專利名稱：自動消隙蝸輪分度機構(gòu)的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種精密分度機構(gòu)，尤其是一種借助蝸輪蝸桿副，使高速伺服電機轉(zhuǎn)速大幅 度降低，而扭矩大幅度增大，從而實現(xiàn)精密分度的機械裝置。
背景技術(shù)：
已有精密分度機構(gòu)包括蝸輪蝸桿分度機構(gòu)、預加載雙斜齒輪分度機構(gòu)、低速大力矩伺服 電機直驅(qū)分度機構(gòu)，以及端齒盤分度機構(gòu)等。與后兩者相比，蝸輪蝸桿分度機構(gòu)具有結(jié)構(gòu)簡 單，能夠自鎖并能承受切削力沖擊的優(yōu)點，與后第三者相比，蝸輪蝸桿分度機構(gòu)具有可任意 角度分度的優(yōu)點。而蝸輪蝸桿分度機構(gòu)的缺點是分度精度較低。
已有的蝸輪蝸桿分度機構(gòu)一般采用高精度蝸輪蝸桿副和可調(diào)整蝸輪蝸桿間隙的機構(gòu)，高 精度蝸輪蝸桿副十分昂貴，而蝸輪蝸桿副要得以運行，必須保證蝸輪蝸桿之間有合理間隙， 而高精度蝸輪仍然有一定的節(jié)圓跳動，高精度蝸桿也存在一定的節(jié)圓跳動，為保證當兩者跳 動量均達到最大值時蝸輪蝸桿之間仍有一定的最小間隙，當兩者跳動量均達到最小值時，蝸 輪蝸桿之間的間隙就比較可觀了，該間隙的存在，導致對于一定的蝸桿角度輸入，蝸輪輸出 的角度不是唯一值。蝸輪實際輸出的角度將在上述間隙所確定的范圍內(nèi)變動，它將受到蝸輪 所受磨擦力距、與蝸輪相連的工作臺和工件的慣量、運行的速度變動及工件的偏重(當蝸輪 軸線非水平時)的影響而變化。此外，蝸桿軸承的軸向間隙和徑向間隙，蝸輪軸承的徑向間 隙，還將進一步加大蝸輪輸出角度的變動范圍。所以即使用昂貴的高精度蝸輪蝸桿副制造的 分度機構(gòu)仍難以達到10秒以上精度。
用于精密調(diào)整蝸輪蝸桿間隙的機構(gòu)已有多種，但均只能調(diào)小但不能消除間隙。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是避免上述現(xiàn)有技術(shù)的存在的不足之處，提供一種自動消隙 蝸輪分度機構(gòu)，從而保證蝸輪輸出角度相對于蝸桿輸入角度的唯一性，提高蝸輪蝸桿分度機 構(gòu)的重復精度。
本發(fā)明解決技術(shù)問題采用如下技術(shù)方案。
本發(fā)明自動消隙蝸輪分度機構(gòu)，在箱體內(nèi)設置相互嚙合的蝸輪和蝸桿，伺服電機通過連 軸器與蝸桿相連接，其特征是在箱體內(nèi)設置消隙機構(gòu)，所述消隙機構(gòu)的可動部分具有可以伸 出與所述蝸桿的蝸桿承壓面相接觸，并對蝸桿施加壓力的加壓觸頭，壓力的方向垂直于或傾 斜于蝸桿的軸線、指向蝸輪并通過蝸輪的中心平面。
本發(fā)明自動消隙蝸輪分度機構(gòu)的結(jié)構(gòu)特點也在于-所述消隙機構(gòu)設置為油缸或氣缸，分度定位狀態(tài)下以所述油缸或氣缸中可伸縮的活塞桿 的桿端為加壓觸頭。
所述消隙機構(gòu)設置為以氣缸或電機為驅(qū)動件的機械增力機構(gòu)，分度定位狀態(tài)下以所述氣 缸或電機驅(qū)動機械增力機構(gòu)，所述加壓觸頭設置在所述機械增力機構(gòu)的增力部位；
所述消隙機構(gòu)設置為一只碟形彈簧和用于壓縮所述碟形彈簧的加力機構(gòu)；設置加力推桿 與所述碟形彈簧聯(lián)動，所述加壓觸頭位于加力推桿的桿端；分度回轉(zhuǎn)狀態(tài)下以所述加力機構(gòu) 壓縮碟形彈簧，加壓觸頭脫離與蝸桿的接觸；分度定位狀態(tài)下所述碟形彈簧釋放壓力，并通 過加力推桿使加壓觸頭抵于蝸桿承壓面；所述加力機構(gòu)為液壓機構(gòu)、氣動機構(gòu)、氣動機構(gòu)和 機械增力機構(gòu)、電機和機械增力機構(gòu)，或為電磁機構(gòu)。
所述蝸桿承壓面是與蝸桿的軸線垂直的蝸桿端面或與蝸桿同軸的圓錐面。
本發(fā)明通過在蝸輪蝸桿分度機構(gòu)箱體內(nèi)安裝一個消隙機構(gòu)，消隙機構(gòu)的可動部分在蝸輪 回轉(zhuǎn)運行時縮回不接觸蝸桿，使蝸輪蝸桿之間保持合理間隙以保證正常運行，而當伺服電機 完成分度回轉(zhuǎn)后，消隙機械中可動部分伸出與蝸桿接觸，并對蝸桿向蝸輪方向施加推力，使 蝸桿向蝸輪方向發(fā)生位移，該位移由蝸桿軸承徑向間隙的消失，蝸輪軸承徑向間隙的消失和 蝸桿及蝸桿軸承所產(chǎn)生的微量彈性變形所合成。位移的結(jié)果使蝸桿齒面緊緊壓在蝸輪齒面 上，從而消除了蝸輪蝸桿之間的間隙，并消除了蝸桿軸承徑向間隙及蝸輪軸承徑向間隙，大 大提高了蝸輪分度角度的唯一性，即重復精度。
如果再增加一個消隙機構(gòu)，在高速伺服電機完成分度回轉(zhuǎn)后，對蝸桿軸向施加推力，使 蝸桿軸承軸向間隙消失，可進一步提高蝸輪分度定位角度的重復精度。
對于這樣兩個消隙機構(gòu)，可以通過設置蝸桿與消隙機構(gòu)可動部分的接觸面是與蝸桿同軸 的圓錐面來加以取代，考慮到工藝性，消隙機構(gòu)可以與蝸桿同軸安裝或?qū)ξ仐U垂直安裝，消 隙機構(gòu)的可動部分與蝸桿的接觸面是與蝸桿同軸的圓錐面，對圓錐面母線垂直的接觸壓力將 產(chǎn)生徑向分力和軸向分力，徑向分力使蝸桿向蝸輪方向發(fā)生位移，消除了蝸輪蝸桿之間的間 隙，并消除了蝸桿軸承徑向間隙及蝸輪軸承徑向間隙，軸向分力使蝸桿軸承軸向間隙消失。
與已有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果體現(xiàn)在
1、 本發(fā)明消除了蝸輪分度機構(gòu)輸出角度的不唯一性，極大地提高了重復精度，使對因 蝸輪蝸桿制造誤差導致的分度誤差進行軟件補償成為可行，軟件補償后的整體精度將接近預 加載雙斜齒輪分度機構(gòu)、低速大力矩伺服電機直驅(qū)分度機構(gòu)、及端齒盤分度機構(gòu)的精度。
2、 本發(fā)明與雙斜齒輪分度機構(gòu)、伺服電機直驅(qū)分度機構(gòu)相比，具有能夠在運行中自鎖 并能承受較大切削力沖擊的優(yōu)點。3、 本發(fā)明與端齒盤分度機構(gòu)相比，具有可任意角度分度的優(yōu)點。
4、 本發(fā)明可降低精密分度機構(gòu)的蝸輪蝸桿制造精度等級，降低制造成本。


圖1為本發(fā)明沿蝸輪中心平面的剖視圖； 圖2為本發(fā)明另一實施方式沿蝸輪中心平面的剖視圖； 圖3為本發(fā)明又一實施方式沿蝸輪中心平面的剖視圖； 圖4為本發(fā)明再一實施方式沿蝸輪中心平面的剖視圖。
圖中標號l箱體、2蝸輪、3蝸桿、4蝸桿承壓面、5蝸桿軸承座、6連軸器、7伺服 電機或步進電機、8缸體、8a缸蓋、9活塞、9a錐形孔、10加壓觸頭、11增力杠桿、lla 球頭、12復位彈簧、13杠桿軸、14杠桿支座、15碟形彈簧、16電磁鐵、17銜鐵、18螺桿、 19帶鍵調(diào)節(jié)板、20維護用螺母。
以下通過具體實施方式
，結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步說明
具體實施例方式
實施例1:
參見圖l，本實施例中，在箱體l內(nèi)設置相互嚙合的蝸輪2和蝸桿3，伺服電機7通過 連軸器6與蝸桿3相連接。
本實施例中，消隙機構(gòu)采用液壓機構(gòu)，由帶有活塞桿的活塞9和缸體及缸蓋8a構(gòu)成， 活塞9的軸線與蝸桿軸線相互垂直地安裝。分度機構(gòu)回轉(zhuǎn)分度時，液壓機構(gòu)中的油缸A腔進 油、B腔回油，活塞9縮回，加壓觸頭10脫離與蝸桿承壓面4的接觸；當回轉(zhuǎn)后需要定位 時，液壓機構(gòu)中的油缸B腔進壓力油，A腔回油，活塞9向上推出，加壓觸頭10與蝸桿承 壓面4的外圓接觸，將蝸桿3推向蝸輪2，使蝸桿3緊壓在蝸輪2的齒面上，消除了蝸輪蝸 桿間的間隙。
本實施例中，由加壓觸頭10施加的接觸壓力是與蝸桿3的軸線垂直，蝸桿軸承采用可 精密調(diào)整軸向間隙并予加一定載荷的滾動軸承，以避免蝸桿軸向間隙影響分度精度。 具體實施中，由活塞9和缸體8所構(gòu)成的也可以是氣缸，采用氣動的方式。 實施例2:
參見圖2，本實施例同樣是在箱體l內(nèi)設置相互嚙合的蝸輪2和蝸桿3，伺服電機7通 過連軸器6與蝸桿3相連接。
本實施例中，消隙機構(gòu)是油缸或氣缸，由活塞9和缸體8構(gòu)成油缸或氣缸?；钊?與蝸 桿3同軸地進行安裝，這一結(jié)構(gòu)形式可以簡化殼體的加工工藝；
5本實施例中，加壓觸頭10的端面為傾斜面，蝸桿承壓面4是于蝸桿同軸的圓錐面，加 壓觸頭10上的傾斜面與蝸桿承壓面4的圓錐面母線平行。
當回轉(zhuǎn)分度時，消隙機構(gòu)的油缸A腔進油，B腔回油，活塞9縮回，加壓觸頭10與蝸 桿承壓面4的圓錐面不接觸；當回轉(zhuǎn)完成后，油缸B腔進油，A腔回油，活塞9向右推出， 使加壓觸頭10與蝸桿承壓面4的圓錐面相接觸，以一個斜向壓力推動蝸桿3。這一斜向壓 力的軸向分力用于消除蝸桿3的軸向間隙，徑向分力用于使蝸桿3向蝸輪2的方向變形，并 壓緊在蝸桿3的齒面上，從而消除蝸輪蝸桿間的間隙。
本實施例中，消隙機構(gòu)如采用氣缸，有利于環(huán)保，并可節(jié)省液壓泵站，降低成本，但尺 寸較大。
實施例3:
參見圖3，本實施例同樣是在箱體1內(nèi)設置相互嚙合的蝸輪2和蝸桿3，伺服電機7通 過連軸器6與蝸桿3相連接。
本實施例中的消隙機構(gòu)是以氣缸和機械增力機構(gòu)構(gòu)成，與蝸桿同軸地安裝，設置在機械 增力機構(gòu)上的可動加壓觸頭10可與蝸桿承壓面4的圓錐面相接觸。
圖3所示，活塞9的右端推桿帶有一個錐形孔9a，增力杠桿11用杠桿軸13和杠桿支 座14安裝在箱體1中，復位彈簧12的作用使增力杠桿11桿端上的加壓觸頭10離開蝸桿承 壓面4。當A腔進氣，B腔回氣時，活塞9左移，使增力杠桿11能在復位彈簧12作用下， 順時針擺動，于是加壓觸頭10離開鍋桿承壓面4，此時蝸桿3與蝸輪2之間有一定合理間 隙，蝸桿3可以快速轉(zhuǎn)動實現(xiàn)分度回轉(zhuǎn)；當B腔進氣，A腔回氣時，活塞9右移，活塞推桿 的錐形孔9a推動增力杠桿ll左端的球頭lla，使增力杠桿ll逆時針擺動，使加壓觸頭IO 接觸并施壓在蝸桿3的蝸桿承壓面4上，該壓力的軸向分力使蝸桿軸向間隙消失，徑向分力 使蝸桿3向蝸輪2的方向上位移并壓緊在蝸輪2的齒面上，消除蝸輪蝸桿間的間隙。
本實施例中，采用小尺寸氣缸有利于簡化機構(gòu)和環(huán)保，而機械增力機構(gòu)保證對蝸桿有足 夠的消隙壓力，另外，即使氣壓意外消失，消隙機構(gòu)將仍保持壓緊狀態(tài)，而不會影響定位精 度，具有較好的安全性。
實施例4:
參見圖4，本實施例同樣是在箱體1內(nèi)設置相互嚙合的蝸輪2和蝸桿3，伺服電機7通 過連軸器6與蝸桿3相連接。
本實施例中的消隙機構(gòu)是碟型彈簧和電磁驅(qū)動機構(gòu)，由碟型彈簧15推動的可動加壓觸 頭10可與蝸桿承壓面4的圓錐面相接觸。采用電磁驅(qū)動機構(gòu)是因為加壓觸頭10從不接觸蝸
6桿到壓緊在蝸桿承壓面4上之間需移動的距離很小，大約為0. 15-0.3ram，這種情況有利于 發(fā)揮電磁鐵的優(yōu)勢，即電磁鐵與銜鐵距離較近時可產(chǎn)生較大的吸力。
當電磁鐵16不通電時，碟型彈簧15把銜鐵17及與銜鐵17聯(lián)動的加壓觸頭10向右推， 使加壓觸頭10緊壓在蝸桿承壓面4上，所施壓力的軸向分力消除了蝸桿3的軸向間隙，徑 向分力把蝸桿壓緊在蝸輪的齒面上，消除蝸輪蝸桿間的間隙。
當蝸輪需要回轉(zhuǎn)時，電磁鐵16通電，銜鐵17被電磁鐵16吸合，并壓縮碟型彈簧15， 加壓觸頭10同時被拉向左側(cè)，脫離與蝸桿承壓面4的接觸，在蝸桿蝸輪間恢復合理間隙。
螺桿18和花鍵板19用于調(diào)節(jié)觸頭10對蝸桿的壓力及與蝸桿承壓面4之間的間隙，螺 母20用于在不通電維護時消除加壓觸頭10對蝸桿3的壓力。
本實施例中，電磁鐵16只在蝸輪需要回轉(zhuǎn)時通電，較短的通電時間減小了電磁鐵的發(fā) 熱量，有利于保證精度。
本實施例可以采用硬齒面蝸輪蝸桿，以減少運行磨損，保證在用軟件校正分度誤差后， 可長期保持整體精度。
權(quán)利要求
1、一種自動消隙蝸輪分度機構(gòu)，在箱體(1)內(nèi)設置相互嚙合的蝸輪(2)和蝸桿(3)，伺服電機(7)通過連軸器(6)與蝸桿(3)相連接，其特征是在所述箱體(1)內(nèi)設置消隙機構(gòu)，所述消隙機構(gòu)的可動部分具有可以伸出與所述蝸桿(3)的蝸桿承壓面(4)相接觸，并對蝸桿(3)施加壓力的加壓觸頭(10)，壓力的方向垂直于或傾斜于蝸桿(3)的軸線、指向蝸輪(2)并通過蝸輪(2)的中心平面。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動消隙蝸輪分度機構(gòu)，其特征是所述消隙機構(gòu)設置為油缸 或氣缸，分度定位狀態(tài)下以所述油缸或氣缸中可伸縮的活塞桿的桿端為加壓觸頭(10)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動消隙蝸輪分度機構(gòu)，其特征是所述消隙機構(gòu)設置為以氣 缸或電機為驅(qū)動件的機械增力機構(gòu)，分度定位狀態(tài)下以所述氣缸或電機驅(qū)動機械增力機構(gòu)， 所述加壓觸頭(10)設置在所述機械增力機構(gòu)的增力部位；。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動消隙蝸輪分度機構(gòu)，其特征是所述消隙機構(gòu)設置為一只 碟形彈簧(15)和用于壓縮所述碟形彈簧(15)的加力機構(gòu)；設置加力推桿與所述碟形彈簧(15)聯(lián)動，所述加壓觸頭(10)位于加力推桿的桿端；分度回轉(zhuǎn)狀態(tài)下以所述加力機構(gòu)壓 縮碟形彈簧(15)，加壓觸頭(10)脫離與蝸桿(3)的接觸；分度定位狀態(tài)下所述碟形彈簧(15)釋放壓力，并通過加力推桿使加壓觸頭(10)抵于蝸桿承壓面(4);所述加力機構(gòu)為 液壓機構(gòu)、氣動機構(gòu)、氣動機構(gòu)和機械增力機構(gòu)、電機和機械增力機構(gòu)，或為電磁機構(gòu)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的自動消隙蝸輪分度機構(gòu)，其特征是所述蝸桿承壓面(4)是與 蝸桿(3)的軸線同軸的圓錐面或圓柱面。
全文摘要
一種自動消隙蝸輪分度機構(gòu)，在箱體內(nèi)設置相互嚙合的蝸輪和蝸桿，伺服電機通過連軸器與蝸桿相連接，其特征是在箱體內(nèi)設置消隙機構(gòu)，消隙機構(gòu)的可動部分具有可以伸出與蝸桿的蝸桿承壓面相接觸，并對蝸桿施加壓力的加壓觸頭，壓力的方向垂直于或傾斜于蝸桿的軸線、指向蝸輪并通過蝸輪的中心平面。本發(fā)明可有效消除已有蝸輪分度機構(gòu)輸出角度的不唯一性，大大提高重復精度，并有利于降低精密蝸輪分度機構(gòu)的制造難度。
文檔編號B23Q16/00GK101537583SQ200910116670
公開日2009年9月23日 申請日期2009年4月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月30日
發(fā)明者邵文遠 申請人:邵文遠