凸輪式電控消隙的齒輪副的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種凸輪式電控消隙的齒輪副，包括齒輪Ⅰ、齒輪Ⅱ和齒輪Ⅲ，齒輪Ⅱ和齒輪Ⅲ同軸并列且均與齒輪Ⅰ嚙合，齒輪Ⅱ和齒輪Ⅲ在圓周方向通過凸輪副傳動配合；還包括電控消隙系統(tǒng)，電控消隙系統(tǒng)通過凸輪副的軸向相對移動從而驅(qū)動齒輪Ⅲ相對于齒輪Ⅱ轉(zhuǎn)動消除與齒輪Ⅰ的嚙合側(cè)隙，本發(fā)明在需要調(diào)整側(cè)隙時，將凸輪副形成軸向相對移動，并利用該軸向移動使齒輪Ⅱ和齒輪Ⅲ構(gòu)成的雙聯(lián)齒輪發(fā)生相對轉(zhuǎn)動而消除與共同嚙合的齒輪Ⅰ之間的側(cè)隙，從而能夠?qū)崟r消除或減小齒側(cè)隙及回差，成本較低，結(jié)構(gòu)簡單，占用空間小，降低驅(qū)動能源，減小換向中的傳動誤差，使操作和控制更為簡單和快速，可控性以及精度較高，適合于對于精度要求較高的場合。
【專利說明】凸輪式電控消隙的齒輪副

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種齒輪嚙合副，特別涉及一種用于電控機(jī)械外力進(jìn)行消隙的變齒厚齒輪嚙合副。

【背景技術(shù)】
[0002]齒輪傳動用于兩軸之間運動和力的傳遞，與其他機(jī)械傳動方式相比較，齒輪傳動運動平穩(wěn)、結(jié)構(gòu)緊湊、噪聲較小、傳動效率也比較高，在各種機(jī)器和儀器中都有著廣泛的應(yīng)用。
[0003]隨著科學(xué)技術(shù)及生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展，以及人們對各種產(chǎn)品的高品質(zhì)要求，特別是精密傳動的發(fā)展中，對傳動精度和齒側(cè)間隙的調(diào)節(jié)和控制提出越來越高的要求。
[0004]齒輪傳動影響精度的主要是側(cè)隙，而實現(xiàn)側(cè)隙調(diào)整或者消除的方法較多，但均存在結(jié)構(gòu)和裝配比較復(fù)雜，僅實用于小功率的系統(tǒng)，往往只能消除一定的常值回差的缺點；其中雙電機(jī)驅(qū)動的雙傳動鏈消隙法和輔助力矩電機(jī)加載法兩種方式引入了電機(jī)進(jìn)行調(diào)隙，調(diào)隙效果相對比較理想，但存在占用空間大和浪費驅(qū)動能源的缺點，且成本較高，對控制系統(tǒng)的要求也比較高，對控制的同步性要求很高，且增加了驅(qū)動能源。
[0005]因此，需要一種齒輪嚙合副的調(diào)隙方式，能夠?qū)崟r消除或減小齒側(cè)隙及回差，成本較低，結(jié)構(gòu)簡單，占用空間小，降低驅(qū)動能源，減小換向中的傳動誤差，使操作和控制更為簡單和快速。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]有鑒于此，本發(fā)明的目的提供一種凸輪式電控消隙的齒輪副，能夠?qū)崟r消除或減小齒側(cè)隙及回差，成本較低，結(jié)構(gòu)簡單，占用空間小，降低驅(qū)動能源，減小換向中的傳動誤差，使操作和控制更為簡單和快速。
[0007]本發(fā)明的凸輪式電控消隙的齒輪副，包括齒輪1、齒輪II和齒輪III，所述齒輪II和齒輪III同軸并列且均與齒輪I嚙合，所述齒輪II和齒輪III之間具有圓周方向相對轉(zhuǎn)動的自由度；所述齒輪II和齒輪III在圓周方向通過凸輪副傳動配合；
[0008]還包括電控消隙系統(tǒng)，所述電控消隙系統(tǒng)通過凸輪副的軸向相對移動從而驅(qū)動齒輪III相對于齒輪II轉(zhuǎn)動消除與齒輪I的嚙合側(cè)隙。
[0009]進(jìn)一步，所述凸輪副為螺旋凸輪副，包括螺旋凸輪槽、直槽和同時嚙合于螺旋凸輪槽及直槽的嚙合件，所述螺旋凸輪槽和直槽分別對應(yīng)設(shè)于齒輪II和齒輪III，或者，分別對應(yīng)設(shè)于齒輪III和齒輪II ；
[0010]電控消隙系統(tǒng)包括用于驅(qū)動嚙合件軸向移動的驅(qū)動組件；
[0011]進(jìn)一步，所述齒輪II沿軸向設(shè)有臺階軸，所述齒輪III轉(zhuǎn)動配合于臺階軸，所述螺旋凸輪槽和直槽分別對應(yīng)設(shè)于齒輪II的臺階軸外圓和齒輪III用于與臺階軸配合的內(nèi)圓，或者，分別對應(yīng)設(shè)于齒輪III用于與臺階軸配合的內(nèi)圓和齒輪II的臺階軸外圓；
[0012]進(jìn)一步，所述齒輪1、齒輪II和齒輪III均為外齒輪，所述驅(qū)動組件包括保持套和推盤，所述保持套位于齒輪III與臺階軸之間且所述嚙合件被軸向驅(qū)動的嵌合于保持套，所述推盤與保持套在圓周方向轉(zhuǎn)動配合并用于軸向推動保持套。
[0013]進(jìn)一步，所述保持套為T形套，T形套的大頭端面與推盤在圓周方向通過平面滾動軸承轉(zhuǎn)動配合；
[0014]進(jìn)一步，所述齒輪II和齒輪III均為內(nèi)齒輪，所述驅(qū)動組件包括保持架和推盤，所述保持架位于齒輪III與臺階軸之間且所述嚙合件被軸向驅(qū)動的嵌合于保持架，所述推盤與保持架在圓周方向轉(zhuǎn)動配合并用于軸向推動保持架；所述驅(qū)動組件至少為兩組沿圓周方向均勻布置；
[0015]進(jìn)一步，所述保持架一體成型設(shè)有端面板，該端面板與推盤在圓周方向通過滾動體轉(zhuǎn)動配合；
[0016]進(jìn)一步，所述電控消隙系統(tǒng)包括驅(qū)動電機(jī)和滾珠絲杠機(jī)構(gòu)，所述滾珠絲杠機(jī)構(gòu)的螺母與推盤固定連接，所述滾珠絲杠機(jī)構(gòu)的絲杠與驅(qū)動電機(jī)驅(qū)動連接；
[0017]進(jìn)一步，所述電控消隙系統(tǒng)還包括用于控制驅(qū)動電機(jī)的控制單元和用于采集嚙合件的軸向驅(qū)動力數(shù)據(jù)并將該驅(qū)動力數(shù)據(jù)傳遞至控制單元的力傳感器；
[0018]進(jìn)一步，所述滾珠絲杠機(jī)構(gòu)的螺母由推盤同軸一體成形的軸頸形成，所述嚙合件為滾動體。
[0019]本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明的凸輪式電控消隙的齒輪副，采用具有一定圓周方向相對轉(zhuǎn)動的雙聯(lián)齒輪的結(jié)構(gòu)，并采用凸輪傳動結(jié)構(gòu)作為驅(qū)動源，在需要調(diào)整側(cè)隙時，將凸輪副形成軸向相對移動，也就是形成凸輪副的部件之間形成軸向相對移動，并利用該軸向移動使齒輪II和齒輪III構(gòu)成的雙聯(lián)齒輪發(fā)生相對轉(zhuǎn)動而消除與共同嚙合的齒輪I之間的側(cè)隙，從而能夠?qū)崟r消除或減小齒側(cè)隙及回差，成本較低，結(jié)構(gòu)簡單，占用空間小，降低驅(qū)動能源，減小換向中的傳動誤差，使操作和控制更為簡單和快速，可控性以及精度較高，適合于對于精度要求較高的場合。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步描述。
[0021]圖1為本發(fā)明第一種實施例結(jié)構(gòu)原理圖；
[0022]圖2為本發(fā)明第二種實施例結(jié)構(gòu)原理圖。

【具體實施方式】
[0023]圖1為本發(fā)明第一種實施例結(jié)構(gòu)原理圖，如圖所示:本實施例的凸輪式電控消隙的齒輪副，包括齒輪I 1、齒輪II 2和齒輪III 3，所述齒輪II 2和齒輪III 3同軸并列且均與齒輪I I嚙合構(gòu)成雙聯(lián)齒輪結(jié)構(gòu)，所述齒輪II 2和齒輪III 3之間具有圓周方向相對轉(zhuǎn)動的自由度；所述齒輪II 2和齒輪III 3在圓周方向通過凸輪副傳動配合；凸輪副即凸輪構(gòu)成的嚙合副，包括端面凸輪或者螺旋配合的凸輪副；
[0024]還包括電控消隙系統(tǒng)，所述電控消隙系統(tǒng)通過凸輪副的軸向相對移動從而驅(qū)動齒輪III 3相對于齒輪II 2轉(zhuǎn)動消除與齒輪I I的嚙合側(cè)隙；凸輪副的軸向相對移動指的是形成凸輪副的部件之間相對軸向移動，通過該軸向移動形成凸輪副部件之間的圓周向分力，驅(qū)動凸輪副部件之間相對轉(zhuǎn)動，從而帶動齒輪II 2和齒輪III 3之間相對轉(zhuǎn)動而消除側(cè)隙。
[0025]本實施例中，所述凸輪副為螺旋凸輪副，包括螺旋凸輪槽10、直槽11和同時嚙合于螺旋凸輪槽10及直槽11的嚙合件9，本實施例所述螺旋凸輪槽10和直槽11分別對應(yīng)設(shè)于齒輪II 2和齒輪III 3，當(dāng)嚙合件9被驅(qū)動軸向移動時，會驅(qū)動齒輪II 2產(chǎn)生圓周方向的轉(zhuǎn)動，從而消除側(cè)隙；當(dāng)然，螺旋凸輪槽10和直槽11也可以分別對應(yīng)設(shè)于齒輪III 3和齒輪II 2，當(dāng)嚙合件9被驅(qū)動軸向移動時，會驅(qū)動齒輪III3產(chǎn)生圓周方向的轉(zhuǎn)動，從而消除側(cè)隙；當(dāng)然，螺旋凸輪槽10和直槽11也可以設(shè)置于與齒輪III 3和齒輪II 2在圓周方向固定連接的部件上，比如傳動軸之類的部件，起到的作用相同，在此不再贅述。
[0026]電控消隙系統(tǒng)包括用于驅(qū)動嚙合件9軸向移動的驅(qū)動組件，能夠被驅(qū)動軸向移動并帶動嚙合件9軸向移動，從而實現(xiàn)上述目的。
[0027]本實施例中，所述齒輪II 2沿軸向設(shè)有臺階軸12，所述齒輪III3轉(zhuǎn)動配合于臺階軸12，所述螺旋凸輪槽10和直槽11分別對應(yīng)設(shè)于齒輪II 2的臺階軸12外圓和齒輪III 3用于與臺階軸12配合的內(nèi)圓，使得齒輪II 2和齒輪III 3的結(jié)構(gòu)更為緊湊，使二者具有限位聯(lián)系，具有較強(qiáng)的整體性和穩(wěn)定性，適合精度較高的場合；當(dāng)然，螺旋凸輪槽10和直槽11也可分別對應(yīng)設(shè)于齒輪III 3用于與臺階軸12配合的內(nèi)圓和齒輪II 2的臺階軸12外圓，起到的作用相同，在此不再贅述。
[0028]如圖所示，齒輪III 3和齒輪II 2之間設(shè)有彈性件，該彈性件向齒輪III 3施加軸向力，用于與齒輪III3被螺旋凸輪槽10施加的軸向力相抵，保證整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，在此不再贅述。
[0029]本實施例中，所述齒輪I 1、齒輪II 2和齒輪III3均為外齒輪，所述驅(qū)動組件包括保持套15和推盤14，所述保持套15位于齒輪III 3與臺階軸12之間且所述嚙合件9被軸向驅(qū)動的嵌合于保持套15，也就是保持套15上具有用于嵌合嚙合件9的徑向通孔；所述推盤14與保持套15在圓周方向轉(zhuǎn)動配合并用于軸向推動保持套15 ;本結(jié)構(gòu)中，采用保持套15的驅(qū)動結(jié)構(gòu)，利于保證齒輪II 2和齒輪III 3的配合精度，并保證螺旋凸輪副本身的緊湊性。
[0030]本實施例中，所述保持套15為T形套，T形套的大頭端面與推盤14在圓周方向通過平面滾動軸承13轉(zhuǎn)動配合，使得所有轉(zhuǎn)動副之間相對轉(zhuǎn)動順暢，保持平穩(wěn)性，從而保證調(diào)隙精度。
[0031]當(dāng)然，由圖2所示，所述齒輪II 2’和齒輪1113’可均為內(nèi)齒輪，齒輪I I’為與齒輪II 2’和齒輪III 3’嚙合的外齒輪，所述驅(qū)動組件包括保持架15’和推盤14’，所述保持架15’位于齒輪III3與臺階軸12’之間且所述嚙合件9’被軸向驅(qū)動的嵌合于保持架15’，所述推盤14’與保持架15’在圓周方向轉(zhuǎn)動配合并用于軸向推動保持架15’ ；所述驅(qū)動組件至少為兩組沿圓周方向均勻布置，實現(xiàn)均勻的驅(qū)動，保證平穩(wěn)性和高精度調(diào)隙；此時，齒輪
II2’的臺階軸12’為內(nèi)臺階軸套，所述齒輪III 3’轉(zhuǎn)動配合內(nèi)套于該內(nèi)臺階軸套，內(nèi)臺階軸套即為徑向向外擴(kuò)徑的軸套結(jié)構(gòu)，齒輪III 3’位于該內(nèi)臺階軸套內(nèi)，具有較好的整體性和隱蔽性；如圖2所示的實施例中，所述保持架15’ 一體成型設(shè)有端面板，該端面板與推盤14’在圓周方向通過滾動體13’轉(zhuǎn)動配合，消除滑動摩擦，保證相對運動的順暢；當(dāng)齒輪II 2’和齒輪III 3’固定時，推盤14’可為較小的結(jié)構(gòu)；如果齒輪II 2’和齒輪III 3’為轉(zhuǎn)動件，則保持架15’的端部為一較大環(huán)形圓盤，并設(shè)有較大的滾動體13’構(gòu)成的平面軸承與推盤14’相配合，保持架15’的端部以滿足保持架能夠在圓周方向轉(zhuǎn)動，而驅(qū)動電機(jī)可以為多個沿圓周方向均部，在此不再贅述。同理，如圖所示，齒輪III 3’和齒輪II 2’之間設(shè)有彈性件，該彈性件向齒輪III 3’施加軸向力，用于與齒輪III 3’被直槽11’、嚙合件9’和螺旋凸輪槽10’構(gòu)成的凸輪副施加的軸向力相抵，保證整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，在此不再贅述。
[0032]本實施例中，所述電控消隙系統(tǒng)包括驅(qū)動電機(jī)4和滾珠絲杠機(jī)構(gòu)，所述滾珠絲杠機(jī)構(gòu)的螺母8與推盤14或14’固定連接，所述滾珠絲杠機(jī)構(gòu)的絲杠7與驅(qū)動電機(jī)4驅(qū)動連接；驅(qū)動電機(jī)4可采用伺服電機(jī)，需配有減速器，在此不再贅述，伺服電機(jī)驅(qū)動可以保證驅(qū)動的可控性較好，從而提高精度。
[0033]本實施例中，所述電控消隙系統(tǒng)還包括用于控制驅(qū)動電機(jī)的控制單元5和用于采集嚙合件9或9’的軸向驅(qū)動力數(shù)據(jù)并將該驅(qū)動力數(shù)據(jù)傳遞至控制單元5的力傳感器6 ;控制單元5是用于對驅(qū)動電機(jī)4根據(jù)調(diào)整側(cè)隙的需要提供電源并開閉的單元，一般應(yīng)包括用于接收信號并根據(jù)該信號向驅(qū)動電機(jī)的中央處理器和外圍電路，在此不再贅述；力傳感器6 一般設(shè)置于推盤14或14’，能夠采集軸向力，并且線路布置也顯得容易；正常傳動時，力傳感器傳出正常的數(shù)值范圍，控制器不發(fā)出命令信號，側(cè)隙出現(xiàn)而影響高精度傳動時，力傳感器受力消失或減小到正常數(shù)值范圍以外，此時控制器根據(jù)力傳感器的數(shù)據(jù)信號的變化發(fā)出控制命令，使驅(qū)動電機(jī)轉(zhuǎn)動，驅(qū)動嚙合件9軸向移動并根據(jù)側(cè)隙的大小而調(diào)整，保證精度。
[0034]本實施例中，所述滾珠絲杠機(jī)構(gòu)的螺母8由推盤14同軸一體成形的軸頸形成，結(jié)構(gòu)緊湊，并提高傳動精度；所述嚙合件9為滾動體，保證軸向驅(qū)動的順暢性，減小能耗，并保證較高的精度；可以是滾柱或滾珠，采用滾珠則螺旋凸輪槽以及直槽的橫截面則為弧形，以保證驅(qū)動時的精確性。
[0035]而對于齒輪II 2’和齒輪III 3’均為內(nèi)齒輪的情況，滾珠絲杠機(jī)構(gòu)的螺母8由推盤14’ 一體成形即可，并不必然同軸，當(dāng)然，可根據(jù)需要設(shè)置成同軸驅(qū)動，在此不再贅述。
[0036]最后說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的宗旨和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
【權(quán)利要求】
1.一種凸輪式電控消隙的齒輪副，其特征在于:包括齒輪1、齒輪II和齒輪III，所述齒輪II和齒輪III同軸并列且均與齒輪I嚙合，所述齒輪II和齒輪III之間具有圓周方向相對轉(zhuǎn)動的自由度；所述齒輪II和齒輪III在圓周方向通過凸輪副傳動配合； 還包括電控消隙系統(tǒng)，所述電控消隙系統(tǒng)通過凸輪副的軸向相對移動從而驅(qū)動齒輪III相對于齒輪II轉(zhuǎn)動消除與齒輪I的嚙合側(cè)隙。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的凸輪式電控消隙的齒輪副，其特征在于:所述凸輪副為螺旋凸輪副，包括螺旋凸輪槽、直槽和同時嚙合于螺旋凸輪槽及直槽的嚙合件，所述螺旋凸輪槽和直槽分別對應(yīng)設(shè)于齒輪II和齒輪III，或者，分別對應(yīng)設(shè)于齒輪III和齒輪II ； 電控消隙系統(tǒng)包括用于驅(qū)動嚙合件軸向移動的驅(qū)動組件。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的凸輪式電控消隙的齒輪副，其特征在于:所述齒輪II沿軸向設(shè)有臺階軸，所述齒輪III轉(zhuǎn)動配合于臺階軸，所述螺旋凸輪槽和直槽分別對應(yīng)設(shè)于齒輪II的臺階軸外圓和齒輪III用于與臺階軸配合的內(nèi)圓，或者，分別對應(yīng)設(shè)于齒輪III用于與臺階軸配合的內(nèi)圓和齒輪II的臺階軸外圓。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的凸輪式電控消隙的齒輪副，其特征在于:所述齒輪1、齒輪II和齒輪III均為外齒輪，所述驅(qū)動組件包括保持套和推盤，所述保持套位于齒輪III與臺階軸之間且所述嚙合件被軸向驅(qū)動的嵌合于保持套，所述推盤與保持套在圓周方向轉(zhuǎn)動配合并用于軸向推動保持套。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的凸輪式電控消隙的齒輪副，其特征在于:所述保持套為T形套，T形套的大頭端面與推盤在圓周方向通過平面滾動軸承轉(zhuǎn)動配合。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的凸輪式電控消隙的齒輪副，其特征在于:所述齒輪II和齒輪III均為內(nèi)齒輪，所述驅(qū)動組件包括保持架和推盤，所述保持架位于齒輪III與臺階軸之間且所述嚙合件被軸向驅(qū)動的嵌合于保持架，所述推盤與保持架在圓周方向轉(zhuǎn)動配合并用于軸向推動保持架；所述驅(qū)動組件至少為兩組沿圓周方向均勻布置。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的凸輪式電控消隙的齒輪副，其特征在于:所述保持架一體成型設(shè)有端面板，該端面板與推盤在圓周方向通過滾動體轉(zhuǎn)動配合。
8.根據(jù)權(quán)利要求4至7任一權(quán)利要求所述的凸輪式電控消隙的齒輪副，其特征在于:所述電控消隙系統(tǒng)包括驅(qū)動電機(jī)和滾珠絲杠機(jī)構(gòu)，所述滾珠絲杠機(jī)構(gòu)的螺母與推盤固定連接，所述滾珠絲杠機(jī)構(gòu)的絲杠與驅(qū)動電機(jī)驅(qū)動連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的凸輪式電控消隙的齒輪副，其特征在于:所述電控消隙系統(tǒng)還包括用于控制驅(qū)動電機(jī)的控制單元和用于采集嚙合件的軸向驅(qū)動力數(shù)據(jù)并將該驅(qū)動力數(shù)據(jù)傳遞至控制單元的力傳感器。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的凸輪式電控消隙的齒輪副，其特征在于:所述滾珠絲杠機(jī)構(gòu)的螺母由推盤同軸一體成形的軸頸形成，所述嚙合件為滾動體。
【文檔編號】F16H37/12GK104132113SQ201410373078
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年7月31日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月31日
【發(fā)明者】王光建, 喻立, 鄒帥東, 陳林 申請人:重慶大學(xué)