专利名称：自动消隙蜗轮分度机构的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种精密分度机构，尤其是一种借助蜗轮蜗杆副，使高速伺服电
机转速大幅度降低，而扭矩大幅度增大，从而实现精密分度的机械装置。
背景技术：
已有精密分度机构包括蜗轮蜗杆分度机构、预加载双斜齿轮分度机构、低速大力矩伺服电机直驱分度机构，以及端齿盘分度机构等。与后两者相比，蜗轮蜗杆分度机构具有结构简单，能够自锁并能承受切削力冲击的优点，与后第三者相比，蜗轮蜗杆分度机构具有可任意角度分度的优点。而蜗轮蜗杆分度机构的缺点是分度精度较低。 已有的蜗轮蜗杆分度机构一般采用高精度蜗轮蜗杆副和可调整蜗轮蜗杆间隙的机构，高精度蜗轮蜗杆副十分昂贵，而蜗轮蜗杆副要得以运行，必须保证蜗轮蜗杆之间有合理间隙，而高精度蜗轮仍然有一定的节圆跳动，高精度蜗杆也存在一定的节圆跳动，为保证当两者跳动量均达到最大值时蜗轮蜗杆之间仍有一定的最小间隙，当两者跳动量均达到最小值时，蜗轮蜗杆之间的间隙就比较可观了，该间隙的存在，导致对于一定的蜗杆角度输入，蜗轮输出的角度不是唯一值。蜗轮实际输出的角度将在上述间隙所确定的范围内变动，它将受到蜗轮所受磨擦力距、与蜗轮相连的工作台和工件的惯量、运行的速度变动及工件的偏重(当蜗轮轴线非水平时)的影响而变化。此外，蜗杆轴承的轴向间隙和径向间隙，蜗轮轴承的径向间隙，还将进一步加大蜗轮输出角度的变动范围。所以即使用昂贵的高精度蜗轮蜗杆副制造的分度机构仍难以达到10秒以上精度。 用于精密调整蜗轮蜗杆间隙的机构已有多种，但均只能调小但不能消除间隙。
实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题是避免上述现有技术的存在的不足之处，提供一种自动消隙蜗轮分度机构，从而保证蜗轮输出角度相对于蜗杆输入角度的唯一性，提高蜗轮蜗杆分度机构的重复精度。 本实用新型解决技术问题采用如下技术方案。 本实用新型自动消隙蜗轮分度机构，在箱体内设置相互啮合的蜗轮和蜗杆，伺服电机通过连轴器与蜗杆相连接，其特征是在箱体内设置消隙机构，所述消隙机构的可动部分具有可以伸出与所述蜗杆的蜗杆承压面相接触，并对蜗杆施加压力的加压触头，压力的方向垂直于或倾斜于蜗杆的轴线、指向蜗轮并通过蜗轮的中心平面。[0008] 本实用新型自动消隙蜗轮分度机构的结构特点也在于 所述消隙机构设置为油缸或气缸，分度定位状态下以所述油缸或气缸中可伸縮的活塞杆的杆端为加压触头。 所述消隙机构设置为以气缸或电机为驱动件的机械增力机构，分度定位状态下以所述气缸或电机驱动机械增力机构，所述加压触头设置在所述机械增力机构的增力部位；[0011] 所述消隙机构设置为一只碟形弹簧和用于压縮所述碟形弹簧的加力机构；设置加力推杆与所述碟形弹簧联动，所述加压触头位于加力推杆的杆端；分度回转状态下以所述加力机构压縮碟形弹簧，加压触头脱离与蜗杆的接触；分度定位状态下所述碟形弹簧释放压力，并通过加力推杆使加压触头抵于蜗杆承压面；所述加力机构为液压机构、气动机构、气动机构和机械增力机构、电机和机械增力机构，或为电磁机构。[0012] 所述蜗杆承压面是与蜗杆的轴线同轴的圆锥面或圆柱面。 本实用新型通过在蜗轮蜗杆分度机构箱体内安装一个消隙机构，消隙机构的可动部分在蜗轮回转运行时縮回不接触蜗杆，使蜗轮蜗杆之间保持合理间隙以保证正常运行，而当伺服电机完成分度回转后，消隙机械中可动部分伸出与蜗杆接触，并对蜗杆向蜗轮方向施加推力，使蜗杆向蜗轮方向发生位移，该位移由蜗杆轴承径向间隙的消失，蜗轮轴承径向间隙的消失和蜗杆及蜗杆轴承所产生的微量弹性变形所合成。位移的结果使蜗杆齿面紧紧压在蜗轮齿面上，从而消除了蜗轮蜗杆之间的间隙，并消除了蜗杆轴承径向间隙及蜗轮轴承径向间隙，大大提高了蜗轮分度角度的唯一性，即重复精度。 如果再增加一个消隙机构，在高速伺服电机完成分度回转后，对蜗杆轴向施加推
力，使蜗杆轴承轴向间隙消失，可进一步提高蜗轮分度定位角度的重复精度。 对于这样两个消隙机构，可以通过设置蜗杆与消隙机构可动部分的接触面是与蜗
杆同轴的圆锥面来加以取代，考虑到工艺性，消隙机构可以与蜗杆同轴安装或对蜗杆垂直
安装，消隙机构的可动部分与蜗杆的接触面是与蜗杆同轴的圆锥面，对圆锥面母线垂直的
接触压力将产生径向分力和轴向分力，径向分力使蜗杆向蜗轮方向发生位移，消除了蜗轮
蜗杆之间的间隙，并消除了蜗杆轴承径向间隙及蜗轮轴承径向间隙，轴向分力使蜗杆轴承
轴向间隙消失。 与已有技术相比，本实用新型的有益效果体现在 1、本实用新型消除了蜗轮分度机构输出角度的不唯一性，极大地提高了重复精度，使对因蜗轮蜗杆制造误差导致的分度误差进行软件补偿成为可行，软件补偿后的整体精度将接近预加载双斜齿轮分度机构、低速大力矩伺服电机直驱分度机构、及端齿盘分度机构的精度。 2、本实用新型与双斜齿轮分度机构、伺服电机直驱分度机构相比，具有能够在运行中自锁并能承受较大切削力冲击的优点。 3、本实用新型与端齿盘分度机构相比，具有可任意角度分度的优点。 4、本实用新型可降低精密分度机构的蜗轮蜗杆制造精度等级，降低制造成本。
图1为本实用新型沿蜗轮中心平面的剖视图；[0022] 图2为本实用新型另一实施方式沿蜗轮中心平面的剖视图；[0023] 图3为本实用新型又一实施方式沿蜗轮中心平面的剖视图；[0024] 图4为本实用新型再一实施方式沿蜗轮中心平面的剖视图。 图中标号1箱体、2蜗轮、3蜗杆、4蜗杆承压面、5蜗杆轴承座、6连轴器、7伺服电机或步进电机、8缸体、8a缸盖、9活塞、9a锥形孔、10加压触头、ll增力杠杆、lla球头、12复位弹簧、13杠杆轴、14杠杆支座、15碟形弹簧、16电磁铁、17衔铁、18螺杆、19带键调节板、20维护用螺母。[0026] 以下通过具体实施方式
，结合附图对本实用新型作进一步说明
具体实施方式
[0027] 实施例1 : 参见图l，本实施例中，在箱体1内设置相互啮合的蜗轮2和蜗杆3，伺服电机7通过连轴器6与蜗杆3相连接。 本实施例中，消隙机构采用液压机构，由带有活塞杆的活塞9和缸体及缸盖8a构成，活塞9的轴线与蜗杆轴线相互垂直地安装。分度机构回转分度时，液压机构中的油缸A腔进油、B腔回油，活塞9縮回，加压触头10脱离与蜗杆承压面4的接触；当回转后需要定位时，液压机构中的油缸B腔进压力油，A腔回油，活塞9向上推出，加压触头IO与蜗杆承压面4的外圆接触，将蜗杆3推向蜗轮2，使蜗杆3紧压在蜗轮2的齿面上，消除了蜗轮蜗杆间的间隙。 本实施例中，由加压触头10施加的接触压力是与蜗杆3的轴线垂直，蜗杆轴承采用可精密调整轴向间隙并予加一定载荷的滚动轴承，以避免蜗杆轴向间隙影响分度精度。[0031] 具体实施中，由活塞9和缸体8所构成的也可以是气缸，采用气动的方式。[0032] 实施例2 : 参见图2，本实施例同样是在箱体1内设置相互啮合的蜗轮2和蜗杆3，伺服电机7通过连轴器6与蜗杆3相连接。 本实施例中，消隙机构是油缸或气缸，由活塞9和缸体8构成油缸或气缸。活塞9与蜗杆3同轴地进行安装，这一结构形式可以简化壳体的加工工艺； 本实施例中，加压触头10的端面为倾斜面，蜗杆承压面4是于蜗杆同轴的圆锥面，加压触头10上的倾斜面与蜗杆承压面4的圆锥面母线平行。 当回转分度时，消隙机构的油缸A腔进油，B腔回油，活塞9縮回，加压触头10与蜗杆承压面4的圆锥面不接触；当回转完成后，油缸B腔进油，A腔回油，活塞9向右推出，使加压触头10与蜗杆承压面4的圆锥面相接触，以一个斜向压力推动蜗杆3。这一斜向压力的轴向分力用于消除蜗杆3的轴向间隙，径向分力用于使蜗杆3向蜗轮2的方向变形，并压紧在蜗杆3的齿面上，从而消除蜗轮蜗杆间的间隙。 本实施例中，消隙机构如采用气缸，有利于环保，并可节省液压泵站，降低成本，但
尺寸较大。 实施例3 : 参见图3，本实施例同样是在箱体1内设置相互啮合的蜗轮2和蜗杆3，伺服电机7通过连轴器6与蜗杆3相连接。 本实施例中的消隙机构是以气缸和机械增力机构构成，与蜗杆同轴地安装，设置在机械增力机构上的可动加压触头10可与蜗杆承压面4的圆锥面相接触。[0041] 图3所示，活塞9的右端推杆带有一个锥形孔9a，增力杠杆11用杠杆轴13和杠杆支座14安装在箱体1中，复位弹簧12的作用使增力杠杆11杆端上的加压触头10离开蜗杆承压面4。当A腔进气，B腔回气时，活塞9左移，使增力杠杆11能在复位弹簧12作用下，顺时针摆动，于是加压触头10离开锅杆承压面4，此时蜗杆3与蜗轮2之间有一定合理间隙，蜗杆3可以快速转动实现分度回转；当B腔进气，A腔回气时，活塞9右移，活塞推杆
5的锥形孔9a推动增力杠杆11左端的球头lla，使增力杠杆11逆时针摆动，使加压触头10接触并施压在蜗杆3的蜗杆承压面4上，该压力的轴向分力使蜗杆轴向间隙消失，径向分力使蜗杆3向蜗轮2的方向上位移并压紧在蜗轮2的齿面上，消除蜗轮蜗杆间的间隙。[0042] 本实施例中，采用小尺寸气缸有利于简化机构和环保，而机械增力机构保证对蜗杆有足够的消隙压力，另外，即使气压意外消失，消隙机构将仍保持压紧状态，而不会影响定位精度，具有较好的安全性。[0043] 实施例4 : 参见图4，本实施例同样是在箱体1内设置相互啮合的蜗轮2和蜗杆3，伺服电机7通过连轴器6与蜗杆3相连接。 本实施例中的消隙机构是碟型弹簧和电磁驱动机构，由碟型弹簧15推动的可动
加压触头10可与蜗杆承压面4的圆锥面相接触。采用电磁驱动机构是因为加压触头10从
不接触蜗杆到压紧在蜗杆承压面4上之间需移动的距离很小，大约为0. 15-0. 3mm，这种情
况有利于发挥电磁铁的优势，即电磁铁与衔铁距离较近时可产生较大的吸力。 当电磁铁16不通电时，碟型弹簧15把衔铁17及与衔铁17联动的加压触头10向
右推，使加压触头10紧压在蜗杆承压面4上，所施压力的轴向分力消除了蜗杆3的轴向间
隙，径向分力把蜗杆压紧在蜗轮的齿面上，消除蜗轮蜗杆间的间隙。 当蜗轮需要回转时，电磁铁16通电，衔铁17被电磁铁16吸合，并压縮碟型弹簧15，加压触头10同时被拉向左侧，脱离与蜗杆承压面4的接触，在蜗杆蜗轮间恢复合理间隙。 螺杆18和花键板19用于调节触头10对蜗杆的压力及与蜗杆承压面4之间的间隙，螺母20用于在不通电维护时消除加压触头10对蜗杆3的压力。 本实施例中，电磁铁16只在蜗轮需要回转时通电，较短的通电时间减小了电磁铁的发热量，有利于保证精度。 本实施例可以采用硬齿面蜗轮蜗杆，以减少运行磨损，保证在用软件校正分度误差后，可长期保持整体精度。
权利要求一种自动消隙蜗轮分度机构，在箱体(1)内设置相互啮合的蜗轮(2)和蜗杆(3)，伺服电机(7)通过连轴器(6)与蜗杆(3)相连接，其特征是在所述箱体(1)内设置消隙机构，所述消隙机构的可动部分具有可以伸出与所述蜗杆(3)的蜗杆承压面(4)相接触，并对蜗杆(3)施加压力的加压触头(10)，压力的方向垂直于或倾斜于蜗杆(3)的轴线、指向蜗轮(2)并通过蜗轮(2)的中心平面。
2. 根据权利要求1所述的自动消隙蜗轮分度机构，其特征是所述消隙机构设置为油缸 或气缸，分度定位状态下以所述油缸或气缸中可伸縮的活塞杆的杆端为加压触头(10)。
3. 根据权利要求1所述的自动消隙蜗轮分度机构，其特征是所述消隙机构设置为以 气缸或电机为驱动件的机械增力机构，分度定位状态下以所述气缸或电机驱动机械增力机 构，所述加压触头(10)设置在所述机械增力机构的增力部位；
4. 根据权利要求1所述的自动消隙蜗轮分度机构，其特征是所述消隙机构设置为一只 碟形弹簧(15)和用于压縮所述碟形弹簧(15)的加力机构；设置加力推杆与所述碟形弹簧 (15)联动，所述加压触头(10)位于加力推杆的杆端；分度回转状态下以所述加力机构压縮 碟形弹簧(15)，加压触头(10)脱离与蜗杆(3)的接触；分度定位状态下所述碟形弹簧(15)释放压力，并通过加力推杆使加压触头(10)抵于蜗杆承压面(4);所述加力机构为液压机构、气动机构、气动机构和机械增力机构、电机和机械增力机构，或为电磁机构。
5. 根据权利要求l所述的自动消隙蜗轮分度机构，其特征是所述蜗杆承压面(4)是与 蜗杆(3)的轴线同轴的圆锥面或圆柱面。
专利摘要一种自动消隙蜗轮分度机构，在箱体内设置相互啮合的蜗轮和蜗杆，伺服电机通过连轴器与蜗杆相连接，其特征是在箱体内设置消隙机构，消隙机构的可动部分具有可以伸出与蜗杆的蜗杆承压面相接触，并对蜗杆施加压力的加压触头，压力的方向垂直于或倾斜于蜗杆的轴线、指向蜗轮并通过蜗轮的中心平面。本实用新型可有效消除已有蜗轮分度机构输出角度的不唯一性，大大提高重复精度，并有利于降低精密蜗轮分度机构的制造难度。
文档编号B23Q16/02GK201483299SQ20092017182
公开日2010年5月26日 申请日期2009年4月30日 优先权日2009年4月30日
发明者邵文远 申请人:邵文远