一种实现直线间歇进给的凸轮机构的制作方法

本发明涉及一种间歇传动装置，特别是一种实现直线间歇进给的凸轮机构，属于机械技术领域。

背景技术：

在多工位、多工序的自动机械生产线中，经常需要工作台实现直线间歇进给，目前一般用不完全齿轮和齿条啮合实现，将不完全齿轮的连续旋转转化为齿条的直线间歇进给，其优点是设计灵活、结构简单、制造容易，工作可靠，很容易实现一个周期中的多次动、停时间不等的间歇运动。但不完全齿轮齿条机构在进入啮合和退出啮合时速度有突变，引起刚性冲击，只适用于低速、轻载的场合。而空间凸轮机构，具有体积小、结构紧凑、传递扭矩大等显著优点，适用于高速重载的场合。目前空间凸轮机构主要应用于圆周运动的间歇旋转，如果将空间凸轮机构运用于生产线的直线间歇进给，将完美替代不完全齿轮齿条机构，扩大空间凸轮机构的应用场合。

技术实现要素：

为克服现有技术不足，本发明采用的技术方案是：本发明的一种实现直线间歇进给的凸轮机构主要由输入轴、圆柱凸轮体、直动板和多个滚子组成。

所述的圆柱凸轮体是在圆柱体上环绕叠加了一道或多道凸脊，凸脊的两侧面轮廓为工作面，圆柱凸轮体固连在输入轴上。所述的多个滚子排列成一排固连在直动板上，直动板可以固连在生产线中需要直线进给的装置。所有滚子的轴线相互平行，相邻滚子轴线之间的距离是相等的。所有滚子的轴线都与圆柱凸轮的轴线垂直相交，即所有滚子轴线位于圆柱凸轮体的径向对称面内；直动板的进给方向平行于凸轮轴线，垂直于滚子轴线。滚子依次和圆柱凸轮体的凸脊廓面啮合，将圆柱凸轮体的旋转运动转换为滚子和直动板的直线间歇进给。滚子形状可以为圆柱形、圆台形或圆弧形，圆柱形滚子可以用滚针轴承或凸轮从动轴承代替。

所述的圆柱凸轮体上的凸脊分为停歇段和驱动段。圆柱凸轮体上的停歇段凸脊的轮廓为一道圆环面，此段凸脊与滚子啮合时，凸脊的两个侧面轮廓夹在两个相邻滚子中间，圆柱凸轮体旋转，滚子和直动板静止不动，处于停歇期。圆柱凸轮体上的驱动段凸脊由多道螺旋凸脊组成，可以左旋，也可以右旋，螺旋凸脊依次推动多个滚子，使滚子直线进给。

所述的圆柱凸轮体可以采用单头或多头形式，设圆柱凸轮的头数为，取值一般为1-4。头数为的圆柱凸轮体上的驱动段凸脊由道螺旋凸脊组成。以圆柱凸轮体的轴线为z轴，直动板和滚子的进给方向平行于z轴，圆柱凸轮体的轴向对称面为xoy坐标面，且x轴经过停歇段凸脊与驱动段凸脊的交点，设定相邻滚子之间的距离为，为凸轮的转角，为滚子直线进给选定的运动规律，设为螺旋凸脊的旋向系数，左旋时，右旋时，；某个滚子的初始位置在z轴上的坐标为，该滚子轴线上有一点，且点到圆柱凸轮体轴线的距离为，则滚子轴线在凸轮旋转过程中产生的轨迹曲面的参数方程为：，，。不同滚子具有不同的初始坐标，由此可以求出多个滚子轴线的轨迹曲面方程，并通过等距曲面算法得出道螺旋凸脊的各个侧廓面的参数方程。

所述的道螺旋凸脊会依次推动多个滚子，使与滚子固连的直动板平动进给，所述的直动板在一个工作循环中的进给距离为。

本发明的有益效果是：利用圆柱凸轮实现了从动板的直线间歇进给，提供了一种用于高速重载的直线间歇进给机构，通过设计圆柱凸轮廓面形状，进给距离等于滚子间距的倍数。

附图说明

图1为本发明一种实现直线间歇进给的凸轮机构的主视图。

图2为本发明一种实现直线间歇进给的凸轮机构的A-A剖视图。

图3为圆柱凸轮凸脊处于停歇期时的滚子与凸脊啮合示意图。

图4为圆柱凸轮凸脊处于驱动段的某时刻与滚子啮合示意图。

图5为圆柱凸轮凸脊处于驱动段的某时刻与滚子啮合示意图。

具体实施方式

为了进一步解释本发明的技术方案，下面通过具体实施例来对本发明进行详细阐述。

参看图1和图2，本发明的一种实现直线间歇进给的凸轮机构主要由输入轴1、圆柱凸轮体2、直动板3和多个滚子4组成。

参看图1和图2，所述的圆柱凸轮体2是在圆柱体上环绕叠加了两道凸脊，即圆柱凸轮的头数为双头，圆柱凸轮体2通过键连接固连在输入轴1上。所述的多个滚子4排列成一排通过螺钉连接固连在直动板3上，直动板3固连在生产线中需要直线进给的装置上。所有滚子4的轴线相互平行，相邻滚子轴线之间的距离是相等的。所有滚子的轴线都与圆柱凸轮的轴线垂直相交，即所有滚子轴线位于圆柱凸轮体的径向对称面内；直动板3的进给方向与圆柱凸轮体2的轴线平行，与滚子4的轴线垂直。滚子形状为圆柱形，用滚针轴承或凸轮从动轴承代替。圆柱凸轮体2凸脊的两侧面轮廓为工作面，滚子4依次与凸脊侧廓面啮合，推动滚子和直动板3间歇进给。

所述的圆柱凸轮体2上的凸脊分为停歇段和驱动段。参看图3，滚子4与圆柱凸轮体2的停歇段凸脊12啮合，停歇段凸脊12为一道圆环体，此时滚子Ⅰ5和滚子Ⅱ6跨夹在凸脊的两侧廓面上，圆柱凸轮转动，但滚子不移动，直动板3静止不动，处于停歇期。圆柱凸轮2继续旋转，滚子会与圆柱凸轮体2的驱动段凸脊啮合，驱动段凸脊分为三道螺旋凸脊：螺旋凸脊9、螺旋凸脊10和螺旋凸脊11，旋向为左旋。首先螺旋凸脊9的下廓面推动滚子Ⅰ5，使滚子5和直动板3向下直线进给，然后滚子Ⅰ5逐渐退出啮合，而滚子Ⅱ6进入啮合，并被螺旋凸脊10的下廓面推动，直动板3继续向下直线进给。

参看图4，圆柱凸轮继续旋转，在某一时刻，滚子Ⅲ7与螺旋凸脊11的下廓面啮合，而滚子Ⅱ6逐渐退出啮合，此时螺旋凸脊11的下廓面推动滚子Ⅲ7，使直动板3继续向下直线进给。参看图5，圆柱凸轮继续旋转，在某一时刻，滚子Ⅳ8与螺旋凸脊11的上廓面啮合，直到滚子Ⅲ7和滚子Ⅳ8分别与圆柱凸轮的停歇段凸脊12啮合，直动板3停止进给，完成一个工作循环。

参看图1和图2，以圆柱凸轮体的轴线为z轴，直动板和滚子的进给方向平行于z轴，圆柱凸轮体的轴向对称面为xoy坐标面，x轴经过停歇段凸脊与驱动段凸脊的交点，设定相邻滚子之间的距离为，为凸轮的转角，为滚子直线进给的运动规律，滚子Ⅰ5的初始位置在z轴上的坐标为，滚子Ⅱ6的初始位置在z轴上的坐标为，滚子Ⅲ7的初始位置在z轴上的坐标为，设滚子轴线上有一点，且点到z轴的距离为，则滚子Ⅰ5的轴线在凸轮旋转过程中产生的轨迹曲面的参数方程为：，，，然后通过曲面算法得到螺旋凸脊9下轮廓面的参数方程。用同样的方法，滚子Ⅱ6的轴线在凸轮旋转过程中产生的轨迹曲面的参数方程为：，，，进一步可以得到螺旋凸脊9上轮廓面和螺旋凸脊10的下轮廓面的参数方程。滚子Ⅲ7的轴线在凸轮旋转过程中产生的轨迹曲面的参数方程为：，，，进一步可以得到螺旋凸脊10的上轮廓面的参数方程。参看图5，圆柱凸轮驱动段凸脊与滚子结束啮合后，滚子Ⅰ5的初始位置在z轴上的坐标为，滚子Ⅱ6的初始位置在z轴上的坐标为，滚子Ⅲ7的初始位置在z轴上的坐标为。这样在一个工作循环中，直动板向下进给距离为。