CN202883951U - 一种适用于数控雕刻机和切割机的自动消隙齿轮齿条传动机构 - Google Patents
一种适用于数控雕刻机和切割机的自动消隙齿轮齿条传动机构 Download PDFInfo
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Abstract
一种适用于数控雕刻机和切割机的自动消隙齿轮齿条传动机构，由齿条1，齿轮A、大齿轮B、大齿轮E、小齿轮C、齿轮D、伺服或步进电机7和一个扭矩加载机构构成，齿轮A与齿轮D同时与齿条1啮合，大齿轮E大齿轮B同时与小齿轮C啮合，大齿轮B与齿轮A固结，大齿轮E通过扭矩加载机构对齿轮D施加扭矩，保证齿轮A始终只与齿条的一侧齿面接触，同时保证大齿轮B始终只与小齿轮C的一侧齿面接触。同时消除了齿轮齿条间的间隙和大齿轮B与小齿轮C间的间隙。采用左右两套上述自动消隙齿轮齿条传动机构的齿轮C以一根长轴直连，保证了左右传动机构刚性同步，而且节省了一个伺服或步进电机及其驱动器。
Description
技术领域
本发明涉及一种适用于数控雕刻机和切割机的齿轮齿条传动机构，属于雕刻机和切割机技术领域。
背景技术
已有数控雕刻机和切割机的X，Y向直线驱动机构多采用齿条机构。与滚珠丝杠机构相比，齿轮齿条机构有较强的耐粉尘污染的能力，故障率较低，而且较易达到40米/分以上的高速。缺点是由于齿轮齿条之间存在的间隙，正反向行程的定位误差较大，重复精度较差，雕刻和切割的质量偏低，而且随着使用时间的延长，间隙会增大，重复精度和雕刻切割的质量会越来越差。另外，已有驱动雕刻机或切割机的龙门或横梁多用左右两套独立的齿轮齿条传动机构，两侧运动不易同步。有的设计两套机构分别用两个步进电机驱动，当一侧受较大阻力或冲击力时，一侧步进电机会丢步，造成龙门或横梁严重偏斜，甚至损坏机构。
发明内容
本发明所要解决问题是避免上述现有技术的存在的不足之处，提供一种新的数控雕刻机和切割机的齿条传动机构，该齿条传动机构能在整个使用周期内自动消除齿轮齿条间的间隙，从而大幅度提高数控雕刻机和切割机的重复精度和雕刻切割的质量，延长机器使用的寿命。
为达到本发明的目的，本发明采用如下技术方案。
方案1，一种适用于数控雕刻机和切割机的自动消隙齿轮齿条传动机构，由齿条(1)、齿轮A(2)、轴承座(8a)、大齿轮B(4)、小齿轮C(6)、伺服或步进电机(7)构成，齿轮A(2)装在轴承座(8a)中并和齿条(1)啮合，大齿轮B(4)与齿轮A(2)同轴固接，齿轮A(2)通过大齿轮B(4)、小齿轮C(6)与伺服或步进电机(7)输出轴联接，其特征在于：还有一个装在轴承座(8b)中，或同轴地插在齿轮A(2)内孔中与齿条(1)啮合的齿轮D(3)，该齿轮的 轴上同轴地，可自由转动地套有一个大齿轮E(5)，并设置有一个使大齿轮E(5)与大齿轮B(4)同步同向运行的机构，和一个在大齿轮E(5)与齿轮D(3)之间施加力矩的加载机构。
方案2，方案1所述之自动消隙齿轮齿条传动机构，所述加载机构由弹簧座(12)、压簧(13)、调节螺丝(14)、螺母(15)构成，弹簧座(12)与齿轮D(3)固定，螺母(15)固定在大齿轮E(5)上，调节螺丝(14)旋在螺母(15)中，压簧(13)位于弹簧座(12)和调节螺丝(14)之间。
方案3，方案1所述之自动消隙齿轮齿条传动机构，所述加载机构是一个回转缸，由定子(20)、转子(21)、端盖(22)、密封条(23、24)、密封圈(25)、流体输入回转接头(26)、管路(27)和调压阀(28)、压力流体源(29)构成，定子(20)固定在大齿轮E(5)上，转子(21)与消隙齿轮同轴(3)固定，定子(20)、转子(21)、端盖(22)构成密闭空间A和密闭空间B，密闭空间A经小孔与回转接头(26)相通，密闭空间B经小孔通大气。
方案4，方案3所述之自动消隙齿轮齿条传动机构，所述调压阀(28)是电控调压阀，其电输入端接到伺服电机(7)的驱动器(37)的力矩信号输出端。
方案5，方案3所述之自动消隙齿轮齿条传动机构，所述调压阀(28)是电控调压阀，其电输入端接到一个模拟开关电路(36)，该电路的模拟信号输入端接到伺服电机(7)的驱动器(37)的力矩信号输出端，该电路的开关信号输入端接到数控系统(38)的空行程信号输出端。
方案6，方案1所述之自动消隙齿轮齿条传动机构，所述使大齿轮E(5)与大齿轮B(4)同步同向运行的机构为以下之一：
k，一个同时与大齿轮E(5)与大齿轮B(4)啮合的齿轮C(6)，
l，一个齿轮C，它通过同步齿带(30、31)同时与大齿轮E和大齿轮B联动；
m，一个双链轮C，它通过链条(30、31)同时与大齿轮E和大齿轮B联动，
n，大齿轮B和大齿轮E分别经两个同比齿轮系(35、36)同时与齿轮C啮合；
o，一根包绕齿轮C、大齿轮E、大齿轮B的同步齿带(30)；
p，一根包绕齿轮C和大齿轮E、大齿轮B的链条；
q，一根包绕大齿轮E和大齿轮B的同步齿带(30)；
r，一根包绕大齿轮E和大齿轮B的链条(30)；
s，一根包绕大齿轮E和大齿轮B的同步齿带(30)，齿轮A经齿轮系与齿轮C联动；
t，一根包绕大齿轮E和大齿轮B的链条(30)，齿轮A经齿轮系与齿轮C联动。
本发明有以下优点：
1，同时消除了齿轮A(2)与齿条(1)间的间隙和大齿轮B(4)与小齿轮C(6)间的间隙对运动精度的影响，在经长时间使用发生磨损间隙增大后，仍能消除该两个间隙对运动精度的影响，从而提高了数控雕刻机或切割机的精度。
2，采用左右两套齿轮齿条传动机构的数控雕刻机或切割机的龙门或横梁的驱动，可保证左右侧传动机构始终精密刚性同步，而且只需一个伺服或步进电机，节省了成本。
以下结合附图对本发明的具体实施方式，作进一步说明
附图说明
图1是本发明一种适用于数控雕刻机和切割机的自动消隙齿条传动机构技术方案1，2的剖面图。
图2为图1的A-A向视图。
图3为本发明技术方案6的剖面图，适于双齿轮齿条单电机同步传动。
图4图3的B-B向视图。
图5为本发明技术技术方案8a，8b的剖面图。
图6图5的E-E向视图。
图7为本发明技术方案8c的视图。
图8为本发明技术方案6与方案8a，8b结合结构的剖面图，本方案也适于双齿轮齿条单电机同步传动。
图9为图8的F-F向视图。
图10为本发明技术方案3所述消隙力矩可控的加载机构纵向和横向剖面图及气 路图。
图11为本发明技术方案4所述消隙力矩按负荷自动控制的加载机构纵向剖面图及气路、电路图。
附图标号：
(1)齿条，(2)齿轮A，(3)齿轮D，(4)大齿轮B，(5)大齿轮E，(6)小齿轮C，(7)伺服或步进电机，(8a)轴承座，(8b)轴承座，(12)弹簧座，(13)压簧，(14)调节螺丝，(15)螺母，(20)定子，(21)转子，(22)端盖，(23)密封条，(24)密封条，(25)密封圈，(26)输入回转接头，(27)管路，(28)调压阀，(29)压力流体源，(30)同步齿带或链条，(31)同步齿带或链条，(33)长轴，(36)模拟开关电路，(37)伺服电机的驱动器，(38)数控系统。
具体实施方式
实施例1：如图1，图2，所示的齿轮齿条传动机构，由齿条(1)，齿轮A(2)，齿轮D(3)，大齿轮B(4)，大齿轮E(5)，小齿轮C(6)，伺服或步进电机(7)和一个扭矩加载机构(12)、(13)、(14)、(15)构成，齿轮A(2)与齿轮D(3)同时与齿条(1)啮合，大齿轮E(5)大齿轮B(4)同时与小齿轮C(6)啮合，因而能同步同向运行，大齿轮B(4)与齿轮A(2)固结，大齿轮E(5)空套在齿轮D(3)上，并通过扭矩加载机构(12)、(13)、(14)、(15)对齿轮D(3)反时针施加扭矩，保证了齿轮A(2)始终只与齿条(1)的左侧齿面接触，同时又保证了齿轮B(4)始终只与小齿轮C(6)的逆时针侧齿面接触。同时消除了齿轮齿条间的间隙和大齿轮B(4)与小齿轮C(6)间的间隙对运动精度的影响，而且即使齿轮齿条因磨损间隙增大，增大的间隙对重复精度没有影响。本实施例适合于雕刻机或切割机横梁和X滑座的驱动。
实施例2：如图5，图6，图7所示的左右两套齿轮齿条传动机构同步驱动的方案，雕刻机或切割机横梁左右两侧可采用两套相同，且对称的如实施例1的自动消隙齿轮齿条传动机构，但左右两侧传动机构的齿轮C(6)以一根长轴(33)直连。一个伺服或步进电机(7)直接地，或通过减速机构与长轴(33)连动，这样，可保证左右侧传动机构始终精密刚性同步，而且只需一个伺服或步进电机(7)，节省了一个电机及其驱动器。
由于长轴(33)要从龙门或横梁中通过，如龙门或横梁到齿条(1)的距离较大， 齿轮C(6)与大齿轮B(4)大齿轮E(5)之间的传动可改为
a，一个同步齿轮C(6)，它通过同步齿带(30)、(31)同时与大同步齿轮E(5)与大同步齿轮B(4)联动，
b，一个双链轮C(6)，它通过链条(30)、(31)同时与大链轮E(5)与大链轮B(4)联动，
c，大齿轮B(4)和大齿轮E(5)分别经两个同比齿轮系(35)，(36)同时与齿轮C(6)啮合，
实施例3：如图9，图10，实施例1的扭矩加载机构改为回转气缸或油缸，它由定子(20)，转子(21)，端盖(22)，密封条(23、24)，密封圈(25)，进气或进油回转接头(26)，管路(27)和调压阀(28)，压力流体源(29)构成，(20)、(21)、(22)构成密闭空间A和B，空间A经小孔与输入接头(26)相通，空间B经小孔通大气。调节调压阀(28)可改变消隙压力。
图10中调压阀(28)采用电控调压阀，其输入端到接一个模拟开关电路(36)，该电路模拟输入信号端接到驱动器(37)的扭矩信号输出端子，该电路开关输入信号端接到数控系统空行程信号输出端子，并把驱动器(37)设置为仅在齿轮D(3)推动齿条(1)运动的方向输出与即时扭矩对应的电压，在齿轮A(2)推动齿条(1)运动的方向输出为另，这样输入回转气缸或油缸的流体的压力仅仅随着齿轮D(3)推动齿条(1)运动方向负荷的变化而变化，以保证齿轮A(2)与齿条(1)的指定齿面始终不会脱离接触，从而达到高的定位和重复精度。而当运动负荷小时，消隙压力自动调小，使齿轮齿条机构的磨损减小。并且当高速空行程运动时，数控系统输出的空行程信号将屏蔽驱动器(37)输出的即时扭矩信号，使电控调压阀输出压力为另，使消隙压力消失，从而使齿轮齿条机构的磨损进一步减小。
Claims (6)
1.一种适用于数控雕刻机和切割机的自动消隙齿轮齿条传动机构，由齿条(1)、齿轮A(2)、轴承座(8a)、大齿轮B(4)、小齿轮C(6)、伺服或步进电机(7)构成，齿轮A(2)装在轴承座(8a)中并和齿条(1)啮合，大齿轮B(4)与齿轮A(2)同轴固接，齿轮A(2)通过大齿轮B(4)、小齿轮C(6)与伺服或步进电机(7)输出轴联接，其特征在于：还有一个装在轴承座(8b)中，或同轴地插在齿轮A(2)内孔中与齿条(1)啮合的齿轮D(3)，该齿轮的轴上同轴地，可自由转动地套有一个大齿轮E(5)，并设置有一个使大齿轮E(5)与大齿轮B(4)同步同向运行的机构，和一个在大齿轮E(5)与齿轮D(3)之间施加力矩的加载机构。
2.按权利要求1所述之自动消隙齿轮齿条传动机构，其特征在于：所述加载机构由弹簧座(12)、压簧(13)、调节螺丝(14)、螺母(15)构成，弹簧座(12)与齿轮D(3)固定，螺母(15)固定在大齿轮E(5)上，调节螺丝(14)旋在螺母(15)中，压簧(13)位于弹簧座(12)和调节螺丝(14)之间。
3.按权利要求1所述之自动消隙齿轮齿条传动机构，其特征在于：所述加载机构是一个回转缸，由定子(20)、转子(21)、端盖(22)、密封条(23、24)、密封圈(25)、流体输入回转接头(26)、管路(27)和调压阀(28)、压力流体源(29)构成，定子(20)固定在大齿轮E(5)上，转子(21)与消隙齿轮同轴(3)固定，定子(20)、转子(21)、端盖(22)构成密闭空间A和密闭空间B，密闭空间A经小孔与回转接头(26)相通，密闭空间B经小孔通大气。
4.按权利要求3所述之自动消隙齿轮齿条传动机构，其特征在于：所述调压阀(28)是电控调压阀，其电输入端接到伺服电机(7)的驱动器(37)的力矩信号输出端。
5.按权利要求3所述之自动消隙齿轮齿条传动机构，其特征在于：所述调压阀(28)是电控调压阀，其电输入端接到一个模拟开关电路(36)，该电路的模拟信号输入端接到伺服电机(7)的驱动器(37)的力矩信号输出端，该电路的开关信号输入端接到数控系统(38)的空行程信号输出端。
6.按权利要求1所述之自动消隙齿轮齿条传动机构，其特征在于：所述使 大齿轮E(5)与大齿轮B(4)同步同向运行的机构为以下之一：
a，一个同时与大齿轮E(5)与大齿轮B(4)啮合的齿轮C(6)，
b，一个齿轮C，它通过同步齿带(30、31)同时与大齿轮E和大齿轮B联动；
c，一个双链轮C，它通过链条(30、31)同时与大齿轮E和大齿轮B联动，
d，大齿轮B和大齿轮E分别经两个同比齿轮系(35、36)同时与齿轮C啮合；
e，一根包绕齿轮C、大齿轮E、大齿轮B的同步齿带(30)；
f，一根包绕齿轮C和大齿轮E、大齿轮B的链条；
g，一根包绕大齿轮E和大齿轮B的同步齿带(30)；
h，一根包绕大齿轮E和大齿轮B的链条；
i，一根包绕大齿轮E和大齿轮B的同步齿带(30)，齿轮A经齿轮系与齿轮C联动；
j，一根包绕大齿轮E和大齿轮B的链条，齿轮A经齿轮系与齿轮C联动。
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