ПЛАНЕТАРНО-ЦЕВОЧНЫЙ РЕДУКТОР

Полезная модель относится к машиностроению, а более конкретно - к приводам машин. Преимущественная область применения - следящие системы: станки с ЧПУ, роботы и т.п.
Из уровня техники известен планетарно-цевочный редуктор, который содержит быстроходную и тихоходную ступени. Быстроходная ступень - эвольвентная прямозубая планетарная передача, состоящая из центрального колеса (солнца) и сателлитов, неподвижно связанных посредством шлицевых соединений с эксцентриковыми валами цевочной передачи (тихоходная ступень). При этом эвольвентные сателлиты, как и сателлиты цевочной передачи, расположены на эксцентриковом валу между его подшипниками, размещенными в соответствующем водиле. (GmbH. - Fine Cyclo Zero Backlash Speed Reducers: каталог / Sumitomo (SHI) Cyclo Drive Germany Indersdorf, 2011. - 114 с)
Такой редуктор сложно собирать и трудно обеспечить точную угловую установку эвольвентных сателлитов относительно эксцентриковых валов.
Наиболее близким по техническому решению к предлагаемой полезной модели является устройство - планетарно-цевочный двухступенчатый редуктор, содержащий быстроходную и тихоходную ступени. Быстроходная ступень - эвольвентная прямозубая планетарная передача, состоящая из центрального колеса (солнца) и сателлитов, неподвижно связанных с эксцентриковыми валами цевочной передачи (тихоходная ступень). При этом сателлиты установлены на эксцентриковых валах консольно (High Precision Gearheads RD Series: каталог / Nabtesco Precision Europe GmbH. - Düsseldorf, 2012. - 82 c).
Данное конструктивное решение позволило устранить отмеченные недостатки: упростило сборку и регулировку редуктора. Известно, что в высокоточных планетарных зубчатых редукторах повышение крутильной жесткости и уменьшения люфтов на выходе можно добиться повышением коэффициента перекрытия в зацеплении. В прямозубой передаче (как в прототипе) существенного увеличения коэффициента перекрытия получить нельзя. Поэтому повышают точность изготовления и используют другие способы уменьшения люфтов. Все это приводит к удорожанию изделия и увеличению его размеров и массы.
Техническим результатом заявленной полезной модели является обеспечение возможности увеличения крутильной жесткости передачи и уменьшения люфта на выходе.
Поставленный технический результат достигается посредством того, что в планетарно-цевочном редукторе, содержащем корпус с быстроходной и тихоходной ступенями, при этом планетарная быстроходная ступень состоит из центрального колеса с наружными эвольвентными зубьями и взаимодействующих с ним сателлитов, жестко зафиксированных на эксцентриковых валах цевочной передачи, а тихоходная ступень состоит из сателлитов с циклоидным профилем зубьев, установленных на подшипниках эксцентриковых валов, которые установлены с возможностью вращения в водиле цевочной передачи, функционально являющимся выходным валом, и взаимодействующих с сателлитами цевок, зафиксированных на внутренней поверхности корпуса, согласно изобретению, редуктор дополнительно снабжен комплекта металлических упругих конических колец, каждый из которых установлен в зазоре между ступицей сателлита быстроходной ступени и эксцентриковым валом, обеспечивающими натяг между ними, при этом зубья сателлитов и центрального колеса выполнены косыми.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на:
- фиг.1 изображен главный вид планетарно-цевочного редуктора с разрезом;
- фиг.2 изображен выносной элемент в увеличенном масштабе.
Планетарно-цевочный редуктор содержит корпус 1, состоящий из трех частей, крышку 2 редуктора, центральное колесо 3 с внешними эвольвентными косыми зубьями, выполненное заодно с входным валом, сателлиты 4, установленные консольно на эксцентриковых валах 5, вращающихся в подшипниках 6, размещенных в водиле 7 (ведомый элемент) цевочной передачи, сателлиты 8 с циклоидным профилем зубьев, установленные посредством подшипников 9 на эксцентриках соответствующего вала, и взаимодействующих с цевками 10, расположенными на внутренней поверхности корпуса. Сателлиты 4 неподвижно зафиксированы на эксцентриковых валах цевочной передачи комплектами упругих конических колец (11 - наружное, 12 - внутреннее, 13 - распорная втулка) в точном угловом позиционировании относительно эксцентриков. При этом завинчивание гайки 14 для создания неподвижного соединения не приводит к осевому смещению сателлитов 4, что очень важно для нормальной работы цевочной передачи.
Работа планетарно-цевочного редуктора.
Крутящий момент от двигателя подводится к ведущему валу, выполненному заодно с центральным колесом 3, которое вращает сателлиты 4 и жестко связанные с ними эксцентриковые валы 5. Эксцентриковые валы вращаются синфазно, а циклоидальные сателлиты 8 совершают плоско-параллельное движение, обкатываясь оппозитно друг другу по цевкам 10. Выходным звеном редуктора является водило 7, с которого снимается крутящий момент. Чтобы получить синфазное вращение эксцентриковых валов, требуется обеспечить точное взаимное угловое положение сателлитов 4 относительно эксцентриков эксцентриковых валов 5. Для выполнения этого требования сателлиты 4 и эксцентриковые валы 5 соединены металлическими упругими коническими кольцами 11 и 12. Сборку быстроходной ступени выполняют в следующей последовательности. Каждый сателлит 4 на консольном конце валов 5 перемещают до упора во внутренние кольца подшипников 6. Затем вставляют между сателлитами центральное колесо 3, поддерживая его, и добиваются того, чтобы зубья всех сателлитов вошли в зацепление с ним. Поскольку зацепление косозубое, то при осевом перемещении центрального колеса сателлиты 4 провернутся на эксцентриковых валах 5 и займут нужное положение. Завинчивая гайки 14, фиксируют упругими коническими кольцами 11 и 12 сателлиты в этом положении на валах 5. Синфазное вращение валов 5 обеспечено. После этого заканчивают сборку редуктора. Существующий уровень техники позволяет изготовить заявленный объект при использовании отечественного оборудования.
Таким образом, заявленная конструкция редуктора обладает большим передаточным числом, малыми размерами и массой, большой крутильной жесткостью и малым люфтом, что соответствует требованиям к высокоточным приводам, простотой сборки и наладки, и, в конечном итоге, делает использование редуктора экономически выгодным.
Анализ заявленного технического решения на соответствие условиям патентоспособности показал, что указанные в независимом пункте формулы признаки являются существенными и взаимосвязаны между собой с образованием устойчивой совокупности неизвестной на дату приоритета из уровня техники необходимых признаков, достаточной для получения требуемого синергетического (сверхсуммарного) технического результата.
Свойства, регламентированные в заявленном соединении отдельными признаками, общеизвестны из уровня техники и не требуют дополнительных пояснений.
Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного технического решения следующей совокупности условий:
- объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении предназначен для использования в следящих системах, в станках с ЧПУ, роботах и т.п.
- для заявленного объекта в том виде, как он охарактеризован в независимом пункте формулы полезной модели, подтверждена возможность его осуществления с помощью вышеописанных в материалах заявки известных из уровня техники на дату приоритета средств и методов;
- объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении способен обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.
Следовательно, заявленный объект соответствуют требованиям по условиям патентоспособности «новизна» и «промышленная применимость» по действующему законодательству.