RU2719091C1 - Roller-screw reduction gear (embodiments), drive mechanism and hinged assembly comprising such reduction gear - Google Patents
Roller-screw reduction gear (embodiments), drive mechanism and hinged assembly comprising such reduction gear Download PDFInfo
- Publication number
- RU2719091C1 RU2719091C1 RU2019121357A RU2019121357A RU2719091C1 RU 2719091 C1 RU2719091 C1 RU 2719091C1 RU 2019121357 A RU2019121357 A RU 2019121357A RU 2019121357 A RU2019121357 A RU 2019121357A RU 2719091 C1 RU2719091 C1 RU 2719091C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- power link
- threaded
- roller screw
- power
- gearbox
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16H—GEARING
- F16H1/00—Toothed gearings for conveying rotary motion
Abstract
Description
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИFIELD OF TECHNOLOGY
Настоящее изобретение относится к планетарным механизмам для передачи вращательного движения, в частности к роликовинтовому редуктору, а также к приводному механизму и шарнирному узлу, содержащему такой редуктор.The present invention relates to planetary mechanisms for transmitting rotational motion, in particular to a roller screw gearbox, as well as to a drive mechanism and an articulated assembly containing such a gearbox.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИBACKGROUND
Роликовинтовые редукторы (РВР) являются разновидностью планетарных редукторов и могут применяться для изменения крутящего момента. Роликовинтовые редукторы и приводы на их основе применяются в роботах, манипуляторах, силовых машинах, где требуется передавать существенные крутящие моменты передаточными механизмами небольших габаритных размеров.Roller screw reducers (RVR) are a kind of planetary gears and can be used to change the torque. Roller-screw gearboxes and drives based on them are used in robots, manipulators, power machines, where it is required to transmit significant torques to gears of small overall dimensions.
Из патента US 9249861 (МПК F16H 25/22, F16H 1/28) известен роликовинтовой редуктор, содержащий первое звено и второе звено, каждое из которых содержит резьбовые гайки, винт с несколькими резьбовыми участками с резьбой различного направления, и резьбовые ролики, расположенные по окружности между винтом и первым и вторым звеном с возможностью взаимодействия с резьбовыми участками винта и резьбовыми гайками указанных звеньев.US 9249861 (IPC
Недостатком известного роликовинтового редуктора, а также приводов и шарнирных механизмов, включающих такой редуктор, является низкая универсальность, поскольку расположение выходного звена редуктора не позволяет нагружаемому элементу, на который передается движение от редуктора, совершать полный оборот без наличия дополнительных деталей для передачи крутящего момента от редуктора на нагружаемый элемент. Еще одним недостатком известного роликовинтового редуктора является относительно невысокая эффективность использования поверхности винта, обусловленная необходимостью ограничивать общую длину винта и длину его резьбовых участков. Кроме того, винт известного редуктора подвержен высоким радиальным нагрузкам, вследствие чего такой винт должен обладать высокой прочностью, что усложняет и удорожает производство редуктора.A disadvantage of the known roller screw gearbox, as well as drives and pivoting mechanisms including such a gearbox, is its low versatility, since the location of the gearbox output link does not allow the loaded element to which the movement is transmitted from the gearbox to complete a full revolution without additional parts for transmitting torque from the gearbox on the loadable element. Another disadvantage of the known roller screw gearbox is the relatively low efficiency of using the surface of the screw, due to the need to limit the total length of the screw and the length of its threaded sections. In addition, the screw of the known gearbox is subject to high radial loads, as a result of which such a screw must have high strength, which complicates and increases the cost of manufacturing the gearbox.
РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE INVENTION
Задача настоящего изобретения заключается в создании компактного и высокоэффективного роликовинтового редуктора, преодолевающего недостатки известных технических решений.The objective of the present invention is to create a compact and highly efficient roller screw gearbox that overcomes the disadvantages of the known technical solutions.
Еще одна задача настоящего изобретения заключается в создании роликовинтового редуктора, который обеспечивает возможность передачи вращения на нагружаемый элемент без дополнительных промежуточных деталей крепления Another objective of the present invention is to provide a roller screw gearbox, which allows the transmission of rotation to the loaded element without additional intermediate fastening parts
Еще одна задача настоящего изобретения заключается в расширении сферы применения роликовинтового редуктора.Another objective of the present invention is to expand the scope of application of a roller screw gearbox.
Еще одна задача настоящего изобретения заключается в создании компактного шарнирного узла и приводного механизма для использования в различных областях техники, в частности в робототехнике.Another objective of the present invention is to provide a compact hinge assembly and a drive mechanism for use in various fields of technology, in particular in robotics.
Для решения указанных задач и преодоления недостатков уровня техники, предложен роликовинтовой редуктор, содержащий первое силовое звено, второе силовое звено, резьбовой винт и резьбовые ролики. Первое силовое звено имеет два резьбовых участка, направления резьбы которых противоположны друг другу, второе силовое звено имеет один резьбовой участок. Резьбовой винт имеет два резьбовых участка, направления резьбы которых противоположны друг другу, и каждый из резьбовых роликов также имеет два резьбовых участка, направления резьбы которых противоположны друг другу. Первое силовое звено и второе силовое звено установлены с возможностью взаимного вращения. Резьбы резьбовых участков винта находятся во взаимодействии с соответствующими резьбами резьбовых участков роликов, которые, в свою очередь, находятся во взаимодействии с соответствующими резьбами резьбовых участков первого силового звена и второго силового звена, причем число заходов резьбы резьбового участка второго силового звена отличается от числа заходов резьб резьбовых участков первого силового звена.To solve these problems and to overcome the disadvantages of the prior art, a roller-helical gearbox is proposed comprising a first power link, a second power link, a threaded screw and threaded rollers. The first power link has two threaded sections, the thread directions of which are opposite to each other, the second power link has one threaded section. The threaded screw has two threaded sections, the thread directions of which are opposite to each other, and each of the threaded rollers also has two threaded sections, the thread directions of which are opposite to each other. The first power link and the second power link are installed with the possibility of mutual rotation. The threads of the threaded sections of the screw are in interaction with the corresponding threads of the threaded sections of the rollers, which, in turn, are in cooperation with the corresponding threads of the threaded sections of the first power link and the second power link, and the number of threads of the thread of the threaded section of the second power link is different from the number of threads of the threads threaded sections of the first power link.
Также, предложен роликовинтовой редуктор согласно альтернативному варианту реализации, содержащий первое силовое звено, второе силовое звено, резьбовой винт и резьбовые ролики. В указанном редукторе первое силовое звено, имеет один резьбовой участок, второе силовое звено имеет два резьбовых участка, направления резьбы которых противоположны друг другу. Также, резьбовой винт имеет два резьбовых участка, направления резьбы которых противоположны друг другу, и каждый из резьбовых роликов также имеет два резьбовых участка, направления резьбы которых противоположны друг другу. В роликовинтовом редукторе первое силовое звено и второе силовое звено установлены с возможностью взаимного вращения. Резьбы резьбовых участков резьбового винта находятся во взаимодействии с соответствующими резьбами резьбовых участков роликов, которые находятся во взаимодействии с соответствующими резьбами резьбового участка первого силового звена и резьбовых участков второго силового звена, при этом число заходов резьбы резьбового участка первого силового звена отличается от числа заходов резьб резьбовых участков второго силового звена.Also, a roller screw gearbox according to an alternative embodiment is proposed, comprising a first power link, a second power link, a threaded screw and threaded rollers. In the specified gearbox, the first power link has one threaded section, the second power link has two threaded sections, the threads of which are opposite to each other. Also, the threaded screw has two threaded sections, the thread directions of which are opposite to each other, and each of the threaded rollers also has two threaded sections, the thread directions of which are opposite to each other. In the roller screw gearbox, the first power link and the second power link are mounted for mutual rotation. The threads of the threaded sections of the threaded screw are in interaction with the corresponding threads of the threaded sections of the rollers, which are in cooperation with the corresponding threads of the threaded section of the first power link and the threaded sections of the second power link, while the number of thread starts of the threaded section of the first power link is different from the number of threads of the threaded section sections of the second power link.
Технический результат заявленных изобретений заключается в увеличении крутящего момента, передаваемого силовыми звеньями, при уменьшении габаритных размеров редуктора. Конструкция заявленного редуктора обеспечивает возможность установки внешнего исполнительного механизма непосредственно на одно из силовых звеньев, которое в этом случае является выходным звеном, без необходимости установки промежуточных звеньев и увеличения габаритов редуктора. Кроме того, короткая кинематическая цепь обеспечивает высокую кинематическую точность, а также малошумность работы и возможность работы при больших скоростях вращения входного звена (резьбового винта). The technical result of the claimed inventions is to increase the torque transmitted by the power links, while reducing the overall dimensions of the gearbox. The design of the claimed gearbox provides the ability to install an external actuator directly on one of the power links, which in this case is the output link, without the need to install intermediate links and increase the dimensions of the gearbox. In addition, the short kinematic chain provides high kinematic accuracy, as well as low noise operation and the ability to work at high speeds of rotation of the input link (threaded screw).
Согласно одному из вариантов реализации, первое силовое звено и второе силовое установлены с возможностью блокировки их взаимного осевого перемещения, что позволяет исключить образование люфта между силовыми звеньями при работе редуктора.According to one implementation option, the first power link and the second power link are installed with the possibility of blocking their mutual axial movement, which eliminates the formation of play between the power links during gear operation.
Согласно одному частному варианту реализации, возможность блокировки взаимного осевого перемещения силовых звеньев обеспечена внешним узлом. According to one particular embodiment, the ability to block the mutual axial movement of the power links is provided by an external node.
Согласно другому частному варианту реализации, возможность блокировки взаимного осевого перемещения силовых звеньев обеспечена установкой между ними подшипникового узла. Наличие подшипникового узла позволяет, в частности, уменьшить радиальную нагрузку воспринимаемую роликами и винтом и тем самым повысить ресурс редуктора. According to another particular embodiment, the possibility of blocking the mutual axial movement of the power links is ensured by the installation of a bearing assembly between them. The presence of the bearing unit allows, in particular, to reduce the radial load perceived by the rollers and screw and thereby increase the life of the gearbox.
Согласно одному из вариантов реализации, подшипниковый узел включает два спаренных радиально-упорных подшипника.According to one embodiment, the bearing assembly includes two paired angular contact bearings.
Согласно другому варианту реализации, подшипниковый узел содержит подшипник с перекрестными роликами, что обеспечивает наилучшее противодействие осевым нагрузкам и опрокидывающему моменту, действующим на элементы редуктора, а также позволяет еще более сократить габаритные размеры редуктора.According to another embodiment, the bearing assembly comprises a bearing with cross rollers, which provides the best resistance to axial loads and tipping moment acting on the elements of the gearbox, and also allows to further reduce the overall dimensions of the gearbox.
Согласно другому частному варианту реализации, по меньшей мере одно внутреннее кольцо подшипника может быть выполнено заодно с одним силовым звеном и/или по меньшей мере одно внешнее кольцо подшипника может быть выполнено заодно с другим силовым звеном. Выполнение колец подшипника заодно с силовыми звеньями позволяет дополнительно снизить габаритные размеры редуктора.According to another particular embodiment, at least one inner ring of the bearing can be integral with one power link and / or at least one outer ring of the bearing can be integral with another power link. The implementation of the bearing rings at the same time with the power links can further reduce the overall dimensions of the gearbox.
Согласно одному частному варианту реализации предложенных редукторов, силовое звено с двумя участками резьб содержит два сопряженных кольца, зафиксированных относительно друг друга и относительно силового звена, причем первое кольцо на своей внутренней поверхности имеет один из резьбовых участков силового звена, а второе кольцо на своей внутренней поверхности имеет другой из указанных резьбовых участков силового звена. Указанные кольца могут быть закреплены друг относительно друга и относительно силового звена любым подходящим способом, например, сваркой или посадкой с натягом.According to one particular embodiment of the proposed gearboxes, a power link with two threaded sections contains two conjugated rings fixed relative to each other and relative to the power link, the first ring having one of the threaded sections of the power link on its inner surface and the second ring on its inner surface has another of these threaded sections of the power link. These rings can be fixed relative to each other and relative to the power link in any suitable way, for example, by welding or interference fit.
Согласно другому частному варианту реализации предложенных редукторов, силовое звено с двумя участками резьб может содержать одно кольцо, на внутренней поверхности которого выполнены указанные резьбовые участки силового звена. Указанное кольцо также может быть закреплено относительно силового звена любым подходящим способом, например, сваркой или посадкой с натягом. Выполнение резьбовых участков на двух отдельных кольцах или одном отдельном кольце, входящем в состав силового звена, позволяет повысить технологичность роликовинтового редуктора, поскольку изготовление резьб резьбовых участков может быть произведено отдельно от силового звена.According to another particular embodiment of the proposed gearboxes, a power link with two threaded portions may contain one ring, on the inner surface of which said threaded portions of the power link are made. The specified ring can also be fixed relative to the power link in any suitable way, for example, by welding or interference fit. The execution of the threaded sections on two separate rings or one separate ring, which is part of the power link, can improve the manufacturability of the roller screw gear, since the manufacture of threads of the threaded sections can be performed separately from the power link.
Согласно еще одному варианту реализации предложенных редукторов, резьбовой винт состоит из двух частей с разнонаправленной резьбой, соединенных между собой. Такое выполнение резьбового винта позволяет упростить изготовление и сборку редуктора.According to another embodiment of the proposed gearboxes, a threaded screw consists of two parts with multidirectional threads, interconnected. This embodiment of the threaded screw allows to simplify the manufacture and assembly of the gearbox.
Согласно еще одному варианту реализации предложенных редукторов, один или несколько резьбовых роликов состоят из двух частей с разнонаправленной резьбой, соединенных между собой. Такое выполнение резьбовых роликов также позволяет упростить изготовление и сборку редуктора. According to another embodiment of the proposed gearboxes, one or more threaded rollers consist of two parts with multidirectional threads, interconnected. This embodiment of the threaded rollers also allows to simplify the manufacture and assembly of the gearbox.
Также, предложен приводной механизм, содержащий роликовинтовой редуктор согласно одному из вариантов реализации, и электродвигатель, который содержит выходной вал, при этом корпус электродвигателя закреплен относительно одного из силовых звеньев редуктора, а выходной вал электродвигателя установлен с возможностью передачи вращения на резьбовой винт редуктора. Выходной вал электродвигателя передает вращение на резьбовой винт редуктора любым известным способом, например, посредством шлицевого соединения или соединения с натягом. Кроме того, выходной вал электродвигателя может быть соединен с резьбовым винтом редуктора через переходную муфту.Also, a drive mechanism is proposed comprising a roller screw gearbox according to one embodiment, and an electric motor that includes an output shaft, the motor housing being fixed relative to one of the power links of the gearbox, and the output motor shaft mounted to transmit rotation to the threaded screw of the gearbox. The output shaft of the electric motor transmits rotation to the threaded screw of the gearbox by any known method, for example, by means of a spline connection or an interference fit. In addition, the output shaft of the electric motor can be connected to the threaded screw of the gearbox through an adapter sleeve.
Также, предложен шарнирный узел, содержащий роликовинтовой редуктор согласно одному из вариантов реализации, а также первую часть шарнирного узла, которая неподвижно закреплена на одном силовом звене роликовинтового редуктора, и вторую часть шарнирного узла, которая неподвижно закреплена на другом силовом звене роликовинтового редуктора. Первая и вторая части шарнирного узла могут иметь соединительные элементы, позволяющие им соединяться с внешними элементами механизма, частью которого является шарнирный узел, и, таким образом, встраиваться в этот механизм.Also, a hinge assembly comprising a roller screw gearbox according to one embodiment is proposed, as well as a first part of a hinge assembly that is fixedly mounted on one power link of the roller screw gearbox, and a second part of a hinge assembly that is motionlessly mounted on another power link of the roller gearbox. The first and second parts of the hinge unit may have connecting elements, allowing them to connect to the external elements of the mechanism, of which the hinge unit is a part, and thus be integrated into this mechanism.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Далее приведено подробное описание заявляемых изобретений со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:The following is a detailed description of the claimed invention with reference to the accompanying drawings, in which:
Фиг. 1 показывает вид сбоку в разрезе и изометрический вид с вырезом роликовинтового редуктора согласно первому предпочтительному варианту реализации;FIG. 1 shows a cross-sectional side view and an isometric cutaway view of a roller screw gearbox according to a first preferred embodiment;
Фиг. 2 показывает вариант реализации роликовинтового редуктора с Фиг. 1, в котором подшипниковый узел включает подшипник с перекрестными роликами;FIG. 2 shows an embodiment of the roller screw gearbox of FIG. 1, in which the bearing assembly includes a cross roller bearing;
Фиг. 3 показывает вариант реализации роликовинтового редуктора с Фиг. 1, в котором подшипниковый узел включает два спаренных радиально-упорных подшипника,FIG. 3 shows an embodiment of the roller screw gearbox of FIG. 1, in which the bearing assembly includes two paired angular contact bearings,
Фиг. 4 показывает вариант реализации роликовинтового редуктора с Фиг. 1, в котором первое силовое звено содержит два раздельных сопряженных кольца с резьбовыми участками первого силового звена,FIG. 4 shows an embodiment of the roller screw gearbox of FIG. 1, in which the first power link contains two separate mating rings with threaded sections of the first power link,
Фиг. 5 показывает вариант реализации роликовинтового редуктора с Фиг. 1, в котором первое силовое звено содержит одно кольцо с резьбовыми участками первого силового звена;FIG. 5 shows an embodiment of the roller screw gearbox of FIG. 1, in which the first power link contains one ring with threaded sections of the first power link;
Фиг. 6 показывает вариант реализации роликовинтового редуктора с Фиг. 1, в котором резьбовой винт состоит из двух частей, соединенных между собой;FIG. 6 shows an embodiment of the roller screw gearbox of FIG. 1, in which the threaded screw consists of two parts interconnected;
Фиг. 7 показывает вариант реализации роликовинтового редуктора с Фиг. 1 с боковым расположением подшипникового узла;FIG. 7 shows an embodiment of the roller screw gearbox of FIG. 1 with a lateral arrangement of the bearing assembly;
Фиг. 8 показывает вид сбоку в разрезе и изометрический вид с вырезом роликовинтового редуктора согласно второму предпочтительному варианту реализации;FIG. 8 shows a cross-sectional side view and an isometric cutaway view of a roller screw gearbox according to a second preferred embodiment;
Фиг. 9 показывает вид сбоку и изометрический вид с вырезом приводного механизма, содержащего роликовинтовой редуктор с Фиг. 1;FIG. 9 shows a side view and an isometric view of a cutaway drive mechanism comprising a roller screw gearbox of FIG. 1;
Фиг. 10 показывает шарнирный узел, содержащий роликовинтовой редуктор с Фиг. 1;FIG. 10 shows a hinge assembly comprising a roller screw reducer of FIG. 1;
Фиг. 11 показывает шарнирный узел с Фиг. 10, соединенный с двигателем.FIG. 11 shows the hinge assembly of FIG. 10 connected to the engine.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
На Фиг. 1-7 изображен роликовинтовой редуктор согласно первому предпочтительному варианту реализации. Заявленный роликовинтовой редуктор содержит первое силовое звено 1, которое выполнено в виде единой детали и которое имеет первый резьбовой участок 1.1 и второй резьбовой участок 1.2, направления резьбы которых противоположны друг другу. Редуктор также содержит второе силовое звено 2, которое содержит резьбовой участок 2.1, резьбовой винт 3, который выполняет функцию входного звена редуктора и имеет первый резьбовой участок 3.1 и второй резьбовой участок 3.2, направления резьбы которых противоположны друг другу, и резьбовые ролики 4, установленные вокруг винта 3 и имеющие первые резьбовые участки 4.1 и вторые резьбовые участки 4.2, направления резьбы которых противоположны друг другу.In FIG. 1-7, a roller screw gearbox according to a first preferred embodiment is shown. The claimed roller screw gearbox contains the
Как видно из фиг. 6, винт 3 может состоять из двух частей, закрепленных друг относительно друга посредством болтового соединения, при этом на первой части винта может быть выполнен первый резьбовой участок 3.1, а на второй части винта может быть выполнен второй резьбовой участок 3.2. Также, один или несколько резьбовых роликов 4 может состоять из двух частей (на фигурах не показано), закрепленных друг относительно друга посредством болтового соединения, при этом на первой части таких роликов 4 может быть выполнен первый резьбовой участок 4.1, а на второй части таких роликов 4 может быть выполнен второй резьбовой участок 4.2.As can be seen from FIG. 6, the
Согласно представленному варианту реализации, резьбовые ролики 4 установлены между первым силовым звеном 1, вторым силовым звеном 2 и резьбовым винтом 3 таким образом, что первые резьбовые участки 4.1 роликов 4 взаимодействуют с соответствующим им первым резьбовым участком 1.1 первого силового звена 1 и первым резьбовым участком 3.1 винта 3. Далее, вторые резьбовые участки 4.2 роликов 4 взаимодействуют с соответствующим им вторым резьбовым участком 1.2 первого силового звена 1 и резьбовым участком 2.1 второго силового звена 2. При этом, число заходов резьбы резьбового участка 2.1 второго силового звена 2 отличается от числа заходов резьбы второго резьбового участка 1.2 первого силового звена 1. Также, вторые резьбовые участки 4.2 роликов 4 взаимодействует с соответствующим им вторым резьбовым участком 3.2 винта 3. According to the presented embodiment, the threaded
Второе силовое звено 2 содержит резьбовое основание 11, на котором выполнен резьбовой участок 2.1, и фланец 6, соединенный с указанным основанием 11. Фланец 6 имеет сквозные отверстия, в которые с одной стороны могут быть установлены болты для образования соединения с резьбовым основанием 11, а с другой - для соединения с внешним механизмом, которому передается вращательное движение от входного звена редуктора, когда второе силовое звено 2 выполняет функцию выходного звена редуктора или для крепления к неподвижной опоре, когда силовое звено 2 выполняет функцию неподвижного звена. The
Первое силовое звено 1 имеет участок с внутренней цилиндрической поверхностью, на которой выполнены первый резьбовой участок 1.1 и второй резьбовой участок 1.2. Согласно частному варианту реализации, показанному на фиг. 4, силовое звено 1 может включать два сопряженных кольца 8, 9 которые неподвижно установлены на указанной внутренней цилиндрической поверхности силового звена 1. На внутренней поверхности колец 8, 9 выполнены резьбовые участки 1.1 и 1.2. Согласно другому частному варианту реализации, показанному на фиг. 5, силовое звено 1 может включать одно кольцо 7, которое неподвижно установлено на указанной внутренней цилиндрической поверхности силового звена 1 и на внутренней поверхности которого выполнены резьбовые участки 1.1 и 1.2. Кольца 8, 9 могут крепиться друг к другу и к внутренней цилиндрической поверхности силового звена 1 любым подходящим способом, например, посредством сварки или путем соединения по посадке с натягом. Кольцо 7 также может крепиться к внутренней цилиндрической поверхности силового звена 1 любым подходящим способом, например, посредством сварки или путем соединения по посадке с натягом.The
Как видно из фиг. 1, торцевая поверхность первого силового звена 1 имеет резьбовые отверстия для соединения с внешним механизмом, которому передается вращательное движение от входного звена редуктора, когда первое силовое звено 1 выполняет функцию выходного звена редуктора, или для крепления к неподвижной опоре, когда силовое звено 1 выполняет функцию неподвижного звена.As can be seen from FIG. 1, the end surface of the
Как видно из фиг. 1-7, между первым силовым звеном 1 и вторым силовым звеном 2 установлен подшипниковый узел с подшипниками 5. Подшипниковый узел воспринимает часть радиальных нагрузок, действующих при работе редуктора на резьбовые ролики и резьбовой винт 3, и обеспечивает возможность блокировки взаимного осевого перемещения силовых звеньев 1, 2. Для обеспечения взаимного вращения силовых звеньев 1, 2 установка подшипника необязательна, т.к. такая возможность обеспечена установкой силовых звеньев 1, 2 на резьбовых роликах 4 и резьбовом винте 3, однако установка подшипникового узла позволяет исключить радиальные биения силовых звеньев при работе редуктора, повысить плавность работы и снизить уровень шума от редуктора при его работе. Подшипниковый узел может включать как подшипники качения, так и подшипники скольжения, которые могут быть установлены таким образом, чтобы реализовать возложенную на подшипниковый узел функцию. Согласно одному из вариантов реализации, подшипниковый узел включает два спаренных радиально-упорных подшипника 12 (фиг. 3). Согласно другому варианту реализации, подшипниковый узел включает подшипник 10 с перекрестными роликами (фиг. 2). Подшипники 10, 12 устанавливаются между силовыми звеньями 1, 2 таким образом, чтобы исключать возможность взаимного осевого перемещения силовых звеньев 1, 2. Установка подшипников 10, 12 может быть осуществлена любым подходящим способом, известным специалисту из области техники, к которой относится настоящее изобретение, при этом внутреннее кольцо подшипников 10, 12 может крепиться к первому силовому звену 1, а внешнее кольцо подшипников крепится ко второму силовому звену 2.As can be seen from FIG. 1-7, a bearing assembly with
Для дополнительного сокращения габаритных размеров и повышения технологичности роликовинтового редуктора согласно настоящему изобретению, внутреннее кольцо подшипников 10, 12 может быть выполнено заодно с первым силовым звеном 1, а внешнее кольцо подшипников 10, 12 может быть выполнено заодно со вторым силовым звеном 2, т.е силовые звенья 1, 2 имеют поверхности для установки между ними тел качения подшипников. Указанный вариант исполнения допускается и для других типов подшипников 5 (скольжения и качения) подшипникового узла.To further reduce overall dimensions and improve the manufacturability of the roller screw gearbox according to the present invention, the inner ring of
Согласно настоящему изобретению силовыми звеньями редуктора называются звенья, между которыми установлен подшипниковый узел. Согласно описанному предпочтительному варианту реализации, силовое звено 2 состоит из нескольких деталей, поскольку такое выполнение позволяет упростить изготовление второго силового звена 2, а силовое звено 1 выполнено в виде единой детали. Несмотря на приведенное выше описание выполнения силового звена 2, необходимо понимать, что оно также может быть выполнено в виде единой детали или состоять из более, чем двух деталей. Аналогично, силовое звено 1 может быть выполнено в виде единой детали или может состоять из двух и более деталей. According to the present invention, the power links of the gearbox are the links between which the bearing assembly is mounted. According to the described preferred embodiment, the
Как видно из фиг. 7, второе силовое звено 2 может содержать резьбовое основание 20, на котором выполнен резьбовой участок 2.1, втулку 21 и фланец 22, соединенные с указанным основанием 20. Втулка 21 имеет сквозные отверстия, а фланец 22 – глухие резьбовые отверстия. Для крепления деталей 20, 21, 22 второго силового звена 2 друг к другу используют болты 23, которые проходят через сквозные отверстия втулки 21 и ввинчиваются в глухие резьбовые отверстия фланца 22. Фланец 22 также имеет отверстия, в которые могут быть установлены болты для образования соединения с внешним механизмом, которому передается вращательное движение от входного звена редуктора, когда второе силовое звено 2 выполняет функцию выходного звена редуктора или для крепления к неподвижной опоре, когда силовое звено 2 выполняет функцию неподвижного звена. As can be seen from FIG. 7, the
Первое силовое звено 1 содержит резьбовую втулку 25, на которой выполнены резьбовые участки 1.1 и 1.2, и фланец 26, соединенный с втулкой 25 болтами 27. Болты 27 проходят через сквозные отверстия фланца 26 в глухие резьбовые отверстия втулки 25. При таком выполнении силовых звеньев 1, 2 подшипниковый узел установлен между фланцем 22 второго силового звена 2 и фланцем 26 первого силового звена 1. Так же возможны и другие варианты реализации размещения подшипниковой узла, через другие переходные детали. Такой вариант установки позволяет разместить подшипниковый узел в стороне от резьбовых участков и снизить габаритный размер редуктора. The
На фиг. 8 показан роликовинтовой редуктор согласно второму предпочтительному варианту реализации, содержащий первое силовое звено 1, которое имеет резьбовой участок 1.1, второе силовое звено 2, которое имеет первый резьбовой участок 2.1 и второй резьбовой участок 2.2, направления резьбы которых противоположны друг другу. Редуктор также содержит резьбовой винт 3, который выполняет функцию входного звена редуктора и имеет первый резьбовой участок 3.1 и второй резьбовой участок 3.2, направления резьбы которых противоположны друг другу, и резьбовые ролики 4, установленные вокруг винта 3 и имеющие первые резьбовые участки 4.1 и вторые резьбовые участки 4.2, направления резьбы которых противоположны друг другу. In FIG. 8 shows a roller screw gearbox according to a second preferred embodiment, comprising a
Винт 3 может состоять из двух закрепленных друг относительно друга частей, при этом на первой части винта может быть выполнен первый резьбовой участок 3.1, а на второй части винта может быть выполнен второй резьбовой участок 3.2. Также, один или несколько резьбовых роликов 4 может состоять из двух частей (на фигурах не показано), закрепленных друг относительно друга посредством болтового соединения, при этом на первой части таких роликов 4 может быть выполнен первый резьбовой участок 4.1, а на второй части таких роликов 4 может быть выполнен второй резьбовой участок 4.2.The
Согласно представленному варианту реализации, резьбовые ролики 4 установлены между первым силовым звеном 1, вторым силовым звеном 2 и резьбовым винтом 3 таким образом, что первые резьбовые участки 4.1 роликов 4 взаимодействуют с соответствующим им резьбовым участком 1.1 первого силового звена 1, первым резьбовым участком 2.1 второго силового звена 2 и первым резьбовым участком 3.1 винта 3. Далее, вторые резьбовые участки 4.2 роликов 4 взаимодействуют с соответствующим им вторым резьбовым участком 2.2 второго силового звена 2 и вторым резьбовым участком 3.2 резьбового винта 3. При этом, число заходов резьбы резьбового участка 1.1 первого силового звена 1 отличается от числа заходов резьбы первого резьбового участка 2.1 второго силового звена 2. According to the presented embodiment, the threaded
Аналогично первому предпочтительному варианту реализации, роликовинтовой редуктор согласно второму предпочтительному варианту реализации содержит второе силовое звено 2, включающее резьбовое основание 11, на котором выполнены резьбовые участки 2.1 и 2.2, и фланец 6, соединенный с указанным основанием 11. Фланец 6 имеет сквозные отверстия, в которые с одной стороны могут быть установлены болты для образования соединения с резьбовым основанием 11 силового звена 2, а с другой - для соединения с внешним механизмом, которому передается вращательное движение от входного звена редуктора, когда второе силовое звено 2 выполняет функцию выходного звена редуктора, или для крепления к неподвижной опоре, когда второе силовое звено 2 выполняет функцию неподвижного звена Такое разделение на резьбовое основание и фланец позволяет упростить изготовление второго силового звена 2. Однако, второе силовое звено 2 может быть выполнено в виде единой детали и без разделения на резьбовое основание и фланец.Similarly to the first preferred embodiment, the roller screw reducer according to the second preferred embodiment comprises a
Аналогично первому варианту реализации, резьбовое основание 11 второго силового звена 2 редуктора согласно второму варианту реализации имеет внутреннюю цилиндрическую поверхность, при этом силовое звено 2 может включать два сопряженных кольца которые неподвижно установлены на указанной внутренней цилиндрической поверхности. На внутренней поверхности указанных колец выполнены резьбовые участки 2.1 и 2.2. Также, силовое звено 2 может включать одно кольцо, которое неподвижно установлено на указанной внутренней цилиндрической поверхности и на внутренней поверхности которого выполнены резьбовые участки 2.1 и 2.2. Кольца могут крепиться друг к другу и к внутренней цилиндрической поверхности силового звена 2 любым подходящим способом, например, посредством сварки или путем соединения по посадке с натягом. Similarly to the first embodiment, the threaded
Как видно из фиг. 8, торцевая поверхность первого силового звена 1 имеет резьбовые отверстия для соединения с внешним механизмом, которому передается вращательное движение от входного звена редуктора, когда первое силовое звено 1 выполняет функцию выходного звена редуктора, или для крепления к неподвижной опоре, когда первое силовое звено 1 выполняет функцию неподвижного звенаAs can be seen from FIG. 8, the end surface of the
Как видно из фиг. 8, между первым силовым звеном 1 и вторым силовым звеном 2 установлен подшипниковый узел. Подшипниковый узел обеспечивает возможность блокировки взаимного осевого перемещения силовых звеньев 1, 2, и, как указано выше, повышает плавность вращения силовых звеньев 1, 2 относительно друг друга. Подшипниковый узел может включать как подшипники качения, так и подшипники скольжения, которые могут быть установлены таким образом, чтобы реализовать возложенную на подшипниковый узел функцию. Согласно одному из вариантов реализации, подшипниковый узел включает два спаренных радиально-упорных подшипника 12. Согласно другому варианту реализации, подшипниковый узел включает подшипник 10 с перекрестными роликами. Подшипники 10, 12 устанавливаются между силовыми звеньями 1, 2 таким образом, чтобы исключать возможность взаимного осевого перемещения силовых звеньев 1, 2. Установка подшипников 10, 12 может быть осуществлена любым подходящим способом, известным специалисту из области техники, к которой относится настоящее изобретение, при этом внутреннее кольцо подшипников может крепиться к первому силовому звену 1, а внешнее кольцо подшипников крепится ко второму силовому звену 2. As can be seen from FIG. 8, a bearing assembly is mounted between the
Для дополнительного сокращения габаритных размеров и повышения технологичности роликовинтового редуктора согласно настоящему изобретению, внутреннее кольцо подшипников может быть выполнено заодно с первым силовым звеном 1, а внешнее кольцо подшипников может быть выполнено заодно со вторым силовым звеном 2, т.е силовые звенья 1, 2 имеют поверхности для установки между ними тел качения подшипников. Указанный вариант исполнения допускается и для других типов подшипников 5 (скольжения и качения) подшипникового узла.To further reduce overall dimensions and improve the manufacturability of the roller screw gearbox according to the present invention, the inner ring of bearings can be made integral with the
Роликовинтовой редуктор согласно настоящему изобретению работает следующим образом. Входной крутящий момент передается от входного звена (резьбовой винт 3) на ролики 4, которые совершают планетарное движение вокруг винта 3, без проскальзывания, обеспечивают, за счет разности чисел заходов резьбы резьбовых участков силовых звеньев, вращение и увеличение момента на силовом звене, которое является выходным, и дальнейшую передачу этого момента на внешний нагружаемый элемент (не показан). Отсутствие осевого перемещения одного силового звена относительно другого силового звена обеспечивается подшипниковым узлом, установленным между силовыми звеньями.Roller gear according to the present invention operates as follows. The input torque is transmitted from the input link (threaded screw 3) to the
Особенностью конструкции роликовинтового редуктора согласно настоящему изобретению является выполнение резьбовых участков с резьбами различного направления и с различающимися числами заходов резьбы, что обеспечивает различные передаточные функции заявленных редукторов. A design feature of the roller screw gearbox according to the present invention is the execution of threaded sections with threads of different directions and with different numbers of thread starts, which provides various transfer functions of the claimed gearboxes.
Резьбовые участки различного направления каждого из элементов редукторов могут быть отделены разделительными поясками. Threaded sections of different directions of each of the elements of the gearboxes can be separated by dividing belts.
Заявленный редуктор может являться частью приводного механизма и шарнирного узла и в составе этих устройств может обеспечивать достижение вышеуказанных преимуществ.The claimed gear may be part of the drive mechanism and the hinge assembly and as part of these devices can achieve the above advantages.
На фиг. 9 показан приводной механизм согласно настоящему изобретению, который содержит электродвигатель 14 и роликовинтовой редуктор согласно настоящему изобретению. Выходной вал 13 электродвигателя 14 соединен с резьбовым винтом 3 редуктора с возможностью передачи вращения напрямую, например, посредством шлицевого соединения, шпоночного соединения или соединения с натягом, или через переходную муфту. Корпус электродвигателя 14 зафиксирован относительно одного из силовых звеньев редуктора.In FIG. 9 shows a drive mechanism according to the present invention, which comprises an
На фиг. 10-11 показан шарнирный узел согласно настоящему изобретению, который содержит первую часть 16 шарнирного узла, которая неподвижно закреплена на первом силовом звене 1 редуктора, и вторую часть 17 шарнирного узла, которая неподвижно закреплена на втором силовом звене 2 редуктора. Первая и вторая части 16, 17 шарнирного узла могут иметь соединительные элементы (не показаны), позволяющие этим частям соединяться с внешними элементами механизма, частью которого является шарнирный узел, и, таким образом, встраиваться в этот механизм. На фиг. 11 показан шарнирный узел согласно настоящему изобретению, который соединен с внешним двигателем 19. Шарнирный механизм, соединенный с электродвигателем 19, может использоваться в качестве отдельного исполнительного механизма или в составе более сложного исполнительного механизма. In FIG. 10-11 show a hinge assembly according to the present invention, which comprises a first
Описание предпочтительных вариантов реализации иллюстрирует заявляемые изобретения, при этом специалистам в данной области техники очевидно, что заявленные изобретения могут быть модифицированы и конструктивно изменены без выхода за рамки изобретательского замысла. The description of the preferred embodiments illustrates the claimed invention, while it is obvious to those skilled in the art that the claimed invention can be modified and structurally changed without going beyond the scope of the inventive concept.
Так, согласно настоящему изобретению, возможность возможность блокировки взаимного осевого перемещения силовых звеньев может быть обеспечена использованием дополнительного редуктора (не показан), к входному валу (звену) которого прикреплено одно силовое звено (выходное силовое звено) заявляемого редуктора, тогда как другое силовое звено (опорное силовое звено) заявляемого редуктора фиксируется относительно неподвижного корпуса такого дополнительного редуктора. В этом случае силовые звенья роликовинтового редуктора будут удерживаться от взаимного осевого перемещения элементами дополнительного редуктора. Осевая блокировка также может осуществляться не только подшипниковым узлом, входящим в состав редуктора, но и узлами, являющимися внешними по отношению к заявляемому редуктору. Так, например, могут быть использованы внешние узлы с электромагнитными полями, с помощью которых осуществляется блокировка осевого перемещения силовых звеньев, или может быть использован исполнительный механизм, к валу (или фланцу) которого крепится одно силовое звено (выходное силовое звено) редуктора и в котором реализована осевая блокировка вала (или фланца) относительно неподвижного корпуса такого исполнительного механизма, относительно которого закреплено другое силовое звено (опорное силовое звено) редуктора. Указанные альтернативные варианты реализации также охватываются изобретательским замыслом настоящего изобретения, вследствие чего в настоящем раскрытии подразумевается, что возможность блокировки взаимного осевого перемещения силовых звеньев может быть обеспечена как элементами, входящими в состав редуктора, так и узлами, являющимися внешними по отношению к редуктору.So, according to the present invention, the possibility of blocking the mutual axial movement of the power links can be provided using an additional gearbox (not shown), to the input shaft (link) of which one power link (output power link) of the inventive gear is attached, while the other power link ( supporting power link) of the inventive gearbox is fixed relative to the stationary housing of such an additional gearbox. In this case, the power links of the roller screw gearbox will be kept from mutual axial movement by the elements of the additional gearbox. Axial locking can also be carried out not only by the bearing unit included in the gearbox, but also by units that are external to the inventive gearbox. So, for example, external nodes with electromagnetic fields can be used to block the axial movement of the power links, or an actuator can be used, on the shaft (or flange) of which one power link (output power link) of the gearbox is attached and in which implemented axial locking of the shaft (or flange) relative to the fixed housing of such an actuator, relative to which another power link (supporting power link) of the gearbox is fixed. These alternative implementations are also covered by the inventive concept of the present invention, as a result of which the present disclosure implies that the possibility of blocking the mutual axial movement of power links can be provided by both the elements included in the gearbox and the nodes that are external to the gearbox.
Таким образом, вышеприведенное описание служит лишь для целей иллюстрации заявленных изобретений, а объем испрашиваемой правовой охраны ограничен исключительно нижеследующей формулой изобретения. Thus, the above description serves only for the purpose of illustrating the claimed inventions, and the scope of the requested legal protection is limited exclusively by the following claims.
Описание позиционных обозначений:Description of reference signs:
1 – первое силовое звено 1 - first power link
2 – второе силовое звено2 - second power link
3- резьбовой винт3- threaded screw
4 – резьбовой ролик4 - threaded roller
5 –подшипник подшипникового узла5 - bearing assembly
6 – фланец второго силового звена6 - flange of the second power link
7 – кольцо второго силового звена7 - ring of the second power link
8 – кольцо второго силового звена8 - ring of the second power link
9 – кольцо второго силового звена9 - ring of the second power link
10 – подшипник с перекрестными роликами10 - cross roller bearing
11 – резьбовое основание второго силового звена11 - threaded base of the second power link
12 – радиально-упорный подшипник12 - angular contact bearing
13 – выходной вал электродвигателя13 - output shaft of the electric motor
14 – электродвигатель приводного механизма14 - electric motor drive mechanism
16 – первая часть шарнирного узла16 - the first part of the hinge assembly
17 – вторая часть шарнирного узла17 - the second part of the hinge assembly
19 – внешний электродвигатель шарнирного механизма19 - external electric motor of the articulated mechanism
20 – резьбовое основание второго силового звена20 - threaded base of the second power link
21 – втулка второго силового звена21 - the sleeve of the second power link
22 – фланец второго силового звена22 - flange of the second power link
23 – болт23 - bolt
25 – резьбовая втулка первого силового звена25 - threaded sleeve of the first power link
26 – фланец первого силового звена26 - flange of the first power link
27 – болт 27 - bolt
Claims (40)
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019121357A RU2719091C1 (en) | 2019-07-08 | 2019-07-08 | Roller-screw reduction gear (embodiments), drive mechanism and hinged assembly comprising such reduction gear |
| PCT/RU2020/000211 WO2021006764A1 (en) | 2019-07-08 | 2020-05-06 | Roller-screw reduction gear, drive mechanism and pivot assembly |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019121357A RU2719091C1 (en) | 2019-07-08 | 2019-07-08 | Roller-screw reduction gear (embodiments), drive mechanism and hinged assembly comprising such reduction gear |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2719091C1 true RU2719091C1 (en) | 2020-04-17 |
Family
ID=70277880
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2019121357A RU2719091C1 (en) | 2019-07-08 | 2019-07-08 | Roller-screw reduction gear (embodiments), drive mechanism and hinged assembly comprising such reduction gear |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2719091C1 (en) |
| WO (1) | WO2021006764A1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2760068C1 (en) * | 2021-05-25 | 2021-11-22 | Акционерное общество «Диаконт» | Gearbox with satellites with external thread and joint containing such gearbox |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE1164057B (en) * | 1958-09-19 | 1964-02-27 | Gen Mills Inc | Swivel joint for a remote-controlled manipulator |
| CA911209A (en) * | 1972-10-03 | Trw Inc. | Roller gear drive preloading device | |
| EA201500520A2 (en) * | 2015-05-06 | 2015-09-30 | Закрытое Акционерное Общество "Диаконт" | TRANSMISSION MECHANISM, ROLLER-SCREW REDUCER, CONTAINING TRANSMISSION MECHANISM, AND METHOD OF ITS ASSEMBLY |
| RU164459U1 (en) * | 2015-05-06 | 2016-08-27 | Акционерное общество "Диаконт" | SCREW REDUCER |
| RU2663030C1 (en) * | 2017-09-25 | 2018-08-01 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Владимирский государственный университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых" (ВлГУ) | Gear reducer-hinge |
-
2019
- 2019-07-08 RU RU2019121357A patent/RU2719091C1/en active
-
2020
- 2020-05-06 WO PCT/RU2020/000211 patent/WO2021006764A1/en active Application Filing
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA911209A (en) * | 1972-10-03 | Trw Inc. | Roller gear drive preloading device | |
| DE1164057B (en) * | 1958-09-19 | 1964-02-27 | Gen Mills Inc | Swivel joint for a remote-controlled manipulator |
| EA201500520A2 (en) * | 2015-05-06 | 2015-09-30 | Закрытое Акционерное Общество "Диаконт" | TRANSMISSION MECHANISM, ROLLER-SCREW REDUCER, CONTAINING TRANSMISSION MECHANISM, AND METHOD OF ITS ASSEMBLY |
| RU164459U1 (en) * | 2015-05-06 | 2016-08-27 | Акционерное общество "Диаконт" | SCREW REDUCER |
| RU2663030C1 (en) * | 2017-09-25 | 2018-08-01 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Владимирский государственный университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых" (ВлГУ) | Gear reducer-hinge |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2760068C1 (en) * | 2021-05-25 | 2021-11-22 | Акционерное общество «Диаконт» | Gearbox with satellites with external thread and joint containing such gearbox |
| WO2022250581A2 (en) | 2021-05-25 | 2022-12-01 | Joint Stock Company «Diakont» | Gear reducer with externally threaded pinions and a joint comprising said reducer |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2021006764A1 (en) | 2021-01-14 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7147582B2 (en) | Power transmission device | |
| EP2172671B1 (en) | Gear device and rotation section structure adapted for industrial robot and using the gear device | |
| EP2808581B1 (en) | Wheel driving apparatus | |
| KR100301120B1 (en) | Reducer having an internal planetary gear | |
| US8029400B2 (en) | Center crank eccentrically oscillating speed reducer | |
| US7390277B2 (en) | Reducer with internally meshing planetary gear mechanism and device incorporating the reducer | |
| JP3659707B2 (en) | Turning part structure for robots, etc. | |
| US6261199B1 (en) | Non-back drive power transmission | |
| US8727931B2 (en) | Gear train unit and arrangement for a stamping press | |
| NO345740B1 (en) | Clutch and multispeed gear | |
| JP2007501922A (en) | Planetary gear type transmission | |
| RU2719091C1 (en) | Roller-screw reduction gear (embodiments), drive mechanism and hinged assembly comprising such reduction gear | |
| CN107150353B (en) | Joint driving structure of manipulator | |
| EP1916455A2 (en) | Nonrotational torque sensing belt drive | |
| CZ2002457A3 (en) | Gearbox | |
| US20160032899A1 (en) | One-way clutch for wind power generation device, and wind power generation device | |
| JP2002364717A (en) | Hollow reduction gear | |
| US5667455A (en) | Reduction gear unit | |
| RU2731193C1 (en) | Roller-screw reducer | |
| KR200208549Y1 (en) | Transmitting Unit | |
| JP4925992B2 (en) | Eccentric differential reducer and swivel structure using the eccentric differential reducer | |
| RU2672150C1 (en) | Electromechanical drive | |
| RU2672154C1 (en) | Electromechanical drive | |
| KR20200077231A (en) | Precision reducer | |
| WO2018052092A1 (en) | Gear assembly, planetary gear mechanism using gear assembly, and motor with built-in gear mechanism |