CN111779811A - 一种提高差动式行星滚柱丝杠作动器传动精度的方法及同步装置 - Google Patents

一种提高差动式行星滚柱丝杠作动器传动精度的方法及同步装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种提高差动式行星滚柱丝杠作动器传动精度的方法及同步装置，通过建立丝杠导程与保持架转角的固定传动比值，来保证运行中丝杠导程恒定，进而提高作动器的传动精度，在作动器导向块与丝杠保持架之间增加一组定轴轮系，该轮系固定在螺母端面，导向块下端面加工成齿条形式，与所述轮系配合，将螺母的直线运动转化为丝杠保持架的旋转运动，使得保持架转角与螺母直线位移有唯一确定关系。

Description

一种提高差动式行星滚柱丝杠作动器传动精度的方法及同步 装置
技术领域
本发明属于精密传动领域，设计了一种提高差动式行星滚柱丝杠作动器传动精度的方法及同步装置。
背景技术
差动式行星滚柱丝杠副的导程由丝杆导程和行星架转速与丝杆转速的比值所决定,由于丝杆旋转运动与滚柱旋转运动之间没有强约束,行星架转速与丝杆转速比值不是常值,会随着运行条件的改变而变化，导致丝杠副导程变化。
丝杠副在运行过程中,传动总误差为导程误差与丝杠旋转圈数的乘积,一段时间内的累计误差,可以达到数毫米。因此采用差动丝杠的作动器，一般都采用外加线位移传感器的方式，来不断校正差动丝杠产生的位移误差。但因差动丝杠的导程误差不仅与自身内部构件的尺寸误差有关，还有外载荷特性有关，其导程变化具有随机性和阶越性。依靠传感器位移反馈对其位移误差进行补偿，缺乏实时性，且易导致控制系统震荡。
发明内容
本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种提高差动式行星滚柱丝杠作动器传动精度的方法及同步装置。
本发明解决技术的方案是：一种提高差动式行星滚柱丝杠作动器传动精度的方法，通过建立丝杠导程与保持架转角的固定传动比值，来保证运行中丝杠导程恒定，进而提高作动器的传动精度。
优选的，通过下述方式建立丝杠导程与保持架转角的固定传动比值：
在作动器导向块与丝杠保持架之间增加一组定轴轮系，该轮系固定在螺母端面，导向块下端面加工成齿条形式与所述轮系配合，将螺母的直线运动转化为丝杠保持架的旋转运动，使得保持架转角与螺母直线位移有唯一确定关系。
优选的，所述的齿条模数为螺母外径的1/100-2/100之间。
优选的，所述的定轴轮系包括与齿条啮合的圆柱齿轮G2、以及多组齿轮对组成；齿轮的组合既要满足保持架转速ωc与丝杆转速ωs之间设定的传动比i，又要满足保持架旋转方向与丝杠伸缩方向的对应关系。
优选的，定轴轮系中齿轮齿数满足如下关系式：
Figure BDA0002533642620000021
Z2为圆柱齿轮G2齿数；Za、Zb分别代表定轴轮系中组对的齿轮齿数，m为模数，P代表丝杠副的导程。
差动式行星滚柱丝杠作动器同步装置，包括加工在作动器导向块下端面的齿条、一组定轴轮系、固定盘；
定轴轮系通过固定盘固定在螺母的端部，并与所述的齿条配合，将螺母的直线运动转化为丝杠保持架的旋转运动，实现保持架转动与丝杠副导程同步，使丝杠副导程恒定；所述的固定盘与保持架为过渡配合关系，用于支撑定轴轮系，并限制保持架的轴向位移，防止保持架轴向攒动。
优选的，所述的齿条模数为螺母外径的1/100-2/100之间。
优选的，所述的定轴轮系包括与齿条啮合的圆柱齿轮G2、以及多组齿轮对组成；齿轮的组合既要满足保持架转速ωc与丝杆转速ωs之间设定的传动比i，又要满足保持架旋转方向与丝杠伸缩方向的对应关系。
优选的，定轴轮系中齿轮齿数满足如下关系式：
Figure BDA0002533642620000022
Z2为圆柱齿轮G2齿数；Za、Zb分别代表定轴轮系中组对的齿轮齿数，m为模数，P代表丝杠副的导程。
优选的，所述的定轴轮系包括圆柱齿轮G2、锥齿轮G3、锥齿轮G4、圆柱齿轮G5-G13；圆柱齿轮G5、圆柱齿轮G6、圆柱齿轮G7、圆柱齿轮G10、圆柱齿轮G11安装在固定盘上，圆柱齿轮G5与圆柱齿轮G6啮合，圆柱齿轮G10与圆柱齿轮G11啮合；锥齿轮G4与圆柱齿轮G5同轴固定，圆柱齿轮G8与圆柱齿轮G7同轴固定，圆柱齿轮G9与圆柱齿轮G10同轴固定，圆柱齿轮G12与圆柱齿轮G11同轴固定，圆柱齿轮G8与圆柱齿轮G9啮合，圆柱齿轮G12与圆柱齿轮G13啮合，圆柱齿轮G13安装在作动器保持架上；锥齿轮G3与锥齿轮G4啮合，圆柱齿轮G2与锥齿轮G3同轴固定，圆柱齿轮与所述的齿条啮合。
本发明与现有技术相比的有益效果是：
在不影响差动丝杠作动器整体布局的基础上，采用将作动器直线运动与差动丝杠的滚柱公转运动通过机械关联的方式，解决其在运行过程中导程变化的问题，避免了累积传动误差。一方面可以省去线位移传感器，另一方面提高了作动器的实时位移精度。
本发明既利用了差动式行星丝杠可以实现小导程大传动比的优势，又提高该类丝杠的传动精度，拓展了其使用范围。简化了采用该类丝杠的机电作动器的位移控制难度。具体的：
1、导向块与齿条做在一起，同时承担导向与传动功能；
2、通过齿轮齿条和一对锥齿轮，将与保持架旋转轴线平行的直线运动转化为与保持架旋转轴线平行的旋转运动。
3、再经由一组定轴轮系，按照滚柱、螺母、丝杆啮合中径确定的传动比，确定了丝杠导程与保持架转角之间的传动关系，避免了丝杠导程变化。
4、固定盘与保持架为过渡配合关系，为保持架提供更好的支撑，并且起到密封作用，防止丝杠内部润滑脂泄露。
5、固定盘不仅起到支撑轮系的作用，同时，限制了保持架的轴向位移，防止保持架轴向攒动。
附图说明
图1-3为本发明同步装置示意图；
图4为本发明定轴轮系示意图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图1-4对本发明作进一步阐述。
P＝Ps(1-ωc/ωs)为差动式行星滚柱丝杠传动公式，其中P为丝杠副导程，Ps为丝杆20导程，ωs为丝杆转速，ωc为保持架转速，从式中可看出，ωc<ωs,(1-ωc/ωs)<1,丝杠副导程<丝杆导程，ωc越接近ωs，丝杠副导程越小，即差动式行星滚柱丝杠可以脱离丝杆螺距的约束，实现超小导程。但当ωc变化时，丝杠副的导程也随着变化，增加了作动器的控制难度。上式也可能效为P＝Ps(1-θc/θs)，θc/θs为保持架转角与丝杆转角的比值。本申请通过建立导程P与θc的固定传动比值，来保证运行中，P值恒定，进而提高作动器的传动精度。
具体的，在作动器导向块1与丝杠保持架14之间增加一组定轴轮系，保持架14支撑滚柱21，其自转转速与滚柱21公转转速同步，定轴轮系固定在螺母19端面上的固定盘15处。导向块1下端面上加工成齿条形式，将螺母19的直线运动转化为保持架的旋转运动，使得保持架转角与螺母19直线位移有唯一确定关系，从而保证了丝杠导程恒定。
图1-3给出了实现上述功能的差动式行星滚柱丝杠作动器同步装置，包括加工在作动器导向块1下端面的齿条、一组定轴轮系、固定盘；
图4给出一种可用的定轴轮系包括圆柱齿轮G2(图中的标号2，下同)、锥齿轮G3、锥齿轮G4、圆柱齿轮G5-G13；圆柱齿轮G5、圆柱齿轮G6、圆柱齿轮G7、圆柱齿轮G10、圆柱齿轮G11安装在固定盘上，圆柱齿轮G5与圆柱齿轮G6啮合，圆柱齿轮G10与圆柱齿轮G11啮合；锥齿轮G4与圆柱齿轮G5同轴固定，圆柱齿轮G8与圆柱齿轮G7同轴固定，圆柱齿轮G9与圆柱齿轮G10同轴固定，圆柱齿轮G12与圆柱齿轮G11同轴固定，圆柱齿轮G8与圆柱齿轮G9啮合，圆柱齿轮G12与圆柱齿轮G13啮合，圆柱齿轮G13安装在作动器保持架上；锥齿轮G3与锥齿轮G4啮合，圆柱齿轮G2与锥齿轮G3同轴固定，圆柱齿轮与所述的齿条啮合。
作动器导向块G1下部加工的齿条与圆柱齿轮G2的啮合，将丝杠副直线位移转化为圆柱齿轮G2的转角。圆柱齿轮G2与锥齿轮G3同轴固定，进而带动锥齿轮G4转动，锥齿轮G4通过同轴固定的圆柱齿轮G5，带动齿轮6转动，齿轮G6通过双联齿轮G8和G7、G9和G10、G11和G12实现多级减速，带动保持架14上的齿轮G13转动，实现保持架转动与丝杠副导程同步，使丝杠副导程恒定。齿轮G2、G3、G4、G5、G6、G7、G8、G9、G10、G11、G12均沿各自轴线转动，并被安装在固定盘15上，固定盘15通过螺钉16、17、18、21固定在螺母19的端部。固定盘15开有与螺母同等尺寸的槽口，以避免与导向块1干涉。
齿条的模数选择要适当，在满足一定承载能力的前提下，尽量取小，这样可以减小齿轮2的径向尺寸。齿条模数为螺母外径的1/100-2/100之间。轮系的组合既要满足保持架转速ωc与丝杆转速ωs之间设定的传动比i，又要满足保持架旋转方向与丝杠伸缩方向的对应关系。
当差动丝杠为右旋丝杠时，确定伸出方向为正，丝杠从输入端看逆时针旋转方向为正。即当右旋差动丝杠做正向运动时，丝杠保持架其旋转方向亦为正。
其具体关系如下：
Figure BDA0002533642620000051
Z2、Z3、Z4、Z5、Z6、Z7、Z8、Z9、Z10、Z11、Z12、Z13为各齿轮齿数，m为模数，轮系中齿轮对可以增加也可以减少，但需要使得左式等于右式，P为丝杠副的导程。
本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。
本发明未详细说明部分属于本领域技术人员的公知常识。

Claims (10)

1.一种提高差动式行星滚柱丝杠作动器传动精度的方法，其特征在于：通过建立丝杠导程与保持架转角的固定传动比值，来保证运行中丝杠导程恒定，进而提高作动器的传动精度。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：通过下述方式建立丝杠导程与保持架转角的固定传动比值：
在作动器导向块与丝杠保持架之间增加一组定轴轮系，该轮系固定在螺母端面，导向块下端面加工成齿条形式，与所述轮系配合，将螺母的直线运动转化为丝杠保持架的旋转运动，使得保持架转角与螺母直线位移有唯一确定关系。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述的齿条模数为螺母外径的1/100-2/100之间。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述的定轴轮系包括与齿条啮合的圆柱齿轮G2、以及多组齿轮对组成；齿轮的组合既要满足保持架转速ωc与丝杆转速ωs之间设定的传动比i，又要满足保持架旋转方向与丝杠伸缩方向的对应关系。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：定轴轮系中齿轮齿数满足如下关系式：
Figure FDA0002533642610000011
Z2为圆柱齿轮G2齿数；Za、Zb分别代表定轴轮系中组对的齿轮齿数，m为模数，P代表丝杠副的导程。
6.差动式行星滚柱丝杠作动器同步装置，其特征在于：包括加工在作动器导向块下端面的齿条、一组定轴轮系、固定盘；
定轴轮系通过固定盘固定在螺母的端部，并与所述的齿条配合，将螺母的直线运动转化为丝杠保持架的旋转运动，实现保持架转动与丝杠副导程同步，使丝杠副导程恒定；所述的固定盘与保持架为过渡配合关系，用于支撑定轴轮系，并限制保持架的轴向位移，防止保持架轴向攒动。
7.根据权利要求6所述的同步装置，其特征在于：所述的齿条模数为螺母外径的1/100-2/100之间。
8.根据权利要求6所述的同步装置，其特征在于：所述的定轴轮系包括与齿条啮合的圆柱齿轮G2、以及多组齿轮对组成；齿轮的组合既要满足保持架转速ωc与丝杆转速ωs之间设定的传动比i，又要满足保持架旋转方向与丝杠伸缩方向的对应关系。
9.根据权利要求6所述的同步装置，其特征在于：定轴轮系中齿轮齿数满足如下关系式：
Figure FDA0002533642610000021
Z2为圆柱齿轮G2齿数；Za、Zb分别代表定轴轮系中组对的齿轮齿数，m为模数，P代表丝杠副的导程。
10.根据权利要求6所述的同步装置，其特征在于：所述的定轴轮系包括圆柱齿轮G2、锥齿轮G3、锥齿轮G4、圆柱齿轮G5-G13；
圆柱齿轮G5、圆柱齿轮G6、圆柱齿轮G7、圆柱齿轮G10、圆柱齿轮G11安装在固定盘上，圆柱齿轮G5与圆柱齿轮G6啮合，圆柱齿轮G10与圆柱齿轮G11啮合；锥齿轮G4与圆柱齿轮G5同轴固定，圆柱齿轮G8与圆柱齿轮G7同轴固定，圆柱齿轮G9与圆柱齿轮G10同轴固定，圆柱齿轮G12与圆柱齿轮G11同轴固定，圆柱齿轮G8与圆柱齿轮G9啮合，圆柱齿轮G12与圆柱齿轮G13啮合，圆柱齿轮G13安装在作动器保持架上；锥齿轮G3与锥齿轮G4啮合，圆柱齿轮G2与锥齿轮G3同轴固定，圆柱齿轮与所述的齿条啮合。
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103089948A (zh) * 2011-10-31 2013-05-08 北京精密机电控制设备研究所 一种定传动比行星滚柱丝杠伺服装置
CN203822988U (zh) * 2014-05-08 2014-09-10 黄溧震 导程运动可控的行星滚柱丝杠
CN104675946A (zh) * 2014-08-27 2015-06-03 北京精密机电控制设备研究所 一种差动行星滚柱丝杠
DE102017112710A1 (de) * 2017-06-09 2018-12-13 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Aktuator für eine Fahrzeuglenkung
CN109263272A (zh) * 2018-10-11 2019-01-25 中国电子科技集团公司第二研究所 可精确控制升降距离及离网速度的丝网升降台的控制方法
CN110107664A (zh) * 2018-12-05 2019-08-09 哈尔滨工业大学 一种大长径比螺母反向式行星滚柱丝杠

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103089948A (zh) * 2011-10-31 2013-05-08 北京精密机电控制设备研究所 一种定传动比行星滚柱丝杠伺服装置
CN203822988U (zh) * 2014-05-08 2014-09-10 黄溧震 导程运动可控的行星滚柱丝杠
CN104675946A (zh) * 2014-08-27 2015-06-03 北京精密机电控制设备研究所 一种差动行星滚柱丝杠
DE102017112710A1 (de) * 2017-06-09 2018-12-13 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Aktuator für eine Fahrzeuglenkung
CN109263272A (zh) * 2018-10-11 2019-01-25 中国电子科技集团公司第二研究所 可精确控制升降距离及离网速度的丝网升降台的控制方法
CN110107664A (zh) * 2018-12-05 2019-08-09 哈尔滨工业大学 一种大长径比螺母反向式行星滚柱丝杠

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