CN109780186A - 一种双蜗杆自消隙的蜗杆副结构 - Google Patents

一种双蜗杆自消隙的蜗杆副结构 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种双蜗杆自消隙的蜗杆副结构，包括固定蜗杆、活动蜗杆及弹性结构，活动蜗杆与固定蜗杆同轴转动，活动蜗杆与固定蜗杆周向固定并轴向可相对移动，弹性结构安装于固定蜗杆与活动蜗杆之间给固定蜗杆及活动蜗杆之间提供相互远离的力使固定蜗杆与活动蜗杆均能接触蜗轮齿面，消除蜗轮与固定蜗杆及活动蜗杆之间的背隙，并且弹性结构能够实时补偿蜗轮蜗杆的磨损；可以实现高精度传动，而且不需要人为周期调整蜗轮蜗杆。

Description

一种双蜗杆自消隙的蜗杆副结构
技术领域
本发明涉及蜗杆，尤其是涉及一种双蜗杆自消隙的蜗杆副结构。
背景技术
近年来，随着装备制造技术的发展，对伺服驱动设备提出精密、零背隙传动的要求。而在机床的应用中，常用的蜗轮蜗杆传动因齿隙的存在，反向运动会导致传动失效，从而降低传动的精度并对稳定性造成影响。目前主流的双导程蜗杆虽然可以短时减小背隙，但要求隔一段时间在蜗轮蜗杆磨损后人为重新调整，非常麻烦。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种可以实时补偿蜗轮蜗杆的磨损；可以实现高精度传动，而且不需要人为周期调整蜗轮蜗杆的双蜗杆自消隙的蜗杆副结构。
本发明的目的采用以下技术方案实现：
一种双蜗杆自消隙的蜗杆副结构，包括固定蜗杆、活动蜗杆及弹性结构，所述活动蜗杆与所述固定蜗杆同轴转动，所述活动蜗杆与所述固定蜗杆周向固定并轴向可相对移动，所述弹性结构安装于所述固定蜗杆与所述活动蜗杆之间给所述固定蜗杆及所述活动蜗杆之间提供相互远离的力使所述固定蜗杆与所述活动蜗杆均能接触蜗轮齿面，消除蜗轮与所述固定蜗杆及所述活动蜗杆之间的背隙。
进一步地，所述活动蜗杆与所述固定蜗杆之间通过花键连接。
进一步地，所述弹性结构包括弹性件，所述弹性件两端分别与所述活动蜗杆及所述固定蜗杆抵触。
进一步地，所述弹性件为碟簧或弹簧。
进一步地，所述弹性结构还包括调节垫片，所述调节垫片位于所述弹性件与所述固定蜗杆之间。
进一步地，所述固定蜗杆部分套设于所述活动蜗杆中，所述调节垫片及所述弹性件位于所述活动蜗杆内。
进一步地，所述弹性结构为液压结构，所述弹性结构包括旋转油路输入件，所述固定蜗杆设有液压油路，所述液压油路与所述旋转油路输入件连通，所述活动蜗杆与所述固定蜗杆之间设有液压油腔，所述液压结构与外部液压站连通为所述固定蜗杆及所述活动蜗杆之间提供相互远离的力。
进一步地，所述双蜗杆自消隙的蜗杆副结构还包括压紧盖，所述压紧盖收容于所述活动蜗杆并与所述活动蜗杆固定连接，所述压紧盖位于所述弹性结构一侧。
进一步地，所述双蜗杆自消隙的蜗杆副结构还包括支撑结构及箱体，所述支撑结构包括第一轴承及轴承座，所述第一轴承支撑所述固定蜗杆并通过所述轴承座安装于所述箱体。
进一步地，所述支撑结构还包括第二轴承，所述第二轴承为滚针轴承，所述滚针轴承支撑所述活动蜗杆。
相比现有技术，本发明双蜗杆自消隙的蜗杆副结构的活动蜗杆与固定蜗杆周向固定并轴向可相对移动，弹性结构安装于固定蜗杆与活动蜗杆之间给固定蜗杆及活动蜗杆之间提供相互远离的力使固定蜗杆与活动蜗杆均能接触蜗轮齿面，消除蜗轮与固定蜗杆及活动蜗杆之间的背隙；并且弹性结构能够实时补偿蜗轮蜗杆的磨损；可以实现高精度传动，而且不需要人为周期调整蜗轮蜗杆。
附图说明
图1为本发明双蜗杆自消隙的蜗杆副结构的第一实施例的一结构示意图；
图2为图1的双蜗杆自消隙的蜗杆副结构A-A处的剖视图；
图3为图1的双蜗杆自消隙的蜗杆副结构的工作状态立体图；
图4为图3的双蜗杆自消隙的蜗杆副结构的B处的放大图；
图5为图4的双蜗杆自消隙的蜗杆副结构的剖视图；
图6为本发明双蜗杆自消隙的蜗杆副结构的第二实施例的一结构示意图。
图中：1、蜗轮；2、固定蜗杆；21、液压油路；3、活动蜗杆；4、弹性结构；41、调节垫片；42、弹性件；43、旋转油路输入件；44、密封件；5、压紧盖；6、输入齿轮组件；7、轴承锁紧螺母；8、支撑结构；81、第一轴承；82、轴承座；83、第二轴承；9、箱体。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
请参阅图1至图5，为本发明一种双蜗杆自消隙的蜗杆副结构的第一实施例，在本实施例中，一种双蜗杆自消隙的蜗杆副结构包括蜗轮1、固定蜗杆2、活动蜗杆3、弹性结构4、压紧盖5、输入齿轮组件6、轴承锁紧螺母7、支撑结构8及箱体9。
固定蜗杆2部分收容于活动蜗杆3与活动蜗杆3通过花键周向固定，并且在轴向上能够移动。此时固定蜗杆2与活动蜗杆3同轴。蜗轮1同时与固定蜗杆2及活动蜗杆3啮合。在本实施例中，弹性结构4包括调节垫片41及弹性件42。调节垫片41及弹性件42位于活动蜗杆3内部并位于固定蜗杆2的凹陷处。调节垫片41位于固定蜗杆2的侧壁及弹性件42之间。弹性件42为弹簧或碟簧。在本实施例中，弹性件42为碟簧。压紧盖5与活动蜗杆3通过螺纹配合固定，防止松动。输入齿轮组件6固定于活动蜗杆3的末端，用于伺服电机的扭矩输入连接。
支撑结构8包括第一轴承81、轴承座82及第二轴承83。第一轴承81为圆锥滚子轴承，用于支撑固定蜗杆2使固定蜗杆2只能旋转，不能轴向窜动。第一轴承81通过轴承座82安装于箱体9。第二轴承83为滚针轴承，用于支撑活动蜗杆3，第二轴承83安装于箱体9。轴承锁紧螺母7固定于固定蜗杆2的端部锁紧第一轴承81。
使用双蜗杆自消隙的蜗杆副结构时，固定蜗杆2和活动蜗杆3通过花键联接限位，只能轴向相对移动，弹性结构4迫使固定蜗杆2和活动蜗杆3产生相互远离的力。使得固定蜗杆2和活动蜗杆3均能接触蜗轮1的齿面。当固定蜗杆2和活动蜗杆3正转时候，固定蜗杆2与蜗轮1左齿面接触。因为弹性结构4的原因，这时候活动蜗杆3依旧可以和蜗轮1的右齿面接触。当固定蜗杆2和活动蜗杆3反转时候，因为不存在背隙，所以不会产生蜗杆空跑的问题，可以实现零背隙传动，精度不衰减，精度高。
此处设碟簧弹力为F，蜗轮1与蜗杆的作用点离蜗轮1旋转中心距离为L，可以估算蜗轮1受外界作用扭矩在M≤F*L内，此蜗杆副结构不管正转还是反转，都不存在背隙，可以很高精度地传动。当蜗轮1受外界扭矩M＞F*L时候，此蜗杆副结构正转时候不存在背隙，反转时候会出现背隙，但当反转停止后，活动蜗杆3在弹性结构4作用下又会消除掉背隙，即将蜗轮1传动到理论的位置，不受背隙影响；即当蜗轮1受外界扭矩M＞F*L时候，联动精度会因背隙产生而受损失，但点动定位精度还是不受背隙影响可以非常高。此处碟簧力F可以根据需要设定，F越大，正反转没背隙的力矩M越大；但相应的，蜗轮1与蜗杆的磨损会加快。
蜗轮1与蜗杆使用过程中会发热膨胀，因为零背隙的原因，传统的蜗轮1与蜗杆结构就会发生卡死的问题，而这里由于弹性结构4的存在，在热膨胀后活动蜗杆3可以回弹让位置而不会产生卡死问题，很好地解决了这个问题。
蜗轮1与蜗杆使用过程中会发生磨损，这时候弹性结构4可以自补偿，将背隙补偿掉。
请继续参阅图6，为本发明一种双蜗杆自消隙的蜗杆副结构的第二实施例，在本实施例中，一种双蜗杆自消隙的蜗杆副结构包括蜗轮1、固定蜗杆2、活动蜗杆3、弹性结构4、压紧盖5、输入齿轮组件6、轴承锁紧螺母7、支撑结构8及箱体9。
在第二实施例中，一种双蜗杆自消隙的蜗杆副结构的原理与第一实施例中大致相同，与第一实施例不同的是，在第二实施例中，弹性结构4为液压结构。液压结构包括旋转油路输入件43以及密封件44。在第二实施例中，密封件44为密封圈。固定蜗杆2设有液压油路21，液压油路21与旋转油路输入件43连通。活动蜗杆3与固定蜗杆2之间设有液压油腔。液压油腔与液压油路21连通。液压结构与外部液压站连通为固定蜗杆2及活动蜗杆3之间提供相互远离的力。
本申请中双蜗杆自消隙的蜗杆副结构解决了蜗轮1与蜗杆背隙问题，可以使蜗杆副结构在零背隙工况下工作，高精度传动；降低了蜗杆副的加工难度，普通蜗轮1与蜗杆即可，不需要做成双导程的蜗杆；弹性结构4会加快蜗轮1与蜗杆的磨损，可以通过将蜗轮1材质改为合金钢，或者对蜗轮1与蜗杆接触表面进行表面处理，增加耐磨性，可以解决磨损问题。
以上，所有的实施方式仅为本发明的优选实施方式而已，并非对本发明作任何形式上的限制；凡本行业的普通技术人员均可按说明书附图所示和以上而顺畅地实施本发明；但是，凡熟悉本专业的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时，凡依据本发明的实质技术对以上实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变等，均仍属于本发明的技术方案的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种双蜗杆自消隙的蜗杆副结构，包括固定蜗杆，其特征在于：所述双蜗杆自消隙的蜗杆副结构还包括活动蜗杆及弹性结构，所述活动蜗杆与所述固定蜗杆同轴转动，所述活动蜗杆与所述固定蜗杆周向固定并轴向可相对移动，所述弹性结构安装于所述固定蜗杆与所述活动蜗杆之间给所述固定蜗杆及所述活动蜗杆之间提供相互远离的力使所述固定蜗杆与所述活动蜗杆均能接触蜗轮齿面，消除蜗轮与所述固定蜗杆及所述活动蜗杆之间的背隙。
2.根据权利要求1所述的双蜗杆自消隙的蜗杆副结构，其特征在于：所述活动蜗杆与所述固定蜗杆之间通过花键连接。
3.根据权利要求1所述的双蜗杆自消隙的蜗杆副结构，其特征在于：所述弹性结构包括弹性件，所述弹性件两端分别与所述活动蜗杆及所述固定蜗杆抵触。
4.根据权利要求3所述的双蜗杆自消隙的蜗杆副结构，其特征在于：所述弹性件为碟簧或弹簧。
5.根据权利要求3所述的双蜗杆自消隙的蜗杆副结构，其特征在于：所述弹性结构还包括调节垫片，所述调节垫片位于所述弹性件与所述固定蜗杆之间。
6.根据权利要求5所述的双蜗杆自消隙的蜗杆副结构，其特征在于：所述固定蜗杆部分套设于所述活动蜗杆中，所述调节垫片及所述弹性件位于所述活动蜗杆内。
7.根据权利要求1所述的双蜗杆自消隙的蜗杆副结构，其特征在于：所述弹性结构为液压结构，所述弹性结构包括旋转油路输入件，所述固定蜗杆设有液压油路，所述液压油路与所述旋转油路输入件连通，所述活动蜗杆与所述固定蜗杆之间设有液压油腔，所述液压结构与外部液压站连通为所述固定蜗杆及所述活动蜗杆之间提供相互远离的力。
8.根据权利要求1所述的双蜗杆自消隙的蜗杆副结构，其特征在于：所述双蜗杆自消隙的蜗杆副结构还包括压紧盖，所述压紧盖收容于所述活动蜗杆并与所述活动蜗杆固定连接，所述压紧盖位于所述弹性结构一侧。
9.根据权利要求1所述的双蜗杆自消隙的蜗杆副结构，其特征在于：所述双蜗杆自消隙的蜗杆副结构还包括支撑结构及箱体，所述支撑结构包括第一轴承及轴承座，所述第一轴承支撑所述固定蜗杆并通过所述轴承座安装于所述箱体。
10.根据权利要求9所述的双蜗杆自消隙的蜗杆副结构，其特征在于：所述支撑结构还包括第二轴承，所述第二轴承为滚针轴承，所述滚针轴承支撑所述活动蜗杆。
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