專利名稱：多功能自由離合器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及機(jī)械傳動(dòng)技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是一種多功能自由離合器。
背景技術(shù)：
一般的，現(xiàn)有技術(shù)中的離合器按其傳遞扭矩的工作原理可分為嵌合式和磨
擦式兩類；按其分離接合過程的工作原理可分為操縱式和自控式(如超越離合器、離心離合器)；按其操縱方式可分為機(jī)械式、氣壓式、液壓式、電磁式(如電磁離合器)。在現(xiàn)有的機(jī)械結(jié)構(gòu)中，經(jīng)常需要有多個(gè)輸入一個(gè)輸出，為提高自動(dòng)化程度，多采用電磁離合器或超越離合器，無論哪一種離合器都存在分離接合過程，頻繁的分離接合影響離合器的使用壽命。采用電磁離合器存在空檔時(shí)間，且需要有多少個(gè)輸入就需要有多少個(gè)電磁離合器，采用超越離合器只能做同向超越，不適用于正反轉(zhuǎn)，即使是雙向超越離合器，也僅是能傳遞雙向扭矩，也僅是能'超越'離合，不能'落后'離合，'落后'離合與正向傳遞扭矩不打滑的矛盾是不可調(diào)和的，無論多少個(gè)超越離合器組合都不能實(shí)現(xiàn)'超越'離合'落后'也離合。為實(shí)現(xiàn)多個(gè)輸入的自由交替輸入、交叉疊加，是目前亟待開發(fā)的技術(shù)課題。
目前數(shù)控?zé)o卡旋切機(jī)旋切直徑范圍一般在30 350 mm之間，旋切厚度范圍一般在0.3 3.6之間，進(jìn)給速度的調(diào)速比可達(dá)到1:183?？v觀國(guó)內(nèi)數(shù)控?zé)o卡旋切機(jī)的現(xiàn)狀，僅靠變頻器不借助機(jī)械變速系統(tǒng)是難以達(dá)到上述加工范圍， 一般變頻器兼顧高低頻的性能差，要滿足上述加工范圍，須大幅度加大變頻器及進(jìn)給電動(dòng)機(jī)的功率配置，存在大馬拉小車的現(xiàn)象，旋切厚皮小徑時(shí)走刀電機(jī)的功率過剩仍然在旋切大徑薄皮時(shí)存在力矩不足，造成資源的極大浪費(fèi)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的技術(shù)任務(wù)是解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種多功能自由離合器。本發(fā)明的技術(shù)方案是按以下方式實(shí)現(xiàn)的，該多功能自由離合器，其結(jié)構(gòu)包
括行星輪系構(gòu)架、行星輪系、太陽輪系；
行星輪系構(gòu)架包括同軸固定連接的構(gòu)架齒輪和構(gòu)架帶輪，構(gòu)架齒輪和構(gòu)架
帶輪形成的腔體內(nèi)設(shè)置有一套或一套以上的行星輪系，構(gòu)架齒輪輪盤和構(gòu)架帶輪輪盤相同的位置上開設(shè)有太陽軸軸孔和行星軸軸孔；
行星輪系包括輸入行星齒輪、輸出行星齒輪和行星齒輪軸，輸入行星齒輪和輸出行星齒輪通過花鍵與行星齒輪軸連接，行星齒輪軸兩端分別通過軸承連
接在構(gòu)架齒輪的行星軸軸孔和構(gòu)架帶輪的行星軸軸孔上；
太陽輪系包括輸入太陽齒輪、輸出軸和輸出太陽齒輪輸出太陽齒輪通過
花鍵與輸出軸連接，輸出太陽齒輪與行星輪系的輸出行星齒輪嚙合，輸出軸上花鍵一側(cè)的輸出軸上設(shè)置有輸入太陽齒輪，輸入太陽齒輪是軸套傳動(dòng)一體型齒輪，其齒輪部分與行星輪系的輸入行星齒輪嚙合，軸套部分的外圓與構(gòu)架帶輪的太陽軸軸孔通過軸承連接，軸套部分的一端與設(shè)置在行星輪系構(gòu)架一側(cè)的輸入齒輪平鍵連接，輸出軸與構(gòu)架齒輪的太陽軸軸孔通過軸承連接，輸出軸與輸入太陽齒輪的齒輪部分通過軸承連接，輸出軸穿套在輸入太陽齒輪的軸套部分內(nèi)與軸套部分滑動(dòng)連接。
行星輪系構(gòu)架的腔體內(nèi)設(shè)置有兩套行星輪系，兩套行星輪系以構(gòu)架齒輪輪盤中心軸為對(duì)稱軸，對(duì)稱的設(shè)置在行星輪系構(gòu)架的腔體內(nèi)。
構(gòu)架帶輪是單側(cè)輪盤設(shè)置的構(gòu)架帶輪，單側(cè)輪盤與帶輪主體構(gòu)成桶狀結(jié)構(gòu)，桶口部位扣于構(gòu)架齒輪輪盤上，構(gòu)架帶輪與構(gòu)架齒輪輪盤主體同軸固定連接。
構(gòu)架齒輪輪盤和構(gòu)架帶輪輪盤上的行星軸軸孔的外部設(shè)置有密封蓋，密封蓋與其所在輪盤通過螺栓固定連接。
輸出軸兩端分別通過軸承設(shè)置在輸出軸軸承座上。
輸出軸一端設(shè)置有平鍵連接的輸出鏈輪。
所述的軸承是深溝滾球軸承。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比所產(chǎn)生的有益效果是
(1) 該多功能自由離合器作為離合器使用，具有二個(gè)自由度，合理設(shè)計(jì)行星輪系內(nèi)部的傳動(dòng)比，行星輪系構(gòu)架可達(dá)到到被動(dòng)自鎖、主動(dòng)自由輸入的效果，其作用相當(dāng)于兩只電磁離合器的功能，無需傳統(tǒng)離合器的分離接合，無空檔時(shí)間速度自由突變?，F(xiàn)已成功應(yīng)用于木材旋切機(jī)中，用于旋切機(jī)的自動(dòng)控制，
自動(dòng)化程度及生產(chǎn)效率提高；用于旋切同一棵木軸，不停車旋切兩種厚度可自
由轉(zhuǎn)換不斷張，較兩只電磁離合器效果更好更方便。
(2) 該多功能自由離合器兼有減速器的作用，也可以直接作為減速器使用。該結(jié)構(gòu)的減速器其帶輪行星架替代了傳統(tǒng)減速器的箱體，重量降低30%以上，且減速比可以較傳統(tǒng)減速器做的更大。其機(jī)械結(jié)構(gòu)新穎、加工工藝可行，做為現(xiàn)有定型減速器的必要補(bǔ)充，可定型為行星帶輪減速器。(3) 該多功能自由離合器還兼有差速器的作用，可用于速度的合成，以較
小的輸入調(diào)速比獲得較大的輸出調(diào)速比，達(dá)到大幅降低設(shè)備功率配置的目的，用途廣泛。該多功能自由離合器還兼有差速器的作用，可用于速度的合成，以較小的輸入調(diào)速比獲得較大的輸出調(diào)速比，達(dá)到大幅降低設(shè)備功率配置的目的，用途廣泛，現(xiàn)已應(yīng)用于數(shù)控?zé)o卡旋切機(jī)的設(shè)備改造。
(4) 現(xiàn)有技術(shù)下的數(shù)控?zé)o卡旋切機(jī)的功率配置依然在17 KW相對(duì)較低的合理水平上，應(yīng)用該多功能自由離合器的技術(shù)，使旋切機(jī)整機(jī)功率配置可降至12.5KW左右，具有節(jié)能降耗的顯著效果。


附圖l是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；附圖2是本發(fā)明的構(gòu)架齒輪的結(jié)構(gòu)示意附圖3是附圖2的左視結(jié)構(gòu)示意附圖4是本發(fā)明的構(gòu)架帶輪的結(jié)構(gòu)示意附圖5是附圖4的左視結(jié)構(gòu)示意附圖6是本發(fā)明的輸入行星齒輪、輸出行星齒輪、行星齒輪軸的連接結(jié)構(gòu)示意附圖7是附圖6中A-A的結(jié)構(gòu)剖面示意附圖8是本發(fā)明的輸入太陽齒輪、輸出軸、輸出太陽齒輪的連接結(jié)構(gòu)示意
附圖9是附圖8中B-B的結(jié)構(gòu)剖面示意圖；附圖10是本發(fā)明的密封蓋的結(jié)構(gòu)示意附圖11是附圖10的右視結(jié)構(gòu)示意圖；附圖12是本發(fā)明的輸出軸軸承座的結(jié)構(gòu)示意附圖13是本發(fā)明在非數(shù)控旋切機(jī)實(shí)際應(yīng)用中替代兩只電磁離合器使用的
結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖中的標(biāo)記分別表示為
1、構(gòu)架齒輪，2、構(gòu)架帶輪，3、輸入行星齒輪，4、輸出行星齒輪，5、行星齒輪軸，6、輸入太陽齒輪，7、輸出軸，8、輸出太陽齒輪，，9、輸入齒輪，10、輸出鏈輪，11、密封蓋，12、輸出軸軸承座，13、多功能自由離合器，14、常接厚度變換掛輪架，15、厚度快換操縱掛輪架，16、掛輪架軸，17、掛輪架軸輸入鏈輪，18、掛輪架軸承座，19、主動(dòng)力傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，20、刀臺(tái)進(jìn)給機(jī)構(gòu)后傳動(dòng)軸，21、快進(jìn)快退電機(jī)，22、深溝滾球軸承，23、太陽軸軸孔，24、行星軸軸孔。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的多功能自由離合器作以下詳細(xì)說明。實(shí)施例l:
如附圖1所示，本發(fā)明的多功能自由離合器，其結(jié)構(gòu)包括行星輪系構(gòu)架、行星輪系、太陽輪系；
行星輪系構(gòu)架包括同軸固定連接的構(gòu)架齒輪1和構(gòu)架帶輪2，構(gòu)架齒輪l和構(gòu)架帶輪2形成的腔體內(nèi)設(shè)置有兩套行星輪系，兩套行星輪系以構(gòu)架齒輪l輪盤中心軸為對(duì)稱點(diǎn)，對(duì)稱的設(shè)置于構(gòu)架齒輪l輪盤的直徑上。
行星輪系包括輸入行星齒輪3、輸出行星齒輪4和行星齒輪軸5，輸入行星齒輪3和輸出行星齒輪4與行星齒輪軸5花鍵連接，行星齒輪軸5—端通過軸承連接在構(gòu)架齒輪1的行星軸軸孔4上，另一端通過軸承連接在構(gòu)架帶輪2的行星軸軸孔上。
構(gòu)架齒輪1輪盤和構(gòu)架帶輪2輪盤相同的位置上開設(shè)有太陽軸軸孔和行星軸軸孔；構(gòu)架帶輪2是單側(cè)輪盤設(shè)置的構(gòu)架帶輪，單側(cè)輪盤與帶輪主體構(gòu)成桶狀結(jié)構(gòu)，桶口部位扣于構(gòu)架齒輪l輪盤上，并與構(gòu)架齒輪輪盤主體同軸固定連接。構(gòu)架齒輪1輪盤和構(gòu)架帶輪2輪盤上的行星軸軸孔的外部設(shè)置有密封蓋11 ，密封蓋11與所在輪盤通過螺栓固定連接。
太陽輪系包括輸入太陽齒輪6、輸出軸7和輸出太陽齒輪8:輸出軸7中部設(shè)置有與輸出太陽齒輪8厚度相同寬度的花鍵，輸出太陽齒輪8通過花鍵連接在輸出軸7上，輸出太陽齒輪8與行星輪系的輸出行星齒輪4嚙合，輸出軸花鍵的一側(cè)設(shè)置有輸入太陽齒輪6，輸入太陽齒輪6是軸套傳動(dòng)一體型齒輪，其齒輪部分與行星輪系的輸入行星齒輪3嚙合，軸套部分的中部與構(gòu)架帶輪2的太陽軸軸孔通過軸承連接，軸套部分的一端與設(shè)置在行星輪系構(gòu)架外部的輸入齒輪9平鍵連接，輸出軸7與構(gòu)架齒輪的太陽軸軸孔通過軸承連接，輸出軸7與輸入太陽齒輪6的齒輪部分通過軸承連接，輸出軸7穿套在輸入太陽齒輪6的軸套部分內(nèi)與軸套部分滑動(dòng)連接。輸出軸7兩端分別通過軸承設(shè)置在輸出軸軸承座12上。輸出軸7—端設(shè)置有平鍵連接的輸出鏈輪10 。
實(shí)施例2:
如附圖13所示，該多功能自由離合器作為離合器使用，其作用相當(dāng)于兩只電磁離合器的功能，其優(yōu)點(diǎn)是無空檔時(shí)間速度自由突變。
以目前廣泛使用的旋切機(jī)為例，如附圖13所示，工作原理及應(yīng)用方法如下
將由主動(dòng)力19通過鏈條傳入掛輪架軸輸入鏈輪17，掛輪架軸輸入鏈輪17、常接厚度變換掛輪架14、厚度快換操縱掛輪架15同軸穿套在掛輪架軸16上，之間有平鍵連接，變換厚度掛輪架14接入該多功能自由離合器13的輸入齒輪9，可保持始終接入無需斷開，將厚度快換操縱掛輪架15與自由離合器13上的構(gòu)架齒輪l操縱其處于斷開狀態(tài)，將快進(jìn)快退電機(jī)21以三角帶接入該多功能自由離合器的構(gòu)架帶輪2，輸出軸7上通過平鍵連接有輸出鏈輪10，輸出鏈輪10通過鏈條傳入刀臺(tái)進(jìn)給機(jī)構(gòu)后傳動(dòng)軸20。
在旋切機(jī)正常旋切過程中，由于行星輪系構(gòu)架被動(dòng)自鎖、主動(dòng)自由輸入的特性，該自由離合器13具有二個(gè)自由度，快進(jìn)快退電機(jī)保持靜止，亦可隨時(shí)啟動(dòng)快進(jìn)快退電機(jī)正反轉(zhuǎn)；接入該多功能自由離合器的輸入齒輪9的變換厚度掛輪架14因傳動(dòng)比的關(guān)系而被動(dòng)自鎖，因此無論旋切機(jī)是否在正常旋切過程中，均可隨時(shí)啟動(dòng)快進(jìn)快退電機(jī)正反轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)旋切刀臺(tái)的自由進(jìn)退，實(shí)現(xiàn)該旋切機(jī)的自動(dòng)控制。就單純實(shí)現(xiàn)該旋切機(jī)的自動(dòng)控制而言，無須設(shè)置厚度快換操縱掛輪架15，該自由離合13僅起到一只電磁離合器的功能及一定的減速作用。
為了減少浪費(fèi)增加效益，旋切機(jī)在旋切同一顆木軸時(shí)，需要旋切兩種不同的單板厚度，要求可不停車自由轉(zhuǎn)換不斷張，現(xiàn)有的機(jī)械結(jié)構(gòu)或使用兩只電磁離合器交叉接入兩套掛輪系統(tǒng)，均不可避免地存在空檔時(shí)間，達(dá)不到上述要求，該多功能自由離合器能夠比較方便地實(shí)現(xiàn)上述功能。具體方法如下
如上所述的由主動(dòng)力傳入的變換厚度掛輪架14接入該多功能自由離合器13的輸入齒輪9，可保持始終接入無需斷開；將由主動(dòng)力傳入的另一路掛輪系統(tǒng)即厚度快換操縱掛輪架15，與構(gòu)架齒輪l之間設(shè)置有接入與斷開兩種狀態(tài)；將快進(jìn)快退電機(jī)21以三角帶接入該多功能自由離合器的構(gòu)架帶輪2;注意只有在厚度快換操縱掛輪架15與構(gòu)架齒輪1之間在斷開狀態(tài)下，才可啟動(dòng)快進(jìn)快退電機(jī)正反轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)旋切刀臺(tái)的快速進(jìn)退；在厚度快換操縱掛輪架15與構(gòu)架齒輪l之間在接入狀態(tài)下，快進(jìn)快退電機(jī)作跟隨運(yùn)動(dòng)。在厚度快換操縱掛輪架15與構(gòu)架齒輪l之間接入與斷開兩種狀態(tài)的轉(zhuǎn)換下，刀臺(tái)進(jìn)給機(jī)構(gòu)后傳動(dòng)軸20獲得旋切兩種不同單板厚度所需的兩種不同刀臺(tái)進(jìn)給速度。本發(fā)明的多功能自由離合器在此應(yīng)用中所起的作用是兩只電磁離合器的作用，同時(shí)兼有減速及速度合成作用，其無空檔時(shí)間單板厚度自由轉(zhuǎn)換不斷張的獨(dú)特功能是電磁離合器所不具備的。
實(shí)施例3:
該多功能自由離合器兼有減速器的作用，可直接做為減速器使用。該多功能自由離合器直接做為減速器使用，需在附圖l所示的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上做如下變動(dòng)(1)將構(gòu)架齒輪l的齒型取削，其余結(jié)構(gòu)不變，更名為行星輪構(gòu)架l; (2)將輸入齒輪9及輸出鏈輪10取削；(3)將一側(cè)的輸出軸軸承座12重新 設(shè)計(jì)，增設(shè)固定輸入太陽齒輪6的內(nèi)孔，并拉制鍵槽；其應(yīng)用方法如下
除上述三點(diǎn)變更外，其余自由離合器結(jié)構(gòu)不變，只將輸入太陽齒輪6伸出 行星輪構(gòu)架1外部的軸套外圓通過平鍵固定在輸出軸軸承座12上的內(nèi)孔上，以
構(gòu)架帶輪2作輸入，以輸出軸7作輸出即可直接做為減速器使用。
該結(jié)構(gòu)的減速器其帶輪行星架替代了傳統(tǒng)減速器的箱體，重量降低30%以
上，且減速比可以較傳統(tǒng)減速器做的更大，其機(jī)械結(jié)構(gòu)新穎、加工工藝可行， 做為現(xiàn)有定型減速器的必要補(bǔ)充，可定型為行星帶輪減速器。
實(shí)施例4:
該多功能自由離合器用在數(shù)控?zé)o卡旋切機(jī)低能耗工作機(jī)構(gòu)中，其機(jī)械結(jié)構(gòu)
較附圖2所示的用于非數(shù)控旋切機(jī)上替代兩只電磁離合器使用的工作機(jī)構(gòu)更減 化，說明如下
(1) 將構(gòu)架齒輪l的齒型取削，其余結(jié)構(gòu)不變。
(2) 將輸入齒輪9更改為輸入鏈輪9。
(3) 將主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)功率配置11KW，在傳動(dòng)單雙輥的同時(shí)通過鏈條傳入輸 入鏈輪9。
(4) 將1.5KW-4的走刀電機(jī)，通過三角帶傳入構(gòu)架帶輪2。走刀電機(jī)由數(shù)
控系統(tǒng)控制實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速。
(5) 自由離合器的輸出軸7通過鏈條傳入刀臺(tái)進(jìn)給機(jī)構(gòu)后傳動(dòng)軸(亦可直 聯(lián))，以絲杠絲母作驅(qū)動(dòng)元件推動(dòng)刀臺(tái)進(jìn)給。
該數(shù)控?zé)o卡旋切機(jī)低能耗工作機(jī)構(gòu)不僅節(jié)能降耗，而且同一臺(tái)機(jī)器可加工 單板的厚度范圍較現(xiàn)行的數(shù)控?zé)o卡旋切機(jī)明顯加寬。
8
權(quán)利要求
1、多功能自由離合器，其特征在于包括行星輪系構(gòu)架、行星輪系、太陽輪系；行星輪系構(gòu)架包括同軸固定連接的構(gòu)架齒輪和構(gòu)架帶輪，構(gòu)架齒輪和構(gòu)架帶輪形成的腔體內(nèi)設(shè)置有一套或一套以上的行星輪系，構(gòu)架齒輪輪盤和構(gòu)架帶輪輪盤相同的位置上開設(shè)有太陽軸軸孔和行星軸軸孔；行星輪系包括輸入行星齒輪、輸出行星齒輪和行星齒輪軸，輸入行星齒輪和輸出行星齒輪通過花鍵與行星齒輪軸連接，行星齒輪軸兩端分別通過軸承連接在構(gòu)架齒輪的行星軸軸孔和構(gòu)架帶輪的行星軸軸孔上；太陽輪系包括輸入太陽齒輪、輸出軸和輸出太陽齒輪輸出太陽齒輪通過花鍵與輸出軸連接，輸出太陽齒輪與行星輪系的輸出行星齒輪嚙合，輸出軸上花鍵一側(cè)的輸出軸上設(shè)置有輸入太陽齒輪，輸入太陽齒輪是軸套傳動(dòng)一體型齒輪，其齒輪部分與行星輪系的輸入行星齒輪嚙合，軸套部分的外圓與構(gòu)架帶輪的太陽軸軸孔通過軸承連接，軸套部分的一端與設(shè)置在行星輪系構(gòu)架一側(cè)的輸入齒輪平鍵連接，輸出軸與構(gòu)架齒輪的太陽軸軸孔通過軸承連接，輸出軸與輸入太陽齒輪的齒輪部分通過軸承連接，輸出軸穿套在輸入太陽齒輪的軸套部分內(nèi)與軸套部分滑動(dòng)連接。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能自由離合器，其特征在于行星輪系構(gòu)架 的腔體內(nèi)設(shè)置有兩套行星輪系，兩套行星輪系以構(gòu)架齒輪輪盤中心軸為對(duì)稱 軸，對(duì)稱的設(shè)置在行星輪系構(gòu)架的腔體內(nèi)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能自由離合器，其特征在于構(gòu)架帶輪是單 側(cè)輪盤設(shè)置的構(gòu)架帶輪，單側(cè)輪盤與帶輪主體構(gòu)成桶狀結(jié)構(gòu)，桶口部位扣于構(gòu) 架齒輪輪盤上，構(gòu)架帶輪與構(gòu)架齒輪輪盤主體同軸固定連接。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能自由離合器，其特征在于構(gòu)架齒輪輪盤 和構(gòu)架帶輪輪盤上的行星軸軸孔的外部設(shè)置有密封蓋，密封蓋與其所在輪盤通 過螺栓固定連接。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能自由離合器，其特征在于輸出軸兩端分 別通過軸承設(shè)置在輸出軸軸承座上。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能自由離合器，其特征在于輸出軸一端設(shè) 置有平鍵連接的輸出鏈輪。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能自由離合器，其特征在于所述的軸承是 深溝滾球軸承。
全文摘要
本發(fā)明提供一種多功能自由離合器，解決的是多個(gè)輸入的交替輸入、交叉疊加技術(shù)問題，屬于機(jī)械傳動(dòng)技術(shù)領(lǐng)域，其結(jié)構(gòu)是行星輪系構(gòu)架內(nèi)設(shè)置有一套或一套以上的行星輪系；行星輪系是由輸入行星齒輪和輸出行星齒輪與行星齒輪軸花鍵連接；太陽輪系是輸出軸與輸出太陽齒輪花鍵連接，輸出太陽齒輪與輸出行星齒輪嚙合，輸出軸上連接有軸套傳動(dòng)一體型輸入太陽齒輪，輸入太陽齒輪與輸入行星齒輪嚙合。本發(fā)明作為離合器使用具有兩只電磁離合器的作用，優(yōu)點(diǎn)是無空檔時(shí)間速度自由突變，也可作為減速器使用，兼有差速器的作用，可用于速度的合成，用途廣泛。
文檔編號(hào)F16D19/00GK101476602SQ20091001366
公開日2009年7月8日 申請(qǐng)日期2009年1月19日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月19日
發(fā)明者寧厚義, 趙懷久, 高玉善 申請(qǐng)人:山東省費(fèi)縣金輪機(jī)械廠