CN109642644B - 倒辊螺杆减速齿轮 - Google Patents

Abstract

本发明涉及机械工程领域，且尤其涉及辊螺杆减速齿轮。辊螺杆减速齿轮包括输入构件、支承构件、输出构件和辊。该辊具有至少一对具有不同方向的螺纹的区域。各构件包括至少两个具有不同方向的多线螺纹且相对于彼此粘附的螺母，该支承构件螺母的多线螺纹和输出构件螺母的多线螺纹设置在它们的外表面上。该至少一对辊区域的各辊区域与至少一个支承构件螺母和/或至少一个输出构件螺母相互作用。至少两个输入构件螺母设置在辊周围，使得至少一对辊区域与输入构件螺母上的螺纹相互作用。

Description

倒辊螺杆减速齿轮

技术领域

本发明涉及用于传递旋转运动的行星机构。特别地，本发明涉及具有阶梯式螺纹辊(rollers)的行星减速器(planetary reducer)。更特别地，本发明涉及辊减速器(rollerreducers)。

背景技术

辊减速器(PBP)是行星减速器的子设备并且可用于调节扭矩。辊减速器可用于在尺寸限制下需要大扭矩的传送的机械手、操纵器和动力驱动器中。有利地，辊减速器具有简单的设计和很少的部件；提供由短的运动链和许多接触点提供的高运动精度；提供平稳且低噪音的运行；提供高传递扭矩时具有小尺寸；且能够在高输入轴旋转速度下运行。

EA 201500520公开了一种辊减速器，其被认为是本发明的现有技术，并且该辊减速器包括：形成行星齿轮的螺杆(screw)和螺纹式辊、输入构件螺母(nut)和输出构件螺母，其中，辊设置在输入构件螺母和外构件螺母之内。该输入构件螺母与辊输入螺纹啮合，该辊输入螺纹与螺杆螺纹啮合，且该输出构件螺母与辊输出螺纹啮合。

根据EA 201500520，设置在边缘上的输入构件螺母固定地安装或锁定，以避免相对于彼此的旋转和位移。可以依靠机械元件来实现该锁定。例如，可以通过减速器主体来实现机械锁定。不利地，螺母内的空间被接收在其中的辊所占用；因此，机械元件只能设置在外面。然而，在这种情况下，如果使用同轴联轴器(coupling)实现所述连接，那么所述机械元件将干扰输出构件螺母和工作主体轴之间的连接。因此，根据已知的解决方案的减速器的结构不能在没有中间齿轮的情况下将全旋转从减速器输出构件传递到工作主体。中间齿轮可体现为设置在机械联轴器之内的齿轮。在这种情况下，在其一侧的齿轮将接触安装在工作主体轴上的往复齿轮(reciprocal gearwheel)。

通常需要具有输出构件的机构，该输出构件向该机构提供往复机构的同轴耦合和全旋转的传递，包括依靠将公开的机构安装在往复机构的输入轴上。特别地，所述需要出现在不能依靠中间齿轮或其他元件连接两个机构，例如，由于所述齿轮或元件的空间的缺乏的情况下。由于输出构件内的空间被其他减速器元件占用的事实，EA 201500520中公开的设置不能用作具有提供往复机构的同轴耦合的输出构件的结构。

因此，本发明的目的在于提供一种辊减速器结构，该辊减速器结构向其提供往复机构的同轴耦合和全旋转的传递；所述结构允许不使用中间齿轮直接将减速器安装在所需的设备上。

发明内容

一个方面中，提供了一种辊减速器，其包括：

输入构件，其包括具有不同方向的内多线螺纹的至少两个输入构件螺母，所述输入构件螺母相对于彼此固定安装；

支承构件，其包括具有不同方向的多线螺纹的至少两个支承构件螺母，所述支承构件螺母相对于彼此固定安装；

输出构件，其包括具有不同方向的多线螺纹的至少两个输出构件螺母，所述输出构件螺母相对于彼此固定安装，

其中，所述输出构件螺母包括与所述支承构件螺母上的螺纹线数量不同的螺纹线的数量；

辊，其包括具有不同方向的螺纹的至少一对辊部分；

其中，所述支承构件螺母的所述多线螺纹和所述输出构件螺母的所述多线螺纹设置在其外表面上，

所述辊以所述至少一对辊部分以外的各辊部分啮合所述支承构件螺母中的至少一个和/或所述输出构件螺母中的至少一个的方式，围绕所述至少两个支承构件螺母和所述至少两个输出构件螺母设置，且

所述至少两个输入构件螺母以所述至少一对辊部分啮合所述输入构件螺母的所述螺纹的方式，围绕所述辊设置。

因此，辊减速器的输出构件相对于所述输入构件在内部设置，因此，可以不使用中间齿轮将外部载荷直接施加至辊减速器的输出构件。

本发明能够不使用中间齿轮从减速器输出构件传递全旋转。

在一实施例中，所述至少两个输入构件螺母一体形成。

在另一实施例中，所述至少两个输出构件螺母一体形成。

在又一实施例中，所述辊减速器包括输出轴，其设置在所述输出构件螺母内部并连接至所述输出构件螺母。

在又一实施例中，各辊包括至少一个辊支承元件，其设置在各辊的所述至少两个部分之间，且当所述输入机构螺母和所述输出机构螺母啮合所述至少两个辊部分时，所述输入机构螺母和所述输出构件螺母包括配合支承元件，所述配合支承元件设置在所述螺母之间且对应于所述辊支承元件。

此外，各辊可包括两个辊支承元件，其设置在所述辊端部上，且所述辊减速器可包括配合支承元件，其与所述输入机构螺母和所述输出机构螺母同轴地接收在主体中，所述配合支承元件啮合所述两个辊支承元件。所述配合支承元件可以由未连接至所述主体的环形成。

在一实施例中，所述支承元件可由支承带形成，所述支承带具有分别与啮合的辊部分和所述螺母的平均螺纹直径相等的直径。

在一实施例中，所述输入构件螺母、所述输出构件螺母和所述支承构件螺母的螺纹可以预先加载。

在又一实施例中，所述辊可包括具有不同方向的螺纹的至少两对辊部分。在这种情况下，一对所述辊部分的螺纹直径可以不同于第二对所述辊部分的螺纹直径。

附图说明

以下为参照附图的本发明的具体实施例的详细描述，其中：

图1为根据本发明的一实施例的组装的辊减速器的侧截面图；

图2为图1中所示的主体和辊被部分移除的辊减速器的透视图；

图3为图1中所示的主体被部分移除的辊减速器的透视图；

图4为根据本发明的另一实施例的组装的辊减速器的侧截面图；和

图5为根据本发明的又一实施例的组装的辊减速器的侧截面图。

具体实施方式

在图1所示的一个实施例中，辊减速器包括主体1，其接收有减速器输入构件、输出构件、支承构件和辊5。输入构件包括两个输入构件螺母2。输出构件包括两个输出构件螺母3。支承构件包括两个支承构件螺母4。

虽然图示的辊减速器包括两个输入构件螺母2、两个输出构件螺母3和两个支承构件螺母4，但是本发明不限于所述实施例，且根据需要，辊减速器可包括更多的各类型螺母。

两个输出构件螺母3不能轴向位移，因为它们通过固定构件相对于彼此固定安装，例如，通过插入到螺母3中的专用槽中的螺杆6。为了防止螺母3相对于彼此的角位移(angular displacement)，螺母可通过花键接头(spline joint)(未示出)连接。

可选地，两个输出构件螺母3可一体形成。

如图1至2所示，辊减速器还包括轴7，其在螺母3的内延伸并附接至螺母3。轴7可以是中空或实心的。在后一情况下，中间构件(例如，联轴器)可用于连接往复机构。应当理解，可以使用将旋转传递从减速器输出构件提供到往复机构的其他元件来代替该轴。

两个支承构件螺母4也围绕输出轴7设置在螺母3的两侧上。轴7由支承构件螺母4通过轴承8支承。螺母4相对于彼此固定安装以防止依靠延伸穿过主体1的固定构件的轴向位移，例如，依靠设置在主体1中的专用槽中和支承螺母5中的螺杆9。为了防止螺母4相对于彼此的角位移，使用与主体1耦合的花键接头(未示出)。

辊5围绕螺母3和4设置，并围绕所述螺母的周边均匀地间隔开。在本实施例中，各辊5包括两个具有不同方向的螺纹和相同直径的部分。所述两个辊5部分的螺纹相对于垂直于辊轴线的平面是对称的，并穿过辊的中心。两个辊5部分的每一个与螺母2、3和4的螺纹啮合，用于输入扭矩从螺母2至辊5进而至螺母4的传递。

为了提供减速，在辊减速器的本实施例中，支承构件螺母4包括与输出构件螺母3的螺纹线的数量不同的螺纹线的数量。

在本实施例中，辊减速器包括24个辊5。然而，本发明不限于本实施例，且可以使用更多或更少数量的辊5，基于对减速器的运动和强度计算选择辊的数量。由于辊5绕支承构件螺母4和输出构件螺母3但未在所述螺母内旋转的事实，因此辊5的最大数量将大于将辊放置于所述螺母内的配置中的辊的最大数量，例如，EA201500520中公开的配置。应当理解的是使用越多的辊，辊5和螺母之间的接触点越多，因此，载荷穿过减速器元件上更均匀地分布。因此，辊5的数量的增加允许增加辊减速器的承载能力和耐久性。

输入构件螺母2围绕辊5设置并固定安装以防止相对于彼此及本实施例中使用的输入齿轮10的轴向位移，用于依靠固定构件，例如螺杆11，将旋转传递至输入构件。为了防止螺母2相对于彼此的角位移，螺母可通过花键接头(未示出)耦合。

两个螺母2中的每一个包括不同方向的内螺纹。可选地，螺母2一体形成，并包括两个具有不同方向螺纹的部分。此外，一体形成的螺母2可共用共同的螺纹。在这种情况下，另外固定减速器元件以防止在第一示例中由不同方向的两个螺纹补偿的轴向力的作用下将会发生的轴向位移。

螺母2、3和4的固定的其他实施例对于本领域的技术人员将变得显而易见，例如，依靠销(pins)、花键接头等的固定来防止旋转，以及通过键连接(keyed joint)、销等的固定来防止轴向位移。

为了防止辊5滚出螺母2、3和4，辊5部分螺纹的仰角(elevation angles)等于螺母2和4螺纹的仰角。辊5的螺纹方向与螺母2的螺纹方向类似，并与螺母3和4的螺纹方向相反。两个具有不同方向螺纹的辊5部分防止辊5沿螺母2、3和4的螺纹圈(thread turns)滑动。

应当注意的是各输入构件螺母对、各支承构件螺母对以及各输出构件螺母对中的螺纹取向应当精确地反映减速器的垂直对称平面。

图4示出了根据本发明的辊减速器的实施例，其类似于参照图1至3所描述的实施例。本实施例的辊减速器与前一实施例的区别在于省略了接收在输出构件螺母2内的输出轴。在这种情况下，耦合的设备直接固定在输出螺母2之内，其中，该输出螺母的内表面可设置有相应的固定构件，例如，夹板14。

图5示出了辊减速器的又一实施例，其类似于参照图1至4所描述的实施例。本实施例与前面公开的实施例的区别在于各辊5包括两对具有不同直径的多线螺纹的部分12和13。在各对中，该部分形成有不同方向的螺纹。在本实施例中，设置在辊5的中心部中的部分12与输出构件螺母3的螺纹啮合，并与输入构件螺母2的螺纹啮合，而设置在辊5的边缘上的部分13与支承构件螺母4的螺纹啮合。蜗轮15用于将旋转传递至减速器的输入构件。

在以上的各实施例中，螺母2、3和4以及辊5还可包括支承元件(未示出)，该支承元件以辊的支承元件由螺母2、3和4的支承元件支承的方式设置。

例如，参照图1至4所描述的实施例中，各辊5包括两个螺纹部分，且一个支承元件可设置在所述辊5部分之间。在这种情况下，支承元件可由支承带形成。在这种情况下，两个螺母2和两个螺母3包括与辊支承带啮合的往复支承带。

在其他实施例中，支承带可在螺纹部分之间的所有分析中设置在辊5上，并相对于最外侧的辊螺纹部分5在外部设置。在支承元件设置在辊端部的情况下，所述支承元件可由支承辊形成。

选择支承元件的直径为分别等于螺母螺纹或辊螺纹的平均直径。支承带用于当辊减速器传递重载时，防止径向载荷影响螺纹表面。在这种情况下，径向载荷可以由螺纹元件主体或有目的地加到结构中的单独的元件承载。此外，由于辊支承元件和螺母的直径等于相应的螺母和辊部分的螺纹直径，辊支承元件在螺母支承元件上滚动而没有滑动，因此消除了摩擦损耗。

例如，在由支承辊形成的支承元件设置在辊5的边缘上的实施例中，来自输出轴7的径向载荷传递至螺母3，并进而传递至辊5，然后部分载荷从辊5不传递到螺母2，而是通过支承元件并传递到辊减速器主体1，所述支承元件在所述主体上滚动。

在各辊5包括两个设置在辊的端部上的支承元件的情况下，由例如环形成的配合支承元件(未示出)可引入到辊减速器结构中。所述环以辊支承元件接收于所述环内的方式与减速器的输出构件螺母和支承构件螺母同轴设置，。所述环件仅与辊5耦合而不与减速器的主体1或其他元件耦合。在这个实施例中，辊支承元件的直径可与辊5螺纹的平均直径不同。

为了在辊5和螺母2、3和4之间提供无反向间隙(backlash-free)的传递，可以预加载所述元件的螺纹。以输出构件螺母的平均直径和两个辊的平均直径的总和大于相应的输入构件螺母的平均直径的相应的所需预载荷的值的方式，通过选择辊和螺母的平均直径来进行预加载。在本发明中，可以使用本领域已知的任何合适的方法来实施预加载。

在本发明的一个实施例中，辊减速器如下运行。

如图1所示，旋转传递至减速器经过输入齿轮10传递至输入构件螺母2。在螺母2旋转时，旋转扭矩依靠螺纹啮合传递至辊5。辊5围绕螺母3和4以及围绕它们自己的轴线在支承元件螺母4上滚动并获得特定的旋转速度(类似于行星机构，其中外齿轮固定，且内齿轮旋转)。

由于支承构件螺母4和输出构件螺母3上的螺纹在线数上不同，且两个辊5部分具有相同参数的事实，因此当辊5以一定的角速度旋转时，支承螺母4和外构件螺母3以不同角速度旋转。

因此，在根据本发明的辊减速器的公开的实施例中，输入构件和辊相对于输出构件和支承构件在外部设置，因此，所述技术方案区别于EA 201500520中公开的现有技术方案。减速器元件的这种倒置(与现有技术方案相比)设置提供了将外部机构直接耦合至减速器输出构件的可能性、以及不使用中间齿轮的全旋转传递的可能性。

已经参照具体实施例描述了本发明，然而，在不脱离所附权利要求中限定的本发明的精髓和范围的情况下，可以容易地进行各种改变和修改。

Claims (11)

1.一种辊减速器，其包括：

输入构件，其包括具有不同方向的内多线螺纹的至少两个输入构件螺母，所述输入构件螺母相对于彼此固定安装,

支承构件，其包括具有不同方向的多线螺纹的至少两个支承构件螺母，所述支承构件螺母相对于彼此固定安装；

输出构件，其包括具有不同方向的多线螺纹的至少两个输出构件螺母，所述输出构件螺母相对于彼此固定安装，

其中，所述输出构件螺母包括与所述支承构件螺母上的螺纹线数量不同的螺纹线的数量；

辊，其包括具有不同方向的螺纹的至少一对辊部分；

其中，所述支承构件螺母的所述多线螺纹和所述输出构件螺母的所述多线螺纹设置在其外表面上，

所述辊以所述至少一对辊部分以外的各辊部分啮合所述支承构件螺母中的至少一个和/或所述输出构件螺母中的至少一个的方式，围绕所述至少两个支承构件螺母和所述至少两个输出构件螺母设置，且

所述至少两个输入构件螺母以所述至少一对辊部分啮合所述输入构件螺母的所述螺纹的方式，围绕所述辊设置。

2.根据权利要求1所述的辊减速器，其中，所述至少两个输入构件螺母一体形成。

3.根据权利要求1所述的辊减速器，其中，所述至少两个输出构件螺母一体形成。

4.根据权利要求1所述的辊减速器，其还包括输出轴，其设置在所述输出构件螺母内部并连接至所述输出构件螺母。

5.根据权利要求1所述的辊减速器，其中，各辊包括至少一个辊支承元件，其设置在各辊的至少两个所述辊部分之间；且其中当所述输入构件螺母和所述输出构件螺母啮合所述至少两个辊部分时，所述输入构件螺母和所述输出构件螺母包括配合支承元件，所述配合支承元件设置在所述螺母之间且对应于所述辊支承元件。

6.根据权利要求1所述的辊减速器，其中，各辊包括两个辊支承元件，其设置在所述辊的端部上；且其中所述辊减速器包括配合支承元件，所述配合支承元件与所述输入机构螺母和所述输出机构螺母同轴地接收在主体中，所述配合支承元件啮合所述两个辊支承元件。

7.根据权利要求6所述的辊减速器，其中，所述配合支承元件由未连接至所述主体的环形成。

8.根据权利要求5所述的辊减速器，其中，所述支承元件由支承带形成，所述支承带具有分别与啮合的辊部分和所述螺母的平均螺纹直径相等的直径。

9.根据权利要求1所述的辊减速器，其中，所述螺母的螺纹和所述辊的螺纹为预先加载的。

10.根据权利要求1所述的辊减速器，其中，所述辊包括具有不同方向的螺纹的至少两对辊部分。

11.根据权利要求10述的辊减速器，其中，一对所述辊部分的螺纹直径不同于第二对所述辊部分的螺纹直径。

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