RU130652U1

RU130652U1 - PLANETARY REDUCER WITH RACKLESS CLOSING

Info

Publication number: RU130652U1
Application number: RU2013106674/11U
Authority: RU
Inventors: Владимир Михайлович Зябликов; Марк Викторович Фомин; Александр Сергеевич Иванов; Борис Олегович Дубовецкий; Михаил Михайлович Ермолаев; Наталья Николаевна Куралина; Сергей Владимирович Муркин
Priority date: 2013-02-15
Filing date: 2013-02-15
Publication date: 2013-07-27

Abstract

Планетарный редуктор с безлюфтовым зацеплением, содержащий два центральных колеса, сателлиты, установленные на комбинированном водиле с возможностью взаимодействия с центральными колесами, при этом водило состоит из основного водила, выполненного монолитно с выходным валом и дополнительного водила со ступицей, установленного на выходном валу, причем основное и дополнительное водило установлены концентрично, с возможностью относительного углового поворота, отличающийся тем, что он снабжен средством предварительного напряжения в зубьях центральных колес и сателлитов, выполненным в виде червячной передачи, колесо которой выполнено на выходном валу в зоне основного водила, а червяк установлен в ступице дополнительного водила, при этом на каждом из водил симметрично основной оси редуктора закреплена половина сателлитов, по меньшей мере четырех, от их общего четного числа.An open gear planetary gearbox containing two central wheels, satellites mounted on a combined carrier with the possibility of interacting with the central wheels, the carrier consists of a main carrier made integral with the output shaft and an additional carrier with a hub mounted on the output shaft, the main one and an additional carrier installed concentrically, with the possibility of relative angular rotation, characterized in that it is equipped with a means of prestressing the tooth holes of the central wheels and satellites, made in the form of a worm gear, the wheel of which is made on the output shaft in the area of the main carrier, and the worm is installed in the hub of the additional carrier, with half of the satellites of at least four mounted symmetrically to the main axis of the gearbox, of their total even number.

Description

Полезная модель относится к машиностроению, а более конкретно, к приводам машин, имеющих следящие системы. Преимущественная область применения - станки с ЧПУ, промышленные роботы и т.д.The utility model relates to mechanical engineering, and more specifically, to drives of machines having tracking systems. Preferred scope - CNC machines, industrial robots, etc.

Из уровня техники известно устройство (аналог) для устранения зазоров между зубьями в прямозубых зубчатых передачах: изготовление одного из колес путем разрезания по плоскости перпендикулярной его оси с последующим разворотом в окружном направлении одной половины этого колеса относительно другой с целью выборки зазоров между зубьями и создания предварительного напряженного состояния в зубьях. При этом суммарная ширина венца зубчатого колеса получается удвоенной по сравнению с расчетной шириной по условию прочности для заданного значения крутящего момента. Применительно к планетарному редуктору разрезными должны быть центральные колеса, либо все сателлиты (Бушуев В.В. Практика конструирования машин. М.: Машиностроение, 2006, стр.273-274, рис.2.40, д).The prior art device (analogue) for eliminating gaps between the teeth in spur gears: the manufacture of one of the wheels by cutting along a plane perpendicular to its axis, followed by turning in the circumferential direction of one half of this wheel relative to the other in order to select the gaps between the teeth and create a preliminary stress in the teeth. In this case, the total width of the gear rim is doubled compared to the calculated width according to the strength condition for a given value of torque. In relation to the planetary gear, the central wheels, or all the satellites, should be split (VV Bushuev, Practice of designing machines. M: Mechanical Engineering, 2006, pp. 273-274, Fig. 2.40, e).

Это делает такой редуктор достаточно дорогим поскольку требуется высокая кинематическая точность разрезных колес. В связи с этим, основными недостатками такого технического решения являются: увеличение размера планетарного редуктора в осевом направлении и повышение его стоимости.This makes such a gearbox quite expensive since high kinematic accuracy of the split wheels is required. In this regard, the main disadvantages of such a technical solution are: an increase in the size of the planetary gearbox in the axial direction and an increase in its cost.

Из известных технических решений наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является безлюфтовый конический дифференциал. Безлюфтовый конический дифференциал содержит центральные конические колеса, входящие в зацепление с коническими сателлитами, закрепленными на комбинированном водиле, состоящим из основного и вспомогательного водил, установленных одно в другом с возможностью относительного углового поворота, и соединенных между собой закрученным торсионным валом (авторское свидетельство СССР №1395871 А1, 20.08.86, МКИ Р16Н 1/38, 57/12).Of the known technical solutions, the closest in technical essence to the claimed device is a backlash-free conical differential. The bevel-free conical differential contains central bevel wheels engaged with conical satellites mounted on a combined carrier, consisting of a main and auxiliary carrier, mounted one with the other with the possibility of relative angular rotation, and interconnected by a twisted torsion shaft (USSR author's certificate No. 1395871 A1, 08.20.86, MKI P16H 1/38, 57/12).

Известное техническое решение имеет следующий основной недостаток: предложенная конструкция обеспечивает предварительное напряженное состояние зубьев для устранения люфта только в одном направлении вращения водила. При изменении направления вращения водила торсионный вал необходимо предварительно закручивать в другую сторону. Это создает неудобство при эксплуатации механизма.The known technical solution has the following main disadvantage: the proposed design provides a preliminary stress state of the teeth to eliminate play in only one direction of rotation of the carrier. When changing the direction of rotation of the carrier, the torsion shaft must first be twisted in the other direction. This creates inconvenience in the operation of the mechanism.

Техническим результатом заявленной полезной модели является обеспечение предварительного напряжения между зубьями колес редуктора при его работе как в прямом, так и в обратном направлениях вращения валов, а также увеличение крутильной жесткости.The technical result of the claimed utility model is the provision of prestress between the teeth of the gearbox wheels during its operation both in the forward and reverse directions of shaft rotation, as well as an increase in torsional rigidity.

Поставленный технический результат достигается посредством того, что планетарный редуктор с безлюфтовым зацеплением, содержащий два центральных колеса, сателлиты, установленные на комбинированном водиле с возможностью взаимодействия с центральными колесами, при этом водило состоит из основного водила, выполненного монолитно с выходным валом и дополнительного водила со ступицей, установленного на выходном валу, причем основное и дополнительное водило установлены концентрично, с возможностью относительного углового поворота, согласно полезной модели, он снабжен средством предварительного напряжения в зубьях центральных колес и сателлитов, выполненным в виде червячной передачи, колесо которой выполнено на выходном валу в зоне основного водила, а червяк установлен в ступице дополнительного водила, при этом на каждом из водил симметрично основной оси редуктора закреплена половина сателлитов, по меньшей мере четырех, от их общего четного числа.The technical result achieved is achieved by the fact that the planetary gearbox with backlashless gearing, containing two central wheels, satellites mounted on a combined carrier with the possibility of interaction with the central wheels, the carrier consists of a main carrier made integral with the output shaft and an additional carrier with a hub mounted on the output shaft, with the main and additional carrier mounted concentrically, with the possibility of relative angular rotation, according but of a useful model, it is equipped with a means of prestressing in the teeth of the central wheels and satellites, made in the form of a worm gear, the wheel of which is made on the output shaft in the area of the main carrier, and the worm is installed in the hub of the additional carrier, while on each of the carriers symmetrically to the main axis half of the satellites of at least four of their total even number is fixed.

Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на:The essence of the utility model is illustrated by drawings, where:

- фиг.1 изображен главный вид планетарного редуктора с разрезом;- figure 1 shows the main view of the planetary gear with a cut;

- фиг.2 изображен поперечный разрез планетарного редуктора.- figure 2 shows a cross section of a planetary gear.

Планетарный редуктор с безлюфтовым зацеплением содержит центральное колесо 1 (солнце), выполненное заодно с входным валом, и находящееся в зацеплении с зубьями сателлитов 2, которые, в свою очередь, зацепляются с зубьями другого центрального колеса 3 (эпицикл), закрепленного в корпусе 4 редуктора крышкой 5. Сателлиты 2, установленные на подшипниках качения, вращаются на осях 6. Оси 6 сателлитов закреплены с натягом в отверстиях основного водила 7 и дополнительного водила 8, составляющих комбинацию. Водила установлены соосно одно в другом с возможностью относительного углового поворота. На каждом водиле 7 и 8 размещено по паре сателлитов, установленных симметрично относительно основной оси редуктора. Оба отбалансированных водила 7 и 8 объединены червячной передачей, представляющей собой средство предварительного напряжения в зубьях центральных колес 1, 3 и сателлитов 2, т.е. на валу 9 основного водила 7 нарезано червячное колесо 10, а в ступице 11 другого водила 8 размещен, находящийся с колесом в зацеплении, червяк 12, с фиксирующими его гайкой 13 и стопорной шайбой 14. Водила в сборе с сателлитами устанавливаются на подшипниках качения в корпусе редуктора 4. Для создания предварительного напряжения в контакте зубьев сателлитов 2 и центральных колес 1, 3 червяк 12 необходимо повернуть расчетным моментом завинчивания. Такая конструкция обеспечивает безлюфтовую работу редуктора как в прямом, так и в обратном направлениях вращения валов.An open gear planetary gear contains a central wheel 1 (the sun), integral with the input shaft and engaged with the teeth of the satellites 2, which, in turn, mesh with the teeth of another central wheel 3 (epicyclic) mounted in the gear housing 4 the cover 5. Satellites 2 mounted on rolling bearings rotate on the axles 6. The axles 6 of the satellites are tightened in the holes of the main carrier 7 and the additional carrier 8 that make up the combination. Drove installed coaxially in one another with the possibility of relative angular rotation. Each carrier 7 and 8 has a pair of satellites mounted symmetrically relative to the main axis of the gearbox. Both balanced carriers 7 and 8 are combined by a worm gear, which is a means of prestressing in the teeth of the central wheels 1, 3 and satellites 2, i.e. a worm wheel 10 is cut on the shaft 9 of the main carrier 7, and a worm 12 is located in the hub 11 of the other carrier 8, the worm 12 is locked with the wheel 13 and its lock nut 14. The carrier assembly with the satellites are mounted on rolling bearings in the housing gear 4. To create a preliminary voltage in the contact between the teeth of the satellites 2 and the central wheels 1, 3, the worm 12 must be turned with the estimated torque of screwing. This design ensures a backlash-free operation of the gearbox both in the forward and reverse directions of rotation of the shafts.

Работа и сборка заявляемого планетарного редуктора с безлюфтовым зацеплением осуществляется следующим образом.The operation and assembly of the inventive planetary gear with clearance-free gearing is as follows.

Отсутствие люфтов - непременное условие для планетарных редукторов, устанавливаемых в приводы станков с ЧПУ, в промышленных роботах и других агрегатах.The absence of backlash is an indispensable condition for planetary gearboxes installed in the drives of CNC machines, in industrial robots and other units.

Перед окончательной сборкой редуктора необходимо создать предварительное напряжение в контакте зубьев сателлитов 2 и центральных колес 1 и 3. Для этого следует собрать планетарный ряд в крышке 5 корпуса 4, затем повернуть специальным динамометрическим ключом червяк 12, предварительно ослабив гайку 13. Необходимый момент завинчивания червяка 12 зависит от требуемой величины предварительного напряжения в контакте зубьев передачи и определяется расчетным путем. Затем червяк 12 фиксируется гайкой 13 и шайбой 14. Собранный планетарный ряд устанавливается в корпусе 4 редуктора. После этого заканчивают его сборку. Существующий уровень техники позволяет изготовить заявленный объект при использовании отечественного оборудования.Before the final assembly of the gearbox, it is necessary to create a preliminary voltage in the contact between the teeth of the satellites 2 and the central wheels 1 and 3. To do this, assemble the planetary gear set in the cover 5 of the housing 4, then turn the worm 12 with a special torque wrench, after loosening the nut 13. The necessary moment of screwing the worm 12 depends on the required value of the prestress in the contact of the gear teeth and is determined by calculation. Then the worm 12 is fixed with a nut 13 and a washer 14. The assembled planetary gear set in the gear housing 4. After that, its assembly is completed. The current level of technology allows us to manufacture the claimed object using domestic equipment.

Таким образом, заявленная конструкция редуктора обладает малыми размерами и массой, большой крутильной жесткостью и отсутствием люфта в зацеплении при вращении валов редуктора как в прямом, так и в обратном направлениях, что соответствует требованиям к высокоточным приводам, простотой сборки и наладки, и, в конечном итоге, делает использование редуктора экономически выгодным.Thus, the claimed design of the gearbox has small dimensions and weight, large torsional rigidity and the absence of play in the gearing when the gearbox shafts are rotated in both forward and reverse directions, which meets the requirements for high-precision drives, ease of assembly and commissioning, and, ultimately as a result, makes the use of a gearbox cost-effective.

Анализ заявленного технического решения на соответствие условиям патентоспособности показал, что указанные в независимом пункте формулы признаки являются существенными и взаимосвязаны между собой с образованием устойчивой совокупности неизвестной на дату приоритета из уровня техники необходимых признаков, достаточной для получения требуемого синергетического (сверхсуммарного) технического результата.The analysis of the claimed technical solution for compliance with the conditions of patentability showed that the characteristics indicated in the independent claim are interrelated with each other with the formation of a stable set of necessary attributes unknown at the priority date from the prior art sufficient to obtain the required synergistic (over-total) technical result.

Свойства, регламентированные в заявленном соединении отдельными признаками, общеизвестны из уровня техники и не требуют дополнительных пояснений.The properties regulated in the claimed compound by individual features are well known in the art and require no further explanation.

Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного технического решения следующей совокупности условий:Thus, the above information indicates the fulfillment of the following set of conditions when using the claimed technical solution:

- объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении предназначен для использования в следящих системах, в станках с ЧПУ, роботах и т.п.- an object embodying the claimed technical solution, when implemented, is intended for use in servo systems, in CNC machines, robots, etc.

- для заявленного объекта в том виде, как он охарактеризован в независимом пункте формулы полезной модели, подтверждена возможность его осуществления с помощью вышеописанных в материалах заявки, известных из уровня техники на дату приоритета средств и методов;- for the claimed object in the form described in the independent clause of the utility model formula, the possibility of its implementation using the application described above, known from the prior art on the priority date of the means and methods, is confirmed;

- объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении способен обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.- the object embodying the claimed technical solution, when implemented, is able to ensure the achievement of the technical result perceived by the applicant.

Следовательно, заявленный объект соответствуют требованиям по условиям патентоспособности «новизна» и «промышленная применимость» по действующему законодательству.Therefore, the claimed subject matter meets the requirements of the patentability conditions of “novelty” and “industrial applicability” under applicable law.

Claims

An open gear planetary gearbox containing two central wheels, satellites mounted on a combined carrier with the possibility of interacting with the central wheels, the carrier consists of a main carrier made integral with the output shaft and an additional carrier with a hub mounted on the output shaft, the main one and an additional carrier installed concentrically, with the possibility of relative angular rotation, characterized in that it is equipped with a means of prestressing the tooth holes of the central wheels and satellites, made in the form of a worm gear, the wheel of which is made on the output shaft in the area of the main carrier, and the worm is installed in the hub of the additional carrier, with half of the satellites of at least four mounted symmetrically to the main axis of the gearbox, of their total even number.