CN113639021A - 一种新型齿轮-齿条精密传动结构 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及传动机构技术领域，具体涉及一种新型齿轮‑齿条精密传动结构，包括：齿条，具有沿齿轮转轴方向排列的齿条齿槽；齿轮，其外周侧设置有齿轮齿牙，齿轮齿牙沿齿轮的外周侧螺旋排列，并沿齿轮的径向伸出陷入到齿条齿槽中，所述螺旋排列的螺距为齿条齿距的倍数，所述齿轮被驱动旋转，通过齿轮齿牙与齿条齿槽的相互配合，齿轮沿转轴方向移动；所述齿条具有一通道，通道的侧壁在沿转轴方向的截面上呈现为一开口朝上的圆弧线条，圆弧线条的弧度与齿轮外周的弧度相同，所述齿条齿槽沿齿轮转轴方向排列布置于通道的侧壁，所述齿轮装载于所述通道中。该齿轮‑齿条精密传动结构不仅不会使齿轮发生塑性变形、使用寿命长，而且齿轮不会从齿条上脱落，保证了数控机床加工的高效率和高精度。
Description
技术领域
本发明涉及传动机构技术领域，具体涉及一种新型齿轮-齿条精密传动结构。
背景技术
数控机床是通过螺杆传动机构实现工作台的往复运动的。目前常用的螺杆传动机构，是通过螺杆转动使得套设在螺杆上的螺帽沿螺杆轴向运动从而带动工作台往复运动的，这种结构需要配置较长的螺杆，螺杆的中间部分极易由于重力原因下垂，导致螺杆产生较大的塑性变形，不仅会减慢数控机床工作台的移动速度，还会使工作台位置发生偏移，从而严重影响数控机床的加工效率和加工精度；同时，螺杆的塑性变形会大幅降低螺杆的使用寿命。
申请人于2012年11月28日申请的申请号为CN103075478A、名称为《用于重型机械的齿轮-齿条精密传动结构》的专利解决了上述问题，但是其具有齿轮易从齿条上脱落、结构不稳定的缺陷，严重影响了数控机床加工的效率和精度。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种既不会使齿轮发生塑性变形、使用寿命长，而且齿轮不会从齿条上脱落的齿轮-齿条精密传动结构，从而保证数控机床加工的高效率和高精度。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
提供一种新型齿轮-齿条精密传动结构，包括：
齿条，具有沿齿轮转轴方向排列的齿条齿槽；
齿轮，其外周侧设置有齿轮齿牙，齿轮齿牙沿齿轮的外周侧螺旋排列，并沿齿轮的径向伸出陷入到齿条齿槽中，所述螺旋排列的螺距为齿条齿距的倍数，所述齿轮被驱动旋转，通过齿轮齿牙与齿条齿槽的相互配合，齿轮沿转轴方向移动；
所述齿条具有一通道，通道的侧壁在沿转轴方向的截面上呈现为一开口朝上的圆弧线条，圆弧线条的弧度与齿轮外周的弧度相同，所述齿条齿槽沿齿轮转轴方向排列布置于通道的侧壁，所述齿轮装载于所述通道中。
上述技术方案中，所述齿轮齿牙具体是沿齿轮的外周侧螺旋排列的若干滚珠，若干所述滚珠容置在链条式滚珠保持器中形成一滚珠链条，所述链条式滚珠保持器固定于齿轮内。
上述技术方案中，所述圆弧线条为小于、等于或大于半圆的线段。
上述技术方案中，所述齿轮上方设置有一跟随齿轮沿转轴方向移动的限位块，所述限位块与所述齿轮之间具有缝隙，所述限位块与所述圆弧线条的弧度配合阻碍所述齿轮脱离所述通道。
上述技术方案中，所述圆弧线条为大于半圆的线段，所述限位块位于所述圆弧线条的开口之间，和/或限位块的底面不超出所述开口。
上述技术方案中，所述限位块的底面设置为与所述齿轮的外周相适配的圆弧状。
上述技术方案中，所述齿轮的两端面均沿转轴方向分别朝外伸出有芯轴，芯轴的其中一端部连接至外部驱动电机用以获得转动力；
所述新型齿轮-齿条精密传动结构还包括载物座，其顶部自通道朝上的所述开口向外伸出与外部机床工作台固定，载物座的下方伸出有两块竖板，两块竖板之间的距离与所述齿轮两端面之间的距离相同，两块竖板的下端部均开设有供所述芯轴穿过的圆孔，所述齿轮设于两块竖板之间且两端面的芯轴穿过所述圆孔。
上述技术方案中，所述限位块横架于两块竖板之间。
上述技术方案中，所述齿条沿所述通道的轴向拆分为可拼接形成一体的主齿条及副齿条。
上述技术方案中，所述齿条齿槽仅沿齿轮转轴方向排列布置于主齿条或副齿条中。
本发明的有益效果：
本发明的一种新型齿轮-齿条精密传动结构，由于齿条通道的侧壁在沿转轴方向的截面上呈现为一开口朝上的圆弧线条，且圆弧线条的弧度与齿轮外周的弧度相同，因此，当齿轮沿转轴方向移动时，不会脱离出齿条通道，保证了传动机构的稳定性。应用在大型数控机床中不仅不会使齿轮发生塑性变形、使用寿命长，而且由于齿轮不会从齿条上脱落保证了数控机床加工的高效率和高精度。
附图说明
图1为实施例中齿轮-齿条精密传动结构的整体结构示意图。
图2为图1的分解图。
图3为图1另一角度的分解图。
图4为齿轮齿牙和齿轮的分解图。
附图标记：
齿轮1，齿轮齿槽11，通孔12，齿条2，主齿条21，副齿条22，齿条齿槽23，通道24，开口241，圆弧线条242，齿轮齿牙3，链条式滚珠保持器31，滚珠32，芯轴4，限位块5，载物座6，竖板7，圆孔71。
具体实施方式
为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。然而应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本实施例的一种新型齿轮-齿条精密传动结构，如图1和图3所示，包括齿条2和齿轮1，齿轮1的外周侧设置有齿轮齿牙3，齿轮齿牙3沿齿轮1的径向伸出嵌合到齿条齿槽23中，齿条齿槽23沿齿轮1转轴方向排列，齿轮齿牙3沿齿轮1的外周侧螺旋排列，螺旋排列的螺距(指螺旋线上相距一周的两个齿轮齿牙3之间的轴向距离)为齿条2齿距的一倍。齿条齿槽23的方向与齿轮齿牙3的排列方向相同，即齿条齿槽23倾斜地排列，倾斜方向与齿轮齿牙3的排列方向相同，以便更好地配合螺旋形排列的齿轮齿牙3沿转轴方向移动。
如图3所示，齿条2具有一通道24，通道24的侧壁在沿转轴方向的截面上呈现为一开口朝上的圆弧线条242，圆弧线条242的弧度与齿轮1外周的弧度相同，齿条齿槽23沿齿轮1转轴方向排列布置于通道24的侧壁，齿轮1装载于通道24中。当齿轮1沿转轴方向移动时，不会脱离出齿条2的通道24，保证了传动机构的稳定性。应用在大型数控机床中不仅不会使齿轮1发生塑性变形、使用寿命长，而且由于齿轮1不会从齿条2上脱落保证了数控机床加工的高效率和高精度。
本发明的圆弧线条242可以为小于、等于或大于半圆的线段，为了进一步保证齿轮1不会脱离出齿条2的通道24，本实施例中，圆弧线条242为大于半圆的线段。
如图2和图3所示，本实施例的齿条2沿通道24的轴向拆分为可拼接形成一体的主齿条21及副齿条22，由于主齿条21与副齿条22拼接设置，若主齿条21与副齿条22均设置齿条齿槽23，主齿条21与副齿条22的结合处的齿轮齿槽23需完全匹配，这样大大提高了加工难度，因此，齿条齿槽23仅沿齿轮1转轴方向排列布置于主齿条21或副齿条22中。参见如图2和图3，主齿条21占齿条2的大部分，因此，为了保证齿轮齿牙3更稳定地沿转轴方向移动，本实施例中，将齿轮齿槽23设置于主齿条21中。
进一步地，为了避免齿轮1在转动的过程中脱离出齿条2的通道24，齿轮1上方设置有一跟随齿轮1沿转轴方向移动的限位块5，限位块5与齿轮1之间具有缝隙，限位块5与圆弧线条242的弧度配合阻碍齿轮1脱离通道24。
具体的，限位块5位于圆弧线条242的开口241之间，和/或限位块5的底面不超出开口241，并且限位块5的底面设置为与齿轮1的外周相适配的圆弧状。这样不仅保证了齿轮1在通道24内沿转轴方向移动，而且底面圆弧状的设计保证了齿轮1转动的顺畅性。
如图1所示，齿轮1由芯轴4带动转动，具体为齿轮1的两端面均沿转轴方向分别朝外伸出有芯轴4，芯轴4的其中一端部连接至外部驱动电机用以获得转动力，外部驱动电机驱动芯轴4转动从而能够带动齿轮1和设置在齿轮1外周侧的齿轮齿牙3转动，由于齿轮齿牙3呈螺旋状排列在齿轮1上，因此，齿轮齿牙3在齿条1内转动的同时会沿转轴方向移动，从而带动芯轴4、齿轮1在齿条2内沿转轴方向移动。
将本实施例的齿轮-齿条精密传动结构应用于大型数控机床中，如图2和图3所示，还包括载物座6，其顶部自通道24朝上的开口241向外伸出与外部机床工作台固定，载物座6的下方伸出有两块竖板7，两块竖板7之间的距离与齿轮1两端面之间的距离相同，两块竖板7的下端部均开设有供芯轴4穿过的圆孔71，齿轮1设于两块竖板7之间且两端面的芯轴4穿过圆孔71，限位块5横架于两块竖板7之间。外部驱动电机驱动芯轴4转动从而能够带动齿轮1和设置在齿轮1外周侧的齿轮齿牙3转动，进而通过载物座6带动外部机床工作台沿转轴方向运动。大型数控机床工作台的行程较长，如果使用现有技术中的螺杆传动机构当工作台行进至螺杆中部区域时，由于重力因素容易使螺杆发生塑性变形，不仅大大缩短了螺杆的使用寿命，而且严重影响机床的加工效率和加工精度；中国专利CN103075478A虽然解决了重力变形问题，但是齿轮易从齿条上脱落，同样存在机床的加工效率和加工精度低的缺陷。而本实施例的齿轮-齿条精密传动结构，不仅不会使齿轮1发生塑性变形、使用寿命长，而且由于齿轮1不会从齿条2上脱落保证了数控机床加工的高效率和高精度。
如图4所示，齿轮1的外周侧设有齿轮齿槽11，并且齿条2的齿条齿槽23与齿轮1的齿轮齿槽11对应设置，齿轮齿牙3设在齿轮1的齿轮齿槽11内从而螺旋排列在齿轮1上，齿轮1的齿轮齿槽11的设置使得齿轮齿牙3与齿轮1之间的连接更加稳固，避免齿轮齿牙3相对于齿轮1产生相对滑动。
进一步地，为了减小摩擦，便于齿轮1、齿轮齿牙3的顺畅转动，齿轮齿牙3是沿齿轮1的外周侧螺旋排列的若干滚珠32，若干滚珠32容置在链条式滚珠保持器31中形成一滚珠链条，链条式滚珠保持器31固定于齿轮1的齿轮齿槽11内从而使齿轮齿牙3螺旋排列在齿轮1上。为了避免齿轮齿牙3从齿轮1上脱落，齿轮1上开设有相互贯通的两个通孔12，链条式滚珠保持器31的两端分别穿过两个通孔12并在齿轮1的内部相互连接固定，使得链条式滚珠保持器31牢固设置在齿轮齿槽11上。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
Claims (10)
1.一种新型齿轮-齿条精密传动结构，包括：
齿条，具有沿齿轮转轴方向排列的齿条齿槽；
齿轮，其外周侧设置有齿轮齿牙，齿轮齿牙沿齿轮的外周侧螺旋排列，并沿齿轮的径向伸出陷入到齿条齿槽中，所述螺旋排列的螺距为齿条齿距的倍数，所述齿轮被驱动旋转，通过齿轮齿牙与齿条齿槽的相互配合，齿轮沿转轴方向移动；
其特征在于，所述齿条具有一通道，通道的侧壁在沿转轴方向的截面上呈现为一开口朝上的圆弧线条，圆弧线条的弧度与齿轮外周的弧度相同，所述齿条齿槽沿齿轮转轴方向排列布置于通道的侧壁，所述齿轮装载于所述通道中。
2.根据权利要求1所述的一种新型齿轮-齿条精密传动结构，其特征在于：所述齿轮齿牙具体是沿齿轮的外周侧螺旋排列的若干滚珠，若干所述滚珠容置在链条式滚珠保持器中形成一滚珠链条，所述链条式滚珠保持器固定于齿轮内。
3.根据权利要求1所述的一种新型齿轮-齿条精密传动结构，其特征在于：所述圆弧线条为小于、等于或大于半圆的线段。
4.根据权利要求3所述的一种新型齿轮-齿条精密传动结构，其特征在于：所述齿轮上方设置有一跟随齿轮沿转轴方向移动的限位块，所述限位块与所述齿轮之间具有缝隙，所述限位块与所述圆弧线条的弧度配合阻碍所述齿轮脱离所述通道。
5.根据权利要求4所述的一种新型齿轮-齿条精密传动结构，其特征在于：所述圆弧线条为大于半圆的线段，所述限位块位于所述圆弧线条的开口之间，和/或限位块的底面不超出所述开口。
6.根据权利要求5所述的一种新型齿轮-齿条精密传动结构，其特征在于：所述限位块的底面设置为与所述齿轮的外周相适配的圆弧状。
7.根据权利要求5所述的一种新型齿轮-齿条精密传动结构，其特征在于：
所述齿轮的两端面均沿转轴方向分别朝外伸出有芯轴，芯轴的其中一端部连接至外部驱动电机用以获得转动力；
所述新型齿轮-齿条精密传动结构还包括载物座，其顶部自通道朝上的所述开口向外伸出与外部机床工作台固定，载物座的下方伸出有两块竖板，两块竖板之间的距离与所述齿轮两端面之间的距离相同，两块竖板的下端部均开设有供所述芯轴穿过的圆孔，所述齿轮设于两块竖板之间且两端面的芯轴穿过所述圆孔。
8.根据权利要求6所述的一种新型齿轮-齿条精密传动结构，其特征在于：所述限位块横架于两块竖板之间。
9.根据权利要求5所述的一种新型齿轮-齿条精密传动结构，其特征在于：所述齿条沿所述通道的轴向拆分为可拼接形成一体的主齿条及副齿条。
10.根据权利要求9所述的一种新型齿轮-齿条精密传动结构，其特征在于：所述齿条齿槽仅沿齿轮转轴方向排列布置于主齿条或副齿条中。
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