专利名称：一种变速输纸机构及其固定槽凸轮板的制作方法
技术领域：
本发明涉及印刷领域，特别是指一种变速输纸机构及其固定槽凸轮板。
背景技术：
随着单张纸印刷机的速度的不断提高，给纸机的纸张在输纸板台上的输送速度也不断提高。每张纸在进入印刷単元前都必须由前规和侧规进行准确定位以保证套印准确，纸张前边缘需要在运动中直接靠在静止的前规定位板上以完成印张的周向定位。因此，当纸张的输送速度过高时，极易造成纸张与前规定位板进行接触定位时出现纸边卷曲、纸张 回弹等故障，影响印刷的正常进行。为了解决这个问题，现代的高速单张纸印刷机普遍采用变速输纸机构，使得纸张在每个工作周期的时间内仍然走过ー个输纸步距的距离，即平均速度不变，但在该周期内的运行速度是非恒定的。这样，纸张在远离前规定位板时以高速运行，而即将碰到前规定位板时改为低速运行，由于在整个周期内的平均速度不变，使得输纸速度即能符合高速印刷的要求，又能够防止纸张在定位时出现故障。目前，现代高速印刷机采用的变速输纸机构主要包括转动导杆变速输纸机构、非圆齿轮变速输纸机构、齿轮连杆组合变速输纸机构及凸轮连杆齿轮组合变速输纸机构。近几年来，又对传统非圆齿轮变速输纸机构进行了改进，设计了两种阻尼和补偿机构以克服其高速运转时的振动，提高了输纸的稳定性。如图I所示，是对齿轮连杆变速输纸机构进行了分析和研究，给出了的基于矩阵法的运动分析模型，并结合输纸エ艺建立了变速输纸机构设计优化设计模型并及计算实例。尽管前面介绍的几种变速输纸机构在近年来均有实际应用和一些结构上的改进，但它们仍有不足的地方。变速输纸机构必须配有补偿机构来进行减振从而造成机构比较复杂，变速输纸机构均不能实现纸张在运动周期内具有等速运行段以提高接纸辊和递纸吸嘴机构交接时的走纸稳定性。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提出一种变速输纸机构及其固定槽凸轮板，能够实现变速输纸的目的同时可以实现纸张在运动周期内具有等速运行段以提高接纸辊和递纸吸嘴机构交接时的走纸稳定性，并且机械结构简单。基于上述目的本发明提供的变速输纸机构，包括动カ输入轴、行星摆臂、行星齿轮摆臂、第一中间轴、凸轮滚子、第一传动齿轮、固定槽凸轮板和输纸线带辊；所述的行星摆臂固定于动カ输入轴，并且所述的行星摆臂的左端部与所述行星齿轮摆臂铰接；所述的行星齿轮摆臂右端通过与固定于所述的第一中间轴上的所述第一传动齿轮啮合，所述的行星齿轮摆臂左端和所述的凸轮滚子啮合在所述的固定槽凸轮板的凸轮槽中；所述第一中间轴固定于所述的固定槽凸轮板，所述第一中间轴带动所述的输纸线带棍转动。可选的，所述的行星摆臂左端部通过销轴与所述行星齿轮摆臂相接。
可选的，所述的行星齿轮摆臂左端通过销轴和所述的凸轮滚子啮合在所述的固定槽凸轮板的凸轮槽中。可选的，所述的固定槽凸轮板通过双头螺柱固定于墙板。可选的，所述的动カ输入轴轴向固定于墙板。可选的，所述的输纸线带辊轴向固定于墙板。可选的，所述变速输纸机构包括第二中间轴，所述第一中间轴与所述第二中间轴通过两个传动齿轮的啮合相连，同时所述第二中间轴与所述输纸线带辊通过两个传动齿轮的啮合相连。可选的，所述的第二中间轴轴向固定于所述的固定槽凸轮板上。可选的，所述的第二中间轴底端轴向固定于墙板。 可选的，所述的行星摆臂包括与行星摆臂加工为一体的配重块。基于上述目的，本发明还提供了基于变速输纸机构的固定槽凸轮板，包括固定槽，所述固定槽的凸轮廓线是基于上述的变速输纸机构，根据第一传动齿轮的变速转动曲线，采用基于共轭曲面原理的方法得到。可选的，所述的第一传动齿轮的变速转动曲线是采用了 B样条曲线得到。可选的，所述固定槽的凸轮廓线的实际内廓线为I ズ，=R. cos(U + β\ + θ) -1' si n(丨 + (9)十 a cos Θ
I J2 = Rf sin(u + β'+θ) + Lr cos(fix +θ) + α sin ^其中，Rf为凸轮滚子半径，β !为行星齿轮摆臂的角位移，Lr为行星凸轮摆臂的长度，a为行星摆臂的长度，Θ为行星摆臂转动的角度；
^(Jfi ヽ
(V sin β、- /.,(I + —^)u = arctg -----;■—其中，η为行星齿轮绕其中心转过的角度。
VJ可选的，所述固定槽的凸轮廓线的实际外廓线是与实际内廓线距离为2Rf的等距曲线。从上面所述可以看出，本发明提供的一种变速输纸机构及其固定槽凸轮板，采用凸轮控制的行星轮系机构实现输纸线带辊的周期性变速转动，从而实现变速输纸的目的。通过合理的设计凸轮的廓线可以在实现变速输纸机构的变速功能的前提下，使得纸张在一个周期时间内的某些时段内保持等速运动，从而提高张纸交接的稳定性。
图I为现有技术齿轮连杆组合变速输纸机构运动分析模型示意图；图2为本发明实施例变速输纸机构装配示意图；图3为本发明实施例变速输纸机构变速运动原理示意图；图4为本发明实施例变速输纸机构变速运动分析示意图；图5为本发明实施例基于变速输纸机构的固定槽凸轮廓线设计方法流程示意图；图6为本发明实施例第一传动齿轮的变速转动曲线不意图；图7为本发明实施例凸轮从动件的速度规律曲线示意图8为本发明实施例凸轮从动件的位移曲线示意图；图9为本发明实施例第一传动齿轮的角位移曲线示意图；图10为本发明实施例基于反转法原理的转化机构示意图；图11为本发明实施例变速输纸机的固定槽凸轮的轮廓曲线示意图；图12为本发明实施例变速输纸机构的ニ维运动仿真抓图。
具体实施例方式为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并參照附图，对本发明进ー步详细说明。參阅图2所示，为本发明实施例变速输纸机构装配示意图，所述的变速输纸机构包括动カ输入轴I、行星摆臂4、行星齿轮摆臂6、第一中间轴10、凸轮滚子7、第一传动齿轮9、固定槽凸轮板13和输纸线带棍26。本发明实施例中，所述的行星摆臂4固定于动カ输入轴1，并且所述的行星摆臂4的左端部与所述行星齿轮摆臂6铰接；所述的行星齿轮摆臂6右端通过与固定于所述的第一中间轴10上的所述第一传动齿轮9啮合，所述的行星齿轮摆臂6左端和所述的凸轮滚子7啮合在所述的固定槽凸轮板13的凸轮槽中；所述的第一中间轴10固定于所述的固定槽凸轮板13上，所述第一中间轴10带动所述的输纸线带辊26转动。所述的变速输纸机构还包括大销轴5和小销轴，所述的行星摆臂4的左端部通过大销轴5与所述行星齿轮摆臂6相接，所述的行星齿轮摆臂6左端通过小销轴和所述的凸轮滚子7啮合在所述的固定槽凸轮板13的凸轮槽中。所述的变速输纸机构在工作时，行星摆臂4随着动力输入轴I 一起匀速转动，进而带动行星齿轮摆臂6摆动；由于所述的行星齿轮摆臂6左端通过小销轴和所述的凸轮滚子7啮合在所述的固定槽凸轮板13的凸轮槽中，所以行星齿轮摆臂6还受到了固定槽凸轮板13的控制，最終通过所述的行星齿轮摆臂6右端啮合的第一传动齿轮9带动第一中间轴10变速转动；所述第一中间轴10带动输纸线带辊26变速转动。其中，所述的第一中间轴IO轴向固定于所述的固定槽凸轮板13上，采用的安装方式是所述的固定槽凸轮板13上加工有孔，其内部有两个相同的滚动轴承18，并且上部有两个相同的轴承端盖17 ;所述的滚动轴承18下面靠第一中间轴10上的轴肩定位，所述的滚动轴承18上面则由轴承端盖17顶住；所述的两个相同的轴承端盖17分别设置有连接螺钉16，连接螺钉16嵌入所述的固定槽凸轮板13。较佳的，所述的第一中间轴10与相固定的所述固定槽凸轮板13之间装有轴套2，主要是为了减少构件的损耗。较佳的，所述的变速输纸机构包括第一连接双头螺柱8和第二连接双头螺柱21，所述的固定槽凸轮板13通过分别设置在其左右两边的第一连接双头螺柱8和第二连接双头螺柱21固定于墙板22上。其中，通过滚动轴承、轴承端盖和连接螺钉将所述的动力输入轴I轴向固定于墙板22上。所述的输纸线带辊26利用轴承端盖23、连接螺钉24和滚动轴承25轴向固定于墙板22上。还需要指出的是，所述的变速输纸机构还包括第二中间轴15，所述的第二中间轴15设置有第三传动齿轮14，所述的第三传动齿轮14与设置在所述第一中间轴10上的第二、传动齿轮12相啮合。所述的第二中间轴15采用同所述第一中间轴10 —祥的安装手段轴向固定于所述的固定槽凸轮板13上。所述的第二中间轴15还设置有第四传动齿轮19，所述的第四传动齿轮19与第五传动齿轮20相啮合，所述的第五传动齿轮20安装在所述的输纸线带辊26上。较佳的，第ニ中间轴15底端轴向固定于墙板22上。由此可以看出，所述的第一中间轴10通过第二传动齿轮12、第三传动齿轮14的啮合带动所述的第二中间轴15变速转动；接着，再通过第四传动齿轮19、第五传动齿轮20的啮合作用使得所述的输纸线带辊26做变速转动输出。值得注意的是，行星摆臂4在其结构设计时考虑到了动平衡要求，设置有配重块，所述的配重块可以单独固定在行星摆臂4上，也可以与行星摆臂4加工为一体的结构，在本实施例中，采用的是后者。
參阅图3所示，为本发明实施例变速输纸机构变速运动原理示意图，其中行星摆臂4为图3中的原动件，设其输入角速度为ω，由于行星齿轮摆臂6、凸轮滚子7及固定槽凸轮板13的共同作用将使第一传动齿轮9做周期性变速转动，设第一传动齿轮9输出角速度为《s。分别与输纸线带辊26和第一传动齿轮9同轴的链轮具有相同的直径，同时通过链条连接，当所述的第一传动齿轮9变速转动时，将使得输纸线带辊26也做变速转动，从而使得纸张在输送时具有周期性变化的输纸速度，用Vf表示。值得注意的是，在图3中通过链传动带动输纸线带辊26变速转动的，在本实施例中，优选的采用齿轮传动。使用齿轮传动可以提高传动的平稳性，适合于高速运动的需求。參阅图4所示，为本发明实施例变速输纸机构变速运动分析示意图，其中0s，0p，0f分别为第一传动齿轮9、行星齿轮和凸轮滚子7的中心；ZS和Zp分别为第一传动齿轮9和行星齿轮的齿数，模数为m ;第一传动齿轮9和行星齿轮的中心距离即为行星摆臂4，其长度为a = O. 5(ZS+ZP);行星齿轮和凸轮滚子7的中心距离为行星凸轮摆臂6，其长度为k。设第一传动齿轮9中心Os和凸轮滚子7中心Of间的连心线为r，则根据余弦定理，必有
r2 = a2 +L2r- IaLr cos δ(I)其中，δ —连心线OfOp与连心线OsOp间的夹角。显然，在整个转动周期中，r的长度是不断变化的，而行星摆臂4和行星凸轮摆臂6的长度保持不变。为保证机构运动的确定性，必须保证L，a>r在整个回转周期中都是成立的。由此可看出，设在初始位置E时,第一传动齿轮9与行星齿轮的啮合点P位于X轴上，则当行星摆臂4逆时针转过Θ角以后凸轮滚子7将转到F位置。考虑到机构中各构件间运动是线性的，可根据运动叠加原理将机构的运动进行分解，并假设它们是先后运动的。具体叙述如下首先，假设第一传动齿轮9和行星齿轮均固定在行星摆臂4上，并且临时去除固定凸轮施加给行星齿轮的约束，则当行星摆臂4转过Θ角以后，第一传动齿轮9和行星齿轮也会随其转到F’位置。其次，设行星摆臂4在当前位置固定不动，第一传动齿轮9和行星齿轮均可以绕各自的中心自由转动，由于固定槽凸轮板13对行星凸轮摆臂6的约束作用，会迫使行星齿轮绕其现在的中心Op转过角度η (顺时针摆动时为负值)，从而使得凸轮滚子由位置F’移动到其实际位置F。同吋，由于行星齿轮和第一传动齿轮9的啮合作用，将使第一传动齿轮9绕其中心Os转过角度ξ，并且在E位置重合于P的第一传动齿轮9和行星齿轮上的点将分别转到Ps和Ρρ。根据前面的分析和叙述可知，当行星摆臂4转过Θ角以后，第一传动齿轮9和行星齿轮的实际位移分别为
权利要求
1.ー种变速输纸机构，其特征在于，包括动カ输入轴、行星摆臂、行星齿轮摆臂、第一中间轴、凸轮滚子、第一传动齿轮、固定槽凸轮板和输纸线带辊； 所述的行星摆臂固定于动カ输入轴，并且所述的行星摆臂的左端部与所述行星齿轮摆臂铰接；所述的行星齿轮摆臂右端通过与固定于第一中间轴上的所述第一传动齿轮啮合，所述的行星齿轮摆臂左端和所述的凸轮滚子啮合在所述的固定槽凸轮板的凸轮槽中；所述第一中间轴固定于所述的固定槽凸轮板，所述第一中间轴带动所述的输纸线带辊转动。
2.根据权利要求I所述的机构，其特征在于，所述的行星摆臂左端部通过销轴与所述行星齿轮摆臂相接。
3.根据权利要求2所述的机构，其特征在于，所述的行星齿轮摆臂左端通过销轴和所述的凸轮滚子啮合在所述的固定槽凸轮板的凸轮槽中。
4.根据权利要求I所述的机构，其特征在于，所述的固定槽凸轮板通过双头螺柱固定于墙板。
5.根据权利要求4所述的机构，其特征在于，所述的动カ输入轴轴向固定于墙板。
6.根据权利要求4所述的机构，其特征在于，所述的输纸线带辊轴向固定于墙板。
7.根据权利要求I所述的机构，其特征在于，所述变速输纸机构包括第二中间轴，所述第一中间轴与所述第二中间轴通过两个传动齿轮的啮合相连，同时所述第二中间轴与所述输纸线带辊通过两个传动齿轮的啮合相连。
8.根据权利要求7所述的机构，其特征在于，所述的第二中间轴轴向固定于所述的固定槽凸轮板上。
9.根据权利要求8所述的机构，其特征在于，所述的第二中间轴底端轴向固定于墙板。
10.根据权利要求I至9任意一项所述的机构，其特征在于，所述的行星摆臂包括与行星摆臂加工为一体的配重块。
11.一种基于变速输纸机构的固定槽凸轮板，其特征在于，该固定槽凸轮板基于权利要求1-10任意一项所述的变速输纸机构,所述固定槽凸轮板包括固定槽,所述固定槽的凸轮廓线是根据第一传动齿轮的变速转动曲线，采用基于共轭曲面原理的方法得到。
12.根据权利要求11所述的固定槽凸轮板，其特征在于，所述的第一传动齿轮的变速转动曲线是采用了 B样条曲线得到。
13.根据权利要求12所述的固定槽凸轮板，其特征在于，所述固定槽的凸轮廓线的实际内廓线为
14.根据权利要求13所述的固定槽凸轮板，其特征在于，所述固定槽的凸轮廓线的实际外廓线是与实际内廓线距离为2Rf的等距曲线。
全文摘要
本发明公开了一种变速输纸机构及其固定槽凸轮板，包括动力输入轴、行星摆臂、行星齿轮摆臂、第一中间轴、凸轮滚子、第一传动齿轮、固定槽凸轮板和输纸线带辊；所述的行星摆臂固定于动力输入轴，并且所述的行星摆臂的左端部与所述行星齿轮摆臂铰接；所述的行星齿轮摆臂右端通过与固定于第一中间轴上的所述第一传动齿轮啮合，所述的行星齿轮摆臂左端和所述的凸轮滚子啮合在所述的固定槽凸轮板的凸轮槽中；所述第一中间轴固定于所述的固定槽凸轮板，所述第一中间轴带动所述的输纸线带辊转动。本发明能够实现变速输纸的目的同时可以实现纸张在运动周期内具有等速运行段以提高接纸辊和递纸吸嘴机构交接时的走纸稳定性，并且机械结构简单。
文档编号F16H37/12GK102674043SQ20121016045
公开日2012年9月19日 申请日期2012年5月22日 优先权日2012年5月22日
发明者张晖, 张阳, 房瑞明, 蔡吉飞 申请人:北京印刷学院