技术领域
[0001] 本
发明涉及机械传动装置,特别是涉及一种
非圆齿轮精密型分割器。
背景技术
[0002] 分割器又称为间歇机构或者步进机构,也称分度装置,它将连续的输入运动转换为间歇的输出运动,用以实现转位、进给、分度、
定位等功能。由于具有简单易行、承载
力强、运动准确、
刚度大、响应快等优点,即使在数控技术高度发展的今天,间歇机构在轻纺、机电、国防、矿山、
冶金等行业中仍然得到广泛的应用。
[0003]
电子式分割装置是用步进
电机或者
伺服电机直接驱动滚子使其间歇运动,但其缺点很多,如控制复杂、高速时运动性能不佳、无法自
锁、电机容易
过热而损坏等。
[0004] 机械式的分割装置主要是利用间歇机构来实现,它在机构家族中肩负着特殊的使命,常见的间歇机构包括
棘轮机构、槽轮机构、不完全齿轮机构、
凸轮式间歇机构以及各种组合和变异机构等,还有用伺服或者步进电机直接驱动的形式。槽轮机构分度装置和不完全齿轮机构分度装置具有设计简单、加工容易的特点,但动力性能不好,
精度低,无法用于高速重载的场合;凸轮式分度装置具有良好的动力学性能,目前广泛应用广泛,但加工困难,易磨损,成本高,且无法实现大分度数;更为重要的凸轮分度机构形式的分度装置,如果要做成精密型的(分度精度为10s以下),必须保证极好的曲面加工精度,这对多轴数控机床的要求很高,造成其价格成本极高。
发明内容
[0005] 本发明的目的是提供一种非圆齿轮精密型分割器,将分度运动与定位运动独立的设计,通过孔、销配合来保证定位精度,不依赖于复杂曲面的加工精度,在现有工艺
水平下即能保证很高的定位精度,并且具有良好的动力学特性和较大的分度数,承载能力高,结构紧凑,易于安装。
[0006] 本发明实现上述目的技术方案为:包括分度机构和定位机构,分度机构采用外
啮合非圆齿轮差动轮系,
行星架运动作为主输入运动,由于太阳齿圈固定,行星齿轮自转并且公转,通过一对非圆齿
轮齿圈将其复合运动输出。按照一定的
传动比函数设计非圆齿轮的节曲线,即可得到所需的间歇运动输出。
[0007] 定位机构是在行星架上固联直线滚子端面凸轮,行星架运转时,端面凸轮旋转,从而驱动定位销往复直线运动,定位销插入定位盘的销孔中,实现在分度盘停歇过程中的精确定位。
[0008] 具体结构是:包括一个
箱体,箱体上有
底板,中间隔板,桌台板,导柱,以及固定在底板上的太阳非圆齿轮。其特征在于:箱体上通过
轴承支撑有行星架,行星架作为装置的动力输入;行星架通过轴承联接行星齿轮轴,行星齿轮轴的一端为行星非圆齿轮,其与固定在箱体上的太阳非圆齿轮啮合,另一端为行星圆柱齿轮 ,与
输出轴上的输出非圆齿轮啮合。此外,行星架的内侧端为一个端面凸轮,与滚子
接触传力,滚子通过销子固定在定位销上,定位销与固定在箱体中间隔板上的滑槽以相互滑动的形式配合,并在
弹簧的作用下,使滚子与行星架的内侧端面凸轮相接触。箱体上还通过轴承支撑有输出
法兰轴,其一端通过定位销与输出圆柱齿轮固结,另一端通过
螺栓与转盘固结,定位法兰轴的周向上有均布的与分度数相同数量的定位孔,定位销可以在行星架的内侧端面凸轮推动下进入定位孔中,起到定位和锁定的作用。
[0009] 按上述技术方案,所述的非圆齿轮精密型分割器,其特征在于:行星架(10)类似于轴的形式,其外端与
联轴器相联,作为装置的动力输入。
[0010] 按上述技术方案,所述的非圆齿轮精密型分割器,其特征在于:行星架(10)周向为一蜗轮
齿面,与
蜗杆(17)啮合,作为装置的动力输入。
[0011] 运行过程如下:动力从输入行星架输入,由于太阳非圆齿轮固定不动,从而行星齿轮轴及其上的行星圆柱齿轮和行星非圆齿轮自转加公转,从而输出非圆齿轮得到上述两级传动(行星圆柱齿轮-输出圆柱齿轮,行星非圆齿轮-太阳非圆齿轮)的合成运动,即分度所需要的间歇运动,并通过定位法兰轴使转盘也实现上述运动。另一方面,行星架旋转,其内侧端面凸轮也会随即旋转,当定位法兰轴由于上述分度运动的作用处于停歇状态时(此时,理论上定位法兰轴是固定不动的,但是由于加工误差、齿轮间隙,会有轻微的振动),凸轮处于升程状态,驱动滚子转动,同时定位销在滑槽中向上滑动,从而进入定位法兰轴的定位孔中,此时定位法兰轴连同转盘被固死住不再有振动(或者说非常小),并保持一段时间,再由于弹簧和凸轮的作为,定位销退出定位孔。当其完全退出时,行星架刚好完成一圈的运动,进入下一个分度周期。
[0012] 非圆齿轮的设计非圆齿轮的节曲线设计按照推导出来的传动比函数,其中非圆齿轮的传动比函数按照以下方法计算(对于不同的分度数要求,以及分度停歇
角度的不同,该函数的会有相应的差异):
式中,为度装置的分度数。停歇期转角为 ,运动期转角
为另一对圆柱齿轮的传动比,按 求出。
[0013] 按下式用数值方法解出。
[0014] 非圆齿轮和圆柱齿轮可以根据受力和设计要求选用直齿、斜齿、
螺旋齿,其齿廓的形状也可根据设计要求使用渐开线、圆弧、正弦曲线等。
[0015] 端面凸轮的设计:端面凸轮按照
选定的运动规律,以及装置的运动循环图来进行设计。其廓面方程由两向方向的参变量确定,其具体形式如下:
式中
为滚子与凸轮的空间夹角,在些设计中
为滚子廓面向量 且 为选定运动规律,可根据速度,
载荷要
求选取,正弦
加速度,修正正弦加速度,多项式等。
[0016] 本发明的有益效果:由于采用了外啮合非圆齿轮-圆柱齿轮差动轮系组合机构,分度运动由
行星轮和行星架运动合成,具有良好的动力学特性和较大的分度数;
使用端面凸轮插销定位的方式,靠孔轴的配合来保证精度,定位精度高,成本低,定位动作流畅稳定,不受非圆齿轮齿面加工精度的影响。
[0017] 齿轮选用合理的齿廓可以大大提高承载能力;
输入轴与输出法兰在空间上同轴布置,也可以通过配加传动,实现空间平行轴及交错轴等传动形式,其形式灵活,应用范围大。
附图说明
[0018] 图1为本发明同轴传动方式的结构示意图。
[0019] 图2为本发明太阳非圆齿轮主视图。
[0020] 图3为本发明行星非圆齿轮主视图。
[0021] 图4为本发明分度机构和定位机构的运动循环图图5为本发明行星架的三维轴测图
图6为本发明交错轴传动方式的结构示意图。
[0022] 图中:1.转盘, 2.滑槽, 3.行星圆柱齿轮, 4.定位销,6.滚子 7.行星齿轮8.行星非圆齿轮, 9.底板,10.行星架,11.桌台板, 12.输出法兰轴, 13.中间隔板,14.输出非圆齿轮,15.导柱,16.太阳非圆齿轮,17. 蜗杆
具体实施方式一
如图1所示,包括一个箱体,箱体上有底板9,中间隔板13,桌台板11,导柱15,以及固定在底板9上的太阳非圆齿轮16。箱体上通过轴承支撑有行星架10,行星架10类似于轴的形式,其外端与联轴器相联,作为装置的动力输入;行星架10通过轴承联接行星齿轮轴7,行星齿轮轴7的一端为行星非圆齿轮8,其与固定在箱体上的太阳非圆齿轮16啮合,另一端为行星圆柱齿轮3 ,与输出轴上的输出非圆齿轮14啮合。此外,行星架10的内侧端为一个端面凸轮,与滚子6接触传力,滚子6通过销子固定在定位销4上,定位销4与固定在箱体中间隔板13上的滑槽2以相互滑动的形式配合,并在弹簧的作用下,使滚子6与行星架10的内侧端面凸轮相接触。箱体上还通过轴承支撑有输出法兰轴12,其一端通过定位销与输出圆柱齿轮14固结,另一端通过螺栓与转盘1固结,定位法兰轴12的周向上有均布的与分度数相同数量的定位孔,定位销4可以在行星架10的内侧端面凸轮推动下进入定位孔中,起到定位和锁定的作用。
[0023] 具体实施方式二如图1所示,包括一个箱体,箱体上有底板9,中间隔板13,桌台板11,导柱15,以及固定在底板9上的太阳非圆齿轮16。箱体上通过轴承支撑有输入蜗杆17、行星架10,行星架
10周向为一蜗轮齿面,与蜗杆17啮合,作为装置的动力输入;行星架10通过轴承联接行星齿轮轴7,行星齿轮轴7的一端为行星非圆齿轮8,其与固定在箱体上的太阳非圆齿轮16啮合,另一端为行星圆柱齿轮3 ,与输出轴上的输出非圆齿轮14啮合。此外,行星架10的内侧端为一个端面凸轮,与滚子6接触传力,滚子6通过销子固定在定位销4上,定位销4与固定在箱体中间隔板13上的滑槽2以相互滑动的形式配合,并在弹簧的作用下,使滚子6与行星架10的内侧端面凸轮相接触。箱体上还通过轴承支撑有输出法兰轴12,其一端通过定位销与输出圆柱齿轮14固结,另一端通过螺栓与转盘1固结,定位法兰轴12的周向上有均布的与分度数相同数量的定位孔,定位销4可以在行星架10的内侧端面凸轮推动下进入定位孔中,起到定位和锁定的作用。