CN116025669B - 一种柔性支撑的蜗轮蜗杆机构 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种柔性支撑的蜗轮蜗杆机构，涉及机械传动领域。其包括蜗轮蜗杆机构壳体、蜗轮、螺母、调整机构、弹性机构、蜗杆组件、固定板、波珠顶柱、稳固螺钉、定位螺钉与轴套，其中蜗杆组件包括安装座、蜗杆套筒、螺母、蜗杆轴承以及蜗杆。本发明的益处在于通过调整机构与弹性机构调节蜗杆套筒使蜗杆与蜗轮之间的啮合中心距在D±∆δ的范围内小幅度的浮动，D为中心距,∆δ为蜗轮蜗杆的加工误差；可保证蜗轮蜗杆一直保持啮合面线接触、蜗轮蜗杆的旋转精度，从而提高使用寿命长，噪音小，蜗轮蜗杆不啮合时可手动快速调节蜗轮角度。结构简单，装配便捷，装配精度与使用精度高。对蜗轮蜗杆要求精度低，成本低。

Description

一种柔性支撑的蜗轮蜗杆机构

技术领域

本发明涉及机械传动技术领域，尤其涉及一种柔性支撑的蜗轮蜗杆机构。

背景技术

随着工业自动化的发展，传动时可实现90°输出且占用空间小，效率高的机构并不多见，其中蜗轮蜗杆配合传动是一种适用范围十分广泛的传动模式。在现有的旋转台产品中，就大部分采用的蜗轮蜗杆传动模式。但是在现有技术中，由于蜗轮为一个整体的齿轮结构，传动时，蜗轮与蜗杆齿面接触存在间隙，因此在加工蜗轮蜗杆时有着较高的精度要求，如果制造精度不高，蜗轮蜗杆在配合时的定位精度就难以保证，进而容易影响通过旋转台生产的工件产品的精度，同时也会产生较大的噪音。在实际使用过程中，蜗轮蜗杆安装配合完后为刚性连接，长时间蜗轮蜗杆传动会使蜗轮蜗杆发生磨损，导致使用精度以及啮合精度受到影响，并且现有蜗轮蜗杆配合，一旦装配完成，成功啮合后由于蜗轮蜗杆会发生自锁，导致蜗轮只能单方向旋转，断电调试时，无法通过手动调节将蜗轮调整到一个准确的需求位置。且现有的蜗轮蜗杆调隙机构大多用于电机减速机、汽车转向或是机器人转向上，存在对于旋转台领域应用较少。

在中国专利CN211778893U， 自动消隙蜗轮蜗杆减速机中提出多弹簧支撑，单弹簧拉伸的结构（如图1所示），但其存在安装不便，弹簧安装后弹力范围固定，无法主动调节，蜗轮蜗杆承压磨损加剧且过多磨损后无法进一步啮合，并且无法主动便捷的使蜗轮蜗杆机构从啮合状态分离的情况。

在中国专利CN209228983U，一种机器人蜗轮蜗杆浮动消隙传动机构中，通过采用蜗杆浮动组件以及弹力元件来达到调整蜗轮蜗杆中心距使其啮合的目的（如图2所示），但是其存在机构尺寸较大，浮动组件为刚性、外侧滑轨调节精度不高，无法放置在部分尺寸要求较小的实验场景之中、调整速度过慢，过程较为复杂、无法自动调节在后期因磨损问题蜗轮间磨损出现的传动间隙等问题。蜗杆之间磨损出现的传动间隙等问题。

在其他专利中（例如CN114475771A、CN102421654B），仅提供单一方向力，即将蜗杆推向蜗轮的力，导致蜗杆涡轮啮合过紧，蜗杆蜗轮间磨损加剧，减小了蜗轮蜗杆机构的使用寿命。

发明内容

本发明的目的是解决上述所提及的蜗轮蜗杆啮合装配不易，蜗轮蜗杆刚性啮合工作时旋转精度无法保证，蜗轮蜗杆啮合装配后由于自锁无法快速调整蜗轮台面旋转角度，以及间隙配合精度不高、加工成本过高、刚性啮合导致噪音大和使用寿命不长的问题。

本发明的技术方案如下：

一种柔性支撑的蜗轮蜗杆机构，其包括蜗轮蜗杆机构壳体、蜗轮、调整机构、弹性机构、蜗杆组件、固定板、波珠顶柱、稳固螺钉、定位螺钉与轴套，其中蜗杆组件包括安装座、蜗杆套筒、螺母、蜗杆轴承以及蜗杆，所述固定板通过螺栓安装在蜗轮蜗杆机构壳体上，所述波珠顶柱安装在固定板的预留孔位上，所述蜗杆组件插入固定板预留孔位中，并由调整机构、稳固螺钉、定位螺钉与轴套通过预留在蜗轮蜗杆机构壳体上的孔位固定蜗杆组件位置，所述涡轮安装在蜗轮蜗杆机构壳体预留的安装位置上；所述波珠顶柱提供第一方向力，调整机构与弹性机构共同提供第二方向力，第一方向力与第二方向力方向相反，并通过调整调整机构与弹性机构使其处于平衡状态，保证涡轮蜗杆的啮合。

所述第一方向力与第二方向力均可以分别通过调整波珠顶柱、调整机构与弹性机构对其力的大小进行调节。

所述蜗轮蜗杆机构壳体有安装蜗轮的位置和安装蜗杆组件的位置，并预留有调整机构、固定板、稳固螺钉以及定位螺钉的孔位；在安装蜗杆组件的位置处，对其后端区域，即沿蜗杆组件安装时插入位置后端进行扩大安装孔洞，以保证蜗杆组件具有一定的左右横移量；所述蜗轮蜗杆机构壳体在蜗轮蜗杆接触位置有弧面切面，根据蜗轮蜗杆尺寸定制弧面切面大小；所述蜗轮蜗杆机构壳体预留有与固定板、调整机构、稳固螺钉以及定位螺钉的安装孔位。

进一步地，所述螺母在蜗轮安装完成蜗杆轴承后安装在蜗杆轴承两侧，用以固定蜗杆轴承位置。

进一步地，所述调整机构中心留有安装使用弹性机构的孔位，调整机构为阶梯形销钉，所述孔位为销钉中心贯穿孔，孔的直径大小根据弹性机构定制。

进一步地，所述弹性机构有多种形式，有由螺钉、弹簧、与顶珠共同组成的弹性机构或是以波珠螺丝作为弹性机构；所述弹性机构安装在调整机构孔位后，待调整机构安装完后调整弹性机构对蜗杆套筒的第二方向力。

进一步地，所述蜗杆套筒其上留有与安装座连接的孔位、固定顶丝的孔位以及留有安装轴套的孔位；对安装轴套的孔位削平处理，便于定位螺钉安装使用，同时在蜗轮蜗杆啮合处留有用于蜗轮蜗杆啮合的孔位，所述蜗杆套筒在蜗轮蜗杆接触位置有弧面切面，根据蜗轮蜗杆尺寸定制弧面切面大小。所述蜗杆套筒通过定位螺钉固定其中心位置，并通过波珠顶柱与安装座相抵所产生的力使蜗杆套筒带动着安装在其内的蜗杆能够在一定的范围内移动，以此来保证蜗轮蜗杆的中心距处于对应型号的中心距标准范围之内，并可根据蜗轮蜗杆之间的磨损带来的中心距浮动而调整波珠顶柱进而调整蜗杆套筒以及安装在其内的蜗杆调整涡轮蜗杆的中心距。

进一步地，所述蜗杆轴承是角接触轴承或深沟球轴承，轴承安装在蜗杆两端，保证蜗杆的运动正常同时分担调整机构调节蜗杆套筒时对蜗杆的压力。

进一步地，所述蜗杆为多阶梯型蜗杆，在保证轴承位置稳定的同时也可减轻其重量。

进一步地，所述固定板上留有安装波珠顶柱的孔位以及与蜗轮蜗杆机构壳体螺纹连接安装的孔位，其中心留有供蜗杆组件伸入安装在蜗轮蜗杆机构壳体中的孔位。

进一步地，所述波珠顶柱的顶端为球形且顶柱上有螺纹，并根据具体蜗轮蜗杆型号计算来确定波珠顶柱安装在固定板上的长度，固定板安装在蜗轮蜗杆机构壳体上后安装波珠顶柱，此时波珠顶柱会对安装座有第一方向力导致安装座和安装座固定在一起的蜗杆套筒朝向远离蜗轮方向发生一定角度的倾斜。

进一步地，所述安装座上留有与蜗杆套筒连接的孔位，所述安装座根据电机尺寸定制，其上有用以安装电机的孔位。

进一步地，所述稳固螺钉穿过蜗轮蜗杆机构壳体上预留的孔位在调整机构与弹性机构调整好后压紧蜗杆套筒。

进一步地，所述定位螺钉穿过蜗轮蜗杆机构壳体上预留的孔位与安装在蜗杆套筒上的轴套，压紧蜗杆套筒；所述定位螺钉有保证蜗杆套筒顶端位置不变的作用。

进一步地，所述轴套安装在蜗杆套筒上预留的孔位中，用来固定蜗杆套筒、定位螺钉位置，减小定位螺钉的损耗程度。

进一步地，所述定位螺钉与轴套组合起到作为蜗杆套筒在第一方向力与第二方向力的支点作用，以此保证第一方向力与第二方向力能够稳定的达成动态平衡，在后期蜗轮蜗杆磨损后还可以调节第一方向力与第二方向力大小来支持蜗杆涡轮啮合，延长机构寿命。

本发明的益处在于：

（1）本发明采用蜗杆套筒柔性支撑，可通过调节由波珠顶柱提供的第一方向力与调整机构、弹性机构组合在一起提供的第二方向力，使其在保证蜗轮蜗杆啮合的状态下力处于一个平衡状态，从而使蜗杆与蜗轮之间的啮合中心距在D±∆δ的范围内小幅度的浮动，其中D为中心距,∆δ为蜗轮蜗杆的加工误差，从而保证蜗轮蜗杆一直保持啮合面线接触，进而保证蜗轮蜗杆的旋转精度，柔性的蜗杆套筒有效保护蜗杆不会在调整机构多次调整时受到损伤；

（2）本发明采用蜗杆套筒柔性支撑，可通过调节弹性机构在不拆开外壳组件、不停机、不伤害电机和蜗杆的情况下，使蜗轮蜗杆快速由啮合状态分离，使蜗轮停转，进而在不啮合的状态下可以手动快速调节蜗轮旋转，避免因蜗轮蜗杆自锁导致调节不便；

（3）本发明采用蜗杆套筒柔性支撑，可在蜗轮蜗杆精度不高的情况下通过本发明机构获得更高的装配精度和使用精度。由此降低了蜗轮蜗杆的制作成本；

（4）本发明结构简单，装配便捷，便于更换零部件，同时保证了蜗轮蜗杆中心距稳定，保证了使用精度；

（5）本发明采用的弹性机构种类多样，便于不同方案适配实用。

附图说明

图1为现有专利技术。

图2为现有专利技术。

图3为一种柔性支撑的蜗轮蜗杆机构的结构示意图。

图4为一种柔性支撑的蜗轮蜗杆机构的仰视图。

图5为图4中B剖面线的剖视图。

附图标记：1-蜗轮蜗杆机构壳体，2-蜗轮，3-螺母，4-调整机构，5-弹性机构，6-蜗杆套筒，7-蜗杆，8-蜗杆轴承，9-固定板，10-波珠顶柱，11-安装座，12-稳固螺钉，13-定位螺钉，14-轴套，101-第二方向力，102-推力，103-第一方向力。

实施方式

为使本发明技术方案实施例目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图与具体实施方式对本发明做进一步的描述 。

如图3、图4与图5所示，本发明包括蜗轮蜗杆机构壳体1、蜗轮2、螺母3、调整机构4、弹性机构5、蜗杆套筒6、蜗杆7、蜗杆轴承8、固定板9、波珠顶柱10、安装座11、稳固螺钉12、定位螺钉13、轴套14。其中弹性机构5材质有多种选择。下面以一款RS20蜗轮蜗杆组件举例说明，且不以此为独特性，其中心距浮动，即D±∆δ的范围为80±0.05mm，不同型号的涡轮蜗杆组件中心距浮动范围根据实际需求而定。

在本实施例一中，弹性机构5为螺钉、弹簧与顶珠共同组成。其装配过程为：将蜗杆7安装在蜗杆套筒6中，并用两个蜗杆轴承8以及两个螺母3将蜗杆7的位置固定，再将安装座11与蜗杆套筒6安装在一起。所述蜗轮2安装在蜗轮蜗杆机构壳体1的相应位置上后，将固定板9安装在蜗轮蜗杆机构壳体1上，并用螺栓固定，再将计算过适宜长度的波珠顶柱10安装在固定板9的预留孔位中。将前述蜗杆7、蜗杆套筒6、安装座11、蜗杆轴承8与螺母3组成的组件安装在蜗轮蜗杆机构壳体1的对应位置，并通过将蜗轮蜗杆机构壳体1竖起调节蜗杆7位置，使其与蜗轮2啮合。在蜗轮2与蜗杆7啮合后将两个稳固螺钉12与两个定位螺钉13穿过蜗轮蜗杆机构壳体1上预留的孔位，压紧蜗杆套筒6，使蜗杆套筒6位置固定，其中为了防止定位螺钉13磨损，在其安装位置提前安装有保护其的轴套14。再将调整机构4安装在蜗轮蜗杆机构壳体1上预留的孔位中，将其旋紧用以稳固蜗杆套筒6位置，同时也便于调节蜗杆套筒6的相应位置。最后再将蜗轮蜗杆机构壳体1放平，通过调节弹性机构5的松紧程度来确定蜗杆套筒6的的位置。在柔性支撑的蜗轮蜗杆机构使用过程中，定位螺钉13稳固蜗杆套筒6位置的同时也作为蜗杆套筒6的位移支撑点，波珠顶柱10给予安装座11一定推力可以使其侧歪，同时，安装在安装座11上的蜗杆套筒6也会随之移动相应角度，在蜗轮蜗杆机构壳体1中蜗杆套筒6所在的稳固螺钉12区域有一定间隙，可供蜗杆套筒6移动。由于前文所述调节机构4与弹性机构5共同作用下使蜗杆套筒6处于正常可使用状态，当调节弹性机构5松紧，使弹性机构5变松时，蜗杆套筒6便会倾斜一定角度，此时蜗杆与蜗轮2不再啮合，蜗轮2可随意转动，便于快速调节位置。同理使弹性机构5变紧时，可使蜗杆7更好的啮合蜗轮，提高了啮合精度，降低了蜗轮2与蜗杆7之间的间隙，减少噪音提高使用寿命。

在本实施例二中，弹性机构5为波珠螺丝，或其他与之有相同构造但名称不同的零件，例如顶波珠螺丝或波子螺丝。其余使用方式与实施例一相同。

结合上述实施例与附图，本申请在蜗杆7靠近固定座9一端安装好对应型号的联轴器与电机，然后经过上述安装调试方法准备完成后，调整波珠顶柱10挤压安装座11，即推力102方向，以定位螺钉13为支点使蜗杆套筒6向远离蜗轮2的方向移动，即第一方向力103方向，然后经过调整机构4与弹性机构5的旋紧挤压，使蜗杆套筒6受力趋向于蜗轮2，即第二方向力101方向，与此同时蜗杆套筒6中的蜗杆7也由此趋向于蜗轮2，并由两个安装在蜗杆套筒中6的蜗杆轴承8分担压力，弹性机构5也可保证蜗轮蜗杆紧密啮合，如若旋紧程度过大，也可保证蜗轮蜗杆机构因弹性自动适配，在后期蜗轮蜗杆长时间运行受到磨损时导致的中心距变大，也可因弹性机构5自动压紧啮合，保证调试过程简洁方便，本申请还可在机构运行中在不停机，不伤害电机、蜗杆7的情况下，旋出调整机构，可实现蜗轮蜗杆啮合状态分离，实现快速制动、可手动快速调整由蜗轮2带动的转盘位置，即蜗轮2位置。

以上所述之具体实施例仅为本发明较佳的实施方式，而并非以此限定本发明的具体实施结构和实施范围。事实上，依据本发明所述之形状、结构和设计目的也可以作出一些等效的变化。因此，凡依照本发明所述之形状、结构和设计目的所作出的一些等效变化理应均包含在本发明的保护范围内，也即这些等效变化都应该受到本发明的保护。

Claims (10)

1.一种柔性支撑的蜗轮蜗杆机构，其特征在于：包括蜗轮蜗杆机构壳体、蜗轮、调整机构、弹性机构、蜗杆组件、固定板、波珠顶柱、稳固螺钉、定位螺钉与轴套；所述蜗杆组件包括安装座、蜗杆套筒、螺母、蜗杆轴承以及蜗杆，所述安装座安装在蜗杆套筒的一端外侧，所述螺母、蜗杆轴承以及蜗杆安装在蜗杆套筒内；所述固定板通过螺栓安装在蜗轮蜗杆机构壳体上；所述波珠顶柱安装在固定板的预留孔位上；所述蜗杆组件作为一个整体插入固定板预留孔位中，并由调整机构、稳固螺钉、定位螺钉与轴套通过预留在蜗轮蜗杆机构壳体上的孔位固定蜗杆组件位置；所述蜗轮安装在蜗轮蜗杆机构壳体预留的安装位置上；所述波珠顶柱给予所述安装座一个推力使其侧歪，能够使蜗杆组件获得以定位螺钉为支点朝着远离蜗轮方向倾斜的第一方向力；调整机构安装在蜗轮蜗杆机构壳体上，弹性机构安装在调整机构预留的孔位中，调整机构与弹性机构安装完成后调整弹性机构挤压蜗杆组件的蜗杆套筒，使蜗杆组件靠近蜗轮，提供第二方向力；所述推力、第二方向力、第一方向力的方向各不相同，所述第二方向力与第一方向力反向，并通过调整调整机构与弹性机构使第二方向力与第一方向力处于平衡状态，所述平衡状态为保证蜗轮、蜗杆的中心距处于中心距标准范围之内。

2.如权利要求 1 所述的一种柔性支撑的蜗轮蜗杆机构，其特征在于：所述蜗轮蜗杆机构壳体有安装蜗轮的位置和安装蜗杆组件的位置，并预留有调整机构、固定板、稳固螺钉以及定位螺钉的孔位；在安装蜗杆组件的位置处，对其后端区域进行扩大安装孔洞；所述蜗轮蜗杆机构壳体在蜗轮蜗杆接触位置有弧面切面，根据蜗轮蜗杆尺寸定制弧面切面大小；所述蜗轮蜗杆机构壳体预留有与固定板、调整机构、稳固螺钉以及定位螺钉的安装孔位。

3.如权利要求 1 所述的一种柔性支撑的蜗轮蜗杆机构，其特征在于：所述调整机构中心留有安装使用弹性机构的孔位。

4.如权利要求 1 所述的一种柔性支撑的蜗轮蜗杆机构，其特征在于：所述弹性机构为由螺钉、弹簧、与顶珠共同组成的弹性机构或是以波珠螺丝作为弹性机构；所述弹性机构安装在调整机构孔位后待调整机构安装完后调整弹性机构压紧蜗杆套筒。

5.如权利要求 1 所述的一种柔性支撑的蜗轮蜗杆机构，其特征在于：所述蜗杆套筒其上留有与安装座连接的孔位、固定顶丝的孔位以及留有安装轴套的孔位，对安装轴套的孔位削平处理，便于定位螺钉安装使用，同时在蜗轮蜗杆啮合处留有用于蜗轮蜗杆啮合的孔位。

6.如权利要求 1 所述的一种柔性支撑的蜗轮蜗杆机构，其特征在于：所述蜗杆轴承是角接触轴承或深沟球轴承。

7.如权利要求 1 所述的一种柔性支撑的蜗轮蜗杆机构，其特征在于：所述固定板上留有安装玻珠顶柱的孔位以及与蜗轮蜗杆机构壳体螺纹连接安装的孔位，其中心留有供蜗杆组件伸入安装在蜗轮蜗杆机构壳体中的孔位。

8.如权利要求 1 所述的一种柔性支撑的蜗轮蜗杆机构，其特征在于：所述波珠顶柱的顶端为球形且顶柱上有螺纹，根据具体蜗轮蜗杆型号计算来确定波珠顶柱安装在固定板上的长度。

9.如权利要求 1 所述的一种柔性支撑的蜗轮蜗杆机构，其特征在于：所述蜗杆为多阶梯型蜗杆。

10.如权利要求 1 所述的一种柔性支撑的蜗轮蜗杆机构，其特征在于：所述定位螺钉穿过蜗轮蜗杆机构壳体上预留的孔位与安装在蜗杆套筒上的轴套，压紧蜗杆套筒。

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