数字控制凸轮机构及其控制方法
阅读：1014发布：2020-05-11
专利汇可以提供数字控制凸轮机构及其控制方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种数字 控制 凸轮 机构及其控制方法。数字控制凸轮机构由 控制器 、 电动机 和螺旋副传动机构组成，用螺旋副传动机构从动件的运动代替传统凸轮机构从动件的运动。数字控制技术使凸轮机构具有柔性，需要改变控制对象的运动规律时，只要通过改变编程数据即可获得从动件的预定运动规律。通过控制器编程对电动机的转 角 和转速控制进而控制数字控制凸轮机构从动件的运动参数。，下面是数字控制凸轮机构及其控制方法专利的具体信息内容。
数字控制凸轮机构及其控制方法
一、技术领域
[0002] 凸轮机构是机械设备的常用机构，它能将旋转运动转换为预期的间歇直线往复运动或往复摆动等。凸轮机构从理论上讲，只要适当地设计出凸轮的轮廓曲线，就可以使从动件得到各种预期的运动规律。但是凸轮机构在实际中也存在着很大的局限性：一个凸轮轮廓曲线只能实现一种从动件的预定运动规律，若从动件运动规律随工作对象的变化需要改变时，凸轮需重新调整或者更换；凸轮轮廓曲线的复杂性使凸轮的加工制造和机构各部件的安装调整困难；凸轮机构是高副，接触应力大，无法传递较大的功率或力；凸轮机构在工作过程中高速运行，磨损快，长时间使用会使从动件的运动失真，因而不能应用在重复精度要求较高的场合；凸轮机构还存在压力角过大问题，为获得较好的力传递特性，只能增大凸轮的基圆半径，使凸轮体积增加，造成机构的紧凑性下降。本发明采用数字控制技术使数字控制凸轮机构具有柔性；理论上讲，一个数字控制凸轮机构通过改变编程数据可以具有无限种从动件的预定运动规律，而且控制精度高；采用螺旋副传动机构克服了高副的接触应力大、磨损快等不足，扩大了凸轮机构的应用范围和灵活性。三、发明内容
[0003] 本发明提供一种应用于机械控制技术领域的数字控制凸轮机构及其控制方法，该装置结构简单，计算方便，可以实现无限种从动件的预定运动，易于控制，成本低廉。
[0004] 本发明采用如下技术方案：
[0005] 数字控制凸轮机构由控制器(1)、电动机(2)和螺旋副传动机构(3)组成。电动机(2)可以是步进电机或伺服电机，螺旋副传动机构(3)安装于支架上；电动机经机械传动：可以是齿轮传动、蜗轮/蜗杆传动、同步齿形带传动或联轴器传动，带动螺旋副传动机构的主动件转动，该螺旋副传动机构的主动件(301)可以是螺杆或者螺母，螺旋副传动机构的从动件可以是螺母或者螺杆(302)进行轴向运动，完成数字控制凸轮机构从动件的运动，包括推程位移、运动速度和加速度的控制；用螺旋副传动机构的从动件替代凸轮机构的从动件。
[0006] 本发明中的螺旋副传动机构从动件的运动参数通过控制器编程进行控制：从动件的推程位移通过控制器编程对电动机的转角进行控制、从动件的运动速度通过控制器编程对电动机的转速控制完成；从动件的推程、回程控制分别由控制器编程控制电动机的正转和反转完成；从动件的推程运动角、回程运动角由控制器编程控制电动机的转动时间确定；从动件的其它运动参数包括远休止角、和近休止角由控制器编程的延时控制。
[0007] 与现有技术相比，本发明具有如下优点：
[0008] 1.本发明采用数字控制技术使数字控制凸轮机构具有柔性；即一个数字控制凸轮机构通过改变编程数据可以具有无限种从动件的预定运动规律；
[0009] 2.需要改变控制对象的运动规律时，只需改变编程数据，节省了凸轮的加工制造和机构安装调整的时间，扩大了凸轮机构的应用范围和灵活性；
[0011] 图1是本发明结构示意图。
[0012] 图2是本发明实施例1的机械结构图
[0013] 图3是本发明实施例2的机械结构图。五、具体实施方案
[0014] 参照图1，图2，一种数字控制凸轮机构及其控制方法，其数字控制凸轮机构由控制器(1)、电动机(2)、螺旋副传动机构(3)组成；电动机和螺旋副传动机构安装于支架上。本发明实施例1的安装方式是将电动机(2)与螺旋副传动机构(3)安装于支架的同一侧，这种安装方式可以使轴向尺寸结构紧凑。电动机经机械传动，本发明实施例1采用齿轮传动，将电动机的旋转运动传递给螺旋副传动机构(3)的主动件(301)，本发明实施例1是螺母，并带动从动件(302)，本发明实施例1采用螺杆，进行轴向运动，完成数字控制凸轮机构预定运动规律。
[0015] 本发明中的螺旋副传动机构从动件(302)的运动参数通过控制器编程进行控制：从动件(302)的推程位移通过控制器编程对电动机(301)的转角进行控制、从动件的运动速度通过控制器编程对电动机的转速控制完成；从动件的推程、回程控制分别由控制器编程控制电动机的正转和反转完成；从动件的推程运动角、回程运动角由控制器编程控制电动机的转动时间确定；从动件的其它运动参数包括远休止角、和近休止角由控制器编程的延时控制。
[0016] 电动机的旋转运动是由控制器控制完成的，其运动规律由从动件(302)的运动规律确定：
[0017] 当从动件(302)的运动规律为等速运动，即直线运动规律时，电动机的转速为常数，即n＝C。其运动方程为：
[0018]
[0019] 当从动件(302)的运动规律为等加速运动即抛物线运动规律时，电动机的转速为一线性方程，其运动方程为：
[0020]
[0021] ω：电动机运动的角速度；
[0022] ω0：凸轮的旋转角速度；
[0023] i：机械传动的传动比；
[0024] T：螺旋副传动机构的基本导程；
[0025] h：数字控制凸轮机构预定运动的升程；
[0026] Φ0：凸轮机构的推程运动角；
[0027] t：数字控制凸轮机构预定推程时间。
[0028] 参照图1，图3，本发明实施例2的安装方式是将电动机(2)与螺旋副传动机构(3)安装于支架的不同侧，这种安装方式可以在轴向没有尺寸要求而径向尺寸要求结构紧凑时。
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