[发明专利]数控雕刻机切割机自动消隙齿轮齿条传动机构

说明书

技术领域 

本发明涉及一种数控雕刻机切割机齿轮齿条传动机构，属于雕刻机切割机技术领域。

背景技术：： 

已有数控雕刻机和切割机的X，Y向直线驱动机构多采用齿条机构。与滚珠丝杠机构相比，齿轮齿条机构有较强的耐粉尘污染的能力，故障率较低，而且较易达到40米/分以上的高速。缺点是由于齿轮齿条之间存在的间隙，正反向行程的定位误差较大，重复精度较差，雕刻和切割的质量偏低，而且随着使用时间的延长，间隙会增大，重复精度和雕刻切割的质量会越来越差。另外，已有驱动雕刻机或切割机的龙门或横梁多用左右两套独立的齿轮齿条传动机构，两侧运动不易同步。有的设计两套机构分别用两个步进电机驱动，当一侧受较大阻力或冲击力时，一侧步进电机会丢步，造成龙门或横梁严重偏斜，甚至损坏机构。

发明内容： 

本发明所要解决问题是避免上述现有技术的存在的不足之处，提供一种新的数控雕刻机切割机齿条传动机构，该齿条传动机构能在整个使用周期内自动消除齿轮齿条间的间隙，从而大幅度提高数控雕刻机和切割机的重复精度和雕刻切割的质量，延长机器使用的寿命，并保证左右两套齿条传动机构精确刚性同步且可只用一个电机驱动，提高X，Y轴垂直度，降低成本。

为达到本发明的目的，本发明采用如下技术方案。 

1，在已有齿轮齿条传动机构原有齿条(1)，齿轮(2)，轴承座(8)，大齿轮(4)，小齿轮(6)，伺服或步进电机(7)基础上，增加了消隙齿轮(3)，大齿轮(5)和一个扭矩加载机构，消隙齿轮(3)与齿轮(2)同时与齿条(1)啮合，大齿轮(5)与大齿轮(4)同时与小齿轮(6)啮合，因而同步同向运行，大齿轮(5)通过扭矩加载机构与消隙齿轮(3)连接，并从大齿轮(5)对消隙齿轮(3)施加扭矩，这导致齿轮(2)与消隙齿轮(3)分别与齿条(1)的各一侧齿面接触并施加压力，保证了齿轮(2)始终只与齿条(1)的一侧齿面接触， 同时，大齿轮(5)大齿轮(4)也分别与小齿轮(6)的各一侧齿面接触并施加压力，保证了齿轮(4)始终只与小齿轮(6)的一侧齿面接触。从而同时消除了齿轮(2)与齿条(1)间的间隙和大齿轮(4)与小齿轮(6)间的间隙对运动精度的影响，在经长时间使用发生磨损间隙增大后，仍能消除该两个间隙对运动精度的影响。 

2.上述扭矩加载机构可以是一个可调弹簧机构，由固定在大齿轮(5)上的螺母(15)，调节螺丝(14)，弹簧(13)弹簧座(12)构成，弹簧座(12)与消隙齿轮(3)固定连接。调节(14)可改变消隙齿轮(3)对齿条(1)的消隙压力的大小。消隙压力过大，会导致齿轮(2)与齿条(1)磨损加快，如消隙压力过小，会在加减速度较大时，如曲线小圆角处，齿轮(2)与齿条(1)常接触齿面脱离接触，影响精度。

3.上述扭矩加载机构也可以是一个可控加载扭矩的机构，如一个回转气缸或油缸，它由定子(20)，转子(21)，端盖(22)，密封条(23)，(24)，预加载弹簧(25)，进气或进油接头(26)，管路(27)和调压阀(28)构成，(20)、(21)、(22)构成密闭空间A和B，空间A经小孔与输入接头(26)相通，空间B经小孔通大气。人工调节调压阀(28)，使在粗加工时使用较小压力，在精加工或需精密定位时使用较大压力，从而减缓齿轮齿条机构的磨损。密闭空间A内可放置预压弹簧，以便在调压阀输出压力为另时保持一个初始消隙压力。

4.上述可控加载扭矩的机构，如调压阀(28)改用电控调压阀，其输入与伺服电机(7)的驱动器(37)的扭矩输出端子相连，并把驱动器(37)设置为仅在消隙齿轮(3)推动齿条(1)运动的方向输出与即时扭矩对应的电压。这样输入回转气缸或油缸的流体的压力仅随着消隙齿轮(3)推动齿条(1)运动的方向负荷的变化而变化，保证齿轮(2)与齿条(1)的指定接触齿面始终不会脱离接触，而当运动负荷小时，消隙压力自动调小，反方向运动时，消隙压力降到最小，使齿轮齿条机构的磨损减小。

5.电控调压阀输入端还可接一个模拟开关电路(36)，该电路模拟输入信号端接到驱动器(37)的扭矩信号输出端子，该电路开关输入信号端接到数控系统空行程输出端子，当高速空行程运动时，数控系统输出空行程信号屏蔽驱动器(37)输出的即时扭矩信号，使电控调压阀输出压力降到最小，使齿轮齿条机构的磨损 进一步减小。