CN220101998U - 一种双速自动换档齿轮箱 - Google Patents

Abstract

本实用新型适用于机床变速装置技术领域，提供了一种双速自动换档齿轮箱，包括箱体，其特征在于，箱体内固定有第一齿圈，箱体内转动安装有输入轴，输入轴外壁固定有第二齿圈，输入轴通过行星齿轮机构与输出轴连接，行星齿轮机构与传动轴配合，传动轴外壁固定有第三齿圈，第三齿圈与第四齿圈滑动啮合，箱体上安装有换挡机构，换挡机构驱动第四齿圈沿传动轴中心轴横向平移实现第四齿圈能够与第一齿圈或第二齿圈啮合,通过设置换挡机构驱动第四齿圈沿传动轴中心轴横向平移实现第四齿圈与第一齿圈或第二齿圈啮合，实现了齿轮箱可以在空档状态、直接传动状态、减速传动状态之间切换。

Description

一种双速自动换档齿轮箱

技术领域

本实用新型适用于机床变速装置技术领域，具体提供了一种双速自动换档齿轮箱。

背景技术

现有技术中，同一台机床为了满足高速切削，机床的主轴最高转速大多为6000-8000转，由伺服主轴电机驱动，而在低转速的切削场合，又需要大幅调低伺服主轴电机的转速，从而使伺服主轴电机功率下降，切削效率降低。为了解决这一问题，大多采用在伺服主轴电机与主轴之间安装一个主轴减速装置，使得主轴可以在高速运转的情形下通过主轴减速装置降低转速，满足低速切削的需求。

然而，在机床加工过程中，由于不同的切削材料和工件对转速需求不同，经常遇到高速切削和低速切削来回切换的情况，若高速切削时采用电机正常驱动，需要切换低速切削时，再将主轴减速装置安装到机床上，浪费生产力且影响工件的加工效率。

实用新型内容

针对上述的缺陷，本实用新型提供了一种双速自动换档齿轮箱，其内容为：所述箱体内固定有第一齿圈，所述箱体内转动安装有输入轴，所述输入轴外壁固定有第二齿圈，所述输入轴通过行星齿轮机构与输出轴连接，所述行星齿轮机构与传动轴配合，所述传动轴外壁固定有第三齿圈，所述第三齿圈与第四齿圈滑动啮合，所述箱体上安装有换挡机构，所述换挡机构驱动第四齿圈沿传动轴中心轴横向平移实现第四齿圈能够与第一齿圈或第二齿圈啮合。

优选的，所述换挡机构包括安装在箱体上的直流电机，所述直流电机的输出轴与蜗杆同轴固定，所述蜗杆与蜗轮啮合，所述蜗轮与切换盘同轴固定，所述切换盘与滑块铰接，所述滑块与导轨滑动配合，所述导轨与拨叉固定，所述导轨、拨叉均与柱型支架滑动配合，所述柱型支架固定在箱体上，所述拨叉与第四齿圈转动配合。

优选的，所述行星齿轮机构包括与输入轴同轴固定的太阳轮，所述太阳轮与至少一个行星齿轮啮合，所述行星齿轮配置在行星架上，所述行星齿轮与第五齿圈啮合，所述第五齿圈与所述传动轴固定，所述行星架与输出轴传动连接。

优选的，所述直流电机电连接有PLC控制器。

优选的，所述第五齿圈的齿数为所述太阳轮齿数的三倍。

优选的，所述行星齿轮的数量为4个。

优选的，所述箱体上固定有保护壳，所述直流电机固定在所述保护壳上，所述蜗轮、蜗杆、切换盘设置在保护壳内部。

本实用新型的目的在于提供一种双速自动换档齿轮箱，其具有以下有益效果：

①通过设置换挡机构驱动第四齿圈沿传动轴中心轴横向平移实现第四齿圈与第一齿圈或第二齿圈啮合，实现了齿轮箱可以在空档状态、直接传动状态、减速传动状态之间切换。

②通过直流电机带动拨叉及与拨叉配合的第四齿圈运动，实现齿轮箱的换挡，相较于人工换挡，本方案提供的换档方式换挡速度更快且精准度更高，且用户可以通过PLC控制器远程操控换挡，安全系数更高。

附图说明

图1为一种双速自动换档齿轮箱的结构示意图；

图2为换挡结构的局部结构示意图；

图3为图1中A处的局部放大图；

图4为一种双速自动换档齿轮箱的轴测图。

在图中：10-箱体；11-第一齿圈；20-输入轴；201-太阳轮；202-行星齿轮；203-行星架；204-第五齿圈；21-第二齿圈；30-传动轴；31-第三齿圈；40-第四齿圈；50-换挡机构；501-直流电机；502-蜗杆；503-蜗轮；504-切换盘；505-滑块；506-导轨；507-拨叉；508-柱型支架；80-保护壳；90-输出轴。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

参见图1，本实用新型的目的在于提供一种双速自动换档齿轮箱，包括箱体10，所述箱体10上转动安装有输入轴20，输入轴20能与伺服电机的输出轴驱动连接，所述箱体10上固定有第一齿圈11，第一齿圈11的齿牙朝向齿圈内侧，所述输入轴20外壁固定有第二齿圈21，第二齿圈21的齿牙朝向齿圈内侧，所述输入轴20通过行星齿轮机构与输出轴90驱动连接，所述行星齿轮机构与传动轴30配合，所述传动轴30外壁固定有第三齿圈31，第三齿圈31的齿牙朝向齿圈外侧，所述箱体10上安装有换挡机构50，所述第三齿圈31与第四齿圈40滑动啮合，第四齿圈40的内侧外侧均固定有齿牙，所述换挡机构50驱动第四齿圈40沿传动轴30中心轴横向平移实现第四齿圈40能够与第一齿圈11或第二齿圈21啮合，具体的说，当换挡机构50驱动第四齿圈40向右移动时，第四齿圈40内侧的齿牙同时与第三齿圈31、第二齿圈21啮合；当换挡机构50驱动第四齿圈40向左移动时，第四齿圈40内侧的齿牙与第三齿圈31啮合，第四齿圈40外侧的齿牙与第一齿圈11啮合。

作为本实例的进一步解释，参见图3，所述行星齿轮机构包括与输入轴20同轴固定的太阳轮201，所述太阳轮201与至少一个行星齿轮202啮合，所述行星齿轮202的中心轴转动安装在行星架203上，且太阳轮201的中心轴与行星齿轮202的中心轴平行，所有行星齿轮202均与第五齿圈204的齿牙啮合，所述第五齿圈204固定在所述传动轴30内壁且第五齿圈204齿牙朝内，所述行星架203与输出轴90传动连接。

其中，行星齿轮202的数量优选为4个，4个行星齿轮202环形均匀设置在太阳轮201外侧且均与太阳轮201啮合。

工作原理：将第四齿圈40移动至仅与第三齿圈31啮合时，输入轴20的转动带动太阳轮201转动，太阳轮201的转动驱动行星齿轮202自转，此时传动轴30未被固定，行星齿轮202不会绕太阳轮201公转，行星架203与输出轴不转动，此时齿轮箱处于空档状态；将第四齿圈40移动至同时与第二齿圈21、第三齿圈31啮合时，输入轴20的转动直接驱动太阳轮201、第四齿圈40、传动轴30同步转动，从而使得行星架203及输出轴90与输入轴20同步转动，此时齿轮箱处于直接传动状态；将第四齿圈40移动至同时与第一齿圈11、第三齿圈31啮合时，传动轴30及第四齿圈40被固定的第一齿圈11锁住，也就是说传动轴30及传动轴30上的第五齿圈204无法转动，输入轴20的转动带动了太阳轮201转动，由于第五齿圈204无法转动，所以行星齿轮202自转并绕太阳轮201公转，从而带动行星架203及输出轴90转动，此时齿轮箱处于减速传动状态。

本实用新型通过设置所述换挡机构50驱动第四齿圈40沿传动轴30中心轴横向平移实现第四齿圈40与第一齿圈11或第二齿圈21啮合，实现了齿轮箱可以在空档状态、直接传动状态、减速传动状态之间切换，当齿轮箱处于直接传动状态时，输入轴20的转速可以直接传动到输出轴90，可以满足高速切削的需求，当齿轮箱处于直接传动状态时，输入轴20的转速减速后传动到输出轴90，可以满足低速切削的需求。

作为本实例的进一步解释，参见图2，所述换挡机构50包括安装在箱体10上的直流电机501，所述直流电机501的输出轴与蜗杆502的端部同轴固定，所述蜗杆502与蜗轮503啮合，所述蜗轮503与切换盘504同轴固定，所述切换盘504上转动安装有销轴，所述销轴与切换盘非同轴安装，所述销轴与滑块505固定连接，所述滑块505配置在导轨506内并沿其移动，所述导轨506套设在柱型支架508外侧并沿其移动，所述柱型支架508与箱体10固定连接，所述导轨506与拨叉507固定，拨叉507上开设有通孔，柱型支架508穿过拨叉507上的通孔，使得拨叉507也能够沿柱型支架508移动，拨叉507与第四齿圈40转动配合，具体的，第四齿圈40与拨叉507配合的外圆周面开设凹槽，拨叉507可转动的嵌合在凹槽内。

工作原理：启动直流电机501，直流电机501通过其输出轴带动蜗杆502转动，通过蜗杆502和蜗轮503的啮合，带动了蜗轮503转动，从而带动了切换盘504转动，带动了切换盘504上的销轴绕切换盘504轴心公转，从而带动了滑块505绕切换盘504轴心公转，进一步带动了导轨506沿着柱型支架508中心轴长度方向运动，最终带动了拨叉507及与拨叉507配合的第四齿圈40沿着柱型支架508中心轴长度方向运动。

其中，所述直流电机501电连接有PLC控制器。

本实用新型通过直流电机501带动拨叉507及与拨叉507配合的第四齿圈40沿着柱型支架508中心轴长度方向运动，实现齿轮箱的换挡，相较于人工换挡，本方案提供的换档方式换挡速度更快且精准度更高，且用户可以通过PLC控制器远程操控换挡，安全系数更高。

作为本实例的进一步解释，参见图3，所述第五齿圈204的齿数为所述太阳轮201齿数的三倍，根据行星齿轮传动比的计算公式，当第五齿圈204被固定住时，传动比=第五齿圈204齿数/太阳轮201齿数+1，此时输入轴10与输出轴90的速度比为4:1。

作为本实例的进一步解释，参见图1~图4，所述箱体10上固定有保护壳80，所述直流电机501固定在所述保护壳80上，所述蜗轮503、蜗杆502、切换盘504设置在保护壳80内部，保护壳80可以避免外部的灰尘及杂物与蜗轮503、蜗杆502接触而影响蜗轮503、蜗杆502啮合。

当然，本实用新型还可有其他多种实施例，在不背离本实用新型精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本实用新型做出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。

Claims (7)

1.一种双速自动换档齿轮箱，包括箱体（10），其特征在于，所述箱体（10）内固定有第一齿圈（11），所述箱体（10）内转动安装有输入轴（20），所述输入轴（20）外壁固定有第二齿圈（21），所述输入轴（20）通过行星齿轮机构与输出轴（90）连接，所述行星齿轮机构与传动轴（30）配合，所述传动轴（30）外壁固定有第三齿圈（31），所述第三齿圈（31）与第四齿圈（40）滑动啮合，所述箱体（10）上安装有换挡机构（50），所述换挡机构（50）驱动第四齿圈（40）沿传动轴（30）中心轴横向平移实现第四齿圈（40）能够与第一齿圈（11）或第二齿圈（21）啮合。

2.根据权利要求1所述的双速自动换档齿轮箱，其特征在于，所述换挡机构（50）包括安装在箱体（10）上的直流电机（501），所述直流电机（501）的输出轴与蜗杆（502）同轴固定，所述蜗杆（502）与蜗轮（503）啮合，所述蜗轮（503）与切换盘（504）同轴固定，所述切换盘（504）与滑块（505）铰接，所述滑块（505）与导轨（506）滑动配合，所述导轨（506）与拨叉（507）固定，所述导轨（506）、拨叉（507）均与柱型支架（508）滑动配合，所述柱型支架（508）固定在箱体（10）上，所述拨叉（507）与第四齿圈（40）转动配合。

3.根据权利要求1所述的双速自动换档齿轮箱，其特征在于，所述行星齿轮机构包括与输入轴（20）同轴固定的太阳轮（201），所述太阳轮（201）与至少一个行星齿轮（202）啮合，所述行星齿轮（202）配置在行星架（203）上，所述行星齿轮（202）与第五齿圈（204）啮合，所述第五齿圈（204）与所述传动轴（30）固定，所述行星架（203）与输出轴（90）传动连接。

4.根据权利要求2所述的双速自动换档齿轮箱，其特征在于，所述直流电机（501）电连接有PLC控制器。

5.根据权利要求3所述的双速自动换档齿轮箱，其特征在于，所述第五齿圈（204）的齿数为所述太阳轮（201）齿数的三倍。

6.根据权利要求5所述的双速自动换档齿轮箱，其特征在于，所述行星齿轮（202）的数量为4个。

7.根据权利要求2所述的双速自动换档齿轮箱，其特征在于，所述箱体（10）上固定有保护壳（80），所述直流电机（501）固定在所述保护壳（80）上，所述蜗轮（503）、蜗杆（502）、切换盘（504）设置在保护壳（80）内部。