专利名称：一种双齿轮消隙箱装置的制作方法
技术领域：
本发明属于机械设备技术领域，涉及对于机床X轴或其他传动装置，能实现传动 轴正反向消隙，具体涉及一种双齿轮消隙箱装置。
背景技术：
传动链的传动精度是伺服传动装置设计的一个重要环节，如果传动装置的组成零 部件(齿轮、轴、轴承、箱体)制造、装配得绝对准确，对使用过程中的温度变形，弹性变形也 可予以忽略，那么，在传动过程中，输出轴转角提高传动精度的措施理论上有下述几种方 式1)适当地提高零部件本身的精度；2)合理地设计传动链，减少零部件制造、装配误差对 传动误差和回差的影响。3)采用机械校正或机械反馈机械，来减少或消除传动误差。4)采 用消隙装置，减小或消除回差。方式1)、2)从理论讨论，可以适当地提高传动精度，但在实 际制造的工艺上一系列问题使得此方式难以实现。方式3)也存在前期计算繁琐，且无法一 次计算到位，需要反复进行计算数据调整，操作难度大，并且在大扭矩传动中无法解决等问 题。采用方式4)的消隙机械，成为目前传动设备域中实际可行的普通考虑的方法。目前机械传动领域的消隙机械结构分为电消隙和机械消隙两大类。电消隙的消隙 原理是通过两个伺服电机分别控制两套反向驱动装置，通过电机转矩在传动过程中力矩的 分别调整来实现消隙。此方式缺点不足是成本增大，需要增加一套伺服驱动系统。现有的机械消隙领域包括以下几种方式1)中心距调整消隙。这是在装配时根据 啮情况调整中心距，以达到减小齿隙的目的。此方式可以补偿齿轮厚误差与中心距误差引 起的常值齿隙，但不能补偿偏心型误差引起的变值齿隙。2)弹簧加载浮动齿轮消隙机构。 这种方式依靠弹簧加载，使齿与齿紧密啮合而达到消隙的目的，但是只能运用于转矩较小 的场合，且只能消除齿轮本身引起的全部齿隙，不能消除轴承以及其他因素引起的齿隙。3) 调整垫片的齿轮消隙机构。此种方式是使齿轮在轴向移动，达到减少齿隙的目的，但是只能 消除齿隙中的常值部分。4)尼龙夹芯齿轮消隙机构。只可运用于数据传动中的结构使用， 负载微小。5)变齿厚双片齿轮消隙机械。只能消除回差中的固定增量部分。6)辅助机构 消隙。此方式通过增加辅助设备如辅助轮系或力矩电机侧载等方法实现，需要增加成倍的 零件占用相当多的空间，增加成本，且不适用大扭矩传递结构。
发明内容
本发明的目的是提供一种双齿轮消隙箱装置，有效消除机床或机械传动轴所产生 的误差，提高传动链整体的传动精度，零部件的加工精度大幅提高。本发明所采用的技术方案是，一种双齿轮消隙箱装置，包括伺服电机，伺服电机通 过电机轴与主动齿轮连接，主动齿轮与从动齿轮和从动齿轮D依次啮合连接，从动齿轮通 过离合器与齿轮A同轴连接，齿轮A与齿轮B啮合连接，齿轮B通过连接轴与齿轮C同轴连 接，齿轮C与大齿轮啮合连接，大齿轮通过输出轴进行传动输出；从动齿轮D通过离合器E 与齿轮F同轴连接，齿轮F与齿轮G啮合连接，齿轮G通过连接轴H与齿轮I同轴连接，齿轮I与大齿轮啮合连接，大齿轮与输出轴连接。本发明的特征还在于离合器和离合器E内部采用板状弹簧。本发明的有益效果是，有效消除机床或机械传动轴所产生的误差，提高传动链整 体的传动精度，加工精度得以大幅度提高；且不受扭矩大小的限制，使用方便，成本显著降 低。
图1是本发明装置的结构示意图2是本发明装置选用不同离合器的允许摩擦量对比曲线图； 图3是本发明装置选用不同的电机功率对比曲线图。图中，1.伺服电机，2.主动齿轮，3.从动齿轮，4.离合器，5.齿轮Α，6·齿轮Β，7.连 接轴，8.齿轮C，9.大齿轮，10.输出轴，11.从动齿轮D，12.离合器Ε，13.齿轮F，14.齿轮 G，15.连接轴H，16.齿轮I。
具体实施例方式下面结合附图和
具体实施方式
对本发明进行详细说明。如图1，本发明装置的结构是，作为动力输入端的伺服电机1通过电机轴与主动齿 轮2连接，主动齿轮2与从动齿轮3和从动齿轮Dll依次啮合连接，从动齿轮3通过离合器 4与齿轮A5同轴连接，齿轮A5与齿轮B6啮合连接，齿轮B6通过连接轴7与齿轮C8同轴连 接，齿轮C8与大齿轮9啮合连接，大齿轮9通过输出轴进行传动输出；从动齿轮Dll通过离 合器E12与齿轮F13同轴连接，齿轮F 13与齿轮G14啮合连接，齿轮G14通过连接轴H15 与齿轮116同轴连接，齿轮116与大齿轮9啮合连接，大齿轮9与输出轴10连接，用于动力 的最终输出。本发明装置采用两套完全相同的传动链，伺服电机驱动两个转向相反的输入从动 齿轮(即从动齿轮3和从动齿轮Dl 1 )，这两个从动齿轮分别位于两个离合器的输入轴上，每 个离合器与一套小齿轮系相连，这两套系统最终都输出到X轴的大齿轮上。使用时，如果一 个离合器连通时，另一个离合器脱开，和它相连的一套轮系就开始驱动X轴大齿轮，开始进 行正向转动。与此同时，X轴的大齿轮又倒拖第二套轮系，当这套轮系中的离合器接通时， 第一套轮系中的离合器脱开并开始产生反向驱动。这样，无论哪一套轮系驱动，另一套轮系 总是将齿轮与轴承上的摩擦力施加给另一齿轮，此摩擦力在该装置中通过了详细的计算论 证，所产生的阻尼力矩和齿轮装置运行中所产生的背隙相抵消，达到消隙的目的。离合器是一种将驱动侧的扭力传送给从动侧的连接器，根据需要可自由地连接或 切离。使用离合器作为消隙结构中的主体基于以下考虑1)性能稳定，品质均一。离合器 内部采用板状弹簧系特殊钢材，并有预应力虽经长期数千万次的ON-OFF动作使用，弹力不 会变化。2)动作特性特优。重视性能的特殊设计，能发挥特优的应答性。3)寿命长。使用 高度耐摩耗的衬垫片，接触电面磨耗最小。4)无齿隙。由于应用板状弹簧，虽有强烈的振动 也不会产生松动，耐性最佳。5)运转宁静。6)选型容易。多种型号的设计符合经济适用原 则，选型方便。7)安装方向不受限制，垂直或水平安装均可。8)构造简单，不占空间，小形 精巧容易装入机构。
本发明装置的工作原理是
1)转矩连接，制动负载所需要的转矩T，由式
T= (Ta + Tl) χ F计算，单位为kgf. m ；F是安全系数(按2. 5取值)；Tl是负载转矩=负载阻
抗及机械摩擦阻抗(kgf.m)，GD2是负载侧惯性(kgf. m2) ；N是相对转数(rpm) ；Ta是加速时
间(sec)，Ta是离合器转矩(kgf.m)，Ta也是加速转矩，是在一定时间内加速到一定转数时
所需要的转矩，
_ GD-'XN 、
Ta=-,单位为 kgf. m。
375 X Ta2)动作量每一次连接或制造所需要的动作量Ee，可由下式计算
GDiXIf Td
Ee = —— K --Γ,单位为kgf. m，Ee值彡Ea值；高频度起停时，不可超过散
f160 、丁a+TlJ
热值Pa。(EeXS) <Pa,单位是kgf.m/min，其中的S是动作频度(次/min)。3)动作时间连接制动负载所需要的时间为t，是离合器本身动作时间tl及负载 加速(减速)时间ta的总和。即t=ti+ta, tl是离合器转矩建立时间(sec)，ta是加速时间。4)动作次数间隙调整前所能动作次数可由下式L=EtZEe计算，该公式中的L是指 动作次数，Ee是动作量(见图2)，Et是第一次间隙调整前的允许动作总量，见下表1为选用 的不同型号的离合器第一次间隙调整前的允许动作总量。表1不同型号的离合器第一次间隙调整前的允许动作总量
型号06081012162025Et36 X IO560X105130X105250XIO5470X105IOXlO7IOXlO7
参照图2，是本发明装置选用不同型号的离合器的允许摩擦量对比曲线图，图中所体现 的参数选型为离合器输入轴在一定转数时所对应的每一次制动所需要的摩擦数值，按此表 进行选型计算，即可完成离合器正确选型。参照图3，是本发明装置选用不同型号的电机功率对比曲线图，表述用户使用电机 相应功率时对应的离合器型号，所选型号不能超出黑色范围，本表的安全系数为2. 5。本发明装置配套不同伺服电机作输入动力时，安全选择范围内电机功率对应选用 的离合器的型号表示图，图中黑色部分为安全系数范围。不得超出安全范围选用，否则无法 保证消隙。本发明的装置，有效消除了机床或机械传动轴所产生的误差，提高传动链整体的 传动精度，使被加工的零部件的精度得以大幅度提高；且不受扭矩大小的限制，内用设备件 产品技术成熟，使用方便，成本显著降低。
权利要求
一种双齿轮消隙箱装置，其特征在于包括伺服电机(1)，伺服电机(1)通过电机轴与主动齿轮(2)连接，主动齿轮(2)与从动齿轮(3)和从动齿轮D(11)依次啮合连接，从动齿轮(3)通过离合器(4)与齿轮A(5)同轴连接，齿轮A(5)与齿轮B(6)啮合连接，齿轮B(6)通过连接轴(7)与齿轮C(8)同轴连接，齿轮C(8)与大齿轮(9)啮合连接，大齿轮(9)通过输出轴进行传动输出；从动齿轮D(11)通过离合器E(12)与齿轮F(13)同轴连接，齿轮F(13)与齿轮G(14)啮合连接，齿轮G(14)通过连接轴H(15)与齿轮I(16)同轴连接，齿轮I(16)与大齿轮(9)啮合连接，大齿轮(9)与输出轴(10)连接。
2.根据权利要求1所述的双齿轮消隙箱装置，其特征在于所述的离合器(4)和离合器 E (12)内部采用板状弹簧。
全文摘要
本发明公开了一种双齿轮消隙箱装置，包括伺服电机通过电机轴与主动齿轮连接，主动齿轮与从动齿轮和从动齿轮D依次啮合连接，从动齿轮通过离合器与齿轮A同轴连接，齿轮A与齿轮B啮合连接，齿轮B通过连接轴与齿轮C同轴连接，齿轮C与大齿轮啮合连接，大齿轮通过输出轴进行传动输出；从动齿轮D通过离合器E与齿轮F同轴连接，齿轮F与齿轮G啮合连接，齿轮G通过连接轴H与齿轮I同轴连接，齿轮I与大齿轮啮合连接，大齿轮与输出轴连接。本发明的装置，有效消除了机床或机械传动轴所产生的误差，提高传动链整体的传动精度，使加工精度大幅度提高；且不受扭矩大小的限制，使用方便，成本显著降低。
文档编号F16H57/12GK101975253SQ20101055823
公开日2011年2月16日 申请日期2010年11月25日 优先权日2010年11月25日
发明者李强 申请人:西安福斯特动力科技有限公司