一种高频次定角度平滑补偿凸轮结构、设计方法及转动机构技术

本发明专利技术公开了一种高频次定角度平滑补偿凸轮结构、设计方法及转动机构，本发明专利技术采用八个相同的凸轮机构，把输入的转速降低了八倍，针对高频次停歇的过渡过程，达到了减小整个装置反复停歇的加速度目的。针对高频停歇装置的振动抖动的补偿方法，其间歇运动凸轮曲线的线性上升段曲线，采用复合正弦+固定直线斜率的凸轮曲线设计，其直线线性斜率等于插补转速实现了视频成像的停歇目的；针对凸轮曲线下降段，采用降低加速度和减速的凸轮曲线设计，减小了整个装置反复停歇的加速度峰值，实现插补转动的振动补偿。转动的振动补偿。转动的振动补偿。

【技术实现步骤摘要】
一种高频次定角度平滑补偿凸轮结构、设计方法及转动机构


[0001]本专利技术属于低转速高频次的停歇
，涉及一种高频次定角度平滑补偿凸轮结构、设计方法及转动机构。

技术介绍

[0002]间歇运动机构作为一种自动化技术装备，已经在产品加工、装配和视觉检验自动化的各个领域得到了广泛应用，实现了制造企业的提质增效，提高了自动化程度。常用的间歇运动机构种类有棘轮、槽轮、不完全齿轮机构、圆柱凸轮机构和弧面凸轮机构等。虽然它们结构简单、制造技术成熟，已经被广泛应用于各种机械自动化生产设备和生产流水线等场合。但是棘轮、槽轮等存在较大间隙，导致噪声和冲击较大等不足，都不适于高频次停歇场合；圆柱凸轮机构和弧面凸轮机构理论上属于高副接触的运动机构，导致容易磨损和发热严重等缺陷，也不适合速度较高的场合。
[0003]因此，在现有圆柱凸轮机构的结构上，寻求速度较高、振动较小的新型间歇运动机构，具有重要的实际意义。
[0004]在多工位停歇运动机构的广泛应用来看，停歇过程的振动冲击是衡量一个停歇机构平稳性的重要指标。目前，满足高频次定角度的停歇凸轮曲线设计仍然是一个技术和市场空白。在现有多次停歇凸轮机构的插补转速曲线设计技术中，运动曲线包括方形波、三角波、锯齿波等的瞬时加速度非常大，导致在停歇频次较高情况下，高速旋转时造成的振动很大，限制了这些停息机构的应用。
[0005]正弦运动曲线虽然加速度连续，但是，不存在一段均匀运动的直线段，满足不了插补停歇时间约束，导致插补后的绝对静止时间不足，同样限制了这种停息机构的应用。因此，在低速高频次停歇的插补凸轮曲线设计方法改进和装备应用两个方面都有提升的空间。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于解决现有停歇机构的停歇频次不高和振动的问题，提供一种高频次定角度平滑补偿凸轮结构、设计方法及转动机构。
[0007]第一方面，本专利技术提供一种高频次定角度平滑补偿凸轮结构，包括输出轴，所述输出轴上套设插补机构，所述插补机构包括上层的完全齿轮和下层的凸轮机构；所述凸轮机构包括沿周向均匀布置的若干插补凸轮；所述插补凸轮包括上升段和下降段；所述上升段包括依次平滑过渡连接的曲线起始段、直线上升段和曲线上升段；下降段包括依次平滑过渡连接的曲线下降段、直线下降段和曲线终止段；所述曲线上升段与曲线下降段平滑过渡连接。
[0008]进一步的，本专利技术曲线起始段、曲线上升段、曲线下降段和曲线终止段均为正弦曲线。
[0009]进一步的，本专利技术直线上升段的斜率按照插补转速计算方法确定。
[0010]进一步的，本专利技术插补凸轮设置有8个。
[0011]第二方面，本专利技术提供一种高频次定角度平滑补偿凸轮结构中插补凸轮的设计方法，包括以下步骤：
[0012]根据定角度的短暂停歇时间要求，设计完全相同的八段凸轮曲线，每一段凸轮曲线完成一次停歇插补；
[0013]每一段凸轮曲线分为六段，包括O,A,B,C,D,E,F,G节点，OA段为正弦曲线起始段、AB段为直线上升段、BC段为正弦曲线上升段、CD段为正弦曲线下降段、DE段为直线下降段和EF段为正弦曲线终止段；插补运动位移T
CB
和定角度如下：
[0014]T
CB
＝[θ
O
,θ
A
,θ
B
,θ
C
,θ
D
,θ
E
,θ
F
,θ
G
][0015][0016]其中，θ
O
表示每一段凸轮对应的固定角度，取0
°
、45
°
、90
°
、135
°
、180
°
、225
°
、270
°
、315
°
和360
°
，θ
A
表示OA段为正弦曲线起始段A点对应的角度，θ
B
表示直线上升段末端B点对应的角度，θ
C
表示BC段为正弦曲线上升段末端C点对应的角度，θ
D
表示正弦曲线下降段末端D点对应的角度，θ
E
表示直线下降段末端E点对应的角度，θ
F
表示为正弦曲线下降段末端F点对应的角度，θ
G
表示凸轮曲线停止裕量对应的角度，I表示八段凸轮曲线的序号，表示取值0～2
°
中间的值，表示取值0～7中间的值；
[0017]直线上升段的插补升程S
CB
、插补起点插补半径R
A
、插补位移y
CB
和插补时间T
CB
如下：
[0018]S
CB
＝R
B
‑
R
A
[0019]R
A
＝R
J
+k
r
*r
CB
[0020][0021][0022]其中，R
B
表示插补终点插补半径，R
J
表示凸轮基圆半径，k
r
表示插补起点系数，r
CB
表示插补滚轮半径，表示插补方向上插补位移的平方，θ
CB
表示插补转角，α
CB
表示插补方向偏角，k
CB
表示插补齿轮传动比系数，D
J
表示凸轮基圆直径，ω
o
表示凸轮基圆转速。
[0023]第三方面，本专利技术提供一种平滑补偿转动机构，包括插补齿轮、插补滚轮和插补过渡齿轮；所述插补滚轮安装在插补滑块外表面，并与凸轮机构始终相滚动接触；所述插补滑块安装在直线导轨上，且插补滑块的侧面设置有与其固定连接的插补齿条；所述插补齿条，与插补齿轮啮合，插补齿轮与插补机构的完全齿轮啮合。
[0024]进一步的，本专利技术直线导轨固定在安装座上。
[0025]进一步的，本专利技术插补滑块连接复位弹簧的一端，复位弹簧的另一端连接在安装座上。
[0026]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0027]本专利技术采用八个相同的凸轮机构，把输入的转速降低了八倍，针对高频次停歇的
过渡过程，达到了减小整个装置反复停歇的加速度目的。针对高频停歇装置的振动抖动的补偿方法，其间歇运动凸轮曲线的线性上升段曲线，采用复合正弦+固定直线斜率的凸轮曲线设计，其线性斜率等于插补转速实现了便于视频成像的停歇目的；针对凸轮曲线下降段，降低加速度和减速的凸轮曲线设计，减小了整个装置反复停歇的加速度峰值，实现插补转动的振动补偿。
[0028]本专利技术可对同一旋转速度条件下，即完成了一定角度的转动，同时又完成了多次停歇，从而增加了停歇频次。
[0029]本专利技术可以广泛应用各个领域，用于多个工位的切换，例如在静止期间不同角度下完成装配、图像采集、光刻、贴标和镀膜等高精度任务本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高频次定角度平滑补偿凸轮结构，其特征在于，包括输出轴(1)，所述输出轴(1)上套设插补机构(100)，所述插补机构(100)包括上层的完全齿轮和下层的凸轮机构；所述凸轮机构包括沿周向均匀布置的若干插补凸轮(101)；所述插补凸轮(101)包括上升段(2)和下降段(3)；所述上升段包括依次平滑过渡连接的曲线起始段、直线上升段和曲线上升段；下降段包括依次平滑过渡连接的曲线下降段、直线下降段和曲线终止段；所述曲线上升段与曲线下降段平滑过渡连接。2.根据权利要求1所述的高频次定角度平滑补偿凸轮结构，其特征在于，所述曲线起始段、曲线上升段、曲线下降段和曲线终止段均为正弦曲线。3.根据权利要求2所述的高频次定角度平滑补偿凸轮结构，其特征在于，所述直线上升段的斜率按照插补转速计算方法确定。4.根据权利要求1
‑
3所述的高频次定角度平滑补偿凸轮结构，其特征在于，所述插补凸轮(101)设置有8个。5.一种权利要求4所述高频次定角度平滑补偿凸轮结构中插补凸轮的设计方法，其特征在于，包括以下步骤：根据定角度的短暂停歇时间要求，设计完全相同的八段凸轮曲线，每一段凸轮曲线完成一次停歇插补；每一段凸轮曲线分为六段，包括O，A，B，C，D，E，F，G节点，OA段为正弦曲线起始段、AB段为直线上升段、BC段为正弦曲线上升段、CD段为正弦曲线下降段、DE段为直线下降段和EF段为正弦曲线终止段；插补运动位移T
CB
和定角度如下：T
CB
＝[θ
O
，θ
A
，θ
B
，θ
C
，θ
D
，θ
E
，θ
F
，θ
G
]其中，θ
O
表示每一段凸轮对应的固定角度，取0
°
、45
°
、90
°
、135
°
、180
°
、225
°
、270
°
、315
°
和360
°
，θ
A
表示OA段为正弦曲线起始段A点对应的角度，θ
B
表示直线上升段末端B点对应的角度，θ
...

【专利技术属性】
技术研发人员：要义勇，张兆春，朱宗宇，汤玉天，赵丽萍，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：