专利名称：钢球传动进给装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种在数控条件下，实现精密、微量回转进给或直线进给的机械装置。属机械制造技术类。
在精密加工或测量中，精密、微量进给是关键环节之一。现有的数控回转进给装置，普遍采用蜗杆机构作为获得大减速比的传动方案，以得到高分辨率的转角输出而实现精密回转进给。如现有的数控分度头FK125、FK160、FK200A、FK210、CNCT-200～630；现有的数控回转工作台TK13315、TK13400、CNC-151～801、CNCB-261～630等。现有的直线进给装置，常采用弹性杠杆、压电晶体、热致伸缩等方法实现精密、微量进给。
由于结构的限制，在现有的数控回转进给装置中，蜗杆机构的传动比不可能很大，通常不超过360，借助于高性能的伺服驱动系统，才能获得较高的回转运动分辨率。但由于蜗杆机构所不可避免的传动间隙、啮合面的滑动摩擦所形成的传动回差及死区的影响，其分度或回转运动的定位精度都不高，如上述产品的误差在1/200～1/100度。而且在分度的回转运动结束后，还必须利用气动或液压方式进行锁紧。蜗杆及蜗轮的结构比较复杂，高精度的蜗杆机构需要专门的设备制造，造价昂贵。现有的精密微量直线进给装置，进给精度一般在0.1～0.25μm，但进给的行程很小，必须与粗进给机构配合，才能满足工艺需要。而这种粗、精进给的转换，又往往带来新的切换误差。
本实用新型的目的，是提供一种数控的新型进给装置，其进给精度可比现有装置提高一个数量级，而结构更为简单。
本实用新型的目的是这样实现的摒弃蜗杆机构，采用行星钢球传动装置(专利号87213726.0)作为主传动机构。该机构以若干高精度轴承用钢球(4)为行星元件，分别与驱动轮(2)、定盘(3)及动盘(6)相接触，利用各元件之间预紧后接触点的静摩擦作用传递运动。当一个太阳轮元件定盘(3)在圆周方向与机架固定时，可以得到传动比高达1000的减速传动。动盘(6)及角位移传感器(7)均与输出轴(8)相固联，利用角位移传感器(7)的信号进行反馈校正实现高精度、高分辨率的回转进给及分度。在此基础上，将装置的输出轴(8)与精密滚珠丝杠的丝杆(9)相连，可在滚珠丝杠的螺母(10)上得到高精度、高分辨率的连续大行程直线进给运动。另外，在输入轴(1)与动盘(6)之间有离合器(5)，通过控制，在离合器(5)结合时，动盘(6)与输入轴(1)联接同时放松定盘(3)，钢球(4)与各接触元件之间失去预紧力，接触点处的摩擦力消失，元件之间的传动关系被切断，这时输入轴(1)通过离合器(5)与输出轴(8)直联传动，进行高速的粗进给；反之，当离合器(5)分离、同时轴向压紧定盘(3)时，钢球(4)与各接触元件之间被预紧，接触点处产生传动摩擦力，输入轴(1)的运动经驱动轮(2)、钢球(4)、动盘(6)传递给输出轴(8)，实现大减速传动比的精密微量进给运动。
本实用新型是在预紧的情况下工作的，各传动元件之间为初始点接触的纯滚动摩擦，因此不存在蜗杆机构所固有的传动间隙和滑动摩擦形成的传动死区，传动灵敏度较高，易于实现高分辨率的控制回转运动。在机构的输出轴上安装高精度的角位移传感器，检测输出轴的实际角位移，通过反馈校正可有效的提高进给运动的精度。装置的输入轴与输出轴之间有可控制的离合器，通过控制使输入轴的运动可直接传到输出轴实现快速的粗进给，也可经钢球减速后传给输出轴实现精密微量进给，这是蜗杆机构所不能实现的。由于输出轴的角位移信号来自同一个角位移传感器，粗、精进给的转换不会带来切换误差。装置的主要元件钢球为外购的标准件，其余传动元件均为简单的回转体，结构简单制造比较容易。装置具有较强的自锁能力，无需专门的锁紧装置即能可靠锁定，进一步使结构得以简化。
本实用新型的具体结构由以下的实施例及其附图给出。
图1是根据本实用新型提出的实现精密回转进给的技术方案实施例示意图。主要由输入轴(1)，驱动轮(2)，定盘(3)，钢球(4)，离合器(5)，动盘(6)，角位移传感器(7)及输出轴(8)等元件构成。其中输入轴(1)与驱动轮(2)以键相连接，可有相对轴向移动而圆周方向相对固定；动盘(6)及角位移传感器(7)均与输出轴(8)相固联；定盘(3)在圆周方向与机架相对固定，在轴向可以相对移动，通过控制可使定盘(3)在轴向加压或放松。无论是粗传动或精传动，角位移传感器(7)都给出输出轴(8)的实际角位移信号，经过处理可控制输出需要的精确运动。
图2是根据本实用新型提出的实现精密直线进给的技术方案实施例示意图。图中元件(1)～(8)与
图1中相同，元件(9)为与输出轴(8)相固联的滚珠丝杠的丝杆，丝杆(9)与机架轴向固定，可随输出轴(8)转动；元件(10)为滚珠丝杠的螺母。螺母(10)相对于机架只能轴向移动不能转动。当输入轴(1)输入驱动运动时，螺母(10)上即产生直线进给运动，在装置进行上述的粗、精进给传动时，螺母(10)也相应进行粗、精直线进给运动。这时角位移传感器(7)给出的信号，即表征螺母(10)的直线进给位移量。经反馈控制同样可得到螺母(10)的精确直线进给运动。
本实用新型可用于数控精密回转或直线进给，也可用于高精度的数控自动分度。
权利要求1.一种钢球传动进给装置，其特征在于它以若干钢球(4)分布于驱动轮(2)的槽形外圆与定盘(3)、动盘(6)的内锥面构成的环形滚道中，并与上述3元件相接触，输入轴(1)、输出轴(8)分别与驱动轮(2)和动盘(6)圆周方向固联。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于驱动轮(2)的槽形外圆的工作面母线，可以是直线也可以是曲线。
3.根据权利要求1、2所述的装置，其特征在于其输出轴(8)与输入轴(1)之间可以有离合器(5)。
4.根据权利要求1、2或3所述的装置，其特征在于其输出轴(8)可与滚珠丝杠副的丝杆(9)相联接。
5.根据权利要求1、2、3、或4所述的装置，其特征在于其输出轴(8)上安装有角位移传感器(7)。
专利摘要本实用新型公开一种在数控条件下进行精密、微量进给的机械装置,属机械制造技术类。它以行星钢球机构为传动系统,有粗、精两种传动方式,通过装于输出轴上的角位移传感器进行反馈控制,可实现高速、高精度的回转进给或分度。输出轴与滚珠丝杠相连,又可实现精密直线进给。本实用新型比传统的蜗杆机构装置的结构简单,工作精度可提高一个数量级以上。本实用新型可用于精密、微量回转或直线进给,也可用于自动化精密分度。
文档编号F16H1/28GK2272507SQ9621995
公开日1998年1月14日 申请日期1996年8月16日 优先权日1996年8月16日
发明者陈耿 申请人:陈耿