翻辊倒向式往复运动机构的制作方法
【专利摘要】一种将单向连续圆周运动转换为往复运动的翻辊倒向式往复运动机构，它采用两套由轨道表面限制运行状态、由轨道缺口确定翻转位置的翻辊装置，配合两套主传动轮装置和通过导向轮和连接线反向联动的两个驱动轮(或齿轮齿条)，将单向连续圆周运动转换为有效行程内的恒力匀速的圆周往复运动和直线往复运动。
【专利说明】翻辊倒向式往复运动机构
所属【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种将单向连续圆周运动转变为往复运动的机械装置，尤其是采用翻辊的方式变换运动方向的翻辊倒向式往复运动机构。
【背景技术】
[0002]目前，众知的将连续圆周运动转变为直线往复运动的机械装置有曲柄连杆机构、曲柄摇杆机构和凸轮机构。由于圆周运动传输的最大力是沿切线方向的，在曲柄连杆、曲柄摇杆和凸轮机构的转换过程中，力的传递方向在循环变化，终端运动负载上所得到的有效分力也在从大到小再从小到大地循环变化，这就使整个机构的很大一部分能量做了无用功，造成浪费；同时，终端所得运动的速度也是从快到慢再从慢到快地变化(凸轮机构要保持速度恒定需设计较为复杂的凸轮曲线，加工较为麻烦)，死点的存在使得驱动电机的选择往往需要超过负载实际所需功率的一定倍数才能保证机构的运行不在死点及其附近产生滞涩。而将连续圆周运动变为往复圆周运动采用曲柄连杆机构时，同样存在分力造成的能量浪费和速度不匀等问题。
【发明内容】
[0003]为了克服现有装置在运行中传输力和速度变化的不足，本实用新型提出一种纯机械方式换向的翻辊倒向式往复运动机构。该机构不仅能使有效行程中的运动速度保持恒定，输出的力也是恒定的，并可同时输出圆周往复运动和直线往复运动。
[0004]本实用新型解决该技术问题所采用的技术方案是:采用一台单向旋转的电机同时带动两个同向旋转的主传动轮，用主传动轮上安装的推杆轮流推动各自对应的翻辊装置，翻辊装置在专门设计的带缺口的环形轨道上运行，带动通过协动轮和主轴连接于其上的驱动轮，两个驱动轮用连接线(链条、软绳或钢丝绳)通过导向轮连接反向联动(两个驱动轮采用齿轮时则直接啮合，取消连接线和导向轮)，当一个驱动轮上的翻辊装置被其对应的主传动轮推杆推动至轨道缺口时，翻辊装置翻转让过推杆，同时使另一个驱动轮的翻辊装置正好运动到位，被其对应的主动轮上的推杆顶住并推动，机构运行的方向反转，因机构的对称性，此动作循环不已，周而复始，达到整个机构不断往复运动的目的。
[0005]本实用新型的有益效果是，可以使单向连续圆周运动变换为往复运动的驱动单元在有效行程内匀速运动并保持恒力输出。
【专利附图】
【附图说明】
[0006]下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
[0007]图1-图8是本实用新型的结构原理图。
[0008]图1是主视图。
[0009]图2是主传动层A-A俯视图。
[0010]图3是倒向层B-B俯视图。[0011]图4是环形轨道C-C俯视图。
[0012]图5是驱动层D-D俯视图。
[0013]图6是主轴与主传动轮连接的局部剖视图。
[0014]图7是翻辊装置的结构原理图。
[0015]图7-1是翻辊装置翻转状态水平展开示意图
[0016]图7-2-1是翻辊装置A临界点位置示意图。
[0017]图7-2-2是翻辊装置B临界点位置示意图。
[0018]图8是驱动轮采用齿轮时驱动层的俯视图。
[0019]图中:1.电机,2.电机链轮，3.主传动链条，4.推杆A,5.推杆B, 6.主传动轮A,
7.主传动轮B，8.翻辊装置A，9.翻辊装置B，10.协动轮A，11.协动轮B，12.轨道，13.连接线(链条、软绳或钢丝绳)，14.导向轮，15.驱动轮A，16.驱动轮B，17.主轴A，18.主轴B，19.挡圈，20.轴承，21.连接板，22.固定轴，23.复位扭簧，24.辊子，25.销轴。
[0020]【具体实施方式】
[0021]整个机构构建成一个立体四层结构(见图1)。
[0022]第一层是主传动层，由电机、电机链轮、主传动链条、推杆A、推杆B、主传动轮A、主传动轮B组成，推杆A安装在主传动轮A上，推杆B安装在主传动轮B上(见图2)。
[0023]第二层是倒向层，由翻辊装置A、翻辊装置B、协动轮A、协动轮B组成，翻辊装置A安装在协动轮A上，翻辊装置B安装在协动轮B上(见图3)。
[0024]第三层是环形轨道，由一个开有双圆孔的板构成，设置于倒向层之上，轨道上按翻辊装置的尺寸切除足够保证其翻转空间的缺口，并保证剩余轨道大于半周，切口断面的延长线过圆心(见图4)。
[0025]第四层是驱动层，由驱动轮A、驱动轮B、连接线(链条、软绳或钢丝绳)和导向轮组成(见图5)，当连接线采用链条时，须在布局上保证足够大的包角，采用软绳或钢丝绳时，须在驱动轮上缠绕至少一圈并有紧固点；当驱动轮采用齿轮时，无需导向轮，用来输出直线运动的连接线由齿条代替(见图8)。
[0026]整个结构中，驱动轮A和协动轮A通过主轴A连接为一体，驱动轮B和协动轮B通过主轴B连接为一体。在加工条件允许的情况下，驱动轮、协动轮和主轴可以整体直接加工成形。
[0027]根据现场使用要求和情况的不同，可以调整各轮的布局和数量，各层的位置也可以适当调整，但主传动层、倒向层和环行轨道的相对位置必须保持。
[0028]翻辊装置由固定轴、复位扭簧和固定在连接板上的两个辊子、两个销轴组成，辊子可绕销轴转动，连接板可绕固定轴转动。上辊是定向辊，运行中在轨道上滚动，下辊是承力辊，运行中承受推杆的推力(见图7)，上辊中心延长线过主轴圆心。复位扭簧套在固定轴上，一端固定在协动轮上，另一端固定在连接板上，令翻辊装置在不工作时保持未翻转前的初始状态。
[0029]为保证主传动轮、协动轮和驱动轮旋转的同心，将三者用一根主轴串通，并在主传动轮上加装轴承使主传动轮与主轴的转动各自独立(见图6)。
[0030]在主传动层中，只允许电机通过电机链轮、主传动链条带动主传动轮A、B逆时针转动。[0031 ] 机构运行时，随着主传动轮的转动，主传动轮A上的推杆A推动协动轮A上的翻辊装置A，在环形轨道的限制下，翻辊装置A只能向前运行带动协动轮A和驱动轮A逆时针旋转，由于驱动轮A和驱动轮B是反向联动，此时驱动轮B带动协动轮B及其上的翻辊装置B顺时针旋转，主传动轮B上的推杆B因未遇到翻辊装置B而空载运行。当翻辊装置A遇到轨道缺口通过临界点(见图7-2-1)时，其上辊失去轨道的支撑力，在推杆A的推动下，整个翻辊装置绕固定轴翻转，使其下辊让过推杆A (见图7-1)，协动轮A和驱动轮A失去动力而停转，协动轮B和驱动轮B也随之停转，推杆A逆时针旋转越过翻辊装置A后，同步旋转的推杆B开始接触翻辊装置B，在环形轨道的限制下，翻辊装置B只能被推杆B推动向前运行从而带动协动轮B和驱动轮B逆时针旋转，由于驱动轮A、B的反向联动，此时驱动轮A和协动轮A顺时针转动，翻辊装置A随之顺时针转动离开轨道缺口位置并在复位弹簧的作用下回复翻转前的水平初始状态。由于整个机构的对称性，当推杆B推动翻辊装置B到达轨道缺口临界点(见图7-2-2)即将使其翻转并通过时，推杆A和翻辊装置A也进入与开机时推杆B和翻辊装置B相同的预备状态，于是推杆B、翻辊装置B和推杆A、翻辊装置A分别重复对方初始的动作。如此周而复始，在第四层的连接线上便可得到行程小于驱动轮绕线圆周的半周弧长的直线往复运动，直线往复运动由固定在连接线上的滑块或其他方式输出，同时在主轴上可直接输出小于半周的圆周往复运动；如果驱动轮采用齿轮，则得到的是小于节园半周弧长的直线往复运动和小于半周的圆周往复运动，直线往复运动由齿条输出，圆周往复运动由主轴输出。
[0032]两对推杆和翻辊装置初始安装的相对位置决定往复运动的有效行程或角度以及变换方向时的停顿时间。在图7-1所示第三个状态中翻辊装置A让过推杆A回弹之时，使推杆B正好接触翻辊装置B，整个机构具有最长有效行程和最短换向停顿时间，在此状态下推杆B离翻辊装置B越远，有效行程越短，换向停顿时间越长。此位置至翻辊装置B到达临界点位置的区间为有效行程区间。由于驱动轮与推杆固定为一体，在安装上可由两驱动轮的相对位置确定推杆位置。
[0033]值得注意的是，本机构的驱动方式是只推不拉，被驱动的负载单元会有向前的自由度，换向时负载单元完全自由，应用时须注意。
【权利要求】
1.一种将单向连续圆周运动转换为往复运动的翻辊倒向式往复运动机构，其特征是:采用两套翻辊装置，由轨道限制其运行状态，由轨道缺口确定其翻转位置，配合两个主传动轮装置和反向联动的两个驱动轮，将单向连续圆周运动转换为有效行程内的匀速恒力的圆周往复运动和直线往复运动。
2.根据权利要求1所述的翻辊倒向式往复运动机构，其特征是:翻辊装置的固定轴通过协动轮与主轴连为一体，两个可绕销轴转动的辊子通过连接板连为一体，可绕固定轴转动，固定轴上装有复位扭簧，使翻辊装置在翻转任务完成后回复初始状态。
3.根据权利要求1所述的翻辊倒向式往复运动机构，其特征是:主轴将驱动轮通过协动轮与翻辊装置连为一体，同时穿过主传动轮，作为共有的旋转中心，通过安装于主传动轮上的轴承使转动各自独立。
4.根据权利要求1所述的翻辊倒向式往复运动机构，其特征是:采用固定环形轨道，轨道上留有足够容纳翻辊装置翻转的开口。
5.根据权利要求1所述的翻辊倒向式往复运动机构，其特征是:两个主传动轮同步同向转动，在对应各自翻辊装置的位置安装有推杆。
6.根据权利要求1所述的翻辊倒向式往复运动机构，其特征是:两个驱动轮用连接线通过导向轮反向联动，连接线是链条、软绳或钢丝绳，根据现场和使用情况调整布局和导向轮个数，在主轴上输出圆周往复运动，在连接线上输出直线往复运动，当驱动轮采用齿轮时，两轮直接啮合，取消连接线和导向轮，在齿条上输出直线往复运动。
【文档编号】F16H19/06GK203756890SQ201320856384
【公开日】2014年8月6日 申请日期:2013年12月24日 优先权日:2013年12月24日
【发明者】陈明东 申请人:陈明东