上安装齿轮；以及承载元件，在所述承载元件上安装齿条或附加的齿轮。

背景技术

在齿轮或齿条与小齿轮驱动装置中，齿啮合间隙与齿顶间隙必须设置成实现精确的调整运动。如果齿顶间隙过大，则移位路径（traversing path）可能被不正确地调整，从而例如在可横移托架上布置的工件上进行的机加工操作可能被不精确地执行。如果齿顶间隙过小，则在齿条与齿轮之间磨损增加。

直线驱动器例如齿条与小齿轮驱动装置由专利公开文献DE102004448A1可知，在该专利公开文献中，齿轮与齿条之间的齿顶间隙能够借助于致动器被调整。这种致动器例如已知为压电致动器、形状记忆致动器或电或液力操作式致动器，所述致动器相对于齿条的高度调整齿轮，以便永久地确保零回冲（backlash）/无间隙自由度以及双齿侧接触。

为了具有高精度地实现齿隙以及齿顶间隙的调整，现有的措施需要非常高品质的与消耗空间的致动器以及控制系统设计，而这是非常昂贵的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于齿隙调整的机构以及具有用于齿隙调整机构的直线致动器，其中，能够以简单的方式以及缩短的时间实现齿隙以及齿顶间隙的精确调整。

该目的借助于用于齿隙调整的机构实现，在所述机构中，至少一个齿隙调整装置借助于紧固装置/夹持装置布置在承载元件或保持元件上，所述紧固装置/夹持装置在未紧固的状态中能够用于调整齿轮与齿条之间或齿轮与附加的齿轮之间沿径向的间隙A，并且在调整间隙A之后，所述紧固装置可以转入到加载的状态，从而固定调整后的间隙A。为此目的，紧固装置/夹持装置具有包含立柱引导部的夹持套，所述立柱引导部与齿轮、齿条或附加的齿轮直接地或间接地相连，由此，在夹持套处于未紧固状态中时，立柱引导部可以在夹持套内沿轴向移动。具有紧固装置的齿隙调整装置的设计的优点在于，齿条与齿轮之间或两个齿轮之间的齿隙能够自由地调整，并且在已经调整确切的齿隙之后，通过将紧固装置转入到加载状态，实现了固定，而不会造成待夹持的部件的方位或位置的变化或调整。调整后的间隙没有改变地被固定。这使得迅速与准确地调整齿顶间隙。

根据有利的实施例，紧固装置包括夹持套，其中所述夹持套能够被插入到保持元件或承载元件中。夹持套加载的力沿径向作用，从而在夹持套处于未加载状态中时，立柱引导部能够自由地沿轴向移动，从而调整齿轮与齿条或附加的齿轮之间的齿顶间隙。然后，在夹持套处于加载状态中时，夹持套施加径向夹持力，立柱引导部通过所述径向夹持力相对于夹持套沿轴向被固定。因而，齿轮与齿条或附加的齿轮之间的调整后的间隙在夹持的过程中保持不变。

紧固装置的夹持套在加载的状态中借助于液压夹持可以确保立柱引导部处于其相对于保持元件或承载元件的位置。这不仅无需改变齿轮与齿条或附加的齿轮之间的调整后的轴向间隙地实现了立柱引导部的径向夹持，还意味着使得在直线致动器的操作过程中由于齿轮与齿条或附加的齿轮之间的啮合而出现的振动衰减。

在立柱引导部与夹持套之间可以设置调整元件，以便调整齿轮与齿条之间或两个齿轮之间的间隙，该调整元件使得立柱引导部相对于夹持套定位。这使得实现一方面齿顶间隙调整与另一方面夹持套和立柱引导部之间的夹持过程之间各自独立。这允许在齿隙调整中实现增加的精度。

优选地，调整装置设置为手动调整元件、尤其调整螺钉，所述调整装置在保持元件或承载元件与立柱引导部之间布置。调整螺栓是一种成本高效与简单的方案。该调整螺栓优选连接至承载元件或保持元件和/或与承载元件或保持元件相连的夹持板，并且作用在立柱引导部上。

作为替代地，可以设置致动器，所述致动器电学地、液压地和/或气动地操作。

夹持套可以包括圆筒形轴以及与所述圆筒形轴的端部相连的凸缘。由此，夹持套能够以简单的方式插入到保持元件中，并且可以经由凸缘在夹持板与承载元件或保持元件之间被简单地夹持和固定。

夹持套可以包括位于圆筒形轴中的压力室，在所述压力室内设置压力媒介，所述压力媒介能够经由压力螺钉被加压。这种流体力学的夹持套使得夹持力经由压力螺钉快速与简单地施加。夹持力可以利用压力螺钉被快速地释放。这种流体力学的夹持套的优点在于其是完全自约束的，从而没有用于压力媒介的出口。这种流体力学的夹持套能够以简单的方式固定至或插入到保持元件或承载元件中。

具有密封件的活塞可以在压力螺钉与压力室之间设置，所述活塞能够在预压力室孔内轴向移动，以便对压力室加压。因而，通过致动该螺钉，夹持套能够从未夹持的状态切换至夹持的状态。这种夹持装置还操作简单并且不会磨损。

立柱引导部在一端还可以包括接触表面，在所述接触表面上借助于在所述立柱引导部中容纳的固定元件/紧固元件直接地或间接地布置齿轮或齿条或附加的齿轮。这种布置结构有助于齿隙调整装置的紧凑构造，在其中，固定元件/紧固元件优选在立柱引导部内设置。该紧固元件优选由立柱引导部中的台阶孔支承，从而被构造为夹持螺钉的固定元件被集成到立柱引导部中，并且齿条或附加的齿轮或附加的部件固定至接触表面。附加的部件例如可以是直线导轨的引导座。此外，立柱引导部可以在一端具有定位面，以便调整在夹持套内的轴向位置。调整元件与该定位面直接接触，以便实现确切的齿顶间隙调整。

此外，本发明通过一直线致动器实现，该直线致动器包括上述方法中的用于齿隙调整的机构，直线致动器具有驱动齿轮的电机，齿轮与齿条或附加齿轮协同地作用。因而，利用这种直线致动器可以实现快速与可靠齿顶间隙调整。具体地，用于长齿条的简单调整是可行的。

附加的优选实施例提供了齿隙调整装置利用夹持装置固定在承载元件上或中，并且齿条利用在立柱引导部中结合的夹持螺钉固定至立柱引导部的定位面。这也有助于简化机构并且提供了齿条与齿轮之间的间隙的直接调整。由此，电机上的齿轮可以布置成在直线导轨上沿着底座本体可以移动，用于接收夹持装置的承载元件也相对于底座本体被保持就位或一体连接至底座本体。电机可以容纳例如可以移位的刀具保持件、工件保持件等。

可选的实施例提供了齿隙调整装置借助于紧固装置固定在保持元件上或中，其中所述紧固装置承载电机并且驱动齿轮，因而，齿条连接至底座，在所述底座上布置直线导轨的引导轨，并且直线导轨的引导座利用在立柱引导部中容纳的固定元件被紧固至立柱引导部上的连接部。在这种结构中，齿轮刚性固定至底座本体，并且齿轮在确定其相对于齿条的间隙时与电机一起被调整。

根据附加的实施例，夹持装置可以相应地在齿条和/或齿轮的一端或两端上设置。由此，在整个长度的齿条上通过调整可以实现恒定的齿顶间隙。

附加的可选实施例提供了齿隙调整装置利用夹持装置固定在承载元件上或中，并且附加的齿轮利用安设至立柱引导部的承载保持件被固定于立柱引导部的接触表面。这实现了对于一对齿轮而言的齿隙的简化调整，从而驱动了附加的驱动轴或附加的齿轮。

附图说明

本发明及其其它优选实施例和改型以下采用实例详细说明与示出。根据本发明，源自说明书与附图的特征可以单独地或任意组合地采用。以下示出了：

图1是作为直线致动器的用于齿隙调整的结构的第一实施例的透视图；

图2根据图1的齿隙调整机构的示意性放大剖视图；

图3是根据图2的X部分的示意性放大局部视图；

图4是沿图2的线IV-IV的示意性剖视图；

图5是图1的替代实施例的局部剖切透视图；并且

图6是替代实施例的示意性局部剖切横向视图。

具体实施方式

在图1中示出了直线致动器11的透视图，其具有用于齿隙调整的机构10。用于齿隙调整的机构10包括保持元件21，在所述保持元件上安装齿轮17。该齿轮17与经由承载元件14所包含或安装的齿条12或附加的齿轮接触。为了调整齿轮17与齿条12之间的或齿轮17与附加的齿轮之间的间隙A，设置具有紧固装置27的齿隙调整装置26，其中所述紧固装置在图2至4中更详细说明。

在根据图1的实施例中，齿条12连接至承载元件14，其中所述承载元件反过来能够拆卸地连接至底座（底座本体）15。承载元件14也可以与底座15一体地设置。底座15例如是机床或加工机的一部分，尤其是具有工件支架与切割头的激光加工机的一部分，其中所述工作支架与切割头中的一个或两个能够彼此相对移动。

齿轮17与齿条12接触，其中所述齿轮经由轴18与电机19或电机元件驱动连接，齿条12和齿轮17可以具有相同的齿节距。该电机19还经过具有直线导轨22的保持元件21相对于底座15沿着底座15的X方向或者逆着该方向被可移动地引导。直线导轨22包括连接至底座15的引导轨23，引导托架或引导座24能够沿着所述引导轨移动，所述保持元件22与所述引导托架或引导座接触。

电机19能够驱动可移动的单元。这种可移动的单元例如可以是工具台、附加的直线引导单元、用于保持工具的容座、部件或切割工具。

保持元件21和承载元件14在单个共用的底座15上布置或安装。在底座15的承载元件14上设置至少一个、优选两个齿隙调整装置26，所述齿隙调整装置与齿条12接合，并且借助于所述齿隙调整装置，齿条12与齿轮17之间的齿顶间隙能够被调整。

在图2中示出了齿隙调整装置26的放大剖视图。该齿隙调整装置至少包括夹持装置27、立柱引导部32以及调整元件39。夹持装置27包括夹持套28，其中所述夹持套具有圆筒形轴29以及凸缘31。凸缘31由承载元件14支承，从而夹持套28沿轴向被固定。夹持套28的圆筒形轴29插入到承载元件14中并且在其中径向引导。圆筒形轴29的外周表面坐靠着承载元件14中的孔的壁。立柱引导部32被设计为中空圆柱体并且在夹持套28的圆筒形轴29中沿z方向能够移动地容纳。该立柱引导部32在其中心通孔33内包含紧固元件34、尤其螺钉。为此，可以设置具有台肩35的台阶式孔，从而紧固元件34、尤其螺钉完全地在通孔33内集成地容纳。

在立柱引导部32的端部上设置接触表面36，该接触表面用于与齿条12接触。紧固元件34在齿条12的孔37内接合，因而，齿条12经由紧固元件34连接/紧固至接触表面36。与接触表面36相反地，紧固元件34包括定位表面38，调整元件39与所述定位表面接合，此外，所述调整元件39在承载元件14或在承载元件14的夹持板41中嵌合（enmesh）。夹持套28的凸缘31通过该夹持板41（其中，该夹持板也可以是齿隙调整装置26的一个部件）被连接/紧固至承载元件14并沿轴向被固定。

调整元件39优选被制造为调整螺钉，借助于所述调整元件，立柱引导部32在夹持套28中的轴向位置可以被调节。该调整元件39优选包括细距螺纹（fine pitch thread），从而沿z轴线方向能够实现立柱引导部32的精确调节，以使得齿条12与齿轮17之间的齿顶间隙能够高精度地被调整。立柱引导部32具有一轴向长度，该轴向长度优选被设计为与夹持套28相同或大于夹持套。作为替代地，立柱引导部32和调整元件39可以被形成为立柱引导部32的接触表面36总是相对于夹持套28的与凸缘31相反的前面43伸出。

在夹持套28的圆筒形轴29中设置压力室51，所述压力室至少部分地延伸到凸缘31。在所述凸缘31中，压力螺钉56布置在预压力室（入口压力室）54内，其中所述预压力室经由压力通道53（图4）与压力室51相连。

在图3中，示出了图2的局部X的示意性放大视图。该示意性放大视图示出了齿条12的齿45与齿轮17的齿47具有间隙A地啮合。齿条12的齿45的齿顶48与齿轮17的齿根圆49之间的间隙A被称为齿顶间隙。在根据图1至3的示意性实施例中，该齿顶间隙的调整借助于齿条12沿z方向朝向齿轮17的移位而实现。

在图4中，示出了沿图2中的线IV-IV的示意性放大剖视图。在夹持套28的圆筒形轴29中设置压力室51，所述压力室例如包括双壁式、尤其加硬的钢壳，其充满压力媒介52、尤其油。该压力室51经由压力通道53与预压力室54相连，在所述预压力室内设置压力螺钉56。该压力螺钉56使得活塞57致动，其中所述活塞包括密封件58，以便密封压力媒介防止泄漏。在压力螺钉56致动时，也就是说在将压力螺钉56螺合到预压力室54中时，压力活塞57移动到预压力室54中，从而在压力室51内产生压力累积。因而，在立柱引导部32的外区域上产生径向夹持力，而圆筒形轴29由承载元件14的钻孔壁支承，从而在立柱引导部32上作用均匀的表面压力。在压力螺钉56已经被完全螺入时，压力通道53由密封元件59、尤其金属球封闭，从而压力媒介不会从压力室51泄漏。因而，立柱引导部32上的液压夹持压力得以保持和确保。在该如图4所示的位置，密封元件59封闭压力通道53。夹持套27处于夹持状态，也即立柱引导部32不再能够沿z方向来回移动。

齿顶间隙A能够根据图1至4如下地调整。

两个夹持装置27的夹持套28都恢复到未加载状态，也即压力螺钉56被释放，以使得在压力活塞57的密封元件59处出现间隙，以打开压力通道53。因而，立柱引导部32在夹持套28中能够沿z方向轴向移动。齿条12经由调整元件39距齿轮17一距离地被定位，直至齿顶间隙A已经被调整。这以相同的方式同样适用于两个调整装置26。然后，压力螺钉56在两个间隙调整装置26上同时地或一个在另一个之后地操作，从而使得夹持套28从未加载状态恢复至加载状态。因为调整螺钉39的调整以及立柱引导部32的位置在紧固装置27的夹持过程中未改变并且未受到影响，所以调整后的齿顶间隙A能够在夹持的过程中得到保持，并且立柱引导部能够被夹持在确切的调整位置。

在根据图2的紧固装置27的实施例中，复位元件42还能够在夹持板41与立柱引导部32之间操作，该复位元件抵抗着调整元件39推压立柱引导部32，从而在沿z方向相反地将调整元件39螺入时产生复位力。在如图2所示的结构中，齿条12在未加载的状态中能够手动地或者借助于装置被推压或被保持，直至夹持套28处于加载的状态中。

在如图1至4所示的直线致动器11中，齿条12能够相对于齿轮17移动，并且齿隙调整装置26使得齿顶间隙得到调整，这是通过改变齿条12沿z方向的位置实现的。在该实施例中，电机19与保持元件21一起沿齿条12移动。

在根据图5的替代实施例中，设置成齿条12连接至底座15，并且为了调整齿顶间隙，齿轮17沿z方向来回移位运动。

根据图2的齿隙调整装置26的设计与根据图5的实施例也设置成区别在于，齿隙调整装置26并不是在承载元件14内结合，而是在承载电机19的保持元件21内结合。立柱引导部32的接触表面36与直线导轨22的引导座24接触，而引导轨23安设至底座15，其中引导座24沿着所述引导轨移动。

齿条12与齿轮17之间的齿顶间隙调整如下地进行。

立柱引导部32经由引导座24被安设至底座，并且该引导座反过来经由引导轨23安设至底座15。通过在夹持套28处于未加载状态时操作调整元件39，保持元件21以及因而还有电机19和齿轮17沿z方向被向上推。在齿顶间隙已经被调整之后，压力螺钉56被操作成夹持装置27处于用于液压夹持的装载状态中。夹持套28将径向载荷作用在立柱引导部32上。

为了重新调整齿顶间隙，紧固装置27能够被操作到未加载状态中，并且调整元件39能够从夹持板41被部分地螺松，因而，齿轮17与齿条12的啮合的齿45、47之间的间隙由于电机19的重量而自主地变大。然后，可以进行重新调整过程，其中，调整元件39被螺入，并且因此，齿条12的齿顶48与齿轮17的齿根圆49之间的间隙被减小，直至已经达到齿顶间隙的所需的间隙A。

在图6中示出了针对图1至4的替代实施例的示意性剖切侧视图。该实施例与图1至4的实施例的区别之处在于，并非是齿条12，附加的齿轮61经由在原处布置的承载轴62被设置，其中所述承载轴在轴承63内支承。该轴承63以与齿条12相同的方式通过齿隙调整装置26的夹持装置27的保持元件34被保持。

齿轮17在轴18上安装并且通过电机19被驱动。电机19能够经由保持元件21安设至底座15。作为替代地，电机19还可以直接地连接至底座15。承载元件14也连接至底座15。

在这种设计中，附加的齿轮61与齿轮17之间的间隙A能够借助于齿隙调整装置26被调整。

齿轮61能够驱动附加的齿轮。作为替代地，承载轴62能够在针对承载保持件63相反的端部处具有连接定位件64，其被设计成接收用于附加的驱动轴的或用于连接附加的驱动元件的连接件或连接元件。作为替代地，在承载保持件63的与齿轮相反的前面上，承载轴62可以从轴承63伸出，从而安设用于附加的驱动元件的连接元件或者将附加的驱动元件直接安设至该连接元件。

在该机构10的该实施例中，齿隙调整装置26以及齿顶间隙和/或齿隙的实施例对应于图1至4的实施例。由于对于齿顶间隙A的调整，应当参看该说明书。

Claims (12)

1.一种用于齿隙调整的装置，其包括保持元件（21）以及承载元件（14），在所述保持元件上安装齿轮（17），在所述承载元件上安装齿条（12）或附加的齿轮（61），其特征在于，

在所述承载元件（14）上或在所述保持元件（21）上借助于紧固装置（27）设置至少一个齿隙调整装置（26），所述紧固装置能够移动到未加载的状态中，以便调整所述第一齿轮（17）与所述齿条（12）之间或所述齿轮（17）与所述附加的齿轮之间沿径向的间隙（A），并且在调整所述间隙（A）之后，所述紧固装置能够移动到加载的状态中，以便固定调整后的间隙（A），并且

所述紧固装置（27）包括夹持套（28），所述夹持套容纳立柱引导部（32），所述立柱引导部直接地或间接地连接至所述齿轮（17）、所述齿条（12）或所述附加的齿轮（61），在所述夹持条（28）处于未加载的状态中时，所述立柱引导部（32）在所述夹持套（28）内能够轴向移动。

2.根据权利要求1所述的机构，其特征在于，所述夹持套（28）至少部分地插入到所述承载元件（14）或所述保持元件（21）中。

3.根据权利要求1所述的机构，其特征在于，所述紧固装置（27）的夹持套（28）借助于液压耦合在加载的状态中使得所述立柱引导部（32）相对于所述保持元件（14、21）或所述保持元件（14）固定。

4.根据权利要求1所述的机构，其特征在于，为了调整所述齿轮（17）与所述齿条（12）之间的或所述齿轮（17）与所述附加的齿轮（61）之间的间隙（A），所述立柱引导部（32）借助于调整元件（39）相对于所述夹持套（28）能够移动。

5.根据权利要求4所述的机构，其特征在于，所述调整元件（39）被设置为致动器或者手动调整元件、尤其调整螺钉。

6.根据权利要求1所述的机构，其特征在于，所述轴承套（28）包括圆筒形轴（29），在所述圆筒形轴中含有压力室（51），在所述压力室内提供压力媒介（52），所述压力媒介借助于压力螺钉（53）被加压。

7.根据权利要求6所述的机构，其特征在于，在所述压力螺钉（53）与所述压力室（51）之间设置活塞（57），其优选具有密封件（58），所述活塞在预压力室（54）内能够轴向移动，以便在压力室（51）内施加压力。

8.根据权利要求1所述的机构，其特征在于，所述立柱引导部（32）在一端包括接触表面（36），借助于在所述立柱引导部（32）中容纳的紧固元件（34），在所述接触表面上直接地或间接地布置所述齿轮（17）、所述齿条（12）或所述附加的齿轮。

9.一种直线致动器，其具有根据前述权利要求任一所述的用于齿隙调整的机构（10），其特征在于，设置电机（19），其中所述电机驱动齿轮（17），其中所述齿轮与齿条（12）或附加的齿轮（61）协作地操作。

10.根据权利要求9所述的直线致动器，其特征在于，所述齿隙调整装置（26）借助于所述紧固装置（27）固定至所述承载元件（14）或固定在所述承载元件（14）中，所述齿条（12）借助于在所述立柱引导部（32）中容纳的紧固元件（34）固定至所述立柱引导部（32）的接触表面（36）。

11.根据权利要求9所述的直线致动器，其特征在于，所述齿隙调整装置（26）借助于所述紧固装置（27）固定至所述保持元件（21）或固定在所述保持元件（21）中，所述保持元件承载电机（19），所述电机驱动所述齿轮（17），并且所述齿条（12）安设至底座（15），并且直线导轨（22）的引导轨（23）也安设至所述底座，所述直线导轨（22）的引导座（24）借助于在所述立柱引导部（32）中容纳的紧固元件（34）固定至所述立柱引导部（32）的接触表面（36）。

12.根据权利要求9所述的直线致动器，其特征在于，所述齿隙调整装置（26）借助于所述紧固装置（27）固定至所述承载元件（14）或固定在所述承载元件（14）中，并且所述附加的齿轮（61）借助于安设至所述立柱引导部（32）的承载保持件（63）固定至所述立柱引导部（32）的接触表面（36）。

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