消隙机构及减速器的制作方法

本发明属于齿轮传动消隙装置，常用于机器人关节、传输平台等工业设备，具体涉及一种新型锥齿轮柔性消隙机构及减速器。

背景技术：

锥齿轮传动系统常用于轴线相互正交的工作环境中，可以将输入力以一定角度的形式(常用角度90°)进行输出。鉴于锥齿轮传动系统结构简单、方便实现传动换向并且可靠性好、强度高，故经常用于工业机器人的关节传动以及车间自动化生产线装置。

目前，锥齿轮的消隙形式主要分为刚性消隙和柔性消隙两种，其中刚性消隙机构多采用垫片形式，将锥齿轮间隙通过增加垫片进行减小，该方式虽然在一定程度上减小了锥齿轮间隙，但不能完全消除间隙，如果垫片过厚反而会加剧锥齿轮的磨损，降低使用寿命；柔性消隙方式多采用压力弹簧消隙机构，将一个锥齿轮分成两个可在切向相对转动的锥齿圈组成，通过弹簧交错拉紧，锥齿轮传动时通过弹簧力可随时适应传动力，从而始终保证锥齿轮传动无间隙，该方式虽然可实现无间隙传动，但由于其结构复杂，不方便制作，同时会降低齿轮的使用强度，所以很少正式应用，也有采用单侧缓冲机构实现消隙功能，但一侧仍存在刚性接触，消隙效果并不十分有效，若同时考虑加工精度，则该方案不能解决齿轮间隙问题。

技术实现要素：

本发明的目的旨在至少解决上述的技术缺陷之一。

为此，本发明的第一个目的在于提出一种消隙机构，所述消隙机构包括：轴承支座，所述轴承支座上设有第一轴承孔和第二轴承孔，所述第一轴承孔上安装有输入轴支撑轴承，所述第二轴承孔上安装有输出轴支撑轴承；轴承侧支座，所述轴承侧支座固定连接在所述轴承支座上；动力输入轴，所述动力输入轴由所述输入轴支撑轴承支撑并转动安装在所述轴承支座上；主动锥齿轮，所述主动锥齿轮安装在所述动力输入轴上；动力输出轴，所述动力输出轴的一侧转动安装在所述轴承支座上，所述动力输出轴的另一侧转动安装在轴承侧支座上，所述动力输出轴上依次安装有前缓冲系统、从动锥齿轮、后缓冲系统、挡板和锁紧螺母。从动锥齿轮前后均安装缓冲系统使从动锥齿轮浮动安装，缓冲系统在锥齿轮间隙柔性补偿的同时还起到了缓冲作用。

在一些实施例中，所述前缓冲系统和所述后缓冲系统分别选自一个或若干个碟簧、板簧、压簧中的一种或多种。进一步优选地，所述前缓冲系统选择碟簧机构，其可称为前碟簧系统，其可由一个或多个碟簧组成，根据使用环境的不用选用不同强度的碟簧；所述后缓冲系统选择碟簧机构，其可称为后碟簧系统，其可由一个或多个碟簧组成，根据使用环境的不用选用不同强度的碟簧；其中，所述前碟簧机构和后碟簧机构的碟簧数量不要求一致。

在本发明中，所述动力输入轴由所述输入轴支撑轴承支撑并转动安装在所述轴承支座上，动力直接连接至动力输入轴，由输入轴支撑轴承进行支撑。

在一些实施例中，所述从动锥齿轮推紧所述前缓冲系统，所述挡板压紧所述从动锥齿轮，所述锁紧螺母用于调整前缓冲系统和后缓冲系统的弹性力。

在一些实施例中，所述第一轴承孔和第二轴承孔垂直正交。

在一些实施例中，所述轴承侧支座通过螺钉紧固连接在轴承支座上。当动力输出轴上的从动锥齿轮、前后缓冲系统、挡板、锁紧螺母和输出轴支撑轴承安装完成后，根据装配先后关系进行轴承侧支座的安装。

在一些实施例中，所述主动锥齿轮采用键连接方式实现径向固定。

在一些实施例中，所述消隙机构还包括主动锥齿轮挡盖，设置在主动锥齿轮的轴向，用于实现主动锥齿轮的轴向固定。

本发明的第二个目的在于提出一种减速器，包括本发明提供的消隙机构。

根据本发明提出的消隙机构，该发明结构简单易实现，高度集成，从动锥齿轮前后均安装缓冲系统使从动锥齿轮浮动安装，不论外界发生多大冲击缓冲系统在锥齿轮间隙柔性补偿的同时还起到了缓冲作用，不影响从动锥齿轮使用强度与使用寿命，可用于多种机构中。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为根据本发明一个实施例的消隙机构的结构示意图；

图2为根据本发明另一个实施例的消隙机构的结构示意图；

图3为根据本发明一个实施例的动力输出轴的结构示意图；

图4为根据本发明一个实施例的动力输出轴的安装示意图。

附图标记说明：

100、消隙机构，10、轴承支座，101、第一轴承孔，102、第二轴承孔，103、输入轴支撑轴承，104、输出轴支撑轴承，20、轴承侧支座，30、动力输入轴，40、动力输出轴，401、前缓冲系统，402、后缓冲系统，403从动锥齿轮，404、挡板，405、锁紧螺母，41、第一轴肩，42、第二轴肩，43、第三轴肩，44、第四轴肩，407、键，50、主动锥齿轮，501、主动锥齿轮挡盖。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。此外，本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的可应用于性和/或其他材料的使用。

参照下面的描述和附图，将清楚本发明的实施例的这些和其他方面。在这些描述和附图中，具体公开了本发明的实施例中的一些特定实施方式，来表示实施本发明的实施例的原理的一些方式，但是应当理解，本发明的实施例的范围不受此限制。相反，本发明的实施例包括落入所附加权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、修改和等同物。

下面参照图1和图2对本发明实施例提出的消隙机构进行详细描述。

如图1-2所示，根据本发明提出的一个实施例的消隙机构的结构示意图，其中，消隙机构100包括：轴承支座10，所述轴承支座10上设有第一轴承孔101和第二轴承孔102，所述第一轴承孔101上安装有输入轴支撑轴承103，所述第二轴承孔102上安装有输出轴支撑轴承104；轴承侧支座20，所述轴承侧支座20固定连接在所述轴承支座10上；动力输入轴30，所述动力输入轴30由所述输入轴支撑轴承103支撑并转动安装在所述轴承支座10上；主动锥齿轮50，所述主动锥齿轮50安装在所述动力输入轴30上；动力输出轴40，所述动力输出轴40的一侧转动安装在所述轴承支座10上，所述动力输出轴40的另一侧转动安装在轴承侧支座20上，所述动力输出轴40上依次安装有前缓冲系统401、从动锥齿轮403、后缓冲系统402、挡板404和锁紧螺母405。在本实施例中，从动锥齿轮403前后均安装有碟簧系统使从动锥齿轮浮动安装，，碟簧在锥齿轮间隙柔性补偿的同时还起到了缓冲作用。所述第一轴承孔101和第二轴承孔102垂直正交。所述主动锥齿轮50采用键连接方式实现径向固定。所述消隙机构100还包括主动锥齿轮挡盖，设置在主动锥齿轮50的轴向，用于实现主动锥齿轮50的轴向固定。

在本实施例中，本发明提供的消隙机构100将将动力通过主动锥齿轮50传递至动力输出轴40，动力输出轴40上的从动锥齿轮403前后两端均安装有碟簧系统。现有锥齿轮传动系统都是存在传动间隙的，传动间隙会使动力输出轴空转，转角精度差。本发明的消隙机构100在从动锥齿轮403的前后端设置了碟簧系统(前碟簧系统401和后碟簧系统402)，使锥齿轮传动实现无间隙的柔性调隙，本发明的碟簧系统采用普通碟簧即可，方便易实现。当出现间隙时后碟簧系统会推动从动锥齿轮403使其与主动锥齿轮50完全啮合，由于从动锥齿轮403的前端也设碟簧系统，推动力达到一定值时会与后碟簧系统402达到力平衡，所以不会发生推动力太大而导致卡死现象，通过前后碟簧的配合实现的锥齿轮的实时间隙调整。在本发明中，从动锥齿轮小端面为前端，大端面为后端(即锁紧螺母侧)，后不赘述。

在本实施例中，本发明的消隙机构的从动锥齿轮403通过键连接设置在动力输出轴40上，从动锥齿轮403两侧均设有碟簧系统，且所述从动锥齿轮403的一端布置双螺母锁紧防松，一方面对从动锥齿轮403推动力进行调整，另一方面对调整后的消隙机构进行锁紧。从动锥齿轮403两侧的碟簧系统不局限于两个碟簧组合使用，可根据受力情况或安装空间等因素进行数量调整，前后碟簧数量不要求统一，只要满足受力关系即可，即正常运行时保证从动锥齿轮浮动连接，两侧均有活动余量即可，碟簧组合使用的数量越多，负载特性越明显，推力越大，根据实际情况选取碟簧即可。

锥齿轮90°传动为最常用垂直传动方式，除90°正交锥齿轮传动机构外，本发明的消隙机构也适用于非90°的斜交锥齿轮的柔性消隙系统。

本发明的消隙机构中的缓冲装置不局限于碟簧一种结构，根据空间、工作环境、安装方式等限制，亦可采用板簧、压簧等，仍属于本发明的保护范围。

如图2所示，所提供的消隙机构的柔性调隙原理如下：系统装配时通过旋紧锁紧螺母405推动从动锥齿轮403后端的后碟簧系统402对从动锥齿轮403产生一个预压力，该预压力使从动锥齿轮403与主动锥齿轮50完全零间隙啮合，从动锥齿轮403前端的前碟簧系统401反推从动锥齿轮403，前、后碟簧系统受力平衡实现从动锥齿轮403的浮动连接，当外力不均或突变时均能维持从动锥齿轮403与主动锥齿轮50之间零间隙啮合，同时由于从动锥齿轮403两侧均有碟簧系统的存在，均为柔性装置，有效地避免齿轮之间的冲击磨损。此外，当工作一定时间后，若发现齿轮传动间隙变大，可调整锁紧螺母405提高预压力进一步调整锥齿轮传动间隙。

如图2、图3、图4所示，动力输出轴401上依次加工有第一轴肩41、第二轴肩42、第三轴肩43和第四轴肩44，其中，第一轴肩41和第四轴肩44用于安装输出轴支撑轴承104，第二轴肩42用于安装前碟簧系统401、从动锥齿轮403、后碟簧系统403、挡板404以及锁紧螺母406，第三轴肩43为过渡轴肩。从动锥齿轮403通过键407连接设置在动力输出轴40上。前碟簧系统401的一端顶在第三轴肩43端，另一端顶在从动锥齿轮403端；后碟簧系统402的一端顶在从动锥齿轮403端，另一端顶在挡板404上，锁紧螺母405安装在动力输出轴40上用于调整前后碟簧系统的压紧力。动力输出轴40的第一轴肩41和第四轴肩44分别通过输出轴支撑轴承104安装在轴承支座10上。

本发明还提供了一种减速器，含有本发明提供的消隙机构。

本发明的技术效果：本发明提出一种新型锥齿轮柔性消隙机构，可用于工业、医疗、服务等各种领域，实现锥齿轮的零间隙传动。传动消隙机构大部分通过弹簧机构进行消隙齿轮设计，同时需要对锥齿轮进行内外圈拆分，不仅结构十分复杂，而且大大降低了锥齿轮的使用强度。采用碟簧机构的锥齿轮消隙系统，在进行锥齿轮柔性消隙的同时，不会对齿轮强度产生任何影响，结构也十分简单易实现，提高锥齿轮的使用寿命。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

以上所述本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所作出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。