专利名称：数控线位移操纵器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种数控线位移操纵器，属于机械传动装置技术领域。
在各种传动装置中，经常需要把电机的高速施转运动变成执行机构的低速大力矩的直线运动输出。例如在车床加工阶梯轴、铣床铣削平面时，都只需控制刀具(或工作台)沿轴向(座标轴)方向直线移动切削。在航空机载设备中，各种电液伺服系统中的油缸、作用筒等也是用于实现直线运动位移的装置。现有的实现直线位移的机械传动装置以油缸、作用筒最为普遍，这种装置结构似乎比较简单，但实现起来也相当繁琐需要配置油泵、油箱，各种控制阀及管道，还有功率增益装置及状态反馈装置，还只是模拟状态的控制方式，不能直接实现计算机控制。并且，输出力矩有限，平时维护管理的工作也很繁琐。
本发明的目的是提供一种结构新颖的数控线位移操纵器。它结构简单、紧凑，每个组成部件性能可靠，可直接由计算机实现控制并取消传统的功率增益和状态反馈装置。
本发明的结构如附
图1所示。它由电机1、减速器2、传动机构3组成，其特征在于减速器2是一种大速比差动减速器，电机1直接与该减速器的输入轴21联接并驱动之，并由输入轴上的输入齿轮22将转动扭矩传递给齿圈23的外齿，再由齿圈23的内齿通过其和由上下两齿轮面构成的行星齿轮24的其中一个齿轮面的啮合，使行星齿轮24在环绕与减速器壳体固接的太阳齿轮25旋转的同时，行星齿轮24的另一个齿轮面啮合并带动输出齿轮28转动，输出齿轮28固接在输出轴套29上，由此输出轴套29内的螺母带动嵌套在其内的由螺杆31和螺杆前端的球状或环孔的传力关节32构成的传动机构转动而实现线位移。太阳齿轮有Z1个齿，输出齿轮有Z2个齿，Z1和Z2差1齿;行星齿轮则有两个或两个以上。26是行星齿轮24的保持架，27是保持架固定块。4则是装在螺杆31外围的用塑料或不锈钢制成的波纹管护套。
本发明的工作原理是因电机1和输入轴21相连，工作时，由此获得的输入轴21的高转速转动扭矩通过输入轴21上的输入齿轮22传递给齿圈3的外齿，由于太阳齿轮25是固定不动的，因此使得与齿圈23内齿相啮合的行星齿轮24既自身旋转，也绕太阳齿轮25公转，同时该行星齿轮24还带动输出齿轮28转动，并籍此输出力矩。由于太阳齿轮25的齿数为Z1，输出齿轮28的齿数为Z2，两者相差一齿，这样，在行星齿轮24公转一周时，输出齿轮28与太阳齿轮25相对差动1齿，因为太阳齿轮25与减速器壳体固接，即由输出齿轮带动输出轴套29转动一齿。
本发明的速比传递关系计算如下设行星齿轮24的齿数为Z3，其自转转速为n3，公转转速为n2;齿圈23的内齿齿数为Z4，外齿齿数为Z5，其转速为n4;输入轴21上的输入齿轮22的齿数为Z6，其转速为n6;输出轴套29的转速为n1。则有n4＝n6＊Z6/Z5对于行星齿轮24，其公转转速n2为n2＝n4＊Z4/(Z4+Z2)由Z1和Z2的差动关系得n1＝n2/Z2所以有n1＝(n6＊Z6＊Z4)/(Z5＊(Z4+Z2)＊Z2)因为Z5＞Z6，Z4+Z2＞Z4，所以减速比＞Z2。而在一般情况下，可以设计使得Z2＝100，也就使速比也大于100。
本发明的主要特点是选用大速比差动减速器作位移操纵器的高减速和大扭矩增力机构，该减速器应用差动原理，在行星齿轮公转时，因太阳齿轮25与输出齿轮28相差一齿，故每公转一周，这两者之间将相对转动一齿的角度。同时，在工作中全部采用刚性齿轮，有很高的强度，可以传递大功率扭矩。在传动时，行星齿轮24的公转只是中间过渡的传递，也无行星轮的效率问题，为增大传递功率，可以使用三个、四个或更多个行星轮。总之，该减速器结构紧凑，机构简单，可以把电机高速旋转转换成低速大扭矩的转动经输出轴套29输出，再经输出轴套29上的螺母及螺杆31、螺杆前端的球状或环孔传力关节32构成的传动机构即把转动转换成线位移输出。
本发明中减速器里，由于输出齿轮28与太阳齿轮25的齿数不相等，为保持两者与行星齿轮24都有相同的中心距，可以使用变位齿轮或采用非标准模数齿轮来修正之。既可只对输出齿轮28和行星齿轮24中与其相啮合的齿面变位，进行中心距修正，使加工和装配方便;也可使相关齿轮(输出齿轮28，太阳齿轮25，行星齿轮24上下齿面及齿圈3的内齿)都变位以保证运动平稳性。这些都可根据本发明的应用场合及使用要求酌情处理。
本发明中行星齿轮保持架26利用保持架固定块27使上下两片保持架固定，不得有相对位移出现。固定块27可以用紧固件或直接铆合。各种轴承可以用滑动轴承，也可以用滚动轴承。输出轴套内的螺母与螺杆之间可以采用普通螺母、丝杠(螺杆)连接，也可采用滚珠丝杠(螺杆)-螺母结构或静压丝杠-螺母结构方式连接，这也视本发明应用环境及使用精度要求而选择之。
本发明中的电机可以选用数控步进电机，由计算机直接以数字信号指令控制其运动速度和时间，从而可精确控制其输出的位移量。本发明尤其适宜于在机载计算机系统中工作，用于取代航空机载设备中各种电液伺服系统的作用筒，直接对操纵对象进行数字式位移控制，取消常规的功率增益及状态反馈装置。本发明也可用于地面装备，例如各种执行机构或牵引机构，各种阀门或水库水闸的启闭机械等。
总之，本发明仅由三个结构高度紧凑的部件电机、减速器和传动机构所组成;每个组成部件又是工作极其可靠，结构也很简单，所以，与传统电液伺服系统比较，工作的可靠性更高。并且，因为取消了繁杂的高压管路后，可以使装置布局更加合理，更加方便维护、操作及管理。
权利要求
1.一种数控线位移操纵器，它由电机1、减速器2、传动机构3组成，其特征在于减速器2是一种大速比差动减速器，电机1直接与该减速器的输入轴21联接并驱动之，并由输入轴上的输入齿轮22将转动扭矩传递给齿圈23的外齿，再由齿圈23的内齿通过其和由上下两齿轮面构成的行星齿轮24的其中一个齿轮面的啮合，使行星齿轮24在环绕与减速器壳体固接的太阳齿轮25旋转的同时，行星齿轮24的另一个齿轮面啮合并带动输出齿轮28转动，输出齿轮28固接在输出轴套29上，由此输出输出套29内的螺母带动嵌套在其内的由螺杆31和螺杆前端的球状或环孔的传力关节32构成的传动机构转动而实现线位移。太阳齿轮有Z1个齿，输出齿轮有Z2个齿，Z1和Z2差1齿；行星齿轮24则有两个或两个以上。
2.如权利要求1所述的数控线位移操纵器，其特征在于螺杆31的外围可以装有塑料或不锈钢的波纹管护套。
全文摘要
一种数控线位移操纵器，由电机、减速器及传动机构组成。其特点是减速器是大速比差动减速器，利用太阳齿轮与输出齿轮同轴并相差一齿，太阳齿轮固装，而使由电机直接驱动的输入齿轮带动行星齿轮公转一周后，让输出齿轮与太阳齿轮差动一齿，获得很大的减速比，再由输出轴套中的螺母与螺杆啮合而产生精度可控的线位移。整个装置全部采用刚性零件，强度高，力矩大，机构简，结构紧凑，可以由计算机直接控制其运转动作，维护操作容易。
文档编号F16H37/02GK1071234SQ9110910
公开日1993年4月21日 申请日期1991年9月26日 优先权日1991年9月26日
发明者石行 申请人:北京市西城区新开通用试验厂