CN104948672B - 无间隙蜗轮蜗杆减速机 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种无间隙蜗轮蜗杆减速机，包括外壳及设于外壳内的蜗轮蜗杆传动结构，其特征在于：蜗轮有一个，安装在动力输出轴上，动力输出轴伸出外壳前端面；蜗杆有两根，分别为第一蜗杆和第二蜗杆，第一蜗杆和第二蜗杆上下平行间隔设置并同时与所述蜗轮传动啮合；第一蜗杆与第一电机传动连接以作为动力输入蜗杆，第二蜗杆的左端作为调整端与设于外壳左侧的间隙调整部件配合以能最终带动第二蜗杆沿其轴向滑移；第一蜗杆和第二蜗杆之间通过确保第一蜗杆和第二蜗杆同步反向旋转的同步传动结构连接在一起。本减速机结构简单、无间隙、高精度，生产制造成本低廉，可以采用传统常规蜗轮蜗杆减速机生产线生产，生产工艺基本一样，不需要重复投资。
Description
技术领域
本发明涉及一种机械设备上使用的减速机构，尤其涉及一种无间隙蜗轮蜗杆减速机，本减速机适合用于精密机械运动、数控精确定位、关节机器人、机械手、分度、搬运、多轴数控机床等高端数控领域。
背景技术
蜗轮蜗杆减速机广泛应用于各种加工机械及数控设备中，目前公知的数控设备采用的蜗轮蜗杆减速机常采用一个蜗杆和一个蜗轮配合的结构，且蜗杆和蜗轮之间的螺距是不可调整。由于制造和装配误差，一般蜗杆和蜗轮之间会存在一定的螺距差，即存在一定的反向间隙，此反向间隙对工件的加工精度影响巨大，由于反向间隙的存在，当输出轴受到相反的切向力时，会产生跳动，影响瞬间传动的准确性，这种情况在大变速比的蜗轮蜗杆减速机上尤其明显。故普通的蜗轮蜗杆减速机只能用于对精度要求不高的场合。虽然通过提升蜗轮蜗杆以及其它配件的加工装配精度可以实现较高精度的传动，但其将会极大增加减速机的成本。而且减速机在长时间使用后，因长期运转必然产生磨损，从而产生反向间隙，且间隙无法调整。
综上所述，现有蜗轮蜗杆减速机还需要作进一步改进。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术现状而提供一种可消除蜗轮蜗杆两者之间的反向间隙的无间隙蜗轮蜗杆减速机，且本减速机的整体结构所涉及的部件与传统减速机相比基本相同，可采用传统的蜗轮蜗杆减速机生产线生产，生产工艺基本不变，不需要重复投资，具有低成本、高精度的优点。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种无间隙蜗轮蜗杆减速机，包括外壳及设于外壳内的蜗轮蜗杆传动结构，其特征在于：蜗轮蜗杆传动结构中的蜗轮有一个，安装在动力输出轴上，动力输出轴伸出外壳前端面；蜗轮蜗杆传动结构中的蜗杆有两根，分别为第一蜗杆和第二蜗杆，第一蜗杆和第二蜗杆平行间隔设置并同时与所述蜗轮传动啮合；其中，第一蜗杆与第一电机传动连接以作为动力输入蜗杆，第二蜗杆的左端作为调整端与设于外壳左侧的间隙调整部件配合以能最终带动第二蜗杆沿其轴向滑移；同时，第一蜗杆和第二蜗杆之间通过同步传动结构连接在一起，该同步传动结构确保第一蜗杆和第二蜗杆同步反向旋转。
上述第一蜗杆的左端与第一电机传动连接以作为动力输入端。
上述间隙调整部件和头部传动结构均为螺纹连接在外壳左侧壁的间隙调整螺丝，间隙调整螺丝内端伸入外壳内并与第二蜗杆的左端面接触。以间隙调整螺丝作为间隙调整部件其具有结构简单、成本低且调节方便，调节时只需旋转间隙调整螺丝，根据螺纹传动原理，间隙调整螺丝会推动第二蜗杆沿其轴向滑移，以消除第二蜗杆与蜗轮之间的反向间隙，又因，第二蜗杆的轴向滑移，会带动蜗轮转动一定小角度，因此同步消除第一蜗杆与蜗轮之间的反向间隙。以上间隙调整螺丝的旋转为手动调节。
上述间隙调整部件为螺纹连接在外壳左侧壁的间隙调整螺丝，间隙调整螺丝内设有轴向的穿孔，所述第二蜗杆的通过轴承支承在间隙调整螺丝的穿孔内，所述间隙调整螺丝上还套设有扭簧，该扭簧的一个自由端固定在间隙调整螺丝上，扭簧的另一个自由端固定在外壳左侧壁上。以上间隙螺丝的旋转可实现自动调节，如存在反向间隙，第二蜗杆就会有轴向内移的趋势，这时间隙调整螺丝就会在扭簧作用下，发生旋转，使间隙调整螺丝相对外壳内移，最终带动第二蜗杆沿其轴向滑移，以消除第二蜗杆与蜗轮之间的反向间隙，又因，第二蜗杆的轴向滑移，会带动蜗轮转动一定小角度，因此同步消除第一蜗杆与蜗轮之间的反向间隙。通过扭簧的作用使本间隙调整螺丝有自动消除反向间隙的作用。
上述第一蜗杆和第二蜗杆的右端均伸出外壳的右侧壁，所述同步传动结构设置在第一蜗杆和第二蜗杆的右端之间。
上述间隙调整部件为设于外壳左方外部的第二电机，第二电机与所述第二蜗杆的左端传动连接。本间隙调整部件可通过电气控制调整间隙，调节时，第一电机和第二电机任意1个优先启动旋转，优先旋转的那个电机带动蜗杆、带动涡轮旋转、由于另外1个电机未启动、优先旋转的电机负载越来越大，当负载电流达到设定值时，说明间隙以消除，同时启动另外一只电机同步反向旋转，两电机自动相互协调同步反向运转，第一蜗杆和第二蜗杆相对反向同步运转带动涡轮减速动力输出。
上述同步传动结构为软轴，软轴弯折呈U形，软轴的两端分别与第一蜗杆和第二蜗杆的右端固定。本同步传动结构具有结构简单成本低的优点，让第一电机动力输入同步传动给第一蜗杆，第一蜗杆轴头通过软轴，同步反向传动给第二蜗杆，第一蜗杆和第二蜗杆实现相对同步反向运转，带动涡轮减速输出。
上述同步传动结构包括安装在第一蜗杆右端的第一同步带轮，安装在第二蜗杆右端的第二同步带轮，安装在张紧支架上的张紧轮，张紧支架能上下移动进行位置调节，有一同步带绕过第一同步带轮和张紧轮后形成封闭的环状，所述第二同步带轮位于同步带外并与同步带传动啮合。巧妙运用同步带同步轮的同步传动原理，让第一电机动力输入同步传动给第一蜗杆，第一蜗杆的轴头固定第一同步带轮，第一同步带轮经同步带，同步反向传递给第二同步带轮，第二同步带轮带动第二蜗杆同步反向运转，第一蜗杆和第二蜗杆实现相对同步反向运转，带动动力输出轴旋转将动力输出。另外张紧轮随张紧支架的上下移动，也能起到消除反向间隙的作用。
当然上述同步传动结构还可以是，包括安装在第一蜗杆右端的第一齿轮，安装在第二蜗杆右端的第二齿轮，第一齿轮和第二齿轮传动啮合。
上述同步传动结构还可以是安装在第一蜗杆右端的第一链轮，安装在第二蜗杆右端的第二链轮，第一链轮和第二链轮通过8字型的传动链传动啮合在一起。
上述同步传动结构安装在第一蜗杆右端的第一同步带轮，安装在第二蜗杆右端的第二同步带轮，及安装在第一电机输出轴上的主动带轮，有一同步带绕过第一同步带轮和主动带轮后形成封闭的环状，所述第二同步带轮位于同步带外并与同步带传动啮合。本结构将第一电机移位至右侧，因同步带绕过第一同步带轮和主动带轮后形成封闭的环状，故第一电机还起到张紧轮的作用。
与现有技术相比，本发明的优点在于：因第一蜗杆和第二蜗杆的右端通过同步传动结构连接在一起，确保第一蜗杆和第二蜗杆同步反向旋转，同时第二蜗杆的左端作为调整端与设于外壳左侧的间隙调整部件配合以能最终带动第二蜗杆沿其轴向滑移，这样如存在反向间隙，则只需通过间隙调整部件，带动第二蜗杆轴向滑移，以消除第二蜗杆与蜗轮之间的反向间隙，又因第二蜗杆的轴向滑移，会带动蜗轮转动一定小角度，因此同步消除第一蜗杆与蜗轮之间的反向间隙。本减速机保持常规蜗轮蜗杆减速机优良特性外，还具有结构简单、成熟、稳定、无间隙、高精度，生产制造成本低廉的优点，且可以采用传统常规蜗轮蜗杆减速机生产线生产，生产工艺基本一样，不需要重复投资，低成本。
附图说明
图1为本发明第一个实施例的立体结构示意图一；
图2为本发明第一个实施例的立体结构示意图二；
图3为本发明第一个实施例去掉外壳后的立体结构示意图；
图4为本发明第一个实施例去掉外壳后的正视图；
图5为本发明第二个实施例的立体结构示意图一；
图6为本发明二个实施例的立体结构示意图二；
图7为本发明第二个实施例去掉外壳后的立体结构示意图；
图8为本发明第三个实施例去掉外壳后的立体结构示意图；
图9为本发明第四个实施例去掉外壳后的立体结构示意图；
图10为本发明第五个实施例的立体结构示意图；
图11为本发明第五个实施例去掉外壳后的立体结构示意图；
图12为本发明第六个实施例的立体结构示意图
图13为本发明第六个实施例中间隙调节螺丝和第二蜗杆的装配示意图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
如图1～4所示，为本发明的第一个优选实施例。
一种无间隙蜗轮蜗杆减速机，包括外壳1及设于外壳1内的蜗轮蜗杆传动结构，蜗轮蜗杆传动结构中的蜗轮2有一个，安装在动力输出轴4上，动力输出轴4伸出外壳1前端面；蜗轮蜗杆传动结构中的蜗杆有两根，分别为第一蜗杆3和第二蜗杆5，第一蜗杆3和第二蜗杆5上下平行间隔设置并同时与所述蜗轮2传动啮合；其中，第一蜗杆3与第一电机6传动连接以作为动力输入蜗杆，第二蜗杆5的左端作为调整端与设于外壳1左侧的间隙调整部件配合以能最终带动第二蜗杆5沿其轴向滑移；同时，第一蜗杆3和第二蜗杆5的右端均伸出外壳1的右侧壁，且两者之间通过同步传动结构连接在一起，该同步传动结构确保第一蜗杆3和第二蜗杆5同步反向旋转。本实施例中第一蜗杆3的左端与位于外壳1左方外部的第一电机6传动连接以作为动力输入端。
本实施例中间隙调整部件为螺纹连接在外壳1左侧壁的间隙调整螺丝7，间隙调整螺丝7内端伸入外壳1内并与第二蜗杆5的左端面接触。调节时只需旋转间隙调整螺丝7，根据螺纹传动原理，间隙调整螺丝7会推动第二蜗杆5沿其轴向滑移，以消除第二蜗杆5与蜗轮2之间的反向间隙，又因，第二蜗杆5的轴向滑移，会带动蜗轮2转动一定小角度，因此同步消除第一蜗杆3与蜗轮2之间的反向间隙。
本实施例中的同步传动结构为软轴9，软轴9弯折呈U形，软轴9的两端分别与第一蜗杆3和第二蜗杆5的右端固定。让第一电机6动力输入同步传动给第一蜗杆3，第一蜗杆3轴头通过软轴9，同步反向传动给第二蜗5杆，第一蜗杆3和第二蜗杆5实现相对同步反向运转，带动涡轮减速输出。
如图5～7所示，为本发明的第二个实施例。
本实施例和第一个实施例的不同点在于：同步传动结构包括安装在第一蜗杆3右端的第一同步带轮31，安装在第二蜗杆5右端的第二同步带轮51，安装在张紧支架10上的张紧轮11，张紧支架10能上下移动进行位置调节，有一同步带12绕过第一同步带轮31和张紧轮11后形成封闭的环状，第二同步带轮51位于同步带12外并与同步带12传动啮合，同步带12为双面齿带。巧妙运用同步带同步轮的同步传动原理，让第一电机6动力输入同步传动给第一蜗杆3，第一蜗杆3的轴头固定第一同步带轮31，第一同步带轮31经同步带12，同步反向传递给第二同步带轮51，第二同步带轮51带动第二蜗杆5同步反向运转，第一蜗杆3和第二蜗杆5实现相对同步反向运转，带动动力输出轴4旋转将动力输出。另外张紧轮随张紧支架的上下移动，也能起到消除反向间隙的作用。
如图8所示，为本发明的第三个实施例。
本实施例和第一个实施例的不同点在于：同步传动结构包括安装在第一蜗杆3右端的第一齿轮32，安装在第二蜗杆5右端的第二齿轮52，第一齿轮32和第二齿轮52传动啮合。当然同步传动结构也可采用与实施例3类似的结构，包括安装在第一蜗杆右端的第一链轮，安装在第二蜗杆右端的第二链轮，第一链轮和第二链轮通过8字型的传动链传动啮合在一起。
如图9所示，为本发明的第四个实施例。
本实施例和第一个实施例的不同点在于：同步传动结构安装在第一蜗杆3右端的第一同步带轮31，安装在第二蜗杆5右端的第二同步带轮51，及安装在第一电机6输出轴上的主动带轮61，有一同步带12绕过第一同步带轮31和主动带轮61后形成封闭的环状，所述第二同步带轮51位于同步带12外并与同步带12传动啮合。
如图10、11所示，为本发明的第五个实施例。
本实施例和第一个实施例的不同点在于：间隙调整部件和头部传动结构均为设于外壳1左方外部的第二电机8，第二电机8与所述第二蜗杆5的左端传动连接。调节时，第一电机6和第二电机8任意1个优先启动旋转，优先旋转的那个电机带动蜗杆、带动涡轮旋转、由于另外1个电机未启动、优先旋转的电机负载越来越大，当负载电流达到设定值时，说明间隙以消除，同时启动另外一只电机同步反向旋转，两电机自动相互协调同步反向运转，第一蜗杆3和第二蜗杆5相对反向同步运转带动涡轮减速动力输出。
如图12、13所示，为本发明的第六个实施例。
本实施例和第二个实施例的不同点在于：间隙调整部件为螺纹连接在外壳1左侧壁的间隙调整螺丝7，间隙调整螺丝7内设有轴向的穿孔，第二蜗杆5的通过轴承支承在间隙调整螺丝7的穿孔内，间隙调整螺丝7上还套设有扭簧71，该扭簧71的一个自由端固定在间隙调整螺丝7上，扭簧71的另一个自由端固定在外壳1左侧壁上。
本间隙螺丝的旋转可实现自动调节，如存在反向间隙，第二蜗杆就会有轴向内移的趋势，这时间隙调整螺丝7就会在扭簧71作用下，发生旋转，使间隙调整螺丝7相对外壳内移，最终带动第二蜗杆5沿其轴向滑移，以消除第二蜗杆5与蜗轮2之间的反向间隙，又因，第二蜗杆5的轴向滑移，会带动蜗轮2转动一定小角度，因此同步消除第一蜗杆3与蜗轮2之间的反向间隙。通过扭簧71的作用使本间隙调整螺丝7有自动消除反向间隙的作用。
尽管以上详细地描述了本发明的优选实施例，但是本发明文字叙述难以完全表达清楚，凡是与附图具有相同或相近的技术结构，均属于本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种无间隙蜗轮蜗杆减速机，包括外壳(1)及设于外壳(1)内的蜗轮蜗杆传动结构，其特征在于：所述蜗轮蜗杆传动结构中的蜗轮(2)有一个，安装在动力输出轴(4)上，动力输出轴(4)伸出外壳(1)前端面；蜗轮蜗杆传动结构中的蜗杆有两根，分别为第一蜗杆(3)和第二蜗杆(5)，第一蜗杆(3)和第二蜗杆(5)平行间隔设置并同时与所述蜗轮(2)传动啮合；其中，第一蜗杆(3)与第一电机(6)传动连接以作为动力输入蜗杆，第二蜗杆(5)的左端作为调整端与设于外壳(1)左侧的间隙调整部件配合以能最终带动第二蜗杆(5)沿其轴向滑移；同时，第一蜗杆(3)和第二蜗杆(5)之间通过同步传动结构连接在一起，该同步传动结构确保第一蜗杆(3)和第二蜗杆(5)同步反向旋转；所述第一蜗杆(3)的左端与第一电机(6)传动连接以作为动力输入端；所述第一蜗杆(3)和第二蜗杆(5)的右端均伸出外壳(1)的右侧壁，所述同步传动结构设置在第一蜗杆(3)和第二蜗杆(5)的右端之间。
2.根据权利要求1所述的无间隙蜗轮蜗杆减速机，其特征在于：所述间隙调整部件为螺纹连接在外壳(1)左侧壁的间隙调整螺丝(7)，间隙调整螺丝(7)内端伸入外壳(1)内并与第二蜗杆(5)的左端面接触。
3.根据权利要求1所述的无间隙蜗轮蜗杆减速机，其特征在于：所述间隙调整部件为螺纹连接在外壳(1)左侧壁的间隙调整螺丝(7)，间隙调整螺丝(7)内设有轴向的穿孔，所述第二蜗杆(5)的通过轴承支承在间隙调整螺丝(7)的穿孔内，所述间隙调整螺丝(7)上还套设有扭簧(71)，该扭簧(71)的一个自由端固定在间隙调整螺丝(7)上，扭簧(71)的另一个自由端固定在外壳(1)左侧壁上。
4.根据权利要求1所述的无间隙蜗轮蜗杆减速机，其特征在于：所述间隙调整部件和同步传动结构均为设于外壳(1)左方外部的第二电机(8)，第二电机(8)与所述第二蜗杆(5)的左端传动连接。
5.根据权利要求1所述的无间隙蜗轮蜗杆减速机，其特征在于：所述同步传动结构为软轴(9)，软轴(9)弯折呈U形，软轴(9)的两端分别与第一蜗杆(3)和第二蜗杆(5)的右端固定。
6.根据权利要求1所述的无间隙蜗轮蜗杆减速机，其特征在于：所述同步传动结构包括安装在第一蜗杆(3)右端的第一同步带轮(31)，安装在第二蜗杆(5)右端的第二同步带轮(51)，安装在张紧支架(10)上的张紧轮(11)，所述张紧支架(10)能上下移动进行位置调节，有一同步带(12)绕过第一同步带轮(31)和张紧轮(11)后形成封闭的环状，所述第二同步带轮(51)位于同步带(12)外并与同步带(12)传动啮合。
7.根据权利要求1所述的无间隙蜗轮蜗杆减速机，其特征在于：所述同步传动结构包括安装在第一蜗杆(3)右端的第一齿轮(32)，安装在第二蜗杆(5)右端的第二齿轮(52)，第一齿轮(32)和第二齿轮(52)传动啮合。
8.根据权利要求1所述的无间隙蜗轮蜗杆减速机，其特征在于：所述同步传动结构安装在第一蜗杆(3)右端的第一同步带轮(31)，安装在第二蜗杆(5)右端的第二同步带轮(51)，及安装在第一电机(6)输出轴上的主动带轮(61)，有一同步带(12)绕过第一同步带轮(31)和主动带轮(61)后形成封闭的环状，所述第二同步带轮(51)位于同步带(12)外并与同步带(12)传动啮合。
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