CN102121511B - 具间歇输出动作的传动机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种具间歇输出动作的传动机构，其包含一共轭凸轮组、一输出轴、二摇臂块、一传动连杆组及一输入轴。所述共轭凸轮组包含二凸轮，所述输出轴枢设在所述二凸轮的基圆中心，且所述输出轴上设有一太阳齿轮，所述二摇臂块均设有行星齿轮，所述行星齿轮与太阳齿轮啮合，其中一摇臂块枢设有二滚子，所述二滚子分别与二凸轮接触，所述传动连杆组是设置在所述二摇臂块之间，使所述二摇臂块同步作动，所述输入轴与所述输出轴位于同一共轴轴线，且所述输入轴通过一行星架带动所述二摇臂块旋转。如此，所述太阳齿轮的受力平均分散于所述二行星齿轮的啮合侧，以达成装置的动态平衡，能应用于高速场合。

Description

具间歇输出动作的传动机构

【技术领域】

本发明是有关于一种具间歇输出动作的传动机构，特别是有关于一种将输入的连续运动转换为具有停-动-停-动的间歇特性输出的传动机构。

【背景技术】

中国台湾公告第I272351号发明专利案是揭示一种「运动可调的往复运动机构」，是包含有以马达做为动力源的动力装置、动力输入机构、变转速机构及动力输出机构。所述动力输入机构是由主动轮及被动轮所组成。所述变转速机构是在一基座设有呈封闭回路的循环凹槽，所述循环凹槽可供一滚子滑动，且所述基座穿设有输入轴，所述输入轴的一端是透过所述动力输入机构可被动力装置驱动，所述输入轴另一端则连接一行星臂，且所述行星臂又枢设一行星齿轮及一滚子臂，并于所述滚子臂上枢设所述滚子。所述动力输出机构是在所述基座设置输出轴，并在所述输出轴的一端固设太阳齿轮，所述太阳齿轮是与所述变转速机构的行星齿轮啮合，且所述输出轴另一端是穿出所述基座壁面并结合一偏心轮，所述偏心轮的偏心处设有数个接孔，使受力件的输入端与所述偏心轮的接孔枢设而形成连动。

现有结构是利用变转速机构达成变转速输出目的，且通过改变循环凹槽的形式达成间歇输出的运动特性。然而，所述循环凹槽的加工成本较高，加工后的热处理不容易，且所述滚子仅单侧枢设于滚子臂，可等效为一悬臂梁，在高速运转时，容易产生偏摆及变形，导致所述循环凹槽及滚子的不正常磨损。再者，现有结构的行星臂及滚子臂是单臂式的连杆机构，容易因为所述行星臂及滚子臂的重量不平衡而产生摇撼力及摇撼力矩，因此上述系统的动态特性不佳，也不易达成动态平衡，以致无法在高输入转速的情况下稳定运转。

【发明内容】

本发明的主要目的在于提供一种具间歇输出动作的传动机构，可降低所述行星齿轮的单侧负荷，提供较佳的动态平衡及旋转稳定性，可应用于高速运转场合。

本发明的次要目的在于提供一种具间歇输出动作的传动机构，可降低加工成本。

本发明的另一目的在于提供一种具间歇输出动作的传动机构，可避免共轭凸轮组与滚子的不正常磨损。

为达成本发明的前述目的，本发明提供一种具间歇输出动作的传动机构，其特征在于：所述传动机构包含：一共轭凸轮组、一输出轴、一第一摇臂块、一第二摇臂块、一传动连杆组及一输入轴。所述共轭凸轮组包含第一凸轮及第二凸轮，所述输出轴枢设在所述第一凸轮及第二凸轮的基圆中心，且所述输出轴上设有太阳齿轮，所述第一摇臂块及第二摇臂块均设有行星齿轮，所述行星齿轮与太阳齿轮啮合，且所述第一摇臂块枢设有第一滚子及第二滚子，所述第一滚子与第一凸轮接触，所述第二滚子与第二凸轮接触，所述传动连杆组设置在所述第一摇臂块及第二摇臂块之间，使所述第一摇臂块及第二摇臂块同步作动，所述输入轴与所述输出轴位于同一共轴轴线，且所述输入轴固定结合一行星架，所述行星架一端枢设所述第一摇臂块。

本发明的所述太阳齿轮的受力是分散于所述二行星齿轮的啮合侧，同时亦降低所述行星齿轮的单侧负荷，使太阳齿轮两侧的质量差异减小，达成装置的动态平衡，使系统具有较佳的动态特性，能应用于高速场合。

本发明的所述第一凸轮及第二凸轮是选用平板凸轮，加工容易且加工后的热处理容易，可降低加工成本。

本发明的所述第一滚子及第二滚子的枢轴两端均枢设于所述第一摇臂块，故可等效为一简支梁，可减低滚子作动中的变形程度，以避免共轭凸轮组与滚子的不正常磨损。

【附图说明】

图1：本发明第一实施例的立体分解图。

图2：本发明第一实施例的组合外观图。

图3：本发明第一实施例的侧视图。

图4：本发明行星架的另一实施例组合外观图。

图5：本发明第一实施例的平面示意图。

图6：本发明第一实施例的动作示意图(一)。

图7：本发明第一实施例的动作示意图(二)。

图8：本发明第一实施例的太阳齿轮角位移曲线图。

图9：本发明第一实施例与第二实施例的共轭凸轮组的轮廓形状比较图。

图10：本发明第二实施例的平面示意图。

图11：本发明第二实施例的动作示意图(一)。

图12：本发明第二实施例的动作示意图(二)。

图13：本发明第二实施例的太阳齿轮角位移曲线图。

【具体实施方式】

为让本发明上述目的、特征及优点更明显易懂，下文特举本发明较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下：

参照图1所示，本发明第一实施例具间歇输出动作的传动机构是包含一共轭凸轮组1、一输出轴2、一第一摇臂块3、一第二摇臂块4、一传动连杆组5及一输入轴6。

所述共轭凸轮组1是包含一第一凸轮11及一第二凸轮12，且所述第一凸轮11及第二凸轮12优选是选用平板凸轮并具有相异的几何外形，所述第一凸轮11及第二凸轮12均设有一轴孔111、121，且所述轴孔111、121优选位于所述第一凸轮11及第二凸轮12的基圆中心，所述第一凸轮11及第二凸轮12是层迭设置，并使所述第一凸轮11的轴孔111及第二凸轮12的轴孔121互相对位，且所述第一凸轮11及第二凸轮12层迭设置之后可利用栓接固定于一机架上。

所述输出轴2是呈可枢转的穿设在所述第一凸轮11及第二凸轮12的轴孔111、121中，使所述输出轴2可位于所述轴孔111、121中旋转，且所述输出轴2上设有太阳齿轮21，所述太阳齿轮21优选是选用外齿轮，且所述太阳齿轮21可选择固定结合于所述输出轴2的外周面，亦可选择与所述输出轴2为一体成型。

所述第一摇臂块3固定结合有一摇臂旋转轴31，且所述摇臂旋转轴31的二端是分别穿出所述第一摇臂块3，所述第一摇臂块3具有一固定部32，所述固定部32是以螺接或栓接等结合方式固定有一行星齿轮33，且所述行星齿轮33优选是选用扇形齿排。再者，所述行星齿轮33亦可选择与所述第一摇臂块3为一体成型。所述第一摇臂块3另设有一第一摇臂34及一第二摇臂35，所述第一摇臂34及第二摇臂35是分别位于沿着所述行星齿轮33的行程方向延伸的两侧，且所述第一摇臂34的端部枢设有一第一滚子36，所述第二摇臂35的端部枢设有一第二滚子37。前述第一凸轮11及第二凸轮12是层迭设置，所述第一滚子36及第二滚子37是沿着所述摇臂旋转轴31的中心方向形成一高低位置差，如此使所述第一滚子36是与所述第一凸轮11接触，所述第二滚子37是与所述第二凸轮12接触。

所述第二摇臂块4固定结合有一固定轴41，且所述固定轴41的一端是穿出所述第二摇臂块4，所述第二摇臂块4具有一固定部42，所述固定部42是以螺接或栓接等结合方式固定有一行星齿轮43，且所述行星齿轮43优选是选用扇形齿排。再者，所述行星齿轮43亦可选择与所述第二摇臂块4为一体成型。

所述传动连杆组5是包含二臂杆51及一连动杆52，所述二臂杆51的一端是分别固定结合于所述第一摇臂块z3及第二摇臂块4，且优选是选择固定于所述第一摇臂块3的摇臂旋转轴31一端及所述第二摇臂块4的固定轴41一端，所述二臂杆51的另一端是分别枢设于所述连动杆52的两端。

所述输入轴6一端是固定结合有一行星架61，且所述输入轴6是可选择固定结合于所述行星架61一端，所述行星架61另一端是枢设于所述摇臂旋转轴31的另一端。

参照图1、2及3所示，本第一实施例组装时，是将所述共轭凸轮组1的第一凸轮11及第二凸轮12层迭设置之后栓接固定于一机架上，并使所述第一凸轮11的轴孔111及第二凸轮12的轴孔121互相对位。所述输出轴2是呈可枢转的穿设在所述第一凸轮11及第二凸轮12的轴孔111、121中，使所述输出轴2可位于所述轴孔111、121中旋转。所述第一摇臂块3的行星齿轮33及第二摇臂块4的行星齿轮43是分别与所述输出轴2的太阳齿轮21啮合，且所述第一摇臂块3的第一滚子36是与所述第一凸轮11接触，所述第二滚子37是与所述第二凸轮12接触。所述传动连杆组5的二臂杆51一端是分别固定结合于所述第一摇臂块3的摇臂旋转轴31一端及所述第二摇臂块4的固定轴41一端，且所述连动杆52的两端是分别枢设于所述二臂杆51的另一端之间。所述输入轴6是固定结合于所述行星架61一端，所述行星架61另一端是枢设于所述摇臂旋转轴31的另一端，且所述输出轴2及输入轴6是位于同一共轴轴线A上。

再者，参照图4所示，第二摇臂块4的固定轴41另一端亦可穿出所述第二摇臂块4，且输入轴6亦可选择固定结合于所述行星架61中央，所述行星架61’一端是枢设于所述第一摇臂块3的摇臂旋转轴31另一端，所述行星架61’另一端是枢设于所述第二摇臂块4的固定轴41另一端，使所述第二摇臂块4具有较佳的旋转稳定性。

参照图2及5所示，本第一实施例作动时，所述输入轴6是连接一动力源，通过所述动力源可带动输入轴6及行星架61旋转，所述行星架61进而带动第一摇臂块3，使所述第一摇臂块3以共轴轴线A为绕行中心公转，同时，所述第一摇臂块3上的第一滚子36是沿着第一凸轮11的外周轮廓滚动，第二滚子37则沿着第二凸轮12的外周轮廓滚动，且由于所述第一凸轮11及第二凸轮12的相异的几何外形设计，使所述第一摇臂块3沿着所述第一凸轮11及第二凸轮12的轮廓绕行所述共轴轴线A时，也同时以摇臂旋转轴31为轴心产生来回摆动的自转动作。而且，所述第一摇臂块3绕行所述共轴轴线A的旋转动作以及来回摆动的动作，亦透过所述传动连杆组5带动所述第二摇臂块4同时作动，使所述第二摇臂块4亦绕行所述共轴轴线A公转也同时以固定轴41为轴心产生来回摆动的自转动作。

参照图5所示，所述第一摇臂块3的行星齿轮33及第二摇臂块4的行星齿轮43是分别与所述太阳齿轮21啮合，且在所述第一摇臂块3及第二摇臂块4呈逆时针方向公转的条件下，所述逆时针方向的公转力矩会持续带动所述太阳齿轮21呈逆时针方向旋转。同时，当所述第一摇臂块3及第二摇臂块4沿着所述共轭凸轮组1的几何外形移动而呈逆时针方向自转时，所述逆时针方向的自转力矩会带动所述太阳齿轮21呈顺时针方向旋转，如此所述第一摇臂块3及第二摇臂块4所作用于所述太阳齿轮21的逆时针方向公转力矩及顺时针方向自转力矩会相互抵消，使所述太阳齿轮21维持静止状态。反之，当所述第一摇臂块3及第二摇臂块4沿着所述共轭凸轮组1的几何外形移动而呈顺时针方向自转时，所述顺时针方向的自转力矩会带动所述太阳齿轮21呈逆时针方向旋转，如此所述第一摇臂块3及第二摇臂块4所作用于所述太阳齿轮21的顺时针方向公转力矩及顺时针方向自转力矩会相互加乘，使所述太阳齿轮21呈逆时针方向加速旋转。

更详细的说，再参照图5所示，当所述行星架61位于座标0°角的位置时，所述第一摇臂块3及第二摇臂块4是呈逆时针方向公转(带动太阳齿轮呈逆时针方向旋转)，此时所述第一摇臂块3及第二摇臂块4则为逆时针方向自转(带动太阳齿轮呈顺时针方向旋转)，如此所述公转力矩及自转力矩会相互抵消，使所述太阳齿轮21维持静止状态。参照图6及8所示，当行星架61旋转至座标40°角的位置时，所述第一摇臂块3及第二摇臂块4是呈逆时针方向公转(带动太阳齿轮呈逆时针方向旋转)，虽然所述第一摇臂块3及第二摇臂块4此时仍是以逆时针方向自转(带动太阳齿轮呈顺时针方向旋转)，但因为所述第一摇臂块3及第二摇臂块4朝逆时针方向的摆动幅度已逐渐趋缓，使得所述自转力矩亦逐渐降低并小于所述公转力矩，所以所述顺时针方向的自转力矩只能抵消一部分逆时针方向的公转力矩，而使所述太阳齿轮21逐渐被所述公转力矩带动而开始产生逆时针方向的旋转动作；等到所述第一摇臂块3及第二摇臂块4开始朝顺时针方向摆动后，所述太阳齿轮21同时受到所述公转力矩及自转力矩的作用而逐渐增加其加速度(如图8的行星架角位移40°角至100°角所示)。

再参照图7及8所示，当所述行星架61旋转至图8所示的行星架角位移250°角至310°角之间时，所述第一摇臂块3及第二摇臂块4已转向逆时针方向摆动(带动太阳齿轮呈顺时针方向旋转)，但此时所述第一摇臂块3及第二摇臂块4朝逆时针方向的摆动幅度较小，使得所述自转力矩仍小于所述公转力矩，如此所述顺时针方向的自转力矩抵消掉一部分逆时针方向的公转力矩，而使所述太阳齿轮21朝向逆时针方向的旋转动作逐渐趋缓，直到行星架61旋转至座标310°角的位置时，所述第一摇臂块3及第二摇臂块4是呈逆时针方向公转(带动太阳齿轮呈逆时针方向旋转)，且所述第一摇臂块3及第二摇臂块4通过所述共轭凸轮组1的几何外形设计同时呈逆时针方向自转(带动太阳齿轮呈顺时针方向旋转)，此时所述公转力矩及自转力矩会相互抵消，使所述太阳齿轮21又回复静止状态。

参照图2所示，因此，通过所述第一摇臂块3及第二摇臂块4绕行所述共轴轴线A的公转动作，以及所述第一摇臂块3及第二摇臂块4各自以摇臂旋转轴31及固定轴41为轴心摆动的自转动作，即可间歇性的带动所述太阳齿轮21及输出轴2呈间歇性转动。如图5、6及8所示，所述行星架61呈逆时针方向由0°角旋转至40°角时，所述太阳齿轮21是维持静止状态。如图6至8所示，当所述行星架61呈逆时针方向由40°角旋转至310°角时，所述太阳齿轮21是呈逆时针方向旋转。如图5、7及8所示，所述行星架61呈逆时针方向由310°角旋转至0°角时，所述太阳齿轮21则又回复静止状态。如此周而复始，即可达到将输入轴6的连续旋转动作转换为具有停-动-停-动的间歇特性及变转速输出，且所述输入轴6旋转一圈，所述输出轴2亦完整转动一圈。

本发明是通过所述共轭凸轮组1的几何外形设计使所述第一摇臂块3及第二摇臂块4形成来回摆动动作，因此，当改变所述共轭凸轮组1的轮廓形状，甚至改变所述第一摇臂块3的第一摇臂34及第二摇臂35长度时，即可改变所述第一摇臂块3及第二摇臂块4的摆动角度以及转换摆动方向的角度，进而达到调整所述输出轴2的间歇角度差。

请参照图9及10所示，是本发明第一实施例与第二实施例共轭凸轮组1的轮廓形状比较图。其中以假想线绘制部分为本发明第一实施例的第一凸轮11及第二凸轮12的轮廓形状，以实线绘制部分则为本发明第二实施例的第一凸轮11’及第二凸轮12’的轮廓形状。通过所述第一凸轮11’及第二凸轮12’的轮廓形状变化，即可改变所述第一摇臂块3及第二摇臂块4的摆动角度以及转换摆动方向的角度，进而达到调整所述输出轴2的间歇输出角度差。

本发明第二实施例的整体结构及组装关系与前述第一实施例相同，故不再赘述，以下仅单就所述共轭凸轮组1的轮廓形状改变所产生的动作变化说明。

参照图10所示，当所述行星架61位于座板0°角的位置时，所述第一摇臂块3及第二摇臂块4是呈逆时针方向公转(带动太阳齿轮呈逆时针方向旋转)，且所述第一摇臂块3及第二摇臂块4同时呈逆时针方向自转(带动太阳齿轮呈顺时针方向旋转)，则所述公转力矩及自转力矩会相互抵消，使所述太阳齿轮21维持静止状态。再参照图11及13所示，当所述行星架61旋转至座标60°角的位置时，所述第一摇臂块3及第二摇臂块4是呈逆时针方向公转(带动太阳齿轮呈逆时针方向旋转)，虽然所述第一摇臂块3及第二摇臂块4此时仍是以逆时针方向自转(带动太阳齿轮呈顺时针方向旋转)，但因为所述第一摇臂块3及第二摇臂块4的摆动幅度已逐渐趋缓，使得所述自转力矩亦逐渐降低并小于所述公转力矩，所以所述自转力矩只能抵消一部分的公转力矩，使所述太阳齿轮21逐渐呈逆时针方向产生旋转动作。

参照图12及13所示，当所述行星架61旋转至座标285°角的位置时，所述第一摇臂块3及第二摇臂块4是呈逆时针方向公转(带动太阳齿轮呈逆时针方向旋转)，且所述第一摇臂块3及第二摇臂块4通过所述共轭凸轮组1的几何外形设计同时呈逆时针方向自转(带动太阳齿轮呈顺时针方向旋转)，则所述公转力矩及自转力矩会相互抵消，使所述太阳齿轮21又回复静止状态。

比较图6及图11所示，本发明第一实施例可带动所述太阳齿轮21及输出轴2转动的启始角度是位于座标40°角的位置，本发明第二实施例可带动所述太阳齿轮21及输出轴2转动的启始角度是位于座标60°角的位置。再比较图7及图12所示，所述第一实施例的太阳齿轮21呈静止状态的启始角度是位于座标310°角的位置，所述第二实施例的太阳齿轮21呈静止状态的启始角度是位于座标285°角的位置。因此，本发明确实可通过改变所述共轭凸轮组1的轮廓形状，调整所述输出轴2的间歇输出角度差。

综上所述，本发明具间歇输出动作的传动机构运转时，所述太阳齿轮的受力是分散于所述二行星齿轮的啮合侧，可降低所述行星齿轮的单侧负荷，使太阳齿轮两侧的质量差异减小，达成装置的动态平衡，使系统具有较佳的动态特性，能应用于高速场合，而且第一凸轮及第二凸轮是选用平板凸轮，加工容易且加工后的热处理容易，以降低加工成本及避免凸轮与滚子的不正常磨损。

本发明已由上述相关实施例加以描述，然而上述实施例仅为实施本发明的范例。必需指出的是，已公开的实施例并未限制本发明的范围。相反地，包含于权利要求书的精神及范围的修改及均等设置均包括于本发明的范围内。

Claims (9)

1.一种具间歇输出动作的传动机构，其特征在于：所述传动机构包含：

一共轭凸轮组，包含一第一凸轮及一第二凸轮，所述第一凸轮及第二凸轮均设有轴孔，所述第一凸轮及第二凸轮的轴孔互相对位；

一输出轴，呈可转动的设置在所述第一凸轮及第二凸轮的基圆中心且枢设在所述第一凸轮及第二凸轮的轴孔中，且所述输出轴上设有一太阳齿轮；

一第一摇臂块，具有一行星齿轮，所述行星齿轮与所述太阳齿轮啮合，且沿着所述行星齿轮的行程方向延伸的两侧枢设有第一滚子及第二滚子，所述第一滚子与所述第一凸轮接触，所述第二滚子是与所述第二凸轮接触；

一第二摇臂块，具有一行星齿轮，所述行星齿轮是与所述太阳齿轮啮合；

一传动连杆组，包含二臂杆及一连动杆，所述二臂杆的一端是分别结合于所述第一摇臂块及第二摇臂块，所述二臂杆的另一端是分别枢设于所述连动杆的两端；及

一输入轴，其与所述输出轴位于同一共轴轴线，且所述输入轴结合有一行星架，所述行星架的一端是枢设于所述第一摇臂块。

2.如权利要求1所述的具间歇输出动作的传动机构，其特征在于：所述第一凸轮及第二凸轮为平板凸轮且具有相异的几何外形。

3.如权利要求1所述的具间歇输出动作的传动机构，其特征在于：所述第一摇臂块结合有一摇臂旋转轴，所述摇臂旋转轴的二端分别穿设凸出所述第一摇臂块的顶面及底面，所述摇臂旋转轴的一端是结合所述传动连杆组的其中一臂杆，所述摇臂旋转轴的另一端是枢设所述行星架的一端。

4.如权利要求1所述的具间歇输出动作的传动机构，其特征在于：所述第一摇臂块及第二摇臂块均具有一固定部，所述第一摇臂块及第二摇臂块的二行星齿轮是分别结合在所述第一摇臂块及第二摇臂块的固定部。

5.如权利要求1所述的具间歇输出动作的传动机构，其特征在于：所述第一摇臂块设有一第一摇臂及一第二摇臂，所述第一滚子是枢设于所述第一摇臂，所述第二滚子是枢设于所述第二摇臂，且所述第一滚子及第二滚子是沿着所述摇臂旋转轴的中心方向形成一高低位置差。

6.如权利要求1所述的具间歇输出动作的传动机构，其特征在于：所述第二摇臂块固定结合有一固定轴，所述固定轴的一端是穿设凸出所述第二摇臂块的顶面，且所述固定轴的一端是固定结合所述动连杆组的另一臂杆。

7.如权利要求6所述的具间歇输出动作的传动机构，其特征在于：所述固定轴另一端是穿设凸出所述第二摇臂块的底面，且所述固定轴另一端是枢设所述行星架的另一端。

8.如权利要求3所述的具间歇输出动作的传动机构，其特征在于：所述第二摇臂块结合有一固定轴，所述固定轴一端是穿设凸出所述第二摇臂块的底面，且所述固定轴的一端是枢设所述行星架的另一端。

9.如权利要求8所述的具间歇输出动作的传动机构，其特征在于：所述输入轴是结合于所述行星架中央，且所述摇臂旋转轴中心至输入轴中心的距离与所述固定轴中心至输入轴中心的距离相同。

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