一种消除传动链间隙的预紧装置的制作方法

本发明属于进给系统传动链技术领域，具体涉及一种消除传动链间隙的预紧装置。

背景技术：

现代机电一体化设备进给系统的性能直接决定设备的传动精度和效率，其性能受诸多因素的影响，其中最重要的因素便是传动链接触部件的间隙，包括齿轮副啮合间隙、万向节间隙、键槽配合间隙等。而设备或机构进给系统，特别是连续控制系统，要求对进给运动(包括直线运动和旋转运动)的位置和速度两个方面同时实现准确控制，这样就要求机械传动系统具有较高的定位精度和传动响应特性。进给系统由于经常处于正、反连续随时变向状态，如果传动链中齿轮传动副或其它接触部件存在间隙，在正、反换向后，机构执行端的实际转角就会与指令系统的输出轴之间存在误差，也就会使进给运动滞后于指令系统输出轴，久而久之，传动误差越来越大，尤其是在受工作环境或安装空间限制时，不能在机构的实际执行端设置监测仪表等方式时，便无法准确掌握和判断机构实际执行端的运动位置，影响传动链的传动精度。因此必须采取措施消除齿轮传动副等接触部件中的间隙，以提高进给系统的传动精度和定位精度。目前机械结构中通过可调中心法、双联齿轮双向传动、防间隙的辅助齿轮传动装置、斜齿圆柱齿轮和直齿锥齿轮传动装置可以消除齿轮传动间隙，也可以通过提高键槽等接触零部件机械加工的精度来减小传动链间隙。

上述消除或减小传动链间隙的装置或方法，结构均较为复杂，对齿轮等接触部件加工精度要求较高，对进给系统的长期平稳性和精度保持性均无法保证，影响设备或机构的传动精度。

技术实现要素：

针对现有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种消除传动链间隙的装置，在不需要提高齿轮等接触零部件加工制造精度的前提下，可自动消除进给系统传动链上各种间隙，真正实现传动链输出端和执行端的无间隙传动。

为达到以上目的，本发明采用的技术方案是一种消除传动链间隙的预紧装置，用于消除通过传动链接触部件连接的进给系统的输出端与执行端之间的传动误差，其中，包括设置在所述执行端的传动轴上、与所述传动轴同轴的盘状的固定端，相互嵌套的第一平面涡卷弹簧和第二平面涡卷弹簧，所述第一平面涡卷弹簧和所述第二平面涡卷弹簧的结构相同、尺寸一致、弹簧扭矩产生方向相同，串联使用，所述弹簧扭矩随着所述传动轴正向转动逐渐增大，所述传动轴反向转动时，所述弹簧扭矩自动释放，消除传动链间隙，所述第一平面涡卷弹簧和所述第二平面涡卷弹簧的内侧一端对称固定在所述传动轴的两侧，所述第一平面涡卷弹簧和所述第二平面涡卷弹簧的外侧一端对称固定在所述固定端上。

进一步，所述固定端与所述传动轴之间为非固定连接，所述传动轴可以转动，所述固定端为固定设置，不可动。

进一步，所述第一平面涡卷弹簧和所述第二平面涡卷弹簧位于所述固定端的同一个侧面上，所述第一平面涡卷弹簧和所述第二平面涡卷弹簧处于同一个平面内。

进一步，所述固定端上设有沿直径对称的两个弹簧固定销，每个所述弹簧固定销旁设有一个挡销，所述第一平面涡卷弹簧和所述第二平面涡卷弹簧的外侧一端通过所述弹簧固定销和所述挡销的夹持固定在所述固定端上。

更进一步，所述弹簧固定销和所述挡销和所述固定端为一体成型零件；或者，所述弹簧固定销和所述挡销通过焊接或螺纹固定设置在所述固定端上。

进一步，所述传动轴上设有沿直径对称的开口槽，所述第一平面涡卷弹簧和所述第二平面涡卷弹簧的内侧一端通过所述开口槽固定在所述传动轴上。

进一步，所述第一平面蜗卷弹簧和所述第二平面蜗卷弹簧初始组装在所述传动轴上时就加载有预紧力。

本发明的有益效果在于：

1.在不需要提高齿轮等接触零部件加工制造精度的前提下，可自动消除进给系统传动链上各种间隙，保证系统可正、反方向连续运转，运行平稳，传动精度高。

2.整个装置机械结构、加工工艺和装配工艺简单，空间占用小，成本低，无需焊接，抗冲击振动，可在高温环境下使用，真正实现传动链输出端和执行端的无间隙传动。

附图说明

图1是本发明具体实施方式中设有消除传动链间隙的预紧装置的进给系统传动链的工作原理示意图；

图2是一种消除传动链间隙的预紧装置的立体示意图；

图3是一种消除传动链间隙的预紧装置正视图；

图中：1-输出端(例如电机)，2-动力输出轴，3-齿轮副，4-万向节，5-键，6-预紧装置，7-执行端，8-固定端，9-第一平面涡卷弹簧，10-弹簧固定销，11-挡销，12-传动轴，13-第二平面涡卷弹簧。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。

图1为进给系统传动链的工作原理示意图，一般传动链都是由输出端1(例如电机或其它动力源)提供动力，传递到动力输出轴2上，通过齿轮副3、万向节4以及键5等方式实现传动链的变速或变向等功能，最终将动力传递到执行端7，完成力或者扭矩的传递，但齿轮副3存在啮合间隙、万向节4存在传动间隙、键5与键槽存在配合间隙，导致整个传动链在多次长期正、反换向后，传动链执行端7的实际转角或位置就会与进给系统的动力输出轴2之间存在误差，即执行端7滞后于动力输出轴2，久而久之，传动误差越来越大，在受工作环境或安装空间限制时，不能在机构的实际执行端设置监测仪表等，便无法准确掌握和判断执行端7实际运动位置，影响传动链的传动精度。而在传动链上设计有预紧装置6后，可消除齿轮副3、万向节4和键5等连接接触部件中的间隙，以提高进给系统传动链的传动精度和定位精度。

如图1、2、3所示，本发明提供的一种消除传动链间隙的预紧装置，用于消除通过传动链接触部件连接的进给系统的输出端1与执行端7之间的传动误差。

预紧装置6包括固定端8、第一平面涡卷弹簧9、弹簧固定销10、挡销11、第二平面涡卷弹簧13等部件。

固定端8为盘状，设置在执行端7的传动轴12上，与传动轴12同轴，固定端8与传动轴12之间为非固定连接，传动轴12可以转动，固定端8为固定设置，不可动。

第一平面涡卷弹簧9和第二平面涡卷弹簧13相互嵌套，第一平面涡卷弹簧9和第二平面涡卷弹簧13的尺寸一致(结构、大小、材质、弹簧扭矩都一致)、弹簧扭矩产生方向相同，串联使用，弹簧扭矩随着传动轴12正向转动逐渐增大，传动轴12反向转动时，弹簧扭矩自动释放，消除传动链间隙，第一平面涡卷弹簧9和第二平面涡卷弹簧13的内侧一端对称固定在传动轴12的两侧，第一平面涡卷弹簧9和第二平面涡卷弹簧13的外侧一端对称固定在固定端8上。第一平面蜗卷弹簧9和第二平面蜗卷弹簧13初始组装在传动轴12时就加载有一定的预紧力。

第一平面涡卷弹簧9和第二平面涡卷弹簧13位于固定端8的同一个侧面上，第一平面涡卷弹簧9和第二平面涡卷弹簧13处于同一个平面内。

固定端8上设有沿直径对称的两个弹簧固定销10，每个弹簧固定销10旁设有一个挡销11，第一平面涡卷弹簧9和第二平面涡卷弹簧13的外侧一端通过弹簧固定销10和挡销11的夹持固定在固定端8上(即第一平面涡卷弹簧9和第二平面涡卷弹簧13的外侧一端弯曲成与弹簧固定销10半径相同的弧形勾，挂在弹簧固定销10上)，可避免第一平面涡卷弹簧9和第二平面涡卷弹簧13在振动环境下意外脱落。

弹簧固定销10、挡销11和固定端8为一体成型零件；或者，弹簧固定销10和挡销11通过焊接或螺纹固定设置在固定端8上。

传动轴12上设有沿直径对称的开口槽，第一平面涡卷弹簧9和第二平面涡卷弹簧13的内侧一端通过开口槽固定在传动轴12上(即第一平面涡卷弹簧9和第二平面涡卷弹簧13的内侧一端的卷边内侧卷边插入开口槽)。

当传动链上的传动轴12正向转动时，带动第一平面涡卷弹簧9和第二平面涡卷弹簧13的内侧一端一起旋转，第一平面涡卷弹簧9和第二平面涡卷弹簧13的外侧一端则固定在固定端8上，第一平面涡卷弹簧9和第二平面涡卷弹簧13逐渐收紧，当传动轴12反向转动时，利用第一平面涡卷弹簧9和第二平面涡卷弹簧13的回复力，可消除传动链上齿轮副3、万向节4和键5等传动接触部件中的配合间隙。

预紧装置6的第一平面涡卷弹簧9和第二平面涡卷弹簧13的内侧一端与传动轴12之间，第一平面涡卷弹簧9和第二平面涡卷弹簧13的外侧一端与弹簧固定销10之间，均无需焊接，无焊接应力集中问题，可在高温环境下使用。本发明在不需要提高齿轮等接触零部件加工制造精度的前提下，弹簧预紧可自动消除进给系统传动链上各种间隙，保证系统可正、反方向连续运转，无空程，传动精度高。

本发明所述的装置并不限于具体实施方式中所述的实施例，本领域技术人员根据本发明的技术方案得出其他的实施方式，同样属于本发明的技术创新范围。