专利名称：蜗杆齿条式传动装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及具有蜗轮以及蜗杆齿条并且将蜗轮的旋转运动作为直线运动传 递至蜗杆齿条的蜗杆齿条式传动装置，特别涉及蜗轮形成圆锥台状的蜗杆齿条 式传动装置。
背景技术：
例如，在图4中显示了适用于大型工作机械的输送用的蜗杆齿条式传动装 置。在图4中，使短尺寸的蜗轮50与对开螺母纟勉呙杆齿条51并行并使蜗轮齿 50a与蜗杆齿条51的齿条齿51a啮合。
若借助输入轴50b，通过电动机(未示出)等使蜗轮50旋转，则蜗杆齿条 51沿长度方向N作直线移动，将动力传递至大型工作机械的机械手臂(未示出) 等，从而进行机械部件等的郷作业。由于蜗轮齿50a在大致半圆区域部与齿 条齿51a啮合，因此，从蜗轮50向蜗織条51的传动力较大，从而适于长尺 寸加工机械的 机构。
但是，由于蜗杆齿条51与蜗轮50并行设置，因此，设置电动机或动力传 递机构的空间狭窄，从而存在使传动机构复杂化的缺点。
作为蜗杆齿条式传动装置的其它机构，具有图5所示的三爪卡盘52。三爪 卡盘52能够用于实现工件在车床(未示出)上的夹持功能，将可旋转地设置在 台座53上面的螺旋形条齿52a作为涡管安装。由于螺旋形条齿52a是沿阿基米 德曲线形成的，因此，育,使三个齿割牛54啮合。
通过使小齿轮55与周齿56啮合并由手柄57对其进行旋转驱动，使螺旋形 条齿52a转动，从而使齿条件54沿中方向L移动并实现对工件的夹持功能。由 于螺旋形条齿52a的长啮合面积较大，因此，育,同时使多个齿劍牛54移动。 相反，对于齿条件54的移动范围而言，螺旋形条齿52a的中心部G为界限，不 肖腿过中心部G，从而不能实现紹巨离的驱动。
纟激军这种缺点的技术有专利文献1的半开放式拉门。代#￥面上的涡管， 使辊组件形成伞状来设置螺旋齿。在辊组件旋转时，被动齿能够越过螺旋齿的中心移动。
但是，为了沿被动齿前进一个节矩，必须使螺旋齿旋转一周，螺旋齿相对 于被动齿的滑动长度较大，从而会产生摩擦损失，因此，难以适用于必需较大 驱动力的机械产业的工作机构。:特，9—328917号公报
一般情况下，螺旋皿机构由于传动力较强、移动精度高且自锁性优良， 因此，应用领±,泛，但是，游^X佳以实现B巨离驱动的缺点。而对于齿条，小 齿轮机构而言，虽然可以实现^B离驱动，但没有自锁性且齿条齿与小齿轮啮 合的齿数较少，因此，在强力传动性方面存在不足。
因此，希望能够出现既吸取了螺旋送进机构的优点并弥补其不足，又吸取 了齿条，小齿轮机构的优点并弥补其不足的传动机构。
发明内容
本发明是针对，情况作出的，其目的在于提供一种蜗杆齿条式传动^a，
该装置传动力强，没有摩擦损失，传动效率高，可以以良好的移动精度实现精 密的直线驱动，并具有自锁性，而且能够实现B巨离驱动。 (技术方案l)
直线状蜗杆齿条在其表面以规定间隔形成齿条齿。圆锥台状的蜗轮齿在截 头圆锥体的外表面上，以齿条齿的间隔、从最大径部到最小径部一体形成与齿 条齿相对的多条螺旋状突条齿。
曲面壁部设置在齿条齿的与突条齿相对的面上，其以从突条齿的最大径部 至最小径部的任何一个曲面半径作为与齿条齿平行的长径而沿齿条齿的齿向长 度方向以形成椭圆的一部分的方式凹入，并且，相对于齿向长度而以突条齿的 扭转变化率而沿突条齿的扭转方向扭转。将蜗轮设置成相对于蜗杆齿条而以规 定的角度倾斜，以使突条齿与齿条齿的曲面壁部啮合。在蜗轮旋转驱动时，蜗 轮的旋转被转换为直线运动传3IM蜗杆齿条。
由于在齿条齿上形成椭圆的一部分，且形成沿突条齿的扭转变化率扭转的 曲面壁部，因此，蜗轮的突条齿以线接触状态与对应的各个曲面壁部啮合。
因此，传动力强，没有摩擦损失，传动效率高，并且，可以以良好的移动 精度实现精密的直线顿离驱动。
通过突条齿与齿条齿的曲面壁部啮合，只要蜗轮不旋转，就能禁止蜗杆齿条在长度方向的移动，从而具有形成不移动状态的自锁性。 (技术方案2)
以突条齿中的最大径部的曲率半径为长径、最小径部为短径的方式形 圆。
因此，突条齿与齿条齿的曲面壁部的啮合状态紧密并良好，从而进一步强 化了技术方案1所述的效果。
(技术方案3)
使对蜗皿行旋转驱动的电动机与蜗轮的与蜗杆齿条相反一顶啲端部连为一列。
由于在蜗轮与蜗杆齿条之间产生剩余空间，因此，能够使电动机与蜗, 为一列。以此方式，肖旨够并行布置蜗轮与蜗杆齿条，与在剩余空间狭小并在电 动机与蜗轮之间设置齿轮系等传动机构而造成复杂化的结构不同，肖^够简化传 动机构。
(技术方案4)
蜗杆齿条以纵式布置，将蜗轮装配在用于高空作业或升降货物等的升降装 置中。
在这种情况下，由于能够使电动机与蜗轮直接连接，因此，如技术方案3 所述，伴随具有自锁性的便利性，通过简化传动机构，能够减轻升降装置的重 量并使其实现小型化。
图1 (a)为蜗杆齿条式传动装置的局部纵向剖面图，(b)为蜗杆齿条式传 动装置的主视图(实施例l)。
图2 (a)为蜗杆齿条式传动装置的立体图，(b)为用于说明齿条齿的立体 图，(c)为齿条齿的立体图(实施例l)。
图3为装入了蜗杆齿条式传动装置的升,置的立体图(实施例2)。
图4为显示使蜗轮与蜗杆齿条相啮合的状态的立体图(现有技术)。
图5为模式地显示三爪卡盘的立体图(现有技术)。
符号说明
1 蜗杆齿条式传动
2 蜗杆齿条齿条齿
3蜗轮
4徵圆锥体
5突条齿
6曲面壁部
7输入轴
10电动机
14升麟置
a倾斜角
0扭转变化率
E椭圆
Ma长径
Mb諧 谋
SI最大径部
S2最小径部
说明书第4/7页
具体实施例方式
在本发明的蜗杆齿条式传动装置中，由于采用了使圆锥台状的蜗轮与蜗杆 齿条相啮合的结构，因此，具有自锁性，传动力较强，没有摩擦损失，传动效 率较高，可以以良好的移动精度实现精密的直线B巨离驱动。
实施例l
根据图1以及图2对本发明的实施例1进行说明。
由于涉及本发明实施例1的蜗杆齿条式传动装置1例如是用于大型工作机 械的机械手臂(未示出)的驱动的，因此，通常安装在机械制造工场等的地面 上。
在蜗杆齿条式传动装置1中，如图1 (a) ,(b)所示，直线状蜗杆齿条2由铁 或MI等金属形成，矩形断面，并被设置在安装于基底B上的金属梁D上。 蜗杆齿条2可沿长度方向移动，并且，在朝上的表面上以规定的间距P连续形 成多个齿条齿2a。齿条齿2a的齿面轮廓形成例如大致梯形形状断面。
圆锥台状的蜗轮3在铁或碳钢制成的微圆锥体4的外表面上以齿条齿2a的间距P从最大径部Sl至撮小径部S2 —体形成与齿条齿2a相对的多条螺旋状 突条齿5。突条齿5的齿面轮廓与齿条齿2a相同，形成，梯形断面。蜗轮3 位于与蜗杆齿条2相同的面上，并以相对于蜗杆齿条2例如形成30'的倾斜角ot 的方式设置，并且，使突条齿5与齿条齿2a相啮合。
在齿条齿2a的与突条齿5相对的面上设有曲面壁部6，该曲面壁部如图2 (b)所示，以沿齿向长度T的方向形成椭圆E的一部分的方式凹入，并且，如 图2 (c)所示，相对于齿条齿2a的齿向长度T，沿突条齿5的扭转变化率9扭 转。
此处，由于突条齿5相对于歡圆锥体4的母线的扭转角具有越接:&1大 径部S1就越大的倾向，因此，从最小径部S2沿最大径部S1每转一圈，扭转角 度就会产生变化率e。该变化率e沿突条齿5的扭转方向适用于曲面壁部6的扭 转。
在该椭圆E中，将从突条齿5的最大径部Sl至最小径部S2中的任意一个， 例如，将最大径部S1的曲率半径作为与齿条齿2a平行的长径Ma，将最小径部 S2作为短径Mb。
使突条齿5与齿条齿2a的曲面壁部6相啮合，以便在蜗轮3作旋转驱动时， 将蜗轮3的旋转转换为直线运动力传递至蜗杆齿条2。
如图1 (a)所示，在蜗轮3的后端部， 一体伸出形成容纳在壳体8中的输 入轴7，在壳体8与输入轴7之间设置轴承9Wb。在蜗轮3的与蜗杆齿条2相 反一侧的端部上，即在壳体8的后端部8a上，使对蜗轮3作旋转驱动的电动机 10作为驱动系部件连为一列。电动机10的旋转轴10a贯穿套管10s而与蜗轮3 的输入轴7相连。
在蜗轮3的一W则面上沿长度方向安装着导弓肝11 。在导弓l杆11上设置滑 动件12，该滑动件12具有可滑动地与导引杆11配合的长方形槽12a。滑动件 12与壳体8 M导板13相连，4妙罔轮3位于并保持在与蜗杆齿条2啮合的状态。
因此，将蜗轮3、壳体8以及电动机10固定在与蜗杆齿条2不同的静止部 件(图中未示出)上，若对电动机10通电，贝U电动机10的旋转力M旋转轴 10a以及输入轴7传递至蜗轮3。通过使蜗轮3的突条齿5与齿条齿2a的曲面 壁部6啮合，而将电动机10的旋转力转换为使蜗杆齿条2沿长度方向移动的直 线运动。由于导板13沿导引杆11以直线方向滑动，因此，可以引导蜗轮3沿蜗杆齿条2移动。
相反，若从固定状态解放蜗轮3、壳体8以及电动机10，以使它们处于自 由状态，并将蜗杆齿条2固定在地面上，则伴随电动机10的通电，蜗轮3与壳 体8以及电动机10 —起沿蜗杆齿条2移动。
在上述结构中，由于在齿条齿2a上形成椭圆E的一部分，且沿突条齿5扭 转的变化率G形成扭转的曲面壁部6，因此，蜗轮3的突条齿5以线接触状态与 对应的各个曲面壁部6啮合。
因此，传动力较强，没有摩擦损失，传动效率较高，可以以良好的移动精 度实现精密的直线紹E离驱动。
通过突条齿5与齿条齿2a的曲面壁部6啮合，只要蜗轮3不旋转，就能禁 止蜗杆齿条2沿长度方向移动，从而保持形成不动状态的自锁性。
实施例2
图3显示了本发明的实施例2。在实施例2中，将在实施例1中〗顿的蜗杆 齿条式传动装置1用于升[^置14。
艮口，蜗杆齿条2以| 布置，将蜗轮3装配在用于高空作业或升降货物等 的升降装置14中。
升P^置14设有容纳箱17、装配在容纳箱17上的平坦托板18以及竖立设 置在托板18两侧的把手19a49b。将蜗轮3、壳体8以及电动机10安装在容纳 箱17内，电动机10通过电缆15与电源插座16相连。在图3中，为了方便而 省略了由导引杆11、滑动件12以及导板13构成的导引结构体。
在将货物或作业者(图中均未示出)方M在托板18上的状态下，若使用者 U操纵设有天线20a的远，驶制體20，则电动机10通电并且蜗轮相对于蜗杆 齿条2转动，由此，如图3中箭头Nl和N2所示，使升^g 14在载有货物 或作业者的状态下上升或下降。
在实施例2的升l^a 14中，由于蜗轮3相对于蜗蜗杆齿条2具有自锁性， 因此，M传动机构的简化，育g够减小升^a 14的重量并使其实现小型化。
(:l施例1中的蜗杆齿条2或蜗轮3不限于铁或碳钢材料，也可以根据
负载状态采用强化塑料或强化陶瓷材料。
(b)在实施例1中，蜗轮3相对于蜗杆齿条2的倾斜角a不限于30'，可以按要求设置在10' 30'内的角度范围内，并且，會^根据《OT状况、设置场所 或负载状态等进行各种改变。
(c)蜗杆齿条2的齿条齿2a以及蜗轮3上的突条齿5的各个齿面轮廓不限 于大致梯形断面，也可以采用大致圆弧状断面或具有V字状前端的大致圆弧状 断面开邻。
工业实用性
在本发明的蜗杆齿条式传动装置中，在突条齿上形成曲面壁部以便蜗轮的 突条齿以线接触状态与对应的各个曲面壁部啮合。因此，可以产生蜗轮相对于 蜗杆齿条的自锁性，同时，传动力较强，没有摩擦损失，传动效率较高，可以 以良好的移动精度实现精密的直线"1^巨离驱动。由于蜗杆齿条式传动装置的小 型化及高性能的有益性，因此，随着要求提高生产效率的需求的增加，其能够 广泛地应用于机,业领域。
权利要求
1.一种蜗杆齿条式传动装置，其特征在于，设有在表面以规定间隔形成齿条齿的直线状蜗杆齿条，以及圆锥台状蜗轮，该蜗轮在截头圆锥体的外表面上以上述齿条齿的间隔而从最大径部到最小径部一体形成与上述齿条齿相对的多条螺旋状突条齿，在上述齿条齿的与上述突条齿相对的面上设有曲面壁部，该曲面壁部以从上述突条齿的最大径部至最小径部的任意一个曲率半径为与上述齿条齿平行的长径而沿上述齿条齿的齿向长度而以形成椭圆的一部分的方式凹入，并且，以上述突条齿相对于上述齿向面长度的扭转变化率而沿上述突条齿的扭转方向扭转，将上述蜗轮设置成相对于上述蜗杆齿条而以规定的角度倾斜，以使上述突条齿与上述齿条齿的上述曲面壁部啮合，在上述蜗轮作旋转驱动时，上述蜗轮的旋转被转换为直线运动传递至蜗杆齿条。
2. 根据权利要求1所述的蜗杆齿条式传动装置，其特征在于以上述突条 齿中的上述最大径部的曲率半径为长径、上述最小径部为短径的方式形成上述 椭圆。
3. —种蜗杆齿条式传动装置，其特征在于使对蜗轮作旋转驱动的电动机 与上淑罔轮的与J^呂杆齿条相反H则的端部连为一列。
4. 根据权利要求1戶/M的蜗杆齿条式传动，，其特征在于上淑呙杆齿 条以纵式布置，将i^轮装酉班用于高空作业或升降货物等的升^置中。
全文摘要
本发明提供了一种蜗杆齿条式传动装置，该装置传动力强，没有摩擦损失，传动效率高，可以以良好的移动精度实现精密的直线驱动，并且具有自锁性，并且，可以实现长距离驱动。其中，由于在齿条齿(2a)上形成椭圆(E)的一部分，沿突条齿(5)的扭转变化率(θ)形成扭转的曲面壁部(6)，因此，蜗轮(3)的突条齿(5)以线接触状态与对应的各个曲面壁部(6)啮合。因此，能够产生自锁性，传动力强，没有摩擦损失，传动效率高，并且，可以以良好的移动精度实现精密的直线长距离驱动。
文档编号F16H19/04GK101526128SQ20091013463
公开日2009年9月9日 申请日期2009年2月25日 优先权日2008年2月25日
发明者今濑憲司 申请人:加茂精工株式会社