CN103912645B - 由平面凸轮构成的空间凸轮机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种由平面凸轮构成的空间凸轮机构，包括盘形凸轮、从动件，盘形凸轮的外缘为曲线轮廓，盘形凸轮与从动件之间通过滚子与曲线轮廓之间的啮合来传递运动；盘形凸轮的回转中心线与从动件的转动中心线之间呈空间垂直状态；从动件的中心轴线与盘形凸轮的回转中心线处于同一平面内；当盘形凸轮绕其回转中心相对于机架作逆时针或顺时针旋转运动时，盘形凸轮的曲线轮廓驱动与之啮合的滚子作上下往复运动，滚子带动从动件以其绞接固定端作为转动中心往复摆动，从而使从动件按照盘形凸轮的曲线轮廓设定的运动规律作往复摆动。本发明采用平面凸轮驱动从动件完成空间凸轮机构的动作，既有平面凸轮的优点和特点，又具备空间凸轮机构的功能。

Description

由平面凸轮构成的空间凸轮机构

技术领域

本发明涉及一种包装机械设备，具体涉及一种由平面凸轮构成的空间凸轮机构。

背景技术

在包装机械尤其是烟草包装机械中，经常会遇到从动件的转动轴心与凸轮的回转中心呈空间垂直状态的情况，这时需采用弧面凸轮机构、圆柱凸轮机构或端面凸轮机构等空间凸轮机构来实现相应的功能。

然而上述三种空间凸轮机构中的凸轮都是空间结构形式，且对形体尺寸要求高，即形体尺寸不宜过大，因此当要求从动件的转动轴心与凸轮的回转中心呈空间垂直状态，且对凸轮的结构有特殊要求时，就不能采用上述三种空间凸轮机构。

平面凸轮结构简单，外形呈圆盘状，形状较空间凸轮薄，而外径限制较少，可以根据要求设计相应外径和厚度的凸轮以适应设备的空间结构。但通常情况下，平面凸轮只能构成平面凸轮机构，即所有运动单元都是在一个平面内运动，不能构成空间凸轮机构。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种由平面凸轮构成的空间凸轮机构，它可以用平面凸轮实现从动件的转动轴心与凸轮的回转中心呈空间垂直状态下的空间运动。

为解决上述技术问题，本发明由平面凸轮构成的空间凸轮机构的技术解决方案为：

包括盘形凸轮1、从动件3，盘形凸轮1的外缘为曲线轮廓2，盘形凸轮1的回转中心连接机架0，从动件3的绞接固定端与机架0绞接，从动件3的自由端固定连接滚子4；盘形凸轮1与从动件3之间通过滚子4与曲线轮廓2之间的啮合来传递运动；盘形凸轮1的回转中心线A与从动件3的转动中心线B之间呈空间垂直状态；从动件3的中心轴线C与盘形凸轮1的回转中心线A处于同一平面内；盘形凸轮1的母线5与盘形凸轮1的回转中心线之间存在一随从动件3运动规律变化的夹角α，使盘形凸轮1在带动滚子4运动的过程中，滚子4与盘形凸轮1的曲线轮廓面之间始终保持线接触；当盘形凸轮1绕其回转中心相对于机架0作逆时针或顺时针旋转运动时，盘形凸轮1的曲线轮廓2驱动与之啮合的滚子4作上下往复运动，滚子4带动从动件3以其绞接固定端作为转动中心往复摆动，从而使从动件3按照盘形凸轮1的曲线轮廓2设定的运动规律作往复摆动。

所述盘形凸轮1的曲线轮廓2沿凸轮的径向按照运动规律作起伏变化。

所述盘形凸轮1的母线5与盘形凸轮1的回转中心线之间的夹角α按照从动件3的运动规律而各有不同。

所述滚子4是圆柱形滚子。

本发明可以达到的技术效果是：

本发明采用平面凸轮驱动从动件完成空间凸轮机构的动作，既有平面凸轮的优点和特点，又具备空间凸轮机构的功能。

相比弧面凸轮机构、圆柱凸轮机构以及端面凸轮机构等空间凸轮机构，本发明结构简单，凸轮为平面凸轮类型，加工制造相对容易，平面凸轮对径向尺寸以及厚度的要求相对较宽松，因此本发明能够应用到一般空间凸轮机构无法使用的设备中。

本发明相对一般非凸轮机构，其结构紧凑、设计简单、可靠性高，并可为从动件提供复杂的运动规律。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

图1是本发明由平面凸轮构成的空间凸轮机构的轴侧图；

图2是图1的主视图；

图3是图1的左视图。

图中附图标记说明：

1为凸轮，2为曲线轮廓，

3为从动件，4为滚子，

5为凸轮母线，0为机架。

具体实施方式

如图1至图3所示，本发明由平面凸轮构成的空间凸轮机构，包括盘形凸轮1、从动件3、机架0，盘形凸轮1的外缘为曲线轮廓2，盘形凸轮1的回转中心连接机架0，从动件3的绞接固定端与机架0绞接，从动件3的自由端固定连接滚子4；盘形凸轮1与从动件3之间通过滚子4与曲线轮廓2之间的啮合来传递运动；当盘形凸轮1绕其回转中心相对于机架0作逆时针或顺时针旋转运动时，盘形凸轮1的曲线轮廓2驱动与之啮合的滚子4作上下往复运动，滚子4带动从动件3以其绞接固定端作为转动中心往复摆动，从而使从动件3按照盘形凸轮1的曲线轮廓2设定的运动规律作往复摆动；

盘形凸轮1的曲线轮廓2沿凸轮的径向按照运动规律作起伏变化；

盘形凸轮1的回转中心线A与从动件3的转动中心线B之间呈空间垂直状态；

从动件3的中心轴线C与盘形凸轮1的回转中心线A处于同一平面内，即盘形凸轮1的回转中心线A在从动件3的摆动平面内；

滚子4是圆柱形滚子，以便凸轮机构的设计、加工与装配。

盘形凸轮1是平面凸轮；盘形凸轮1的母线5与盘形凸轮1的回转中心线之间存在一随从动件3的运动规律而变化的夹角α(即夹角α是一与从动件3的运动规律有关的变量)，使盘形凸轮1在带动滚子4运动的过程中，滚子4与盘形凸轮1的曲线轮廓面之间始终保持线接触。

由于盘形凸轮1存在多根母线5，为使滚子4与盘形凸轮1的曲线轮廓面之间始终保持线接触，需要使盘形凸轮1不同位置的母线5所形成的夹角α不同，该夹角α按照从动件3的运动规律而变化，当从动件3停歇时，夹角α保持不变(图2中的α＝0；α值的大小与从动件与凸轮的初始位置有关，故理论上可以为任意角度，不一定为0)；当从动件3的摆角增大或较小时，夹角α也相应增大或减小。

图2所示的凸轮机构是一特殊情况，此时从动件3处在停歇状态，而滚子4与凸轮的曲线轮廓2之间的啮合线(即凸轮轮廓母线)刚好与盘形凸轮1的回转中心线A平行；但当盘形凸轮1转过一定角度后，就会出现滚子4与凸轮的曲线轮廓2之间的啮合线(即凸轮轮廓母线)与盘形凸轮1的回转中心线A呈现一定夹角。

由于盘形凸轮1的曲线轮廓2是个封闭曲面，因此滚子4沿曲线轮廓2作单向连续滚动，而从动件3绕其绞接固定端B作往复摆动；当滚子4绕曲线轮廓2滚动一周后，即完成一个工作循环，此时从动件3则刚好又回到摆动起始位置。

凸轮机构是通过曲线轮廓面驱动与其接触的从动件滚子来实现从动件的摆动或移动。若定义滚子与凸轮的曲线轮廓面的接触线为母线，则一般平面凸轮的曲线轮廓面的母线都是平行于凸轮的回转中心的；如果将凸轮沿其回转中心方向投影，得到的是一条凸轮轮廓曲线，这样就可以将一般平面凸轮的曲线轮廓面看作是沿二维方向规律变化的曲线沿其回转中心拉伸一定距离后所得。因此，用一般的平面凸轮不可能驱动一个转动中心与其回转中心呈空间垂直状态的从动件，这是由于在凸轮带动滚子运动的过程中，由于从动件的中心轴线与凸轮的回转中心线之间的夹角会发生变化，使得从动件滚子与凸轮的曲线轮廓面之间不能始终保持线接触，即从动件滚子的母线与曲线轮廓面的母线之间产生一夹角，因此从动件滚子与凸轮的曲线轮廓面之间不能保持线啮合，二者只能以点的方式啮合，这样的凸轮机构明显是不实用的。

为了克服这个问题，本发明使盘形凸轮1的母线5与盘形凸轮1的回转中心线之间形成一随从动件3运动规律变化的夹角α，以使盘形凸轮1在带动滚子4运动的过程中，滚子4与盘形凸轮1的曲线轮廓面之间始终保持线啮合。

Claims (3)

1.一种由平面凸轮构成的空间凸轮机构，其特征在于：包括盘形凸轮(1)、从动件(3)，盘形凸轮(1)的外缘为曲线轮廓(2)，盘形凸轮(1)的回转中心连接机架(0)，从动件(3)的绞接固定端与机架(0)绞接，从动件(3)的自由端固定连接滚子(4)；盘形凸轮(1)与从动件(3)之间通过滚子(4)与曲线轮廓(2)之间的啮合来传递运动；

盘形凸轮(1)的回转中心线(A)与从动件(3)的转动中心线(B)之间呈空间垂直状态；

从动件(3)的中心轴线(C)与盘形凸轮(1)的回转中心线(A)处于同一平面内；

盘形凸轮(1)的母线(5)与盘形凸轮(1)的回转中心线之间存在夹角(α)，使盘形凸轮(1)在带动滚子(4)运动的过程中，滚子(4)与盘形凸轮(1)的曲线轮廓面之间始终保持线接触；

当盘形凸轮(1)绕其回转中心相对于机架(0)作逆时针或顺时针旋转运动时，盘形凸轮(1)的曲线轮廓(2)驱动与之啮合的滚子(4)作上下往复运动，滚子(4)带动从动件(3)以其绞接固定端作为转动中心往复摆动，从而使从动件(3)按照盘形凸轮(1)的曲线轮廓(2)设定的运动规律作往复摆动；

所述盘形凸轮(1)的母线(5)与盘形凸轮(1)的回转中心线之间的夹角(α)按照从动件(3)的运动规律而各有不同。

2.根据权利要求1所述的由平面凸轮构成的空间凸轮机构，其特征在于：所述盘形凸轮(1)的曲线轮廓(2)沿凸轮的径向按照运动规律作起伏变化。

3.根据权利要求1所述的由平面凸轮构成的空间凸轮机构，其特征在于：所述滚子(4)是圆柱形滚子。