專利名稱：數(shù)控線位移操縱器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種數(shù)控線位移操縱器，屬于機械傳動裝置技術(shù)領(lǐng)域。
在各種傳動裝置中，經(jīng)常需要把電機的高速施轉(zhuǎn)運動變成執(zhí)行機構(gòu)的低速大力矩的直線運動輸出。例如在車床加工階梯軸、銑床銑削平面時，都只需控制刀具(或工作臺)沿軸向(座標(biāo)軸)方向直線移動切削。在航空機載設(shè)備中，各種電液伺服系統(tǒng)中的油缸、作用筒等也是用于實現(xiàn)直線運動位移的裝置?，F(xiàn)有的實現(xiàn)直線位移的機械傳動裝置以油缸、作用筒最為普遍，這種裝置結(jié)構(gòu)似乎比較簡單，但實現(xiàn)起來也相當(dāng)繁瑣需要配置油泵、油箱，各種控制閥及管道，還有功率增益裝置及狀態(tài)反饋裝置，還只是模擬狀態(tài)的控制方式，不能直接實現(xiàn)計算機控制。并且，輸出力矩有限，平時維護管理的工作也很繁瑣。
本發(fā)明的目的是提供一種結(jié)構(gòu)新穎的數(shù)控線位移操縱器。它結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，每個組成部件性能可靠，可直接由計算機實現(xiàn)控制并取消傳統(tǒng)的功率增益和狀態(tài)反饋裝置。
本發(fā)明的結(jié)構(gòu)如附

圖1所示。它由電機1、減速器2、傳動機構(gòu)3組成，其特征在于減速器2是一種大速比差動減速器，電機1直接與該減速器的輸入軸21聯(lián)接并驅(qū)動之，并由輸入軸上的輸入齒輪22將轉(zhuǎn)動扭矩傳遞給齒圈23的外齒，再由齒圈23的內(nèi)齒通過其和由上下兩齒輪面構(gòu)成的行星齒輪24的其中一個齒輪面的嚙合，使行星齒輪24在環(huán)繞與減速器殼體固接的太陽齒輪25旋轉(zhuǎn)的同時，行星齒輪24的另一個齒輪面嚙合并帶動輸出齒輪28轉(zhuǎn)動，輸出齒輪28固接在輸出軸套29上，由此輸出軸套29內(nèi)的螺母帶動嵌套在其內(nèi)的由螺桿31和螺桿前端的球狀或環(huán)孔的傳力關(guān)節(jié)32構(gòu)成的傳動機構(gòu)轉(zhuǎn)動而實現(xiàn)線位移。太陽齒輪有Z1個齒，輸出齒輪有Z2個齒，Z1和Z2差1齒;行星齒輪則有兩個或兩個以上。26是行星齒輪24的保持架，27是保持架固定塊。4則是裝在螺桿31外圍的用塑料或不銹鋼制成的波紋管護套。
本發(fā)明的工作原理是因電機1和輸入軸21相連，工作時，由此獲得的輸入軸21的高轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動扭矩通過輸入軸21上的輸入齒輪22傳遞給齒圈3的外齒，由于太陽齒輪25是固定不動的，因此使得與齒圈23內(nèi)齒相嚙合的行星齒輪24既自身旋轉(zhuǎn)，也繞太陽齒輪25公轉(zhuǎn)，同時該行星齒輪24還帶動輸出齒輪28轉(zhuǎn)動，并籍此輸出力矩。由于太陽齒輪25的齒數(shù)為Z1，輸出齒輪28的齒數(shù)為Z2，兩者相差一齒，這樣，在行星齒輪24公轉(zhuǎn)一周時，輸出齒輪28與太陽齒輪25相對差動1齒，因為太陽齒輪25與減速器殼體固接，即由輸出齒輪帶動輸出軸套29轉(zhuǎn)動一齒。
本發(fā)明的速比傳遞關(guān)系計算如下設(shè)行星齒輪24的齒數(shù)為Z3，其自轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速為n3，公轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速為n2;齒圈23的內(nèi)齒齒數(shù)為Z4，外齒齒數(shù)為Z5，其轉(zhuǎn)速為n4;輸入軸21上的輸入齒輪22的齒數(shù)為Z6，其轉(zhuǎn)速為n6;輸出軸套29的轉(zhuǎn)速為n1。則有n4＝n6＊Z6/Z5對于行星齒輪24，其公轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速n2為n2＝n4＊Z4/(Z4+Z2)由Z1和Z2的差動關(guān)系得n1＝n2/Z2所以有n1＝(n6＊Z6＊Z4)/(Z5＊(Z4+Z2)＊Z2)因為Z5＞Z6，Z4+Z2＞Z4，所以減速比＞Z2。而在一般情況下，可以設(shè)計使得Z2＝100，也就使速比也大于100。
本發(fā)明的主要特點是選用大速比差動減速器作位移操縱器的高減速和大扭矩增力機構(gòu)，該減速器應(yīng)用差動原理，在行星齒輪公轉(zhuǎn)時，因太陽齒輪25與輸出齒輪28相差一齒，故每公轉(zhuǎn)一周，這兩者之間將相對轉(zhuǎn)動一齒的角度。同時，在工作中全部采用剛性齒輪，有很高的強度，可以傳遞大功率扭矩。在傳動時，行星齒輪24的公轉(zhuǎn)只是中間過渡的傳遞，也無行星輪的效率問題，為增大傳遞功率，可以使用三個、四個或更多個行星輪。總之，該減速器結(jié)構(gòu)緊湊，機構(gòu)簡單，可以把電機高速旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換成低速大扭矩的轉(zhuǎn)動經(jīng)輸出軸套29輸出，再經(jīng)輸出軸套29上的螺母及螺桿31、螺桿前端的球狀或環(huán)孔傳力關(guān)節(jié)32構(gòu)成的傳動機構(gòu)即把轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換成線位移輸出。
本發(fā)明中減速器里，由于輸出齒輪28與太陽齒輪25的齒數(shù)不相等，為保持兩者與行星齒輪24都有相同的中心距，可以使用變位齒輪或采用非標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)齒輪來修正之。既可只對輸出齒輪28和行星齒輪24中與其相嚙合的齒面變位，進行中心距修正，使加工和裝配方便;也可使相關(guān)齒輪(輸出齒輪28，太陽齒輪25，行星齒輪24上下齒面及齒圈3的內(nèi)齒)都變位以保證運動平穩(wěn)性。這些都可根據(jù)本發(fā)明的應(yīng)用場合及使用要求酌情處理。
本發(fā)明中行星齒輪保持架26利用保持架固定塊27使上下兩片保持架固定，不得有相對位移出現(xiàn)。固定塊27可以用緊固件或直接鉚合。各種軸承可以用滑動軸承，也可以用滾動軸承。輸出軸套內(nèi)的螺母與螺桿之間可以采用普通螺母、絲杠(螺桿)連接，也可采用滾珠絲杠(螺桿)-螺母結(jié)構(gòu)或靜壓絲杠-螺母結(jié)構(gòu)方式連接，這也視本發(fā)明應(yīng)用環(huán)境及使用精度要求而選擇之。
本發(fā)明中的電機可以選用數(shù)控步進電機，由計算機直接以數(shù)字信號指令控制其運動速度和時間，從而可精確控制其輸出的位移量。本發(fā)明尤其適宜于在機載計算機系統(tǒng)中工作，用于取代航空機載設(shè)備中各種電液伺服系統(tǒng)的作用筒，直接對操縱對象進行數(shù)字式位移控制，取消常規(guī)的功率增益及狀態(tài)反饋裝置。本發(fā)明也可用于地面裝備，例如各種執(zhí)行機構(gòu)或牽引機構(gòu)，各種閥門或水庫水閘的啟閉機械等。
總之，本發(fā)明僅由三個結(jié)構(gòu)高度緊湊的部件電機、減速器和傳動機構(gòu)所組成;每個組成部件又是工作極其可靠，結(jié)構(gòu)也很簡單，所以，與傳統(tǒng)電液伺服系統(tǒng)比較，工作的可靠性更高。并且，因為取消了繁雜的高壓管路后，可以使裝置布局更加合理，更加方便維護、操作及管理。
權(quán)利要求
1.一種數(shù)控線位移操縱器，它由電機1、減速器2、傳動機構(gòu)3組成，其特征在于減速器2是一種大速比差動減速器，電機1直接與該減速器的輸入軸21聯(lián)接并驅(qū)動之，并由輸入軸上的輸入齒輪22將轉(zhuǎn)動扭矩傳遞給齒圈23的外齒，再由齒圈23的內(nèi)齒通過其和由上下兩齒輪面構(gòu)成的行星齒輪24的其中一個齒輪面的嚙合，使行星齒輪24在環(huán)繞與減速器殼體固接的太陽齒輪25旋轉(zhuǎn)的同時，行星齒輪24的另一個齒輪面嚙合并帶動輸出齒輪28轉(zhuǎn)動，輸出齒輪28固接在輸出軸套29上，由此輸出輸出套29內(nèi)的螺母帶動嵌套在其內(nèi)的由螺桿31和螺桿前端的球狀或環(huán)孔的傳力關(guān)節(jié)32構(gòu)成的傳動機構(gòu)轉(zhuǎn)動而實現(xiàn)線位移。太陽齒輪有Z1個齒，輸出齒輪有Z2個齒，Z1和Z2差1齒；行星齒輪24則有兩個或兩個以上。
2.如權(quán)利要求1所述的數(shù)控線位移操縱器，其特征在于螺桿31的外圍可以裝有塑料或不銹鋼的波紋管護套。
全文摘要
一種數(shù)控線位移操縱器，由電機、減速器及傳動機構(gòu)組成。其特點是減速器是大速比差動減速器，利用太陽齒輪與輸出齒輪同軸并相差一齒，太陽齒輪固裝，而使由電機直接驅(qū)動的輸入齒輪帶動行星齒輪公轉(zhuǎn)一周后，讓輸出齒輪與太陽齒輪差動一齒，獲得很大的減速比，再由輸出軸套中的螺母與螺桿嚙合而產(chǎn)生精度可控的線位移。整個裝置全部采用剛性零件，強度高，力矩大，機構(gòu)簡，結(jié)構(gòu)緊湊，可以由計算機直接控制其運轉(zhuǎn)動作，維護操作容易。
文檔編號F16H37/02GK1071234SQ9110910
公開日1993年4月21日 申請日期1991年9月26日 優(yōu)先權(quán)日1991年9月26日
發(fā)明者石行 申請人:北京市西城區(qū)新開通用試驗廠