專(zhuān)利名稱(chēng):程序蝸桿滾珠傳動(dòng)裝置的制作方法
本發(fā)明是屬機(jī)械工程。
根據(jù)清華大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)教研組和中央電視大學(xué)機(jī)械組合編的《機(jī)械原理》中所述，在現(xiàn)有技術(shù)中，蝸桿是與蝸輪直接嚙合實(shí)現(xiàn)機(jī)械傳動(dòng)的。在蝸桿蝸輪傳動(dòng)裝置中，蝸桿是直徑小，軸向長(zhǎng)，齒數(shù)少，螺旋升角小的螺旋齒輪。蝸輪是直徑大、軸向短、齒數(shù)多、螺旋升角大的螺旋齒輪?，F(xiàn)有技術(shù)中，蝸桿是用鋼材制成，蝸輪是用青銅制成。
蝸桿蝸輪傳動(dòng)的缺點(diǎn)是沒(méi)有程序傳動(dòng)功能，傳動(dòng)效率低，改變角速比時(shí)必須一同更換蝸桿和蝸輪，體積尚嫌大，制造成本高。
本發(fā)明的目的是創(chuàng)造蝸桿傳動(dòng)裝置的程序傳動(dòng)功能，提高傳動(dòng)效率，縮小體積，降低制造成本。
程序蝸桿滾珠傳動(dòng)裝置是由程序蝸桿，蝸桿、滾珠、滾珠導(dǎo)軌和滾珠回路所組成。
在程序蝸桿滾珠傳動(dòng)裝置中，程序蝸桿與蝸桿之間不直接嚙合，而是通過(guò)與滾珠的嚙合實(shí)現(xiàn)機(jī)械傳動(dòng)的。程序蝸桿和蝸桿的齒槽是與滾珠相嚙合的園弧形。程序蝸桿的程序螺旋齒槽是根據(jù)機(jī)械的程序動(dòng)作設(shè)計(jì)的，不同的程序動(dòng)作其相應(yīng)的程序螺旋齒槽也不同，為匹配不同的程序蝸桿，傳動(dòng)裝置中的蝸桿一般采用等節(jié)距蝸桿。
程序蝸桿滾珠傳動(dòng)裝置中，滾珠是園形的剛性球體。拋光的鋼球特別適用于蝸桿滾珠傳動(dòng)裝置中，滾珠在程序蝸桿滾珠傳動(dòng)裝置中，直接與程序蝸桿和蝸桿及導(dǎo)軌三者相嚙合，滾珠既是兩蝸桿機(jī)械力傳遞的橋梁，又是裝置賴(lài)以運(yùn)轉(zhuǎn)的樞紐。
程序蝸桿滾珠傳動(dòng)裝置中的滾珠導(dǎo)軌是由剛性的軌道所組成。所述滾珠導(dǎo)軌的剛性軌道的軌面是與滾珠相嚙合的園弧形。滾珠導(dǎo)軌是和殼體一起鑄造加工而成，可鍍上減摩擦耐磨材料，或用減摩擦耐磨材料制成的導(dǎo)軌固定在殼體或?qū)Ｓ玫闹Ъ苌?。滾珠導(dǎo)軌在滾珠傳動(dòng)裝置中的作用是保持滾珠與兩蝸桿的正常嚙合和引導(dǎo)滾珠的正常運(yùn)行。
程序蝸桿滾珠傳動(dòng)裝置中的滾珠回路是與導(dǎo)軌兩端相含接的供滾珠循環(huán)運(yùn)動(dòng)的孔道所組成。滾珠回路一般與殼體一起鑄造加工而成，或是將予制成的滾珠回路固定在殼體上或是專(zhuān)用的支架上，滾珠回路的孔道必須光滑，使?jié)L珠能在其中順利運(yùn)動(dòng)。
程序蝸桿滾珠傳動(dòng)裝置是在蝸桿滾珠傳動(dòng)裝置和籠式蝸桿滾珠傳動(dòng)裝置的基礎(chǔ)上發(fā)明的，所以程序蝸桿滾珠傳動(dòng)裝置分為軸心距為零和軸心距不為零兩種結(jié)構(gòu)。在軸心距不為零的程序蝸桿滾珠傳動(dòng)裝置中，一般情況下兩蝸桿的直徑是相等的，所以不論是在軸心距為零或是軸心距不為零的程序蝸桿滾珠傳動(dòng)裝置中兩蝸桿之間的角速比是兩蝸桿螺旋升角正切值的反比。這是蝸桿滾珠傳動(dòng)的角速比特性。
在程序蝸桿滾珠傳動(dòng)裝置中，程序蝸桿與蝸桿之間的相對(duì)旋轉(zhuǎn)方向是由兩蝸桿的螺旋線(xiàn)方向決定的，兩蝸桿的螺旋線(xiàn)方向相同則兩蝸桿的旋轉(zhuǎn)方向相同，兩蝸桿的螺旋線(xiàn)方向相反則兩蝸桿的旋轉(zhuǎn)方向相反。這是蝸桿滾珠傳動(dòng)的旋轉(zhuǎn)方向特性。
程序蝸桿滾珠傳動(dòng)裝置之所以能作程序傳動(dòng)，就是利用了蝸桿滾珠傳動(dòng)的角速比特性和旋轉(zhuǎn)方向特性。
程序蝸桿滾珠傳動(dòng)裝置中，程序蝸桿的程序螺旋齒槽，決定蝸桿的程序動(dòng)作，不同的螺旋齒槽就產(chǎn)生不同的程序動(dòng)作。所以在一程序蝸桿滾珠傳動(dòng)裝置中，采用更換程序蝸桿的方法可獲得任意程序的傳動(dòng)。程序蝸桿的程序螺旋線(xiàn)可以是單一的程序螺線(xiàn)，也可以是復(fù)雜的程序螺旋線(xiàn)，可以是單頭的程序螺旋線(xiàn)，也可以是多頭的程序螺旋線(xiàn)。一般來(lái)說(shuō)，單頭螺旋線(xiàn)的程序蝸桿適用于軸心距不為零的程序蝸桿滾珠傳動(dòng)裝置中，多頭螺旋線(xiàn)的程序蝸桿適用于軸心距為零的程序蝸桿滾珠傳動(dòng)裝置中。
程序蝸桿滾珠傳動(dòng)裝置中的主動(dòng)蝸桿一般是等節(jié)距螺旋線(xiàn)的蝸桿，從動(dòng)蝸桿一般是程序螺旋線(xiàn)的蝸桿，程序蝸桿是可換的，以適應(yīng)多種程序動(dòng)作的需要。
圖1是軸心距不為零的程序蝸桿滾珠傳動(dòng)裝置。主動(dòng)蝸桿1是等節(jié)距單頭左螺旋線(xiàn)的蝸桿，從動(dòng)蝸桿2是單頭程序螺旋線(xiàn)的蝸桿，程序蝸桿的程序螺旋線(xiàn)齒槽分為始段，正轉(zhuǎn)加力自鎖段，快速反轉(zhuǎn)段，擺動(dòng)段，間歇擺動(dòng)段間歇步進(jìn)段，尾段等程序螺旋線(xiàn)所組成。程序螺旋線(xiàn)的結(jié)構(gòu)是始段、螺旋線(xiàn)與軸線(xiàn)平行，螺旋線(xiàn)升角為90°。正轉(zhuǎn)加力自鎖段，螺旋線(xiàn)以小升角左旋一節(jié)距，然后升角逐漸變大并繼續(xù)左旋一節(jié)距，接著與軸線(xiàn)平行。快速反轉(zhuǎn)段，螺旋線(xiàn)以小升角右旋八分之九節(jié)距。擺動(dòng)段，螺旋線(xiàn)左旋四分之一節(jié)距，接著右旋四分之一節(jié)距。間歇擺動(dòng)段，螺旋線(xiàn)左旋四分之一節(jié)距，接著與軸線(xiàn)平行，然后右旋四分之一節(jié)距，接著與軸線(xiàn)平行。接著螺旋線(xiàn)左旋四分之一節(jié)距后與軸線(xiàn)平行，又右旋四分之一節(jié)距后與軸線(xiàn)平行。間歇步進(jìn)段，螺旋線(xiàn)右旋四分之一節(jié)距后與軸線(xiàn)平行，接著又右旋四分之一節(jié)距后與軸線(xiàn)平行。然后左旋四分之一節(jié)距后與軸線(xiàn)平行，接著左旋八分之三節(jié)距。尾段，螺旋線(xiàn)最后與軸線(xiàn)平行。
當(dāng)主動(dòng)蝸桿1順時(shí)針沿箭頭方向旋轉(zhuǎn)起來(lái)后，蝸桿上的左螺旋齒槽產(chǎn)生的軸向力推動(dòng)滾珠3往箭頭方向沿著導(dǎo)軌4作直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，滾珠3的直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)推動(dòng)從動(dòng)程序蝸桿2作以下程序運(yùn)動(dòng)當(dāng)滾珠進(jìn)入始段時(shí)，程序蝸桿快速順時(shí)針旋轉(zhuǎn)一周后減速加力運(yùn)轉(zhuǎn)一周后停止轉(zhuǎn)動(dòng)并自鎖。當(dāng)滾珠運(yùn)行至快速反轉(zhuǎn)段時(shí)，程序蝸桿反時(shí)針快速旋轉(zhuǎn)八分之九周。當(dāng)滾珠運(yùn)行至擺動(dòng)段時(shí)，程序蝸桿先順時(shí)針擺動(dòng)四分之一周，然后反時(shí)針擺動(dòng)四分之一周。當(dāng)滾珠運(yùn)行至間歇擺動(dòng)段時(shí)，程序蝸桿先順時(shí)針擺動(dòng)四分之一周，然后停止不動(dòng)，一段時(shí)間后又反時(shí)針擺動(dòng)四分之一周，然后又停止不動(dòng)，接著又重復(fù)上述動(dòng)作。當(dāng)滾珠運(yùn)行至間歇步進(jìn)段時(shí)，程序蝸桿從不動(dòng)狀態(tài)起反時(shí)針步進(jìn)四分之一周，然后停止不動(dòng)，一段時(shí)間后又反時(shí)針步進(jìn)四分之一周，然后停止不動(dòng)，接著又順時(shí)針步進(jìn)四分之一周，然后停止不動(dòng)，一段時(shí)間后又順時(shí)針步進(jìn)八分之三周。當(dāng)滾珠運(yùn)行至尾段時(shí)，程序蝸桿停止不動(dòng)。程序蝸桿滾珠傳動(dòng)裝置完成了一套程序動(dòng)作的傳動(dòng)過(guò)程，準(zhǔn)備進(jìn)行換珠，以重復(fù)第一次程序動(dòng)作的傳動(dòng)。當(dāng)滾珠3運(yùn)行至導(dǎo)軌的終端時(shí)，被導(dǎo)軌4的弧線(xiàn)軌道推出嚙合中心線(xiàn)，與兩蝸桿脫離嚙合，接著被繼續(xù)旋轉(zhuǎn)的蝸桿推進(jìn)滾珠回路5中，此時(shí)滾珠回路5中儲(chǔ)滿(mǎn)了滾珠，進(jìn)入滾珠回路中的滾珠3將另一端的一顆滾珠推進(jìn)導(dǎo)軌與兩蝸桿進(jìn)行嚙合。這是程序蝸桿滾珠傳動(dòng)裝置的換珠過(guò)程。蝸桿1不斷地旋轉(zhuǎn)，推動(dòng)滾珠不斷地循環(huán)運(yùn)動(dòng)，滾珠的循環(huán)運(yùn)動(dòng)推動(dòng)程序蝸桿2重復(fù)其程序動(dòng)作。當(dāng)蝸桿1反轉(zhuǎn)時(shí)，程序蝸桿2的程序動(dòng)作相反。所以，在與可控正反轉(zhuǎn)電機(jī)配套的程序蝸桿滾珠傳動(dòng)裝置中，可不要滾珠回路。
軸心距不為零的程序蝸桿滾珠傳動(dòng)裝置中，一根等節(jié)距的主動(dòng)蝸桿能同時(shí)傳動(dòng)分布在其園周上的數(shù)根不同程序螺旋線(xiàn)的程序蝸桿，同時(shí)完成眾多的復(fù)雜的程序動(dòng)作。這種程序蝸桿滾珠傳動(dòng)裝置，特別適用于機(jī)械手，機(jī)器人和復(fù)雜程序動(dòng)作的機(jī)械設(shè)備中。
圖2是軸心距為零的程序蝸桿滾珠傳動(dòng)裝置，從動(dòng)蝸桿1是程序蝸桿，程序蝸桿的程序螺旋線(xiàn)一般是多頭結(jié)構(gòu)，多頭的程序螺旋線(xiàn)各頭螺旋線(xiàn)必須完全相同。主動(dòng)蝸桿2是籠式蝸桿，主動(dòng)蝸桿2與從動(dòng)蝸桿1的螺旋線(xiàn)頭數(shù)必須相等。當(dāng)主動(dòng)蝸桿2旋轉(zhuǎn)時(shí)，推動(dòng)與之嚙合的滾珠3一齊沿著各自的導(dǎo)軌4運(yùn)動(dòng)，滾珠3的一齊運(yùn)動(dòng)，同時(shí)推動(dòng)程序蝸桿1按制定的程序動(dòng)作運(yùn)動(dòng)，從而完成程序傳動(dòng)的全過(guò)程。當(dāng)滾珠運(yùn)動(dòng)到導(dǎo)軌的終端時(shí)，被程序蝸桿端部逐漸變淺的齒槽推出嚙合中心線(xiàn)，籠式蝸桿端部逐漸變淺變小的齒槽接著將滾珠推進(jìn)滾珠回路5中，此時(shí)滾珠回路中已儲(chǔ)滿(mǎn)了滾珠，被推進(jìn)回路中的滾珠將滾珠回路中另一端的一顆滾珠推進(jìn)導(dǎo)軌中與兩蝸桿進(jìn)行嚙合，繼續(xù)完成第二次程序動(dòng)作。軸心距為零的程序蝸桿滾珠傳動(dòng)裝置，負(fù)載能力大，可用于大功率的程序傳動(dòng)中。
程序蝸桿滾珠傳動(dòng)裝置的積極效果在于集眾多的機(jī)械傳動(dòng)功能于一身，它可作正反轉(zhuǎn)傳動(dòng)，變速傳動(dòng)，變力距傳動(dòng)、擺動(dòng)傳動(dòng)、間歇傳動(dòng)、步進(jìn)傳動(dòng)、暫停自鎖傳動(dòng)和以上述動(dòng)作編排的程序傳動(dòng)。程序蝸桿滾珠傳動(dòng)裝置體積小，傳動(dòng)功率大，傳動(dòng)效率高，特別適用于機(jī)械手、機(jī)器人和復(fù)雜程序動(dòng)作的機(jī)械設(shè)備中。
實(shí)施例擺動(dòng)傳動(dòng)箱圖3是一種擺動(dòng)傳動(dòng)箱。擺動(dòng)傳動(dòng)箱實(shí)際是由擺動(dòng)程序蝸桿滾珠傳動(dòng)裝置所組成。當(dāng)主動(dòng)蝸桿旋轉(zhuǎn)時(shí)，蝸桿上的螺旋線(xiàn)推動(dòng)滾珠沿著導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)，滾珠的運(yùn)動(dòng)推動(dòng)擺動(dòng)程序蝸桿作擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)。擺動(dòng)傳動(dòng)箱除擺動(dòng)程序蝸桿的擺動(dòng)程序螺旋線(xiàn)采用電火花加工或是仿形銑床加工之外，其余都可采用常規(guī)方法加工。兩蝸桿都是由鋼材制成。
圖3的標(biāo)記說(shuō)明1.蝸桿2.擺動(dòng)程序蝸桿、3.滾珠、4.導(dǎo)軌、5.滾珠回路、6.蝸桿螺旋齒槽、7.擺動(dòng)程序螺旋齒槽、8.箱體、9.端蓋、10.螺桿、11.軸承、12.軸向推力球軸承、13.油封。
權(quán)利要求
1.一種蝸桿傳動(dòng)裝置。其特征是由程序蝸桿，蝸桿，滾珠、滾珠導(dǎo)軌和滾珠回路所組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的裝置，其特征在于所述的程序蝸桿的螺旋齒槽是由程序螺旋齒槽所組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的裝置，其特征在于所述的程序蝸桿和蝸桿的螺旋齒槽是與滾珠相嚙合的園弧形。
4.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的裝置，其特征在于所述的滾珠是剛性的球體所組成。
5.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的裝置，其特征在于所述的導(dǎo)軌是由剛性的軌道所組成。
6.根據(jù)權(quán)利要求
5所述的導(dǎo)軌，其特征在于所述剛性軌道的軌面是與滾珠相嚙合的園弧形。
7.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的裝置，其特征在于所述的滾珠回路是由與導(dǎo)軌兩端相含接的供滾珠循環(huán)運(yùn)動(dòng)的孔道所組成。
8.一種蝸桿傳動(dòng)裝置，其特征是在主動(dòng)蝸桿以同一旋轉(zhuǎn)速度和同一旋轉(zhuǎn)方向的情況下，程序蝸桿能夠作正轉(zhuǎn)傳動(dòng)、反轉(zhuǎn)傳動(dòng)、變角速比傳動(dòng)、變力距傳動(dòng)、擺動(dòng)傳動(dòng)、間歇傳動(dòng)、步進(jìn)傳動(dòng)、自鎖傳動(dòng)、暫停傳動(dòng)和以上述傳動(dòng)動(dòng)作編排的程序傳動(dòng)。
專(zhuān)利摘要
程序蝸桿滾珠傳動(dòng)裝置。本發(fā)明是屬機(jī)械工程。本發(fā)明是創(chuàng)造蝸桿傳動(dòng)裝置的程序傳動(dòng)功能和提高傳動(dòng)效率。程序蝸桿滾珠傳動(dòng)裝置的特征是由程序蝸桿、蝸桿、滾珠、滾珠導(dǎo)軌和滾珠回路所組成。程序蝸桿滾珠傳動(dòng)裝置集眾多的機(jī)械傳動(dòng)功能于一身，它可實(shí)現(xiàn)正轉(zhuǎn)傳動(dòng)，反轉(zhuǎn)傳動(dòng)，變角速比傳動(dòng)，變力距傳動(dòng)，擺動(dòng)傳動(dòng)，間歇傳動(dòng)，步進(jìn)傳動(dòng)，暫停自鎖傳動(dòng)和以上述傳動(dòng)動(dòng)作編排的程序傳動(dòng)。它可用于機(jī)械手、機(jī)器人和復(fù)雜程序動(dòng)作的機(jī)械設(shè)備中。
文檔編號(hào)F16H15/40GK87102735SQ87102735
公開(kāi)日1988年11月2日 申請(qǐng)日期1987年4月15日
發(fā)明者歐子文 申請(qǐng)人:歐子文導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan