CN110273977A - 一种双蜗杆自消隙机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双蜗杆自消隙机构，包括第一蜗杆、第二蜗杆和弹性元件；第一蜗杆和第二蜗杆同轴设置；第一蜗杆和第二蜗杆在第一蜗杆的周向相对固定，并在第一蜗杆的轴向可相对运动；弹性元件给第一蜗杆和第二蜗杆之间提供促使第一蜗杆的螺旋齿与第二蜗杆的螺旋齿轴向靠近的力，以使第一蜗杆的齿面和第二蜗杆的齿面均与外部蜗轮的齿面相接触，消除外部蜗轮与所述第一蜗杆及所述第二蜗杆之间的背隙。本发明的一种双蜗杆自消隙机构，其可实时自动消除磨损产生的背隙，不需要人为周期调整。

Description

一种双蜗杆自消隙机构

技术领域

本发明涉及一种自消隙机构，尤其涉及一种双蜗杆自消隙机构。

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蜗轮与蜗杆之间背隙的存在，在反向运动时会导致传动失效，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，人为重新调整双导程蜗杆以消除磨损产生的背隙，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双蜗杆自消隙机构，其可实时自动消除磨损产生的背隙，不需要人为周期调整。

本发明的目的采用如下技术方案实现：

一种双蜗杆自消隙机构，包括第一蜗杆、第二蜗杆和弹性元件；所述第一蜗杆和所述第二蜗杆同轴设置；所述第一蜗杆和所述第二蜗杆在所述第一蜗杆的周向相对固定，并在所述第一蜗杆的轴向可相对运动；所述弹性元件给所述第一蜗杆和所述第二蜗杆之间提供促使所述第一蜗杆的螺旋齿与所述第二蜗杆的螺旋齿轴向靠近的力，以使所述第一蜗杆的齿面和所述第二蜗杆的齿面均与外部蜗轮的齿面相接触，消除外部蜗轮与所述第一蜗杆及所述第二蜗杆之间的背隙。

进一步地，所述双蜗杆自消隙机构还包括支撑座和轴承组件；所述轴承组件支撑所述第一蜗杆，并安装在所述支撑座上；所述第二蜗杆套设在所述第一蜗杆的杆部外，并可沿所述第一蜗杆的轴向运动；所述弹性元件作用于所述第二蜗杆上。

进一步地，所述弹性元件的两侧分别抵于所述轴承组件和所述第二蜗杆上。

进一步地，所述弹性元件为碟簧或弹簧。

进一步地，所述轴承组件包括轴承座和第一轴承；所述第一轴承的内圈套设在所述第一蜗杆外；所述第一轴承座安装在所述支撑座上，并与所述第一轴承的内圈的一侧相抵碰；所述弹性元件还用于抵顶所述第一轴承的内圈的另一侧，以与所述第一轴承座配合将所述第一轴承锁定在所述支撑座上。

进一步地，所述轴承组件还包括位于所述弹性元件和所述第一轴承之间的调节垫片；所述调节垫片的两侧分别与所述第一轴承的内圈和所述弹性元件相抵碰。

进一步地，所述双蜗杆自消隙机构还包括第二轴承；所述第二轴承支撑所述第一蜗杆，并安装在所述支撑座上；所述轴承组件和所述第二轴承分置于所述第一蜗杆的相对两侧。

进一步地，所述第二轴承为滚针轴承。

进一步地，所述第一蜗杆和所述第二蜗杆通过导向组件连接；所述导向组件包括导向件，以及沿所述第一蜗杆的轴向延伸的导向槽；所述导向件与所述导向槽活动插装配合。

进一步地，所述导向件固定在所述第一蜗杆上；所述导向槽开设在所述第二蜗杆上。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：

本发明通过设置第一蜗杆和第二蜗杆周向相对固定并轴线可相对运动，且配合弹性元件促使第一蜗杆与所述第二蜗杆轴向靠近，使得第一蜗杆的螺旋齿与所述第二蜗杆的螺旋齿均与外部蜗轮的齿面相接触，从而实时自动消除蜗轮与第一蜗杆及第二蜗杆之间的背隙，不需要人为周期调整蜗轮蜗杆，同时实现高精度传动。

附图说明

图1为本发明双蜗杆自消隙机构的结构示意图；

图2为本发明图1中局部A的结构示意图；

图3为本发明双蜗杆自消隙机构的结构示意图(第一蜗杆的螺旋齿和第二蜗杆的螺旋齿轴向远离)；

图4为本发明图1的A-A向剖视图。

图中：10、第一蜗杆；11、第一蜗杆的螺旋齿；20、第二蜗杆；21、第二蜗杆的螺旋齿；30、弹性元件；40、支撑座；50、轴承组件；51、轴承座；52、第一轴承；53、调节垫片；60、第二轴承；70、导向组件；71、导向件；72、导向槽；80、外部蜗轮。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

如图1-4所示的一种双蜗杆自消隙机构，包括第一蜗杆10、第二蜗杆20和弹性元件30；具体地，第一蜗杆10和第二蜗杆20同轴设置，需要说明的是，在第一蜗杆10和第二蜗杆20与蜗轮配合实现传动时，第一蜗杆10和第二蜗杆20均与外部蜗轮80啮合，且第一蜗杆10和第二蜗杆20均被设置成可绕其中心轴线转动；第一蜗杆10和第二蜗杆20在第一蜗杆10的周向相对固定，并在第一蜗杆10的轴向可相对运动；弹性元件30给第一蜗杆10和第二蜗杆20之间提供促使轴向相对运动的力，以使第一蜗杆10的齿面和第二蜗杆20的齿面均与外部蜗轮80的齿面相接触，消除了外部蜗轮80的齿面与第一蜗杆10的齿面以及与第二蜗杆20的齿面之间的背隙；如此，弹性元件30给第一蜗杆10和第二蜗杆20之间提供力，该力使第一蜗杆10和第二蜗杆20轴向相对运动，此时，第一蜗杆的螺旋齿11和第二蜗杆的螺旋齿21之间沿轴向相对运动，实现第一蜗杆10的齿面和第二蜗杆20的齿面均与外部蜗轮80的齿面相接触；当第一蜗杆10和第二蜗杆20正转时候，第一蜗杆10的齿面和第二蜗杆20的齿面均与外部蜗轮80的齿面相接触；当第一蜗杆10和第二蜗杆20反转时，由于弹性元件30的原因，使得第一蜗杆10的齿面和第二蜗杆20的齿面依旧可以分别与外部蜗轮80的齿面相接触，实时自动消除磨损产生的间隙，因为不存在背隙，所以不会产生第一蜗杆10和第二蜗杆20空跑的问题，可以实现零背隙传动，精度不衰减，传动精度高。

在上述结构的基础上，更具体地，实施例一、弹性元件30给第一蜗杆10和第二蜗杆20之间提供促使第一蜗杆的螺旋齿11与第二蜗杆的螺旋齿21轴向远离的力，即，第一蜗杆10和第二蜗杆20轴向在弹性元件30作用下轴向相对运动时使得第一蜗杆的螺旋齿11与第二蜗杆的螺旋齿21轴向远离；请参看图3，如此，在弹性元件30的作用下，第一蜗杆10的齿面和外部蜗轮80的蜗齿的左侧齿面接触，与此同时，第二蜗杆20的齿面和外部蜗轮80的蜗齿的右侧齿面接触，进而实现第一蜗杆10的齿面和第二蜗杆20的齿面均与外部蜗轮80的齿面相接触；而本实施例中优选实施例二、弹性元件30给第一蜗杆10和第二蜗杆20之间提供促使第一蜗杆的螺旋齿11与第二蜗杆的螺旋齿21轴向远离的力，即，第一蜗杆10和第二蜗杆20轴向在弹性元件30作用下轴向相对运动时使得第一蜗杆的螺旋齿11与第二蜗杆的螺旋齿21轴向靠近；请参看图2，如此，第一蜗杆10的齿面和外部蜗轮80的蜗齿的右侧齿面接触，与此同时，第二蜗杆20的齿面和外部蜗轮80的蜗齿的左侧齿面接触，进而实现第一蜗杆10的齿面和第二蜗杆20的齿面均与外部蜗轮80的齿面相接触；该种方式相对使得外部蜗轮80的齿面与第一蜗杆10的齿面的接触面积，以及外部蜗轮80的齿面与第二蜗杆20的齿面的接触面积均大于实施例一中的接触面积，起到更好地消除背隙的效果，传动精确度更高。

需要说明的是，上述的弹性元件30可抵于第一蜗杆10，如此，弹性元件30对第一蜗杆10产生作用力而使第一蜗杆10沿轴向运动；或者，上述的弹性元件30抵于第二蜗杆20，如此，弹性元件30对第二蜗杆20产生作用力而使第二蜗杆20沿轴向运动。

此处设弹性元件30的力为F，外部蜗轮80与第一蜗杆10或与第二蜗杆20的作用点均离外部蜗轮80旋转中心距离为L，可以估算外部蜗轮80受外界作用扭矩在M≤F*L内，此时不管第一蜗杆10和第二蜗杆20是正转还是反转，都不存在背隙，可以很高精度地传动；当外部蜗轮80受外界扭矩M＞F*L时候，此第一蜗杆10和第二蜗杆20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，第二蜗杆20在弹性元件30作用下又会消除掉背隙，即将外部蜗轮80传动到理论的位置，不受背隙影响；即当外部蜗轮80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。此处弹性元件30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，外部蜗轮80与蜗杆的磨损会加快。

外部蜗轮80、第一蜗杆10和第二蜗杆20使用过程中会发热膨胀，因为零背隙的原因，传统的外部蜗轮80与第一蜗杆10或与第二蜗杆20之间就会发生卡死的问题，而这里由于弹性元件30的存在，在热膨胀后第二蜗杆20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。

具体地，本双蜗杆自消隙机构还包括支撑座40和轴承组件50；采用轴承组件50支撑第一蜗杆10，使第一蜗杆10只能旋转不能轴向窜动；轴承组件50安装在支撑座40上；第二蜗杆20套设在第一蜗杆10的杆部外，并可沿第一蜗杆10的轴向运动；如此，第一蜗杆10同时支撑第二蜗杆20，简化结构；弹性元件30作用于第二蜗杆20上，如此，通过弹性元件30促使第二蜗杆20移动而实现第一蜗杆10和第二蜗杆20的轴向运动，第二蜗杆20运动至第二蜗杆20的齿面与外部蜗轮80的齿面相接触，并在弹性元件30的继续作用下，第二蜗杆20推动外部蜗轮80，进而确保外部蜗轮80的齿面与第一蜗杆10的齿面相接触。

再者，上述的第一蜗杆10和第二蜗杆20之间还可采用以下方式安装，第二蜗杆20采用轴承支撑在支撑座40上，第一蜗杆10活动套设在第二蜗杆20上，而弹性元件30作用于第一蜗杆10上。

更具体地，弹性元件30的两侧分别抵于轴承组件50和第二蜗杆20上；如此，通过轴承组件50和第二蜗杆20的配合，同时实现弹性元件30对第二蜗杆20的作用，以及弹性元件30的安装，无需设置其他的部件供弹性元件30抵接，简化结构。

上述的弹性元件30为碟簧或弹簧，在本实施例中，弹性元件30为碟簧。

上述的轴承组件50包括轴承座51和第一轴承52，该第一轴承52可为圆锥滚子轴承；该第一轴承52的内圈套设在该第一蜗杆10外，第一轴承52轴承座51安装在该支撑座40上，并与第一轴承52的内圈的一侧相抵碰；该弹簧元件抵于第一轴承52的内圈的另一侧，以与该第一轴承52轴承座51配合将该第一轴承52锁定在该支撑座40上；如此，阻止第一轴承52相对第一蜗杆10在轴向移动；相比现有采用轴承锁紧螺母锁紧第一轴承52的方式，省去轴承锁紧螺母，简化结构。

该轴承组件50还包括位于弹性元件30和第一轴承52之间的调节垫片53；调节垫片53的两侧分别与第一轴承52的内圈和弹性元件30相抵碰。

进一步地，本双蜗杆自消隙机构还包括第二轴承60，该第二轴承60可为滚针轴承；第二轴承60支撑第一蜗杆10，并安装在支撑座40上；轴承组件50和第二轴承60分置于第一蜗杆10的相对两侧；轴承组件50和第二轴承60共同支撑第一蜗杆10，提高其稳定性。

上述的第一蜗杆10和第二蜗杆20之间可通过花键连接，实现两者周向相对固定并轴向可相对运动；本实施例采用以下方式，如图4所示，第一蜗杆10和第二蜗杆20通过导向组件70连接；导向组件70包括导向件71，以及沿第一蜗杆10的轴向延伸的导向槽72；导向件71与导向槽72活动插装配合。

具体地，导向件71固定在第二蜗杆20上，相应地，导向槽72开设在第一蜗杆10上；本实施例优选地，导向件71固定在第一蜗杆10上；导向槽72开设在第二蜗杆20上；如此，由于第二蜗杆20套设在第一蜗杆10的杆部外，第二蜗杆20由第一蜗杆10所支撑而无需另外设置支撑第二蜗杆20的轴承，如此，加工第二蜗杆20时无需加工出供轴承支撑的部位，故可将第二蜗杆20加工的尽可能的短，进而降低在第二蜗杆20上加工导向槽72的难度。

上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种双蜗杆自消隙机构，其特征在于：包括第一蜗杆、第二蜗杆和弹性元件；所述第一蜗杆和所述第二蜗杆同轴设置；所述第一蜗杆和所述第二蜗杆在所述第一蜗杆的周向相对固定，并在所述第一蜗杆的轴向可相对运动；所述弹性元件给所述第一蜗杆和所述第二蜗杆之间提供促使所述第一蜗杆的螺旋齿与所述第二蜗杆的螺旋齿轴向靠近的力，以使所述第一蜗杆的齿面和所述第二蜗杆的齿面均与外部蜗轮的齿面相接触，消除外部蜗轮与所述第一蜗杆及所述第二蜗杆之间的背隙。

2.如权利要求1所述的双蜗杆自消隙机构，其特征在于：所述双蜗杆自消隙机构还包括支撑座和轴承组件；所述轴承组件支撑所述第一蜗杆，并安装在所述支撑座上；所述第二蜗杆套设在所述第一蜗杆的杆部外，并可沿所述第一蜗杆的轴向运动；所述弹性元件作用于所述第二蜗杆上。

3.如权利要求2所述的双蜗杆自消隙机构，其特征在于：所述弹性元件的两侧分别抵于所述轴承组件和所述第二蜗杆上。

4.如权利要求3所述的双蜗杆自消隙机构，其特征在于：所述弹性元件为碟簧或弹簧。

5.如权利要求3所述的双蜗杆自消隙机构，其特征在于：所述轴承组件包括轴承座和第一轴承；所述第一轴承的内圈套设在所述第一蜗杆外；所述第一轴承座安装在所述支撑座上，并与所述第一轴承的内圈的一侧相抵碰；所述弹性元件还用于抵顶所述第一轴承的内圈的另一侧，以与所述第一轴承座配合将所述第一轴承锁定在所述支撑座上。

6.如权利要求5所述的双蜗杆自消隙机构，其特征在于：所述轴承组件还包括位于所述弹性元件和所述第一轴承之间的调节垫片；所述调节垫片的两侧分别与所述第一轴承的内圈和所述弹性元件相抵碰。

7.如权利要求2所述的双蜗杆自消隙机构，其特征在于：所述双蜗杆自消隙机构还包括第二轴承；所述第二轴承支撑所述第一蜗杆，并安装在所述支撑座上；所述轴承组件和所述第二轴承分置于所述第一蜗杆的相对两侧。

8.如权利要求7所述的双蜗杆自消隙机构，其特征在于：所述第二轴承为滚针轴承。

9.如权利要求2所述的双蜗杆自消隙机构，其特征在于：所述第一蜗杆和所述第二蜗杆通过导向组件连接；所述导向组件包括导向件，以及沿所述第一蜗杆的轴向延伸的导向槽；所述导向件与所述导向槽活动插装配合。

10.如权利要求9所述的双蜗杆自消隙机构，其特征在于：所述导向件固定在所述第一蜗杆上；所述导向槽开设在所述第二蜗杆上。