专利名称：行星传动无级调速装置的制作方法
技术领域：
本实用新型是行星传动无级调速装置。属于行星、摆线、少出差、谐波传动装置一种改进。有自转和公转，齿数相差很少，基本上属于少齿差传动，所以改进的方法基本相同。适用于机床、雷达、化工、矿山、起重机械等。
现在国内外所用的行星、摆线、少齿差、谐波传动装置，见“化学工业部出版的机械设计手册中第二版第七章行星齿轮传动617-744页，第三章168页”。改进前结构总成。见附图第1页，
图1是行星齿轮减速器，图2是摆线齿轮减速器，图3是少齿差齿轮减速器，图4是谐波传动减速器。这四种减速器，只有单一转速输出，不能变速。现代由于技术的发展，出现了各种调速电机，安装后也能使这四种减速器变成无级调速装置。但是由于减速器自身不能变速，只能在低速区运转。例如速比为100的减速器，电机最高转数为3000rpm，所以低速区的最低转数0.001rpm，最高转数为30rpm，再高一些是不可能的，所以应用范围很窄。本发明解决了这个最高转数，能达3000rpm。
一、本发明的目的行星、摆线、少齿差、谐波传动，这四种减速器本身不能变速，只有单一转速输出，本发明的目的解决了这一难题，能使减速器自身变速。变速范围由低到高，由高到低自由变速。转数范围为零至几千到上万转/分，(输入转数)而扭矩则是由大到小，由小到大，自由变化。可以广泛的应用于机床、雷达、化工、矿山、起重机械等设备。
二、本发明的目的是这样实现的1、本实用新型是行星传动无级调速装置，它包括四种无级调速装置是用代号“A”“B”“C”“D”分别表示四种无级调速装置。
“A”行星齿轮无级调速装置，“B”摆线齿轮无级调速装置，“C”少齿差行星齿轮无级调速装置，“ D”谐波齿轮无级调速装置。这四种无级调速装置均属于行星齿轮传动，有自转和公转，其特征是将内齿轮、针轮、刚轮做成可转动的，尾部延长，能够安装各种离合器，各种调速机构，还可安装各种带、链等，在输入、输出轴，外壳等安装离合器和调速机构，各种带、链条等传动等可实现无级调速在这些调速机构上安装无级调速电机就能实现，“A”“B”“C”“D”四种无级调速装置。可实现低速为零无级的升高到输入级的最高转数，自由变化范围很宽的调速，力矩由大到小无级变化，精定位时无爬行。
2、对实现上述目的概括描述结构安排上分类对附图加以说明结构总成001；001A表示″A″装置结构总成002；002A；003；003A；004；004A005表示″B″装置结构总成006；006A；007；表示″C″装置结构总成008；008A表示″D″装置结构总成001A是表示″A″装置用电磁离合器与蜗杆混合使用的一种方法，也就是表示用离合器与调速机构混合交替使用的方法之一。
结构总成002″A″是表示″B″装置，是表示电磁离合器与蜗杆混合使用的一种方法，以上属于离合器与调速机构结合使用的一种方法，结构总成003、004、004A内齿轮(1)外环做成蜗轮形式。
结构总成006A表示″C″结构总成的008A表示″D″也都表示离合器与调速机构混合使用的方法之一。
结构总成001、002、003、004、004″A″、006、007、008用蜗杆蜗轮控制属于出齿轮调速机构的装接无级调速电机组成无级调速装置结构总成0011表示两轴线平行的，齿轮调速装置结构总成0012表示两轴线相交的齿轮调速装置结构总成0013表示用链条、带类作调速机构的调速装置。
3、对″A″、″B″、″C″、″D″结构总成附图编号说明图(1)表示″A″、″B″、″C″、″D″装置的内齿轮，″A″图(2)表示行星齿轮，″B″图(2)表示摆线轮，″C″图(2)表示外齿轮，″D″图(2)表示柔轮，图(3)表示波发生器，图(4)表示太阳轮，图(5)表示电刷，图(6)表示么擦片外壳，图(7)表示蜗轮，图(8)、(8A)、(8B)、(8C)表示蜗杆，图(9)表示外壳，图(10)表示电刷，图(11)表示牙嵌图(12)表示环形牙嵌，图(13)表示电磁离合器，图(14)表示电磁离合器，
图15表示电刷，
图16表示输入轴，图(17)表示内么擦片，图(18)表示外么擦片，图(19)表示电磁离合器，图(20)表示输出轴，图(21)表示内么擦片，图(22)表示外么擦片，图(23)表示内外壳，图(24)表示齿形带图(25)表示齿轮，图(26)表示偏心轴，图(27)表示电机前端输入轴齿轮，图(28)表示装在内齿轮前端的大齿轮图(29)表示无级调速电机，图(30)表示主电机，图(31)表示内齿轮后尾端上的花键螺母，图(32)表示轴承，图(33)表示输出轴上的外壳三、对实现本发明作详细描述。(用详细描述之一；之二；之三；之四，实现本发明。)其主要特征是也是核心技术。“将内齿(1)做成有尾部的，可以转动的，也可将行星齿轮(2)针轮(2)外齿轮(2)柔轮(2)做成有尾部的可转动的，在其上面安装各种离合器各种调速机构和各种传动带链条作调速机构，实现无级调速”。用电磁离合器和蜗杆控制的结构总成描述1、详细描述之一用电磁离合器和蜗杆混合使用的无级调速装置。
用结构总成001A；002A；006A；008A说明之，右端电磁离合器(19)用键安装在输入(16)上，电磁离合器(14)安装在内外壳(23)上，两电磁离合器(14)、(19)之间用环形牙嵌(12)连接，牙嵌内装有外么擦片(18)可以随环形牙嵌转动，内么擦片(17)装在内齿轮(1)尾部花键上可以花键槽移动和转动，电刷(15)通电时，电磁离合器(19)产生强大磁场将么擦片吸过来，环形牙嵌(12)与牙嵌(11)结合为一体随输入轴(16)转动，代动内齿轮(1)转动，输出轴(20)也跟着同步转动，其输出转数等于电机输入转数，n2＝n1，式中n2为输出转数，n1为输入转数，也是该装置的最高转数，当电刷(15)断电，电刷(10)通电，环形嵌(12)被电磁离合器(14)吸合为一体与左侧的牙嵌(11)啮合为一体与右侧牙嵌(11)脱开，这时内齿轮(1)被固定不能转动，恢复到改进前的状态，仅仅是个减速器，只有单一速度输出，也是该装置的最低转数，蜗杆(8)安装在内外壳(23)上，蜗轮(7)左侧安装么擦片外壳(6)，壳内外么擦片(22)能沿壳内滑动和转动，电磁离合器(13)安装在内齿轮(1)前段浮动着，当电刷(5)通电时，电磁离合器(13)产生强大磁场将内外么擦片(21)与(22)吸合为一体与蜗轮同步转动，蜗轮的转数受蜗杆受无级调速电机控制，为了互不干拢，可将蜗杆设计成不自锁的，做成三线或四线蜗杆，如果电刷(5)(10)(15)全部断电，则电刷环形牙嵌处于中间位置，内齿轮(1)处于自由状态不受控制，输入轴(16)转动时而输出轴(20)转数为零，单纯用电磁离合器控制时只有高、低、零三种转数用无级调速电机用蜗轮蜗杆控制内齿轮(1)或(2)的目的，使内齿轮的转数由低到高或由高到低无级的变化，输出轴(20)得到无级的转数输出，如果输入轴(16)装接普通交流电机也能获得无级调速装置，而且是调速范围很宽，扭矩范围很宽。
蜗轮(7C)安装在输出轴(20)上，蜗杆(8C)安装在外壳(23)上，也可以安装电磁离合器，其目的是控制输出轴(20)继续转动，或迅速同步停止转动，下边有详细论述2.详细描述之二不用电磁离合器，单纯用蜗轮蜗杆控制的实现，″A″、″B″、″C″、″D″无级调速装置，请见结构总成001；002；003；003A；(第20页图)004；004A；006；007；008也代表着用齿轮做调速机构控制的示意图，这是一种结构简单制造安装容易的无级调速装置，在接在输入轴(16)上的电机是主电机(30)用一般的交直流电机都可以，但是装在蜗杆上的电机必须采用无级调速电机才能实现无级调速装置，因为蜗杆在无级调速电机驱动下，蜗轮(7)内齿轮(1)或外齿轮(2)也随着无级的转动，所以输出轴(20)是无级的转动输出，这样就实现了无级调速装置。
当输入轴(16)高速旋转时，内齿轮(1)固定不动，输出轴(20)，只有单一的低速输出，成为改进前的减速器。当内齿轮(1)做成活动的可转动的安装蜗轮(7)用花键螺母锁紧固牢，蜗杆(8)两端安装止推轴承，装入外壳(9)内，蜗杆一端安装无级调速电机实现无级调速。
当蜗轮的转数由低到高，由高到低无级变化时，内齿轮(1)也如此变化，当内齿轮(1)的转向与输出轴(20)同向时则输出轴(20)转数等于两个转数相加，方向相反时则输出轴(20)转数等于两个转数相减，而扭矩也是相加和相减的变化这种无级调速装置的性能是，设改进前减速器的输出轴(20)的转数为20转\分，改进后用蜗轮蜗杆控制内齿轮的转数，由低到高变化，假设变化到最高1000转时分，转向相同时，则输出轴(20)的转数为20+1000＝1020转\分，转向相反时，则20+(-1000)＝-980转\分如果反相转数为-20，输出轴(20)的转数为20+(-20)＝0转\分，这时转数范围为零/分，最高输入转数\分。它的三种转数为0转/分，-980转/分，+1020转/分。
3.详细描述之三实现微米级(μ)进给传动的方法。
将输入轴(16)接交流变频无级调速电机，转数范围为45-4500转\分，速比1∶100(请见青海第一机床厂的×H754卧式加工中心主传动)″A″、″B″、″C″、″D″这四种调速装置，均可以串联，并联，混联使用，串联时输出轴(20)可以当输入轴(16)那样使用，可以安装各种离合器和调速机构，使其自由变速现在用少齿差变速装置描述第一级少齿差变速装置的速比为i＝100第二级少齿差变速装置速比为i＝100简单计算述比范围采用双级串联i＝1/100×1/100×＝1/10000速比范围最高转数为4500转/分，最低转数为45×1/100×1/100＝0.0045转/分，所以速比范围为0.0045-4500转/分，如果将0.0045转/分用于滚珠丝杠进给，螺距为12MM，则理论进给量为0.0045转/分，0.0045×1200μ＝5.4μ/分如果每分钟按45转进给，每转进给量为5.4÷45＝0.12μ/转，这样高精度进给量只有采用调速电机才能实现微米(μ)级进给，电气控制也比普通交流电机复杂成本很高，对我国普通机床技术改造很难实现，有的厂家虽然设计制造了经济型数控机床，由于精度低，成本高，很难大面积推广。
4.详细描述之四主电机采用交流电机，调速装置采用无级串联实现μ级进给。
采用普通交流电机实现高精度微米μ级进给，增加一级调速装置就可以了，成本增加几千元，就能实现μ级进给，简单计算是设主电机转数1500RPM，减速器三级串联，速比为1/100×1/100×1/100＝1/1000000，计算1500×1/1000000＝0.15转/分，设进给丝杠螺距为12MM＝1200μ则0.151200＝1.8μ/转，如果速比再大些，螺距再小些，工人在操作电机按扭启动时采用点动法进给，就可以实现μ级进给。也就是每转1μ进给。
本发明设计并非如此简单的就能实现V级进给，因为行星少齿，差被动轮继续转动靠各环节的摩阻力，使输出轴(20)慢慢停止下来，这是这四种调速装置，不能广泛应用于机床，不能应用于精定位的主要原因。本发明解决了这个难题，解决的办法是这样的在输出轴(20)上安装，各种离合器调速机构当两个调速装置串联使用时，则输出轴(20)与当做输入轴(16)那样使用，本例题采用了电磁离合器，蜗轮蜗杆做调速机构做阻尼机构，使输出轴(20)与输入轴(16)同步转动同步停止，当输入轴(16)停止转动时，输出轴(20)上的电磁离合器提前几秒种，通电使么操片吸合产生了强大的阻力，制止输出轴(20)转动，当输入轴(16)启动时，输出轴上的电磁离合器，超前断电，能准确同步启动，如果采用双蜗杆控制蜗轮，因为蜗杆(8C)安装在外壳(33)上产生反作用力抵消蜗杆的轴向力，抵消惯性力，用消除间隙的双蜗杆控制蜗轮(7C)，因为蜗轮(7C)用键牢牢安装在输出轴(20)上同步转动，同步停止，始终抵消被拖动物体产生的惯性力，防止爬行，这就要求双蜗杆(8C)上的电机与输入轴(16)上的电机用PC电器或数控控制实现自动化，双蜗杆(8C)采用不自销的三线或四线蜗杆与电机联结端采用钢球保险结合子，防止与输入轴(16)系统间的干涉，破坏零件，双蜗杆(8C)控制系统主要用于大负荷转动件，实现(μ)级进给。这是一种用两台调速电机，一个驱动输入轴(16)，一个驱动输出轴(20)的电机，两个电机合力驱动输出轴(20)，可增大输出扭矩。
四、用两轴线相交、平行齿轮、各种带、链条等例子实现本发明以上说明的是用蜗杆、蜗轮电磁离合器作调速机构也可用球面蜗杆调速，螺旋齿轮传动和电磁离合器混着使用作调速机构因为他们都是两轴线交错的齿轮啮合。都能用于以上四种传动装置。其方法与上述例题相同。
上述这些装配图均可安装，两轴线平行的圆柱齿轮、斜齿轮、内齿轮作调速机构均可以，现在选用圆柱齿轮作例题说明。两圆柱齿轮结构总成0011，是作调速机构的例子，也可以采用务种离合器结合交替使用，见19页传动机构图表，39栏内各齿轮作调速机构也如此，具体安排使用方法同前所述。
两轴线相交的圆锥齿轮、直齿轮、螺旋齿轮、曲线齿轮等作调速机构，结构总成0012是选用圆锥齿轮作例题作调速机构，也可以同各种离合器混合交替使用，见19页传动机构图表40栏内各种齿轮作调速机构也如此，具体安排使用方法同前所述。结构总成0011、0012与电磁离合器混合安装及其使用方法同前结构总成001A、002A、006A、008A等相似。
上述这些调速方法是外接调速电机作调速机构，还可以外接皮带、三角带、圆胶带、绳索、链条、齿形带等与无级调速电机作调速机构现用齿型带例题说明之。如装配图0013，齿形带(24)，齿轮(25)轴(26)齿轮(28)，轮(28)内孔有六个花键与内齿轮(1)尾端的几个键槽的齿合形成一体。
可以代动内齿轮(1)随着转动，其动作过程同前例题所述。
以上是在输入端安装各种调速机构和离合器的。
以下是在输出端安装各种调速机构和离合器，但是由于安装方法类似，所以仅用一例题(用蜗杆)说明之。
在输出轴(20)可以安装各种齿轮各种离合器，作阻尼装置，其目的防止运动物体惯性所产生的爬行，本例题结构总成002A、003A，在输出轴(20)上安装四线蜗杆(8C)蜗轮(7C)是各种齿轮一个应用例题，是利用物体运动对蜗杆所产生的轴向力，而蜗杆所产生的反作用力抵消，在输出轴(20)上安装电磁离合器或其他离合器，利用么擦片的阻力，来抵消物体运动所产生的惯性力其目的是提高定位精度。
具体使用方法定位时主电机停止转动输入轴(16)，也停止转动而输出轴(20)是拖动物体的，物体由惯性的作用继续运动尽管运动位移很小微量位移，而且也是运动。本发明在输出轴上(20)安装了蜗轮、蜗杆、电机控制，可以采用pc控制，电器系统协调，控制使用，对于用么擦片，钢球等控制的，也是如此，产生强大的阻力，抵消物体爬行时惯性力从而达到提高定位精度的目的。
关于采用双蜗杆控制摆线传动无级调速装置，见装配图003A(结构总成)，也适用于“A”“C”“D”装置，电机(29)是无级调速电机，电机(29)旋转时蜗杆8A、8B在齿形带(24)的传动轴(26)齿轮(25)的传动下同步同向旋转，但是两蜗杆螺纹不是同向是左向和右向使蜗轮“7”旋转带动内齿轮(1)和输出轴(20)旋转。
关于在输出轴(20)上安装单、双蜗杆和安装电磁离合器或其他离合器与内齿轮(1)上安装方法完全相同，不再重复。
权利要求1.″A″行星齿轮无级调速装置，″B″摆线齿轮无级调速装置，″C″少齿差行星齿轮无级调速装置，″D″谐波齿轮无级调速装置，这四种装置均属于行星传动，有自转和公转，其特征是将内齿轮(1)做成有尾部的可以旋转的，行星齿轮(2)柔轮(2)，外齿轮(2)，针轮(2)也可以做成有尾部的可以旋转的，输入轴(6)，外壳(9)、(23)，内外壳(23)，外壳(33)，输出轴(20)在其上面安装各种离合器，各种调速机构，各种带、链条等传动件，做调速机构，还可用两轴线相交的两轴线平行的各种齿轮做调速机构，每种件都可以与无级调速电机相连构成无级调速装置。输出轴(20)可以安装上述另件当输入轴(16)那样使用，组成双级三级多级串联。
2.按权利要求1所述的无级调述装置，其特征是选用蜗杆作调速机构″A″装置结构总成001.″B″装置结构总成002，003，004，004A，005，″C″装置结构总成006、007、″D″装置结构总成008，在这四种装置上安装蜗轮(7)、(7C)，蜗杆(8)、(8A)、(8B)、(8C)两端安装上推轴承，装在外壳(9)，内外壳(23)，外壳(33)，与无级调速电机连接，结构总成003、004、004A内齿轮外圈做成蜗轮与蜗杆啮合，采用蜗杆控制分别安装无级调速电机。
3.按权利要求1、2所述的无级调速装置，其特征是；选用蜗杆作调速机构与电磁离合混用的调速装置。″A″装置结构总成001，″B″装置结构总成001A、002A，″C″结构总成006A，″D″装置结构总成008，安装蜗杆(8)、(8A)、(8B)、(8C)蜗杆两端安装止推轴承，装在内外壳(23)，外壳(33)上与无级调速电机联接，结构总成001A、002A分别安装电磁离合器，(14)、(19)用键牢固，内外壳(23)安装电磁离合器(14)(19)之间用外么擦片(18)，内么擦片(17)环形牙嵌(12)联结，内齿轮(1)前端安装电磁离合器(13)，用螺钉紧固，与外壳(6)之间用么擦片(22)内么擦片(21)外壳(6)联结，内外么擦片吸合时蜗轮(7)外壳(6)电磁离合器(13)，内齿轮(1)为一体，可同向转动，同时停止。
4.按权利要求1所述，″A″无级调速装置结构总成0011其特征是做成了两轴线平行的两圆柱齿轮啮合，无级调速电机(29)驱动小齿轮(27)与安装在内齿轮(1)上的大齿轮(28)啮合。
5.按权利要求1所述，″C″装置，结构总成0012其特征是作成了两轴线相交的两圆锥齿轮啮合与无级调速电机(29)联接，小锥齿轮(27)与电机相联，大齿轮(28)与内齿轮(1)上的电磁离合器相连，电磁离合器(14)与内外壳(23)相联，电磁离合器(19)与输入轴(16)牢固的装在一体，组成了两轴线相交的与电磁离合器混合使用的″C″装置。
6.按权利要求1所述无级调速装置其特征是可用皮带、三角带、圆胶带、绳索、链条、齿形带、作调速机构，结构总成0013，是两轴线平行的小齿轮(27)安装在电机(29)上，大齿轮(28)安装在内齿轮(1)尾部上，两齿轮间用齿形带(24)传递扭矩。
7.按权利要求1、2、3所述的无级调速装置，其特征是在输出轴(20)上可以安装各种齿轮，离合器作调速机构，作阻尼装置，结构总成002A、003、003A、安装蜗杆(8C)(8D)蜗轮(7C)。
专利摘要本实用新型是行星传动无级调速装置，它由四种无级调速装置组成。A.行星齿轮无级调速装置，B.摆线齿轮无级调速装置，C.少齿差齿轮无级调速装置，D.谐波齿轮无级调速装置，他们有共同的特点，输出轴上的太阳轮偏心套自转、内齿轮公转，将内齿轮及输出轴安装调速机构，组成了无级调速装置。调速机构可用各种齿轮、带类、链条等并与各种离合器结合交替安装与无级调速电机结合使用，其特性是低转数调速或较大转数时始终保持大扭矩使用，可用于机床、雷达、化工、矿山、起重机械等使用。更适合于高精度定位装置，体积小、重量轻、功率大。
文档编号F16H37/04GK2242369SQ95232680
公开日1996年12月11日 申请日期1995年11月10日 优先权日1995年11月10日
发明者邢万义, 邢超, 张素萍 申请人:邢万义, 邢超, 张素萍