专利名称：一种无间隙传动和定位的蜗轮蜗杆机构的制作方法
技术领域：
本实用新型属机械传动技术领域，尤其涉及一种无间隙传动和定位的蜗轮 蜗杆机构。
背景技术：
蜗轮蜗杆传动因为结构简单、易于制造，作为一种减速机构现已广泛应用 在工业、民用以及军工等领域，同时许多精密传动也采用该机构作为角度定位、 工件旋转，如工业用分度头、镗床旋转工作台、铣床用回转盘，五轴联动BC 旋转轴等。由于该种机构不宜实现无间隙传动，又由于摩擦传动无法避免产生 磨损，故使许多精密传动望而却步，或极力提高制造精度，也不可避免存在微 小间隙。
另外，现有的蜗轮蜗杆传动机构还存在着一些的其他问题，诸如在旋转 运动遇到阻力时会产生爬行、回转切削时受力不均匀产生抖动、旋转角度时不
能精准定位等。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种无间隙传动和定位的蜗轮蜗杆机构，其可消 除旋转运动中的间隙。
为实现上述目的，本实用新型采取以下设计方案 一种无间隙传动和定位的蜗轮蜗杆机构，包括有 蜗轮箱；
在蜗轮组的侧边分别有相齿接的主动蜗杆和预紧蜗杆；
一动力源装置，其输出轴的连接齿轮一侧与换向过渡齿轮相咬合，换向过 渡齿轮的另一侧再与驱动主动蜗杆的齿轮相咬合；动力源连接齿轮的另一侧直接与预紧蜗杆齿轮相咬合；
所述的主动蜗杆与驱动电机同侧的端头通过滚子轴承固定在蜗轮箱上，主 动蜗杆的另一侧端头通过向心推力轴承单元固定在蜗轮箱上；
所述的预紧蜗杆的两侧端头分别通过径向滚子轴承单元装置固定在蜗轮 箱上，至少在一侧端头联有轴向预紧装置。
所述的动力源装置为固定在蜗轮箱上的驱动电机或为齿形带轮传动、链传 动、液压传动、齿条传动机构。
所述的锁紧装置可以是刚性锁紧机构或衡力预紧装置。所述的刚性锁紧机 构包括 一套设在预紧蜗杆端头且紧抵轴端的压力轴承； 一压设在预紧蜗杆端 头压力轴承外侧的传动帽，该传动帽内有一组紧抵住压力轴承的回力弹簧，一 抵住传动帽的锁进凸轮；锁紧装置主要应用在蜗轮需刚性定位状态。所述的衡 力预紧装置可以是可控的气缸或液压缸或弹簧，其推力传递方式与对面的机构 相近；衡力预紧装置可应用在蜗轮蜗杆运动中消除间隙和精准定位，其静止时 蜗轮呈现不超过预紧力的刚性定位状态。
本实用新型无间隙传动和定位的蜗轮蜗杆机构与现有的蜗轮蜗杆机构不 同点在于采用了双蜗杆结构形式，通过双蜗杆作用于蜗轮，从而实现了无间隙 带载荷传动和刚性定位。
本实用新型的优点是-
1、 能彻底消除回转运动中的间隙，解决诸如旋转运动中遇到阻力时产生 的爬行、回转切削时受力不均匀产生的抖动、旋转角度时精准定位等问题。
2、 结构简单，易于制造，可大幅度的降低精密机械制造的成本。
3、 不受制造间隙和磨损间隙限制，不仅在现有一般加工精度条件和传统 制作工艺条件下可实现无间隙连续传动，并在任意位置定位均可无间隙抗载荷 工作，具有广泛的社会效益和经济效益。
图1为本实用新型无间隙传动和定位的蜗轮蜗杆机构结构示意图具体实施方式
如图l所示，本实用新型无间隙传动和定位的蜗轮蜗杆机构主要包括有
一蜗轮箱7、 一蜗轮组10，和一固定在蜗轮箱上的驱动电机14，在蜗轮组的两 侧分别有相啮合的主动蜗杆6和预紧蜗杆4。
所述的主动蜗杆6和预紧蜗杆4分别位于蜗轮组的两侧，如蜗轮组是一个 蜗轮，则主动蜗杆6和预紧蜗杆4分别位于该蜗轮的两侧，分别与该蜗轮的两 侧齿相咬合；如蜗轮组是在同一轴心的两个蜗轮，则主动蜗杆6与预紧蜗杆4 可位于该蜗轮组的同侧，主动蜗杆6与其中之一的蜗轮齿相咬合，预紧蜗杆4 则与另一蜗轮轮相咬合。
所述的主动蜗杆6 —侧端套有齿轮8，该侧端头通过滚子轴承9固定在蜗 轮箱上。主动蜗杆6的另一侧端头通过向心推力轴承组5固定在蜗轮箱7上， 作用是控制蜗杆6轴向位移。
所述的预紧蜗杆4的一侧端头通过滚子轴承17单元装置固定在蜗轮箱7 上，另一侧端头亦通过滚子轴承单元装置固定在蜗轮箱7上，以控制蜗杆4径 向位移。预紧蜗杆至少在一侧端头上联有锁紧或预紧装置。图1中所示是在预 紧蜗杆4的两端头的上分别连有刚性预紧机构和衡力预紧装置1，该刚性预紧 机构包括 一套设在预紧蜗杆上滚子轴承单元装置外侧的压力轴承16; —设在 预紧蜗杆中心轴端头上的传动帽20，该传动帽内有一组紧抵住压力轴承16的 回力弹簧15; —端固定一抵住传动帽的锁紧凸轮19，通过搬动手柄实现锁进 凸轮19向里挤压或放松预紧蜗杆4。该刚性预紧机构的作用是用于静止状态时 的精准定位。所述的衡力预紧装置1可以是气缸或液压缸，其输出端通过推力 轴承3顶住预紧蜗杆4的中心轴端头，当需要预紧时，衡力预紧装置可受电控 加力，预紧蜗杆受预紧装置(气缸或液压缸)施压。无须预紧时，衡力预紧装 置微量回退，此时弹簧2轻微推住推力轴承3。该预紧装置用于在旋转运动需 要无间隙的传动。所述的驱动电机14输出轴的连接齿轮13 —侧与换向过渡齿轮11相啮合， 换向过渡齿轮的另一侧再与驱动主动蜗杆的齿轮8相咬合；过渡轴固定在蜗轮
箱7上，换向过渡齿轮11通过一组角轴承12连接在过渡轴上。驱动电机输出 轴的连接齿轮13的另一侧直接与驱动预紧蜗杆齿轮18相咬合。主动蜗杆的齿 轮8与预紧蜗杆齿轮18齿数相同。
本实用新型无间隙传动和定位的蜗轮蜗杆机构的工作原理是由主动蜗杆
6、预紧蜗杆4两根蜗杆共同作用于蜗轮10 (可不同侧各一个蜗杆作用在一个 蜗轮上或在同侧分别作用在同轴的两个蜗轮上)，蜗轮与蜗杆接合面取适中间 隙，其中主驱动蜗杆6轴向和径向位移受角轴承5预紧约束，只可做旋转运动， 预紧蜗杆4径向位移受压力轴承3约束，轴向不受约束，轴向加载荷以推挤或 拉紧蜗轮，对蜗轮施加扭矩力，其轴向作用力对蜗轮所形成的扭矩应不小于蜗 轮使用扭矩；此状态下蜗轮10受预紧蜗杆4推挤又受主驱动蜗杆6约束，此 时蜗轮10与蜗轮箱体7呈现刚性静态无间隙状态，且小于蜗轮使用扭矩的外 力均不会使蜗轮IO产生任何位移；当两根蜗杆共同受动力源(如本实施例的 电机14，还可以是齿形带轮传动、链传动、液压传动、齿条传动)驱动同角速 度转动时，主驱动蜗杆6输出驱动力，预紧蜗杆4在被动旋转的同时始终依靠 轴向载荷对蜗轮推挤或拉紧，达到使蜗轮带载荷旋转的目的，从而实现了无间 隙传动，此时会给旋转工作台上的工件加工和摆动旋转的加工主轴带来简易而 稳定的良好状态。任意角度停止时误差和间隙将降到最低。
预紧蜗杆4轴向加载荷推挤(或拉紧)装置是通过压力轴承3传动的，轴 向动力来自诸如气缸(液压缸或弹簧)1，在需要无间隙状态时可通过电控加 载，通过调整流体压强可方便地实现对蜗轮IO预加载荷的强弱，蜗轮空运行 时可关闭轴向载荷，此时蜗轮呈带间隙状态轻运行。轴向动力也可通过弹簧(或 碟簧)2调整强弱，并可螺纹调整2的预紧力，还可通过装在预紧蜗杆4轴向 端头的凸轮手动锁紧(如普通镗床回转台、划线用分度头等)锁紧。本实用新型无间隙传动和定位的蜗轮蜗杆机构的核心是有两段蜗杆作用 在蜗轮上，其中一段是主动旋转驱动蜗轮，另一段被动同速旋转沿蜗杆轴向施 加载荷，两段蜗杆同速旋转(包括零速)，使蜗轮在挤压状态下运行或停止， 达到蜗轮蜗杆机构无间隙工作的目的，与蜗轮旋转方向无关，与向被动蜗杆轴 施加的载荷方向无关。所述主动蜗杆在向心推力轴承作用下不可有轴向和径向 位移，预紧蜗杆在径向轴承作用下不可有径向位移但必须有轴向游动。
通过试验表明，本实用新型无间隙传动和定位的蜗轮蜗杆机构在解决某五 轴联动C轴旋转消除间隙和预载荷加工的难题时达到了理想效果。
上述各实施例可在不脱离本实用新型的范围下加以若干变化，故以上的说 明所包含及附图中所示的结构应视为例示性，而非用以限制本实用新型的申请 专利范围。
权利要求1、一种无间隙传动和定位的蜗轮蜗杆机构，包括有蜗轮箱，其特征在于有一双蜗杆蜗轮组；在蜗轮组的侧边分别有相齿接的主动蜗杆和预紧蜗杆；一动力源装置，其输出轴的连接齿轮一侧与换向过渡齿轮相咬合，换向过渡齿轮的另一侧再与驱动主动蜗杆的齿轮相咬合；动力源连接齿轮的另一侧直接与驱动预紧蜗杆齿轮相咬合；所述的主动蜗杆与驱动电机同侧的端头通过滚子轴承固定在蜗轮箱上，主动蜗杆的另一侧端头通过向心推力轴承单元固定在蜗轮箱上；所述的预紧蜗杆的两端头分别通过径向滚子轴承单元装置固定在蜗轮箱上，至少在一侧端头联有预紧或锁紧装置。
2、 根据权利要求1所述的无间隙传动和定位的蜗轮蜗杆机构，其特征在 于所述的动力源为固定在蜗轮箱上的驱动电机或为齿形带轮传动、链传动、 液压传动、齿条传动机构。
3、 根据权利要求1所述的无间隙传动和定位的蜗轮蜗杆机构，其特征在 于所述的锁紧装置为刚性锁紧机构或可控力预紧装置。
4、 根据权利要求3所述的无间隙传动和定位的蜗轮蜗杆机构，其特征在 于所述的刚性锁紧机构包括一套设在预紧蜗杆中心轴上且紧抵轴端的压力轴承；一压设在预紧蜗杆中心轴端头压力轴承外侧的传动帽，该传动帽内有一组 紧抵住外滚子轴承的回力弹簧； 一抵住传动帽的锁进凸轮。
5、 根据权利要求3所述的无间隙传动和定位的蜗轮蜗杆机构，其特征在 于所述的衡力预紧装置为可控的气缸或液压缸。
6、 根据权利要求1所述的无间隙传动和定位的蜗轮蜗杆机构，其特征在 于所述的蜗轮组为一个蜗轮或两个在同一轴心的蜗轮。
专利摘要一种无间隙传动和定位的蜗轮蜗杆机构，包括有蜗轮箱及一蜗轮组；在蜗轮组的侧边分别有相齿接的主动蜗杆和预紧蜗杆；一动力源装置，其输出轴的连接齿轮一侧与换向过渡齿轮相咬合，换向过渡齿轮的另一侧再与驱动主动蜗杆的齿轮相咬合；动力源连接齿轮的另一侧直接与驱动预紧蜗杆齿轮相咬合；所述的主动蜗杆与驱动电机同侧的端头通过滚子轴承固定在蜗轮箱上，主动蜗杆的另一侧端头通过向心推力轴承单元固定在蜗轮箱上；所述的预紧蜗杆的两侧端头分别通过径向滚子轴承单元装置固定在蜗轮箱上，至少在一侧端头联有预紧或锁紧装置。无间隙传动和定位的蜗轮蜗杆机构是通过双蜗杆作用于蜗轮，从而实现了无间隙带载荷传动。
文档编号F16H1/20GK201363397SQ20092010531
公开日2009年12月16日 申请日期2009年1月21日 优先权日2009年1月21日
发明者郭学成 申请人:郭学成