间歇加速机构的制作方法

1.本实用新型涉及自动化技术领域，特别涉及一种间歇加速机构。


背景技术：

2.自动化和机加工设备等行业中，当需要运用到旋转运行并间歇加速的工况时，通常采用的是dd直驱电机或者是伺服电机，这两者都是由系统控制实现间歇加速。然而，上述方案在力矩电机所驱动的负载较大，加速度同样较大时，会导致负载的瞬时转矩过大而超出dd直驱电机或者是伺服电机的扭矩范围，进而无法达到所需的加速效果。


技术实现要素：

3.本实用新型的主要目的是提出一种间歇加速机构，旨在解决至少一个背景技术提及的技术问题。
4.为实现上述目的，本实用新型提出的间歇加速机构，用于旋转输出轴，该间歇加速机构包括：
5.凸轮盘，所述凸轮盘上形成有凸轮轮廓槽，所述凸轮轮廓槽内形成有凸轮；
6.旋转输出轴，穿过所述凸轮的基圆圆心；
7.第一齿轮，安装于所述凸轮的一侧，且连接所述旋转输出轴；
8.第二齿轮，与所述第一齿轮啮合；
9.滑接件，安装于所述第二齿轮，且部分插入所述凸轮轮廓槽；
10.传动组件，通过轴承套设在所述旋转输出轴的外周，所述传动组件转动连接所述第二齿轮的圆心；
11.其中，所述凸轮的基圆直径大于所述第一齿轮的外径；所述凸轮的外周圆上的点到所述基圆圆心的最大垂直距离小于所述第二齿轮与所述第一齿轮的中心距；所述滑接件到所述第一齿轮的圆心的最大距离小于所述中心距。
12.可选地，所述第二齿轮为扇形齿轮。
13.可选地，所述传动组件包括连杆和连轴器，所述连杆套设在所述连轴器的外周，所述连轴器内设有第一滚动轴承。
14.可选地，所述传动组件还包括连接所述连杆和所述第二齿轮的连接件，且所述连接件适用于转动连接所述第二齿轮。
15.可选地，所述连接件包括相互配合的第二滚动轴承和连接轴，所述第二滚动轴承设于所述第二齿轮的圆心；所述连接轴的一端连接所述连杆，另一端通过所述第二滚动轴承连接所述第二齿轮。
16.可选地，所述连杆呈方形设计，所述连杆的中心上开设有第一通孔，所述连杆通过所述第一通孔套设在所述连轴器上。
17.可选地，所述连杆上开设有凹槽。
18.可选地，所述间歇加速机构还包括带轮，所述带轮套设在所述连轴器的外周。
19.可选地，所述凸轮盘上开设有第二通孔，所述第二通孔上安装有第三滚动轴承，所述旋转输出轴与所述第三滚动轴承呈同轴设计。
20.可选地，所述滑接件为凸轮轴承随动器。
21.本实用新型的技术方案提出一种间歇加速机构，该间歇加速机构包括凸轮盘、第一齿轮、第二齿轮、滑接件以及传动组件，凸轮盘上形成有凸轮轮廓槽，凸轮轮廓槽内形成有凸轮；旋转输出轴穿过凸轮的基圆圆心；第一齿轮安装于凸轮的一侧，且连接旋转输出轴；第二齿轮与第一齿轮啮合；滑接件安装于第二齿轮，且部分插入凸轮轮廓槽；传动组件，通过轴承套设在旋转输出轴的外周，传动组件转动连接第二齿轮圆心；其中，所述凸轮的基圆直径大于所述第一齿轮的外径；所述凸轮的外周圆上的点到所述基圆圆心的最大垂直距离小于所述第二齿轮与所述第一齿轮的中心距；所述滑接件到所述第一齿轮的圆心的最大距离小于所述中心距。如此，本实用新型的技术方案通过采用机械构件对输出角速度进行控制，与现有技术相比，大幅度减低负载端加速运动时产生的瞬时转矩对电机的影响，同时，通过凸轮、凸轮轮廓槽以及滑接件的配合设计，传动组件带动第二齿轮绕第一齿轮转动的过程中，在凸轮轮廓槽和滑接件的共同作用下，当第二齿轮转动到滑接件的运动轨迹与凸轮的基圆同轴时，旋转输出轴匀速转动。由于凸轮的轮廓线的特性，当滑接件偏离第一齿轮和第二齿轮的中心距所在直线时，凸轮轮廓槽的槽壁通过滑接件迫使第二齿轮向远离凸轮基圆圆心的方向摆动，进而给第一齿轮一个与第一齿轮转动方向同向的力，以加大第一齿轮的角速度，进而加大旋转输出轴的角速度。同时，本实用新型的技术方案不需要伺服电机，普通电机保持恒定的角速度也可以实现间歇加速，降低了机构的成本。
附图说明
22.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
23.图1为本实用新型间歇加速机构一实施例的结构示意图；
24.图2为图1的爆炸图；
25.图3为图1的一侧视图；
26.图4为图3中a-a的剖视图；
27.图5为图3中b-b的剖视图；
28.图6为图1的另一侧视图；
29.图7为图6中c-c的剖视图；
30.图8为图1中第二齿轮旋转运动到某一位置的示意图；
31.图9为图1中第二齿轮旋转运动到另一位置的示意图；
32.图10为图1中第二齿轮旋转运动到又一位置的示意图；
33.图11为图1中第二齿轮旋转运动到再一位置的示意图；
34.图12为图1中的另一侧视图；
35.图13为12中d-d的剖视图。
36.附图标号说明：
[0037][0038][0039]
本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
[0040]
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0041]
需要说明，若本实用新型实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
[0042]
另外，若本实用新型实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，若全文中出现的“和/或”的含义为，包括三个并列的方案，以“a和/或b”为例，包括a方案，或b方案，或a和b同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。
[0043]
本实用新型提出一种间歇加速机构，该间歇加速机构应用于旋转输出轴。
[0044]
在本实用新型实施例中，如图1和图2所示，该间歇加速机构10包括凸轮盘100、第一齿轮300、第二齿轮400、滑接件500以及传动组件600，所述凸轮盘100上形成有凸轮轮廓槽110，所述凸轮轮廓槽110内形成有凸轮120；所述旋转输出轴200穿过所述凸轮120的基圆圆心；所述第一齿轮300安装于所述凸轮120的一侧，且连接所述旋转输出轴200；第二齿轮
400与所述第一齿轮300啮合；滑接件500安装于所述第二齿轮400，且部分插入所述凸轮轮廓槽110；传动组件600，通过轴承套设在所述旋转输出轴200的外周，所述传动组件600转动连接所述第二齿轮400的圆心；其中，所述凸轮120的基圆直径大于所述第一齿轮300的外径；所述凸轮120的外周圆上的点到所述基圆圆心的最大垂直距离小于所述第二齿轮400与所述第一齿轮300的中心距；所述滑接件500到所述第一齿轮300的圆心的最大垂直距离小于所述中心距。
[0045]
凸轮盘100是间歇加速机构10与其他部件连接的部件，以达到固定或安装整个间歇加固机构的。凸轮盘100的形状可以有很多，圆形的、方形的、椭圆形的或者其它规则或者不规则的。通常，旋转输出轴200是贯穿凸轮盘100的，其中一种实现方式是凸轮盘100上开设有通孔，通孔上安装有轴承座，轴承座内设有滚动轴承，旋转输出轴200穿过滚动轴承而贯穿凸轮盘100的。
[0046]
第一齿轮300安装在旋转输出轴200上，第一齿轮300与第二齿轮400啮合，传动组件600连接第二齿轮400，以驱动第二齿轮400绕第一齿轮300转动，并且带动第一齿轮300转动，而使旋转输出轴200转动。具体而言，传动组件600通过轴承套设在所述旋转输出轴200的外周，且传动组件600转动连接第二齿轮400的圆心，第一齿轮300与第二齿轮400一直处于啮合状态的，外部动力源通过传动组件600带动第二齿轮400绕第一齿轮300转动，又因第一齿轮300与第二齿轮400啮合，且由于有滑接件500与凸轮轮廓槽110的约束，齿轮传动带动了第一齿轮300转动；而第一齿轮300安装在旋转输出轴200，进而使旋转输出轴200转动。如此，完成了旋转输出轴200的动力传输。
[0047]
请参阅图2、图5和图13，为了实现间歇加速的目的，凸轮盘100上形成有凸轮轮廓槽110，并且凸轮轮廓槽110内形成有凸轮120；旋转输出轴200的轴线穿过凸轮120的基圆圆心141。间歇加速机构10还包括滑接件500，滑接件500安装于所述第二齿轮400，且部分插入所述凸轮轮廓槽110，滑接件500还可以在凸轮轮廓槽110上滑动。这时，需要保证，凸轮120的基圆直径大于第一齿轮300的外径；凸轮120的外周圆上的点到基圆圆心141的最大垂直距离小于第二齿轮400与第一齿轮300的中心距，即凸轮120的外周圆上的点到基圆圆心141连成的基圆140轴线距离小于该中心距；滑接件500到第一齿轮300的中轴线最大垂直距离小于该中心距。如此，传动组件600带动第二齿轮400绕第一齿轮300转动的过程中，在凸轮轮廓槽110和滑接件500的共同作用下，当第二齿轮400转动到滑接件500的运动轨迹与凸轮120的基圆同轴时，即第一齿轮300和第二齿轮400的圆心与滑接件500在一条线上时，旋转输出轴200匀速工作。由于第二齿轮400的旋转半径固定，滑接件500与第二齿轮400中轴线的垂直距离一定，由于凸轮120的轮廓线的特性，当第二齿轮圆心410到凸轮轮廓槽110的距离变小，滑接件500与第二齿轮400的中轴线垂直距离要保持一定，则滑接件500会偏离第一齿轮300和第二齿轮400的中心距所在直线，且传动组件600是转动连接所述第二齿轮圆心410，凸轮轮廓槽110的槽壁通过滑接件500迫使第二齿轮400向远离凸轮120基圆圆心的方向摆动，进而给第一齿轮300一个与第一齿轮300转动方向同向的力，以加大第一齿轮300转动的角速度，进而加大旋转输出轴200的角速度，这时，旋转输出轴200的角速度为第二齿轮400直接转换到第一齿轮300的角速度以及前述的加速度段增加的加速角速度。当第二齿轮圆心410到凸轮轮廓槽110的距离达到最小后，而后，随着第二齿轮400继续转动，第二齿轮圆心410到凸轮轮廓槽110的距离会逐步增大，凸轮轮廓槽110的槽壁通过滑接件500靠近凸
轮120基圆圆心的方向摆动，直至滑接件500的运动轨迹与所述基圆140同轴，如此完成了一个间歇加速的运动周期。
[0048]
由此可见，请参阅图2、图8至图11，旋转输出轴200有至少两个不同的角速度段：一是滑接件500在第一齿轮300和第二齿轮400的中心距所在直线上时，旋转输出轴200匀速转动。二是，滑接件500到第一齿轮300和第二齿轮400中心距所在直线的距离增大时，旋转输出轴200加速转动，如此，间歇加速机构10完成间歇加速的。具体的加速可以根据实际的需求调整凸轮120的参数，在此不做具体的限定。
[0049]
需要说明的是，通常情况下，凸轮的基圆是指以凸轮回转中心为圆心，以凸轮理论轮廓曲线的最短向径为半径所画的圆称为基圆，由于本实施例中凸轮是静止的，可以根据具体需要加速的情况，需要在多少度的时候加速，加速后的速度是多少来设定回转中心，进而确定基圆圆心，最后确定凸轮的轮廓。
[0050]
本实用新型的技术方案通过采用机械构件对输出角速度进行控制，与现有技术相比，大幅度降低了负载端加速运动时产生的瞬时转矩对电机的影响，同时，通过凸轮120、凸轮轮廓槽110以及滑接件500的配合设计，传动组件600带动第二齿轮400绕第一齿轮300转动的过程中，在凸轮轮廓槽110和滑接件500的共同作用下，当第二齿轮400转动到滑接件500的运动轨迹与凸轮120的基圆同轴时，旋转输出轴200匀速转动。当滑接件500偏离第一齿轮300和第二齿轮400的中心距所在直线时，由于凸轮120的轮廓线的特性，凸轮轮廓槽110的槽壁通过滑接件500迫使第二齿轮400向远离凸轮120基圆圆心的方向摆动，进而给第一齿轮300一个与第一齿轮300转动方向同向的力，以加大第一齿轮300的角速度，进而加大旋转输出轴200的角速度。同时，本实用新型的技术方案不需要伺服电机，也不需要大扭矩的电机，普通电机保持恒定的转速也可以实现间歇加速，降低了设备的成本。
[0051]
请参阅图2、图3和图5，在一较佳的实施例中，所述第二齿轮400为扇形齿轮。具体地，在整个机构运动的过程中，实际用上的齿数只有一小部分，为了减轻整个机构的重量，将不用的部分去掉，但必须要保证第二齿轮400一直与第一齿轮300是啮合的。需要说明的是，本实用新型的实施例中，扇形齿轮与完整的齿轮相比，只是去掉了部分不需要用的齿，最后呈现扇形的形状，其它参数与完整的齿轮一样。
[0052]
请参阅图2至图4，在一实施例中，为了使得旋转输出轴200的输出更稳定，所述传动组件600包括连杆610和连轴器640，所述连杆610套设在所述连轴器640的外周，所述连轴器640内设有第一滚动轴承630，旋转输出轴200穿过第一滚动轴承630，并与所述第一滚动轴承630呈同轴设计，以保证旋转输出轴200的输出稳定。
[0053]
请继续参阅图2至图4，在一优选的实施例中，第二齿轮400需要绕着传动组件600自传，以使滑接件500偏离第一齿轮300和第二齿轮400的中心距所在直线时，凸轮轮廓槽110的槽壁通过滑接件500迫使第二齿轮400向远离凸轮120基圆圆心的方向摆动，进而给第一齿轮300一个与第一齿轮300转动方向同向的力，以加大第一齿轮300的角速度，进而加大旋转输出轴200的角速度。由此，为了减低加工难度，降低生产成本，所述传动组件600还包括连接所述连杆610和所述第二齿轮400的连接件650，且所述连接件650适用于转动连接所述第二齿轮400，可以在现有产品中选用即可，不需要重新设计加工。优选地，所述连接件650包括相互配合的第二滚动轴承651和连接轴652，所述第二滚动轴承651设于所述第二齿轮400的圆心；所述连接轴652的一端连接所述连杆610，另一端穿过所述第二滚动轴承651
连接所述第二齿轮400。
[0054]
请参阅图2、图3和图5，在一优选的实施例中，为了平衡整个传送组件的重量，延长旋转输出轴200的寿命，所述连杆610呈方形设计，具体的可以是长方形、正方形或者是菱形；所述连杆610的中心上开设有第一通孔611，所述连杆610通过所述第一通孔611套设在所述连轴器640上。优选地，方形的连杆610可能会导致整个传动组件600的整体重量过大，由此，连杆610上开设有凹槽612，以降低传动组件600的重量。
[0055]
请参阅图2，传动组件600需接外部动力源，外部动力源通产为驱动电机等等，驱动电机到传送组件之间传动方式有很多，常见的有带传动、齿轮传动、链传动、蜗杆传动、螺旋传动。其中，带传动以传动平稳、缓冲吸振、结构简单、成本低、使用维护方便、有良好的挠性和弹性、过载打滑等优点。在本实施例中，选择带传动。具体地，所述传动组件600还包括皮带和带轮620，所述带轮620套设在所述连轴器640的外周，如此，驱动电机通过带动皮带，皮带带动带轮620，进而带动连轴器640和连杆610，进而完成动力的输入。
[0056]
请参阅图1、图2和图13，在又一实施例中，为了进一步增强旋转输出轴200的输出稳定性，凸轮盘100上开设有第二通孔130，第二通孔130上安装有第三滚动轴承700，旋转输出轴200与所述第三滚动轴承700呈同轴设计。其中，所述基圆圆心141在所述第二通孔内。
[0057]
请参阅图1和图2，在一较佳的实施例中，所述滑接件500为凸轮轴承随动器。通常凸轮轴承随动器包括作为轴的螺栓、滚轮和螺栓端头与滚轮之间的滚柱，此类轴承适用在中低速、重载的情况下。就其功能而言，它有许多用途，如导向滚轮、阀杆滚轮、实现滑动的凸轮滚轮和压力滚轮等，适用于多种机械，如自动机械、特种机械、凸轮工作装置、各种搬运系统、传送机和加工中心的换刀装置。与一般的滑块相比，凸轮轴承随动器可以减少摩擦力，第二齿轮400回程的时候，更加顺畅。
[0058]
以上所述仅为本实用新型的可选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的发明构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。