專利名稱：一種適用于數(shù)控雕刻機和切割機的自動消隙齒輪齒條傳動機構的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種適用于數(shù)控雕刻機和切割機的齒輪齒條傳動機構，屬于雕刻機和切割機技術領域。
背景技術：
已有數(shù)控雕刻機和切割機的X，Y向直線驅(qū)動機構多采用齒條機構。與滾珠絲杠機構相比，齒輪齒條機構有較強的耐粉塵污染的能力，故障率較低，而且較易達到40米/分以上的高速。缺點是由于齒輪齒條之間存在的間隙，正反向行程的定位誤差較大，重復精度較差，雕刻和切割的質(zhì)量偏低，而且隨著使用時間的延長，間隙會增大，重復精度和雕刻切割的質(zhì)量會越來越差。另外，已有驅(qū)動雕刻機或切割機的龍門或橫梁多用左右兩套獨立的齒輪齒條傳動機構，兩側運動不易同步。有的設計兩套機構分別用兩個步進電機驅(qū)動，當一側受較大阻力或沖擊力時，一側步進電機會丟步，造成龍門或橫梁嚴重偏斜，甚至損壞機構。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決問題是避免上述現(xiàn)有技術的存在的不足之處，提供一種新的數(shù)控雕刻機和切割機的齒條傳動機構，該齒條傳動機構能在整個使用周期內(nèi)自動消除齒輪齒條間的間隙，從而大幅度提高數(shù)控雕刻機和切割機的重復精度和雕刻切割的質(zhì)量，延長機器使用的壽命。為達到本發(fā)明的目的，本發(fā)明采用如下技術方案。方案1，一種適用于數(shù)控雕刻機和切割機的自動消隙齒輪齒條傳動機構，由齒條
(I)、齒輪A (2)、軸承座(8a)、大齒輪B (4)、小齒輪C (6)、伺服或步進電機(7)構成，齒輪A (2)裝在軸承座(8a)中并和齒條⑴嚙合，大齒輪B (4)與齒輪A (2)同軸固接，齒輪A (2)通過大齒輪B(4)、小齒輪C(6)與伺服或步進電機(7)輸出軸聯(lián)接，其特征在于還有一個裝在軸承座(8b)中，或同軸地插在齒輪A(2)內(nèi)孔中與齒條(I)嚙合的齒輪D(3)，該齒輪的軸上同軸地，可自由轉動地套有一個大齒輪E (5)，并設置有一個使大齒輪E (5)與大齒輪B(4)同步同向運行的機構，和一個在大齒輪E(5)與齒輪D(3)之間施加力矩的加載機構。方案2，方案I所述之自動消隙齒輪齒條傳動機構，所述加載機構由彈簧座(12)、壓簧(13)、調(diào)節(jié)螺絲(14)、螺母(15)構成，彈簧座(12)與齒輪D (3)固定，螺母(15)固定在大齒輪E (5)上，調(diào)節(jié)螺絲(14)旋在螺母(15)中，壓簧(13)位于彈簧座(12)和調(diào)節(jié)螺絲(14)之間。方案3,方案I所述之自動消隙齒輪齒條傳動機構,所述加載機構是一個回轉缸，由定子(20)、轉子(21)、端蓋(22)、密封條(23、24)、密封圈(25)、流體輸入回轉接頭(26)、管路(27)和調(diào)壓閥(28)、壓力流體源(29)構成，定子(20)固定在大齒輪E(5)上，轉子
(21)與消隙齒輪同軸(3)固定，定子(20)、轉子(21)、端蓋(22)構成密閉空間A和密閉空間B，密閉空間A經(jīng)小孔與回轉接頭(26)相通，密閉空間B經(jīng)小孔通大氣。方案4，方案3所述之自動消隙齒輪齒條傳動機構，所述調(diào)壓閥(28)是電控調(diào)壓閥，其電輸入端接到伺服電機⑵的驅(qū)動器(37)的力矩信號輸出端。方案5，方案3所述之自動消隙齒輪齒條傳動機構，所述調(diào)壓閥(28)是電控調(diào)壓閥，其電輸入端接到一個模擬開關電路(36)，該電路的模擬信號輸入端接到伺服電機(7)的驅(qū)動器(37)的力矩信號輸出端，該電路的開關信號輸入端接到數(shù)控系統(tǒng)(38)的空行程信號輸出端。方案6，方案I所述之自動消隙齒輪齒條傳動機構，所述使大齒輪E(5)與大齒輪B(4)同步同向運行的機構為以下之一k, 一個同時與大齒輪E(5)與大齒輪B(4)哨合的齒輪C(6),1，一個齒輪C，它通過同步齒帶(30、31)同時與大齒輪E和大齒輪B聯(lián)動；m，一個雙鏈輪C，它通過鏈條(30、31)同時與大齒輪E和大齒輪B聯(lián)動，n，大齒輪B和大齒輪E分別經(jīng)兩個同比齒輪系(35、36)同時與齒輪C嚙合；O，一根包繞齒輪C、大齒輪E、大齒輪B的同步齒帶(30)；p，一根包繞齒輪C和大齒輪E、大齒輪B的鏈條；q，一根包繞大齒輪E和大齒輪B的同步齒帶(30)；r，一根包繞大齒輪E和大齒輪B的鏈條(30)；S，一根包繞大齒輪E和大齒輪B的同步齒帶(30)，齒輪A經(jīng)齒輪系與齒輪C聯(lián)動；t，一根包繞大齒輪E和大齒輪B的鏈條(30)，齒輪A經(jīng)齒輪系與齒輪C聯(lián)動。本發(fā)明有以下優(yōu)點1，同時消除了齒輪A(2)與齒條(I)間的間隙和大齒輪B(4)與小齒輪C(6)間的間隙對運動精度的影響，在經(jīng)長時間使用發(fā)生磨損間隙增大后，仍能消除該兩個間隙對運動精度的影響，從而提高了數(shù)控雕刻機或切割機的精度。2，采用左右兩套齒輪齒條傳動機構的數(shù)控雕刻機或切割機的龍門或橫梁的驅(qū)動，可保證左右側傳動機構始終精密剛性同步，而且只需一個伺服或步進電機，節(jié)省了成本。
以下結合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
，作進一步說明

圖1是本發(fā)明一種適用于數(shù)控雕刻機和切割機的自動消隙齒條傳動機構技術方案1，2的剖面圖。圖2為圖1的A-A向視圖。圖3為本發(fā)明技術方案6的剖面圖，適于雙齒輪齒條單電機同步傳動。圖4圖3的B-B向視圖。圖5為本發(fā)明技術技術方案8a，8b的剖面圖。圖6圖5的E-E向視圖。圖7為本發(fā)明技術方案8c的視圖。圖8為本發(fā)明技術方案6與方案8a，8b結合結構的剖面圖，本方案也適于雙齒輪齒條單電機同步傳動。圖9為圖8的F-F向視圖。[0034]圖10為本發(fā)明技術方案3所述消隙力矩可控的加載機構縱向和橫向剖面圖及氣路圖。圖11為本發(fā)明技術方案4所述消隙力矩按負荷自動控制的加載機構縱向剖面圖及氣路、電路圖。附圖標號(I)齒條，⑵齒輪A，(3)齒輪D，(4)大齒輪B，(5)大齒輪E，(6)小齒輪C，(7)伺服或步進電機，(Sa)軸承座，(Sb)軸承座，(12)彈簧座，(13)壓簧，(14)調(diào)節(jié)螺絲，(15)螺母，(20)定子，(21)轉子，(22)端蓋，(23)密封條，(24)密封條，(25)密封圈，(26)輸入回轉接頭，(27)管路，(28)調(diào)壓閥，(29)壓力流體源，(30)同步齒帶或鏈條，(31)同步齒帶或鏈條，(33)長軸，(36)模擬開關電路，(37)伺服電機的驅(qū)動器，(38)數(shù)控系統(tǒng)。
具體實施方式
實施例1 :如圖1,圖2,所示的齒輪齒條傳動機構，由齒條(I)，齒輪A (2),齒輪D (3)，大齒輪B (4)，大齒輪E (5)，小齒輪C ￠)，伺服或步進電機(7)和一個扭矩加載機構
(12)、(13)、(14)、(15)構成，齒輪A(2)與齒輪D(3)同時與齒條(I)嚙合，大齒輪E(5)大齒輪B(4)同時與小齒輪C(6)嚙合，因而能同步同向運行，大齒輪B(4)與齒輪A(2)固結，大齒輪E (5)空套在齒輪D (3)上，并通過扭矩加載機構(12)、(13)、(14)、(15)對齒輪D (3)反時針施加扭矩，保證了齒輪A(2)始終只與齒條(I)的左側齒面接觸，同時又保證了齒輪B(4)始終只與小齒輪C(6)的逆時針側齒面接觸。同時消除了齒輪齒條間的間隙和大齒輪B(4)與小齒輪C(6)間的間隙對運動精度的影響，而且即使齒輪齒條因磨損間隙增大，增大的間隙對重復精度沒有影響 。本實施例適合于雕刻機或切割機橫梁和X滑座的驅(qū)動。實施例2 :如圖5，圖6，圖7所示的左右兩套齒輪齒條傳動機構同步驅(qū)動的方案，雕刻機或切割機橫梁左右兩側可采用兩套相同，且對稱的如實施例1的自動消隙齒輪齒條傳動機構，但左右兩側傳動機構的齒輪C(6)以一根長軸(33)直連。一個伺服或步進電機
(7)直接地，或通過減速機構與長軸(33)連動，這樣，可保證左右側傳動機構始終精密剛性同步，而且只需一個伺服或步進電機(7)，節(jié)省了一個電機及其驅(qū)動器。由于長軸(33)要從龍門或橫梁中通過，如龍門或橫梁到齒條⑴的距離較大，齒輪C (6)與大齒輪B (4)大齒輪E (5)之間的傳動可改為a，一個同步齒輪C(6)，它通過同步齒帶(30)、(31)同時與大同步齒輪E(5)與大同步齒輪B (4)聯(lián)動，b，一個雙鏈輪C (6)，它通過鏈條(30)、(31)同時與大鏈輪E (5)與大鏈輪B (4)聯(lián)動，C，大齒輪B (4)和大齒輪E (5)分別經(jīng)兩個同比齒輪系(35)，(36)同時與齒輪C (6)口四合，實施例3 :如圖9，圖10，實施例1的扭矩加載機構改為回轉氣缸或油缸，它由定子
(20)，轉子(21)，端蓋(22)，密封條(23、24)，密封圈(25)，進氣或進油回轉接頭(26)，管路
(27)和調(diào)壓閥(28)，壓力流體源(29)構成，(20)、(21)、(22)構成密閉空間A和B，空間A經(jīng)小孔與輸入接頭(26)相通，空間B經(jīng)小孔通大氣。調(diào)節(jié)調(diào)壓閥(28)可改變消隙壓力。圖10中調(diào)壓閥(28)采用電控調(diào)壓閥，其輸入端到接一個模擬開關電路(36)，該電路模擬輸入信號端接到驅(qū)動器(37)的扭矩信號輸出端子，該電路開關輸入信號端接到數(shù)控系統(tǒng)空行程信號輸出端子，并把驅(qū)動器(37)設置為僅在齒輪D(3)推動齒條(I)運動的方向輸出與即時扭矩對應的電壓，在齒輪A(2)推動齒條(I)運動的方向輸出為另，這樣輸入回轉氣缸或油缸的流體的壓力僅僅隨著齒輪D(3)推動齒條(I)運動方向負荷的變化而變化，以保證齒輪A(2)與齒條(I)的指定齒面始終不會脫離接觸，從而達到高的定位和重復精度。而當運動負荷小時，消隙壓力自動調(diào)小，使齒輪齒條機構的磨損減小。并且當高速空行程運動時，數(shù)控系統(tǒng)輸出的空行程信號將屏蔽驅(qū)動器(37)輸出的即時扭矩信號，使電控調(diào)壓閥輸出壓力為另，使消隙壓力消失，從而使齒輪齒條機構的磨損進一步減小。
權利要求1.一種適用于數(shù)控雕刻機和切割機的自動消隙齒輪齒條傳動機構，由齒條(I)、齒輪A (2)、軸承座(8a)、大齒輪B (4)、小齒輪C (6)、伺服或步進電機(7)構成，齒輪A (2)裝在軸承座(8a)中并和齒條(I)嚙合，大齒輪B (4)與齒輪A (2)同軸固接，齒輪A (2)通過大齒輪B (4)、小齒輪C(6)與伺服或步進電機(7)輸出軸聯(lián)接，其特征在于還有一個裝在軸承座(8b)中，或同軸地插在齒輪A(2)內(nèi)孔中與齒條(I)嚙合的齒輪D(3)，該齒輪的軸上同軸地，可自由轉動地套有一個大齒輪E (5)，并設置有一個使大齒輪E (5)與大齒輪B (4)同步同向運行的機構，和一個在大齒輪E(5)與齒輪D(3)之間施加力矩的加載機構。
2.按權利要求1所述之自動消隙齒輪齒條傳動機構，其特征在于所述加載機構由彈簧座(12)、壓簧(13)、調(diào)節(jié)螺絲(14)、螺母(15)構成，彈簧座(12)與齒輪D (3)固定，螺母(15)固定在大齒輪E (5)上，調(diào)節(jié)螺絲(14)旋在螺母(15)中，壓簧(13)位于彈簧座(12)和調(diào)節(jié)螺絲(14)之間。
3.按權利要求1所述之自動消隙齒輪齒條傳動機構，其特征在于所述加載機構是一個回轉缸，由定子(20)、轉子(21)、端蓋(22)、密封條(23、24)、密封圈(25)、流體輸入回轉接頭(26)、管路(27)和調(diào)壓閥(28)、壓力流體源(29)構成，定子(20)固定在大齒輪E (5)上，轉子(21)與消隙齒輪同軸(3)固定，定子(20)、轉子(21)、端蓋(22)構成密閉空間A和密閉空間B，密閉空間A經(jīng)小孔與回轉接頭(26)相通，密閉空間B經(jīng)小孔通大氣。
4.按權利要求3所述之自動消隙齒輪齒條傳動機構，其特征在于所述調(diào)壓閥(28)是電控調(diào)壓閥，其電輸入端接到伺服電機(7)的驅(qū)動器(37)的力矩信號輸出端。
5.按權利要求3所述之自動消隙齒輪齒條傳動機構，其特征在于所述調(diào)壓閥(28)是電控調(diào)壓閥，其電輸入端接到一個模擬開關電路(36)，該電路的模擬信號輸入端接到伺服電機(7)的驅(qū)動器(37)的力矩信號輸出端，該電路的開關信號輸入端接到數(shù)控系統(tǒng)(38)的空行程信號輸出端。
6.按權利要求1所述之自動消隙齒輪齒條傳動機構，其特征在于所述使大齒輪E(5)與大齒輪B(4)同步同向運行的機構為以下之一 a，一個同時與大齒輪E (5)與大齒輪B (4)嚙合的齒輪C (6)， b，一個齒輪C，它通過同步齒帶(30、31)同時與大齒輪E和大齒輪B聯(lián)動； c，一個雙鏈輪C，它通過鏈條(30、31)同時與大齒輪E和大齒輪B聯(lián)動， d，大齒輪B和大齒輪E分別經(jīng)兩個同比齒輪系(35、36)同時與齒輪C嚙合； e，一根包繞齒輪C、大齒輪E、大齒輪B的同步齒帶(30)； f，一根包繞齒輪C和大齒輪E、大齒輪B的鏈條； g，一根包繞大齒輪E和大齒輪B的同步齒帶(30)； h，一根包繞大齒輪E和大齒輪B的鏈條； i，一根包繞大齒輪E和大齒輪B的同步齒帶(30)，齒輪A經(jīng)齒輪系與齒輪C聯(lián)動； j，一根包繞大齒輪E和大齒輪B的鏈條，齒輪A經(jīng)齒輪系與齒輪C聯(lián)動。
專利摘要一種適用于數(shù)控雕刻機和切割機的自動消隙齒輪齒條傳動機構，由齒條1，齒輪A、大齒輪B、大齒輪E、小齒輪C、齒輪D、伺服或步進電機7和一個扭矩加載機構構成，齒輪A與齒輪D同時與齒條1嚙合，大齒輪E大齒輪B同時與小齒輪C嚙合，大齒輪B與齒輪A固結，大齒輪E通過扭矩加載機構對齒輪D施加扭矩，保證齒輪A始終只與齒條的一側齒面接觸，同時保證大齒輪B始終只與小齒輪C的一側齒面接觸。同時消除了齒輪齒條間的間隙和大齒輪B與小齒輪C間的間隙。采用左右兩套上述自動消隙齒輪齒條傳動機構的齒輪C以一根長軸直連，保證了左右傳動機構剛性同步，而且節(jié)省了一個伺服或步進電機及其驅(qū)動器。
文檔編號F16H55/18GK202883951SQ20122013090
公開日2013年4月17日 申請日期2012年3月23日 優(yōu)先權日2012年3月23日
發(fā)明者邵文遠 申請人:邵文遠