CN104964022A - 齿轮齿条传动消隙机构 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种齿轮齿条传动消隙机构，其包括齿轮和齿条，齿条是由第一齿条和第二齿条两个齿条叠加构成，与齿轮啮合；消隙机构还包括放置于第一齿条和第二齿条的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；丝杠轴两端通过滚针轴承安装在轴承支座上，轴承支座固定在第二齿条上；丝杠轴与螺母相配，螺母通过螺母支座安装在第一齿条上；平面涡卷弹簧的两端分别固定在丝杠轴和第二齿条上。该消隙机构在齿轮与齿条间出现传动间隙时，在涡卷弹簧的弹力作用下使两齿条错齿，当量齿厚增大，从而消除齿轮与齿条间的传动间隙，并且传递扭矩大、结构简单、工作可靠，适用于无间隙传动的数控领域，尤其是高精度的数控机床以及机器人。

Description

齿轮齿条传动消隙机构
技术领域
本发明属于机床设备技术领域，涉及数控机床设备的传动系统，尤其是能自动消除齿侧间隙的齿轮齿条传动消隙机构。
背景技术
在无间隙传动的数控机床设备及机器人领域，经常用到齿轮齿条副传动。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，对于高精度的机床设备而言，消除齿轮齿条机构的间隙变得尤为重要。
目前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。而且结构比较复杂、安装比较困难。
鉴于上述，有必要进一步研发新的机构，以消除齿轮齿条传动过程中存在的齿侧间隙。
发明内容
本发明为了解决上述现有齿轮齿条传动往往存在着齿侧间隙的问题，而提出一种可以自动消除齿侧间隙用于齿轮齿条传动消隙机构。
本发明是通过以下方案实现的：
上述的齿轮齿条传动消隙机构，包括齿轮和齿条，所述齿条是由第一齿条和第二齿条两个齿条叠加构成，与所述齿轮啮合；所述消隙机构还包括丝杠轴、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。
所述的齿轮齿条传动消隙机构，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宽度相等。
所述的齿轮齿条传动消隙机构，其中：所述第一齿条的两端对称设有导向杆，所述导向杆关于所述丝杠轴的轴向两端对称；所述第二齿条两端沿与所述第一齿条的导向杆方向设有导向孔，与导向杆滑动配合，以对所述第一齿条限位并导向；所述第一齿条可相对于所述第二齿条沿所述丝杠轴的轴向产生位移。
有益效果：
本发明的齿轮齿条传动消隙机构，齿条采用双齿条结构，在齿轮与齿条间出现传动间隙时，平面涡卷弹簧会给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，从而消除齿轮与齿条间的传动间隙。因此，本发明的齿轮齿条传动消隙机构自动消除间隙，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。
本发明的齿轮齿条传动消隙机构，适用于无间隙传动的数控领域，尤其是高精度的数控机床以及机器人。
附图说明
图1是本发明的齿轮齿条传动消隙机构的结构示意图；
图2是图1的A-A剖视图；
图3是图2的B-B剖视图。
具体实施方式
如图1至图3所示，本发明的齿轮齿条传动消隙机构1，包括齿轮11、齿条12、丝杠轴13、轴承支座14、滚针轴承15、螺母16、螺母支座17及平面涡卷弹簧18。
齿条12是由第一齿条121和第二齿条122两个齿条叠加构成，与齿轮11啮合；第一齿条121和第二齿条122厚度相等，且第一齿条121和第二齿条122的厚度之和与齿轮11的宽度相等；
第一齿条121的两端对称设有导向杆120，该导向杆120关于丝杠轴13的轴向两端对称；导向杆120沿第一齿条121与第二齿条122接触的端面的两侧分别向两侧凸伸形成；
第二齿条122两端沿与第一齿条121的导向杆120方向设有导向孔123，导向孔123与导向杆121滑动配合，以对第一齿条121限位并导向；
该第一齿条121可相对于该第二齿条122沿丝杠轴13的轴向产生位移。
丝杠轴13、轴承支座14、滚针轴承15、螺母16、螺母支座17及平面涡卷弹簧18都放置于第一齿条121和第二齿条122的内部形成的空腔内。丝杠轴13两端通过滚针轴承15安装在轴承支座13上，与螺母16相配；
轴承支座14通过螺钉固定在第二齿条122上；
螺母16通过螺母支座17安装在第一齿条121上；
平面涡卷弹簧18的两端通过螺钉分别固定在丝杠轴13和第二齿条122上。
当齿轮11与齿条12间出现传动间隙时，平面涡卷弹簧18会给丝杠轴13一个回转转矩，带动丝杠轴13旋转一个角度。从而使丝杠轴13与螺母16之间出现一个轴向的相对位移，因为螺母16与丝杠轴13分别安装在第一齿条121和第二齿条122两齿条上，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121和第二齿条122错齿，使当量齿厚增大，从而消除齿轮11与齿条12间的传动间隙。
本发明的齿轮齿条传动消隙机构，适用于无间隙传动的数控领域，尤其是高精度的数控机床以及机器人。

Claims (3)

1.一种齿轮齿条传动消隙机构，包括齿轮和齿条，其特征在于：所述齿条是由第一齿条和第二齿条两个齿条叠加构成，与所述齿轮啮合；
所述消隙机构还包括丝杠轴、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所述的齿轮齿条传动消隙机构，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的宽度相等。
3.如权利要求1或2所述的齿轮齿条传动消隙机构，其特征在于：所述第一齿条的两端对称设有导向杆，所述导向杆关于所述丝杠轴的轴向两端对称；
所述第二齿条两端沿与所述第一齿条的导向杆方向设有导向孔，与导向杆滑动配合，以对所述第一齿条限位并导向；
所述第一齿条可相对于所述第二齿条沿所述丝杠轴的轴向产生位移。
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