CN115523286A - 齿轮背隙控制机构 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种齿轮背隙控制机构包含底座、枢接于底座上的蜗齿轮、驱动件、偏压件、主动蜗杆组及从动蜗杆组。主动蜗杆组具有第一轴杆及套设在第一轴杆上的第一蜗杆及第一连动结构。从动蜗杆组枢接于底座上且具有第二轴杆、第二蜗杆及套固在第二轴杆上且与第一连动结构相接的第二连动结构，第二蜗杆可在第二轴杆上轴向滑动。驱动件经由第一轴杆带动蜗齿轮旋转，且经由第一及第二连动结构与第二轴杆带动第二蜗杆旋转。当蜗齿轮旋转时，第一蜗杆依序抵压蜗齿轮的每一齿的第一啮合齿面，且偏压件推动第二蜗杆依序抵压蜗齿轮的每一齿的第二啮合齿面。

Description

齿轮背隙控制机构

技术领域

本发明关于一种齿轮背隙控制机构，尤指一种使用偏压件消除背隙的齿轮背隙控制机构。

背景技术

现有对于需要利用连续水平旋转来进行量测的精密仪器(例如自动旋转云台等)而言，其内常具有由蜗杆与蜗轮所组成的传动机构，使得连接于蜗轮上的垂直杆可通过马达驱动蜗杆的方式，在量测过程中以铅直线为轴持续旋转。

然而，上述传动机构往往会因为蜗杆与蜗轮之间存在齿轮背隙，导致在驱动马达不动时，输出轴若受到外力仍然可稍微旋转，从而造成传动机构在定位旋转角度的控制出现定位精度不佳，此外，若系统包含会产生震动的元件时,上述背隙的存在也会因输出轴因无法完全固定而跟着震动,使仪器无法运作或量测失效。因此，如何尽量减小甚至消除蜗杆蜗轮传动机构内的齿轮背隙,为目前蜗杆传动机构设计的重要课题之一。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种使用偏压件消除背隙的齿轮背隙控制机构，以解决上述问题。

根据一实施例，本发明的提供一种齿轮背隙控制机构，其包含：底座；蜗齿轮，其可转动地设置于该底座上，该蜗齿轮的每一齿的齿型最高点为齿顶，每一齿的齿型最低点为齿底，每一齿的于该齿顶的一侧为第一啮合齿面且于该齿顶的另一侧为第二啮合齿面，该第一啮合齿面以及该第二啮合齿面分别位于该齿顶的两侧；主动蜗杆组，其可转动地设置于该底座上且具有第一轴杆、第一蜗杆以及第一连动结构，该第一蜗杆以及该第一连动结构套设在该第一轴杆上以与该第一轴杆同步转动，该第一蜗杆啮合于该蜗齿轮，且于带动该蜗齿轮旋转时，该第一蜗杆依序抵压该蜗齿轮的每一齿的该第一啮合齿面；从动蜗杆组，其可转动地设置于该底座上且具有第二轴杆、第二蜗杆以及第二连动结构，该第二蜗杆同步转动但允许轴向滑动地套设在该第二轴杆上并啮合于该蜗齿轮，该第二连动结构套固在该第二轴杆上且与该第一连动结构相接以使该第二轴杆可随着该第一轴杆同步转动；驱动件，其连接于该第一轴杆，用来驱动该第一轴杆旋转，以经由该第一蜗杆带动该蜗齿轮旋转，且经由该第一连动结构、该第二连动结构以及该第二轴杆带动该第二蜗杆旋转；以及偏压件，其分别抵接该底座以及该第二蜗杆，该偏压件在该第二轴杆的轴向方向推动该第二蜗杆，使得该第二蜗杆于该蜗齿轮旋转时，依序抵压该蜗齿轮的每一齿的该第二啮合齿面。

较佳的，其中该偏压件为弹簧，该弹簧套设在该第二轴杆上且分别抵接该底座以及该第二蜗杆。

较佳的，其中该第一连动结构以及该第二连动结构均为伞齿轮以彼此啮合，使得该第二轴杆可随着该第一轴杆同步转动。

较佳的，其另还包含：止推轴承，其套设于该第一轴杆上且分别抵接该底座以及该第一蜗杆，以在该第一蜗杆推动该蜗齿轮时提供轴向支撑力。

较佳的，其中该第一轴杆的轴杆剖面轮廓与该第一蜗杆的内孔剖面轮廓为互相搭配的非圆形形状，使得该第一轴杆以及该第一蜗杆同步旋转且但允许在轴向可互相移动地搭配；该第二轴杆的轴杆剖面轮廓与该第二蜗杆的内孔剖面轮廓为互相搭配的非圆形形状，使得该第二轴杆以及该第二蜗杆同步旋转且但允许在轴向可互相移动地搭配。

较佳的，其中该第二轴杆的轴杆剖面轮廓与该第二蜗杆的内孔剖面轮廓为六角形。

较佳的，其中该第一轴杆与该第一蜗杆以键槽接合的方式套接，使得该第一蜗杆可相对于该第一轴杆轴向滑动但仍同步转动；该第二轴杆与该第二蜗杆以键槽接合的方式套接，使得该第二蜗杆可相对于该第二轴杆轴向滑动但仍同步转动。

较佳的，其中该驱动件为马达。

较佳的，其中该第一轴杆垂直于该第二轴杆。

综上所述，通过第一蜗杆抵压第一啮合齿面以及第二蜗杆抵压第二啮合齿面的设计，本发明所提供之齿轮背隙控制机构即可产生零背隙功效。如此一来，本发明即可有效地解决在先前技术中所提及之因存在有齿轮背隙所造成的传动机构之旋转定位精度不佳以及传动机构振动的问题。

附图说明

图1为根据本发明一实施例所提出的齿轮背隙控制机构的立体图。

图2为图1的蜗齿轮的放大示意图。

图3为图1的齿轮背隙控制机构的俯视图。

具体实施方式

为使对本发明的目的、构造、特征、及其功能有进一步的了解，兹配合实施例详细说明如下。

请参阅图1、图2以及图3，图1为根据本发明一实施例所提出的齿轮背隙控制机构10的立体图，图2为图1的蜗齿轮14的放大示意图，图3为图1的齿轮背隙控制机构10的俯视图，齿轮背隙控制机构10可较佳地适用于对穿设于蜗齿轮中的垂直杆进行连续旋转驱动的量测应用上(但不受此限)，如图1、图2以及图3所示，齿轮背隙控制机构10包含底座12、蜗齿轮14、主动蜗杆组16、从动蜗杆组18、驱动件20，以及偏压件22。蜗齿轮14可转动地设置于底座12上，蜗齿轮14的中心轴即为本齿轮组的输出轴,其中蜗齿轮14的每一齿24的齿型最高点为齿顶26，每一齿24的齿型最低点为齿底28，每一齿24的齿顶26的一侧为第一啮合齿面30且另一侧为第二啮合齿面32，也就是说，每一第一啮合齿面30以及其对应的第二啮合齿面32分别位于相对应的齿顶26的两侧。主动蜗杆组16可转动地设置于底座12上以及具有第一轴杆34、第一蜗杆36以及第一连动结构38，第一蜗杆36以及第一连动结构38套固在第一轴杆34上以与第一轴杆34同步转动，且第一蜗杆36啮合于蜗齿轮14。从动蜗杆组18可转动地设置于底座12上以及具有第二轴杆40、第二蜗杆42以及第二连动结构44，第二蜗杆42可同步转动但允许轴向滑动地套设在第二轴杆40上并啮合于蜗齿轮14，第二连动结构44套固在第二轴杆40上且与第一连动结构38相接，以使第二轴杆40可随着第一轴杆34同步转动，其中第一轴杆34与第二轴杆40之间的夹角θ可较佳地等于90°，也就是第一轴杆34可较佳地垂直于第二轴杆40，但不受此限，在另一实施例中，本发明亦可采用夹角θ非等于90°的设计，其角度设定可视齿轮背隙控制机构10的实际应用需求而有所变化。

更详细地说，在此实施例中，由图1可知，第一连动结构38以及第二连动结构44可较佳地为伞齿轮(但不以此为限)以彼此啮合，使得第二轴杆40可随着第一轴杆34同步转动。除此之外，在第二蜗杆42的轴向滑动设计方面，其可采用轴孔配合设计，举例来说，第二轴杆40的轴杆剖面轮廓与第二蜗杆42的内孔剖面轮廓可为互相搭配的非圆形形状(例如六角形，但不受此限)，使得第二轴杆40以及第二蜗杆42可同步旋转但允许在轴向可互相移动。

如图1所示，驱动件20可较佳地为马达且连接于第一轴杆34以用来驱动第一轴杆34旋转。

而偏压件22可较佳地为为有预压缩量的圈状弹簧(但不受此限)，亦即该弹簧具有较长的自由长度,但以压缩变短的状态套设在第二轴杆40上且分别抵接底座12以及第二蜗杆42之间，以提供偏压力至第二蜗杆42，使得第二蜗杆42持续抵压蜗齿轮14之第二啮合齿面32。

通过上述设计，如图1、图2以及图3所示，当驱动件20驱动第一轴杆34沿着旋转方向A(即自驱动件20往第一蜗杆36方向观察为顺时针方向)旋转时，第一蜗杆36可同步旋转以带动蜗齿轮14沿着旋转方向B(即图3视角的逆时针方向)旋转，于此同时，由于第一蜗杆36套设固定在第一轴杆34上，因此，随着蜗齿轮14的逆时针方向旋转，第一蜗杆36可依序抵压蜗齿轮14的每一齿24的第一啮合齿面30(如图3所示)，进而驱动蜗齿轮14往逆时针方向带动输出轴旋转。

在上述过程中，通过第一连动结构38与第二连动结构44之间的啮合相接，第二轴杆40可随着第一轴杆34的旋转而沿着旋转方向C同步转动，且偏压件22可提供偏压力以在第二轴杆40的轴向方向推动第二蜗杆42，使得第二蜗杆42可在蜗齿轮14旋转时，依序抵压蜗齿轮14的每一齿24的第二啮合齿面32(如图3所示)，藉此，若是在有外力迫使蜗齿轮14往图3视角的逆时针方向旋转的情况下，此时，如图3所示的第二蜗杆42会出现向上滑动的趋势，在此情况下，只要外力不超过偏压件22所提供的偏压力，第二蜗杆42抵压第二啮合齿面32的设计可阻止蜗齿轮14往逆时针方向旋转，使得蜗齿轮14在逆时针方向上不存在有背隙。综上所述，通过第一蜗杆36抵压第一啮合齿面30以及第二蜗杆42抵压第二啮合齿面32的设计(如图3所示)，本发明所提供的齿轮背隙控制机构10即可产生零背隙功效，也就是说，在蜗齿轮14往旋转方向B(即逆时针方向)连续旋转的过程中，蜗齿轮14的每一第一啮合齿面30依序被第一蜗杆36向逆时针推动，蜗齿轮14的每一第二啮合齿面32可依序被第二蜗杆42向顺时针方向压紧，而达到消除背隙的目的。如此一来，本发明即可有效地解决在先前技术中所提及的因存在有齿轮背隙所造成的传动机构的旋转定位精度不佳以及传动机构振动的问题。

在实际应用中，上述第二蜗杆可轴向滑动的设计亦可应用在第一蜗杆上，举例来说，第一轴杆34的轴杆剖面轮廓与第一蜗杆36的内孔剖面轮廓可为互相搭配的非圆形形状(例如六角形，但不受此限)，使得第一轴杆34以及第一蜗杆36可同步旋转但允许在轴向可互相移动。另外，在此实施例中，由图1以及图3可知，齿轮背隙控制机构10可另包含止推轴承46，止推轴承46套设于第一轴杆34上且分别抵接底座12以及第一蜗杆36，藉此，当第一蜗杆36驱动蜗齿轮14往逆时针方向旋转时，第一蜗杆36可在第一轴杆34上轴向滑动，直到被止推轴承46顶住为止。需注意的是，蜗杆可相对于轴杆轴向滑动但仍同步转动的设计可不限于上述实施例，其亦可采用其他轴向滑动设计，举例来说，第一轴杆可与第一蜗杆以键槽接合的方式套接，使得第一蜗杆可相对于第一轴杆轴向滑动但仍同步转动，同理，第二轴杆与可与第二蜗杆以键槽接合的方式套接，使得第二蜗杆可相对于第二轴杆轴向滑动但仍同步转动。

本发明已由上述相关实施例加以描述，然而上述实施例仅为实施本发明的范例。必需指出的是，已揭露的实施例并未限制本发明的范围。相反地，在不脱离本发明的精神和范围内所作的更动与润饰，均属本发明的专利保护范围。

Claims (9)

1.一种齿轮背隙控制机构，其特征在于，包含：

底座；

蜗齿轮，其可转动地设置于该底座上，该蜗齿轮的每一齿的齿型最高点为齿顶，每一齿的齿型最低点为齿底，每一齿的于该齿顶的一侧为第一啮合齿面且于该齿顶的另一侧为第二啮合齿面，该第一啮合齿面以及该第二啮合齿面分别位于该齿顶的两侧；

主动蜗杆组，其可转动地设置于该底座上且具有第一轴杆、第一蜗杆以及第一连动结构，该第一蜗杆以及该第一连动结构套设在该第一轴杆上以与该第一轴杆同步转动，该第一蜗杆啮合于该蜗齿轮，且于带动该蜗齿轮旋转时，该第一蜗杆依序抵压该蜗齿轮的每一齿的该第一啮合齿面；

从动蜗杆组，其可转动地设置于该底座上且具有第二轴杆、第二蜗杆以及第二连动结构，该第二蜗杆同步转动但允许轴向滑动地套设在该第二轴杆上并啮合于该蜗齿轮，该第二连动结构套固在该第二轴杆上且与该第一连动结构相接以使该第二轴杆可随着该第一轴杆同步转动；

驱动件，其连接于该第一轴杆，用来驱动该第一轴杆旋转，以经由该第一蜗杆带动该蜗齿轮旋转，且经由该第一连动结构、该第二连动结构以及该第二轴杆带动该第二蜗杆旋转；以及

偏压件，其分别抵接该底座以及该第二蜗杆，该偏压件在该第二轴杆的轴向方向推动该第二蜗杆，使得该第二蜗杆于该蜗齿轮旋转时，依序抵压该蜗齿轮的每一齿的该第二啮合齿面。

2.如权利要求1所述的齿轮背隙控制机构，其特征在于，该偏压件为弹簧，该弹簧套设在该第二轴杆上且分别抵接该底座以及该第二蜗杆。

3.如权利要求1所述的齿轮背隙控制机构，其特征在于，该第一连动结构以及该第二连动结构均为伞齿轮以彼此啮合，使得该第二轴杆可随着该第一轴杆同步转动。

4.如权利要求1所述的齿轮背隙控制机构，其特征在于，还包含：

止推轴承，其套设于该第一轴杆上且分别抵接该底座以及该第一蜗杆，以在该第一蜗杆推动该蜗齿轮时提供轴向支撑力。

5.如权利要求1所述的齿轮背隙控制机构,其特征在于，该第一轴杆的轴杆剖面轮廓与该第一蜗杆的内孔剖面轮廓为互相搭配的非圆形形状，使得该第一轴杆以及该第一蜗杆同步旋转且在轴向可互相移动地搭配；该第二轴杆的轴杆剖面轮廓与该第二蜗杆的内孔剖面轮廓为互相搭配的非圆形形状，使得该第二轴杆以及该第二蜗杆同步旋转且在轴向可互相移动地搭配。

6.如权利要求5所述的齿轮背隙控制机构,其特征在于，该第二轴杆的轴杆剖面轮廓与该第二蜗杆的内孔剖面轮廓为六角形。

7.如权利要求1所述的齿轮背隙控制机构，其特征在于，该第一轴杆与该第一蜗杆以键槽接合的方式套接，使得该第一蜗杆可相对于该第一轴杆轴向滑动但仍同步转动；该第二轴杆与该第二蜗杆以键槽接合的方式套接，使得该第二蜗杆可相对于该第二轴杆轴向滑动但仍同步转动。

8.如权利要求1所述的齿轮背隙控制机构，其特征在于，该驱动件为马达。

9.如权利要求1所述的齿轮背隙控制机构，其特征在于，该第一轴杆垂直于该第二轴杆。

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