CN1109809A - 驱动装置 - Google Patents

Abstract

一种用于电腐蚀加工设备主轴的驱动装置，包括 一个适宜于操纵以便在两个相反方向上转动的电动 机和一个操作地连接到该电动机上的减速齿轮箱总 成。齿轮箱总成具有一个小齿轮和两个能够相互相 对转动的大齿轮。这两个齿轮都与小齿轮啮合。其 中的一个大齿轮处于一种扭转的偏置力的作用下。 第一个齿轮扭转地固定不动地连接到电腐蚀加工设 备的主轴上，而第二个齿轮能够相对于主轴转动。这 种驱动装置能够以低的消耗运行，在两种转动意义上 都没有齿侧隙，最终出现的磨损能自动予以补偿。

Description

本发明涉及一种用以使电腐蚀加工设备的主轴或者工件安放部件转动的驱动装置。

本领域技术人员都知道，电腐蚀加工设备是通过在电腐蚀的作用下去掉工件的材料来确保非常精确地加工工件的。为了获得精确的工件形状，电腐蚀加工设备的部件或零件不得不以至少与工件形状的理想精度相同的精度制造和运行，甚至，如果可能的话，要以比工件形状的理想精度还要高的精度制造和运行。

例如，在电火花腐蚀加工设备的情况下，要使用电极来加工工件，该电极被安放在加工设备的主轴上，并且，既能够升起和下降，又能够转动。设置一个驱动装置来转动主轴，进而转动电极，该驱动装置通常包括一部电动机。为了把该电极移动到一个理想的角取向上，上述主轴要借助于一个减速齿轮箱由电动机来驱动。因此，主轴确切的角位置是由一个增量角度编码器监控的，该编码器与一个用以控制主轴的旋转运动和角位置的控制装置相连。

与本文所提到的这种已知的驱动装置有关的主要问题之一，是电动机轴、齿轮箱和加工设备的主轴之间的传动齿侧隙。因此，为了达到主轴角位置所要求的高位置精度，设备上不得不用非常精确地制造的减速齿轮箱和动力传递部件。但是，这种驱动装置非常的昂贵，需要频繁的维修，而且相对快地被磨损，遂使达到的精度丧失。对于转动工件托板的驱动装置来说，情况也是相同的。

为了解决这些问题，德国专利NO.3711819提出了一种用以转动电腐蚀加工设备的主轴或者工件托板的驱动装置。该驱动装置包括至少两部适宜在两个相反方向上转动的电动机。与电动机当中各自一个相联系的减速齿轮装置各包括一个与该相应的电动机可操作地相连的并由该电动机驱动的输入件，以及一个与电腐蚀加工设备的主轴或者工件托板可操作地相连的输出件。此外，该驱动装置还包括一个可操作地连接到电腐蚀加工设备的主轴或者工件托板上的增量角度解码器，以监控主轴或者托板实际的角位置。最后，还设置有控制装置，其中包括可操纵地连接到上述的至少两部电动机以及增量角度解码器上的电力供应装置。该控制装置操纵至少两部电动机，以使其在相反方向上转动和/或在驱动装置的任意运行状态下产生不同的扭矩值。

因此，整个传动总成-即：减速齿轮箱和相关的传动构件总是被保持在一定的偏置扭矩下，这种偏置扭矩使齿轮箱内所有的齿侧隙和齿轮之间的任何余隙变得无效，并补偿机械传动系统中总是存在的弹性变形。

业已证明，这种驱动装置是非常可靠的，并能够使电腐蚀加工设备的主轴精确角定位，但是，与机械设计（两个电动机、两个齿轮箱）有关的花费和与电控部份有关的花费是非常高;因此，这种驱动装置非常的昂贵。在很多情况下，希望得到一种应用于电腐蚀加工设备上的、确实以非常高的精度运行、而又比较便宜的驱动装置。

鉴于此，本发明的一个目的是提供一种应用于电腐蚀加工设备的主轴或者工件安放件的驱动装置，该驱动装置结构非常简单，因此，能够以非常低的成本制造。

本发明的另一个目的是提供一种应用于电腐蚀加工设备的主轴或者工件安放件的驱动装置，该驱动装置即使不使用精确加工的齿轮箱构件和零件，仍然能使电腐蚀加工设备的主轴以非常高精度的角定位。

本发明的又一个目的是提供一种应用于电腐蚀加工设备的主轴或者工件安放件的驱动装置，该驱动装置即使在长时期的运转之后，也不受磨损的影响。

最后，本发明的再一个目的是提供一种应用于电腐蚀加工设备的主轴或者工件安放件的驱动装置，该驱动装置尺寸非常紧凑。

为了满足这些目的和其它的目的，本发明提供一种用以转动电腐蚀加工设备的主轴或者工件安放部件的驱动装置，该驱动装置包括一个适合于控制的、以便在两个相反方向上转动的电动机和一个电动机相联系的减速齿轮总成，该总成包含一个可操作地连接到电动机上并由该电动机驱动的输入件及一个可操作地连接到电腐蚀加工设备的主轴或者工件安放部件上的输出件。

另外，还具有一个与电腐蚀加工设备的主轴或者工件安放部件可操作地相连角位置检测件和一个含有一与电动机及角位置检测件可操作地相连的电力供应装置的控制装置。

所说的输入件包括一个小齿轮，而输出件包括第一齿轮和第二齿轮，第一和第二齿轮可以相互相对转动且都与上述的小齿轮件相啮合。

第一齿轮被扭转地、固定地连接到电腐蚀加工设备的主轴或者工件安放部件上，而第二齿轮是可以相对第一齿轮转动的，因此，凭借为偏置第二齿轮所设置的装置，可使其相对第一齿轮转动。

本发明是基于这样的事实，即在两个齿轮1和2相互啮合的情况下，象图1和图2中清楚地所示的那样，在相互啮合的齿侧之间或多或少总有明显的齿侧隙。在一个极端放大了的示意图图2中，我们可以清楚地看出，在齿轮1为驱动齿轮并沿箭头所指方向转动的情况下，在齿轮2的齿3的侧面与齿轮1的齿4的侧面之间具有齿侧隙，以及，在齿轮2的齿6的侧面与齿轮1的齿7的侧面之间具有齿侧隙。应当明白，图2所示的齿侧隙是为了清楚起见而夸大了的。与此同时，齿轮2的齿3的前侧面和齿轮1的齿5的后侧面相互贴在一起，齿轮2的齿6的前侧面与齿轮1的齿4的后侧面相互贴在一起。如果驱动齿轮1的转向被反过来，那么，这种齿侧隙就有危害作用。这种危害作用用于本发明的简单办法可以避免。

无可否认，在德国公开的专利申请NO.3809577中提示了一种机械齿轮总成，据说，这种齿轮总成没有齿侧隙而且是自我调整的。这种齿轮总成是一种非常复杂的双结构设计，因此，在其中的一个齿轮传动链中，设置了一个有偏压的扭转弹簧件。这种解决方案非常浪费且成本高。在德国公开专利申请NO.3225950中，披露了一种行星齿轮总成，该总成包括两个齿数稍稍不同的中央齿轮。很明显，这种解决办法与本发明的精神没有共同之处。在德国公开专利申请NO.3825136中提示了一种齿轮总成，其包括在张紧辊的作用下的皮带传动。由于皮带传动在安装了平行轴的两个齿轮上所起的作用，因此，据说能够实现齿侧隙的完全消除。但是，这种解决方案不仅体积非常庞大，而且浪费和代价高。

下面将参照附图详细介绍本发明的实施例，其中：

图1是一对啮合齿轮的示意图;

图2以较大的比例示出了图1的细节;

图3是本发明的驱动装置的一个实施例的轴向剖视图;

图4是第一齿轮的顶视图，该齿轮被扭转地、固定地安装到电腐蚀加工设备的主轴上;

图5是第二齿轮的底视图，该齿轮可转动地连接到第一齿轮上。

上文已经论述过的图1和图2在更仔细地详细讨论这些附图时不再论及。

图3示出了用以驱动一台电腐警蚀加工设备的主轴的驱动装置的一个实施例的轴向剖视图。图3所示了设备包括一个上翼缘板件10，该板件由一个盖板11覆盖。连接到该翼缘板件10上的是一个框架件，该框架件由若干个框架部分构成，更确切地说，由上框架部分12、轴承座13和下翼缘板14组成。这三个框架部分12、13和14借助于螺栓15相互连接在一起，用这种方法形成的框架借助于螺栓16连接到翼缘板件10上。由框架部分12、13和14所组成的框架相对于上翼缘板件10而电学绝缘。为此目的，设置了一些绝缘垫圈17和绝缘套18，它们插在上翼缘板件10和上框架部分12之间。

中间的框架部分，亦即轴承座13适合于安放一个精密的轴承19，特别是一个精密的球轴承。这一轴承借助于下翼缘板14保持在轴承座13内，并可靠地防止轴向位移。轴承19起引导毂盘件20的作用，一个中心轴21被固定到这一毂盘件20上。借助于轴承19，毂盘件20和中心轴21被可转动地引导。在轴21的下端，固定了一个示意性表示的夹紧装置22，该夹紧装置22起-例如，在电腐蚀加工设备中-安放加工电极（图中未示出）的作用。轴21的上端设置了一个增量角编码器23，该编码器23与传感器24一起构成一个角度检测装置。该角度检测装置把所需要的关于轴21的角位置的信息传送给一个与驱动装置相连的控制装置（未示出）。

轴21上设有沿轴向延伸的、平行于轴21的中央纵轴线的槽25和在径向延伸的槽26，它们与环形槽27相配合。借助于这些槽25、26和27，则电腐蚀加工设备的操作所需要的介质，例如作为冲洗液，夹紧装置22的动作所需要的压缩空气等可得以供给。所有这些槽25、26和27都没有详细示出，而且也不再进一步介绍，因为它们并不是本发明的精神实质。

上框架部分12上设有一个环形凹槽28，该凹槽28适宜容纳一个环形活塞29。环形活塞29上设置了一个径向向内伸出的环状凸出部30。毂盘件20上设有一个固定在它的上端面上的制动盘32。制动盘32通过螺栓20a连接到毂盘件20上。制动盘32伸进在上框架部分12的挤压边缘12a和凸出部30上端面之间的一个空腔内。活塞29被弹簧31压靠在上述的挤压边12a上，并因此而压住制动盘32;换句话说，在弹簧31的作用下，制动盘处于它的静止位置。如果活塞29在压力流体的作用下而被致动-用以把压力流体供进在环状活塞29的上方的腔室内的槽在图3中不能看到-凸出部30则向下移动，因而，制动被解除。通过这种设计，实现了盘式制动，借此，则毂盘20以及夹紧装置被可靠地固定在一个理想的角位置上。

毂盘20的下端面上安装了一个第一齿轮33，该齿轮33用螺栓34扭转地、固定地连接到毂盘20上。连接到第一齿轮33上的是一个第二齿轮35。第二齿轮35与第一齿轮33上的是一个第二齿轮35。第二齿轮35与第一齿轮33同轴布置且能够相对于第一齿轮33转动。这种双齿轮33和35的设计方案以及它们的工作下文将更详细地介绍。

在由框架部分12、13和14所构成的框架的一侧连接有一个轴承支座36，该支座36适宜容纳一根可转动地支承在两个轴承37和38上的轴39。轴39的上端安装了一个轮40，该带轮借助于一条有齿的皮带由电动机驱动。电动机和有齿的皮带在附图中都没有示出，因为它们和它们的应用都是众所周知的。电动机和皮带轮40之间传动比可以在约3∶1的范围内。轴39的下端设置了一个小齿轮41，该小齿轮41与两个同轴布置的齿轮33和35同时啮合。小齿轮41和齿轮33、35之间的传动比可以在约10∶1的范围内选择。

为了把电腐蚀加工设备的运行所需要的电流从驱动装置的静止部分引导到它的转动构件，在由框架部分12、13和14构成的框架上设置了许多个侧向固定在上述的框架上的电刷箱42。电刷箱42适合于容纳一对碳电刷43。碳电刷43借助于压缩弹簧44压抵在第一齿轮33的表面上。在图3中只能看到一个电刷箱42及相应的一对碳电刷43，但是，理想的是设置若干个带有碳电刷43的电刷箱42且均匀地分布在由框架部分12、13和14所构成的框架的整个环形面上。最后，把整个总成用一个外壳45包起来，在外壳45的底部为夹紧装置22提供一个孔。

在图4和图5中，示出了作为从图3所示的驱动装置上取下来的构件的两个齿轮33和35。在每种情况下，为了清楚起见，都额外示出了小齿轮41。因此，图4是扭转地、固定不动地连接到电腐蚀加工设备的主轴-亦即轴21-上的第一齿轮33的顶视图，而图5是可转动地连接到第一齿轮33上的第二齿轮35的底视图。

第一齿轮33上具有一个中心孔46，该中心孔的直径稍稍大于夹紧装置22的直径或者最大横向尺寸，因为就象从图3中所能看到的那样，第一齿轮环绕夹紧装置22。围绕着中心孔46均匀分布的那些孔47用来容纳螺栓34，以便由螺栓34把第一齿轮33固定到毂盘20上。第一齿轮33上沿着它的周边设置了适合于同小齿轮41上的齿49相啮合的齿48。

在第一齿轮33上设置了若干个弧形槽50，这些弧形槽适合于容纳拉伸弹簧51。在弧形槽50的一个端部设置了一个钩形锚接件52，该钩形锚接件可以安装到第一齿轮33上，或者，作为一种变换方案，与第一齿轮33制成一体。拉伸弹簧51的一端钩在锚接件52上;拉伸弹簧51的另一端在所有情况下都连接到设置在第二齿轮35上的一个销子53上。销子53从第二齿轮35的、面对第一齿轮33的那个表面垂直伸出，并穿入上述弧形槽50。另一种可能性（图中未示出）是在第一齿轮33上设置一些用以安放弹簧51的弧形凹座。同样地，这些弧形凹座应当具有类似的锚接件52，以便把弹簧51的一端系住。

第二齿轮35与同轴的关系按以下的方式连接到第一齿轮33上-即：它以能够相对于第一齿轮33少量地转动。为此，在第二齿轮35上设置了四个基本上为椭圆形的孔54，这些孔54内各具有一对相对于第二齿轮35的表面来说凹进去的并在椭圆形孔54的两侧沿周向延伸的台肩55。插进椭圆形孔54内是自锁螺栓56，它的螺栓头抵靠在上述的台肩55上。螺栓56被安装在在第一齿轮33上相应布置的螺纹孔（未示出）内。应当明白，螺栓56并不是紧固的，而是只拧到第二齿轮35能够相对于第一齿轮33转动的程度。这种转动运动范围，由椭圆形孔54的尺寸限定。

第二齿轮35上具有外周齿57，这些外周齿的齿数正好与第一齿轮33上的外周齿48数相等，而且，它们也同小齿轮41上的齿49啮合。

在由拉伸弹簧51（其一方面连接在第一齿轮33上齿轮，另一方面连接在第二齿轮35上）所施加的沿切向作用的拉力的影响下，两个齿轮33和35在不同的方向上转动。因为两个齿轮33和35都与同个小齿轮41啮合，所以，这种反向转动是不可能的或者只能到一非常小的程度。换句话说，在齿轮33的齿48和齿轮35的齿57分别与小齿轮41的齿49之间最后存在的齿侧隙得以补偿之前，这种反向转动是可能存在的。弹簧51的拉力是如此量定的-即：按这种方式所产生的偏置扭矩大于由驱动装置产生的或者传递的最大扭矩值。另一方面，弹簧51的拉力不应当过大，以便避免齿轮33的齿48与小齿轮41的齿49之间及齿轮35的齿57与小齿轮41的齿49之间的摩擦不必要地增大，以及，避免过早磨损。由于用以驱动电腐蚀加工设备的主轴的驱动装置仅仅传递非常小的扭矩值，所以，弹簧51确定尺寸的问题是不难解决的，而且，应当在本领域普通技术人员的知识范围内。

按本发明的驱动装置中，第一齿轮33和第二齿轮35各自总是相互相对偏置，其结果是，在任何情况下和在两种转动意义（both    senses    of    rotation）上齿轮33和35各自的齿侧面总是分别倚在小齿轮41的齿侧面上。在第一种转动意义上，扭矩凭借固定安装的第一齿轮33直接从小齿轮41传递给驱动装置的轴21-亦即电腐蚀加工设备的主轴。在第二种转动意义上，扭矩凭借第二齿轮35和弹簧51从小齿轮41传递给驱动装置的轴21-亦即电腐蚀加工设备的主轴。

即使在齿轮33和35各自的齿48和57上和在小齿轮41的齿49上出现磨损，对电腐蚀加工设备的主轴的角定位的功能或者精度方面也绝对没有影响，这是因为最后出现的加大了的齿侧隙在弹簧51的作用下，自动得以补偿之缘故。

基于本发明的驱动装置特别适合于把电腐蚀加工设备的主轴以非常高的位置精度旋转到一个精确限定的角位置。但是，本发明的驱动装置也能够应用于其它一些要求没有齿侧隙、非常精确地传递旋转运动的场合，比如，应用于加工设备的工件安放装置等等。本发明的驱动装置设计非常简单，因此，能够以比较低的成本生产。此外，它具有非常紧凑的结构尺寸，而且，就控制装置来说，本发明要比那种有两部向相反的转动方向驱动的电动机的技术解决方案要求低一些。

Claims (11)

1、一种用以转动电腐蚀加工设备的主轴或者工件安放装置的驱动装置，包括：一部适合于操纵以便在两个相反方向转动的电动机；一个与该电动机相联系的并且有一输入件和一输出件的减速齿轮装置，所说的输入件可操作地连接到电动机上并由该电动机驱动，而所说的输出件可操作地连接到所说的电腐蚀加工设备的主轴或者工件安放装置上；一个可操作地连接到电腐蚀加工设备的主轴或者工件安放装置上的角位置检测装置；以及控制装置，该控制装置包括一个电力供应装置，其与电动机及上述的角位置检测装置可操作地相连；其特征在于：所说的输入件包括一个小齿轮，而所说的输出件包括一个第一齿轮和一个第二齿轮，第一和第二齿轮能够相互相对转动，而且都与上述的小齿轮啮合，第一齿轮扭转地、固定不动地连接在电腐蚀加工设备的主轴或者工件安放装置上，而第二齿轮是能够相对于第一齿轮转动的，故设置有偏置第二齿轮的装置，以便使其相对于第一齿轮转动。

2、根据权利要求1的驱动装置，其特征在于，第二齿轮的转动运动范围根据转动的角度来限定。

3、根据权利要求1的驱动装置，其特征在于，第二齿轮可转动地连接到第一齿轮上。

4、根据权利要求1的驱动装置，其特征在于，所说的偏置第二齿轮的装置包括拉伸弹簧。

5、根据权利要求1和4的驱动装置，其特征在于，第一齿轮和第二齿轮当中的至少一个上设有至少一条弧形槽，该弧形槽沿周向延伸并适宜于容纳上述的拉伸弹簧。

6、根据权利要求5的驱动装置，其特征在于，第一和第二齿轮均设置有伸进上述弧形槽的锚接装置，上述弹簧的两端分别连接在这两个锚接装置上，第一和第二齿轮中之一的锚接装置位于弧形槽的一端，而第一和第二齿轮中之另一个的锚接装置位于弧形槽的另一端的区域内。

7、根据权利要求5的驱动装置，其特征在于，设置了四条弧形槽，这些弧形槽沿着第一和第二齿轮中之一的周边均匀地分布。

8、根据权利要求1和4的驱动装置，其特征在于，在第一和第二齿轮中至少一个上设置至少一个弧形凹座，该凹座沿齿轮的周向沿伸并适合于安放上述的拉伸弹簧。

9、根据权利要求8的驱动装置，其特征在于，第一和第二齿轮均设置有伸进上述的弧形凹座内的锚接装置，上述弹簧的两端分别连接在这两个锚接装置上，第一和第二齿轮中之一的锚接装置位于弧形凹座的一端，而第一和第二齿轮中的另一个锚接装置处在弧形凹座的另一端的区域内。

10、根据权利要求8的驱动装置，其特征在于，设置了四个弧形凹座，它们沿着第一齿轮和第二齿轮当中之一的周边均匀地分布。

11、根据权利要求1的驱动装置，其特征在于，由上述弹簧装置所施加给第二齿轮的、并受主轴转动轴线和偏置装置的作用点之间的距离所增大了的该偏置力，要大于电腐蚀加工设备的主轴或者工件安放装置所施加的或者所传递的最大扭矩。

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