CN104251293A - 双轮驱动间歇旋转工作台 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种间歇运动旋转工作台，其特征是：采用了双滚轮驱动间歇运动机构完成旋转工作台的工作位置转变，由双滚轮驱动间歇运动机构带动旋转工作台並完成启动、加速、减速、制动和定位任务。

Description

双轮驱动间歇旋转工作台
技术领域：
本发明属于工业用间歇旋转工作台，它有几个均匀分布的工位，在传动机构的带动下完成启动、加速、减速、制动和定位，在转盘的停顿期间进行各种工序的操作。
背景技术：
与本发明较为接近的间歇旋转工作台是由槽轮间歇运动机构带动的旋转工作台，图1表示了槽轮间歇运动机构的工作原理：槽轮盘(4)与旋转工作台连接在一起，当槽轮盘(4)转动时，旋转工作台也一同转动。当槽轮滚轮(1)位于最上面时，单转臂(2)的转角为0°，凸轮(3)的圆弧卡住槽轮盘(4)上的圆弧，槽轮盘(4)处于静止状态；当单转臂(2)的转角到100°左右时，由于摩擦角自锁，一旦凸轮(3)上的尖角与槽轮盘(4)的圆弧接触，凸轮(3)将直接带动槽轮盘(4)转动，产生巨大的径向力，使机构卡死、零件破坏。因此，槽轮盘(4)需要有其它定位装置辅助定位。当单转臂(2)转到126°时，槽轮滚轮(1)进入槽轮盘(4)的导向槽内，开始带动槽轮盘转动，凸轮(3)上的圆弧不再限制槽轮盘(4)的转动，这时如果没有其它精确的定位装置定位，槽轮盘(4)可以在较大范围内转动，槽轮滚轮(1)可能不能顺利进入槽轮盘(4)的导向槽内，产生碰撞和振动，因入口处较为薄弱，为了加强此处的强度，往往采用整体制作并加厚厚度，这样就增加了制造成本。当单转臂(2)的转角到了180°时，传动比达到最大；当单转臂(2)的转角到了234°后，槽轮盘完成一个工位转换，这时机构对反弹运动的制约较小，因此需要辅助定位装置。当单转臂(2)旋转一周，一个工作循环完成，空转角度为252°，占70％。
其不足之处有以下几点：
1.需要辅助的定位装置，定位精度主要由定位装置的性能决定。
2.空转角度较大，转臂转一圈才能完成一个工位的转换，损失能量、降低工作效率。
3.槽轮滚轮(1)与槽轮盘(4)上的导向槽之间的加工间隙和磨损无法调整，当间隙较大时会影响传动精度、定位精度、产生振动和碰撞。
4.槽轮滚轮(1)进入槽轮盘(4)上的导向槽时仍有碰撞，特别是当槽轮滚轮(1)与导向槽之间的间隙较大、槽轮滚轮(1)的速度较大、工作台的质量较大时会产生较大的力，对槽轮盘(4)的材料、尺寸和加工要求较高，增加了制造成本。
发明内容
本发明的目的是要解决上述间歇旋转工作台的不足之处，以提高定位精度、避免使用另外的定位装置、减少空转、减少能量消耗、提高生产效率、减少碰撞、降低制造成本。
本发明的目的是通过如下措施来达到的：
间歇旋转工作台，其特征是：采用双滚轮驱动间歇运动机构带动旋转工作台转动、制动和定位。
本发明所采用的双滚轮驱动间歇运动机构的结构和原理是这样的：液压马达或减速机、电动机带动双滚轮的转臂作旋转运动，与转臂上的双滚轮啮合的是安装在旋转工作台上的花朵样间歇运动模板，间歇运动模板的形状和尺寸是根据旋转工作台工位的多少、转盘的大小、受力的大小、空间的限制、双滚轮的尺寸及转臂的长度而设计确定。当转臂上的滚轮沿着间歇运动模板的圆弧段运动时，两滚轮的运动轨迹与间歇运动模板上的圆弧是同心圆，间歇运动模板不动，因而旋转工作台也不动，当转臂上的滚轮运动到间歇运动模板上的直线段时，开始带动旋转工作台转动，外边的滚轮脱离接触，让出间歇运动模板转动的空间，间歇运动模板在滚轮的推动下经历了加速、减速阶段，当滚轮脱离直线段再次进入圆弧段时，旋转工作台完全停了下来，完成了一个工作位置的转换，间歇运动模板在两个滚轮的夹持下保持精确的定位。由于液压马达或减速机、电动机只要使滚轮停止在圆弧段的任何位置上，都不会影响旋转工作台的定位，减少了对控制系统的要求。由于结构的关系，在液压马达或减速机、电动机的负载不太大的情况下，能使旋转工作台启动力矩大、加速快、运动平稳、制动快。与传统的槽轮间歇运动机构相比，双滚轮驱动比单轮驱动的空转角度小，转半圈顶一圈。通过调节两滚轮到旋转中心的距离，双滚轮驱动可消除加工和磨损产生的间隙，提高传动和定位精度。双滚轮驱动不靠凸轮上的圆弧定位，避免了摩擦和振动，更适合更多工位的旋转工作台，结构也更简单、体积更小、加工更容易。
本发明采用带弹性座的滚动轴承支撑旋转工作台的重量并减少转动时的摩擦力，采用径向布置的轴承调整旋转工作台的旋转中心、限制旋转工作台的径向晃动量并减小转动时的摩擦力。
本发明在受冲压的工位的下面附加了一块承受压力的垫板，当旋转工作台未受到冲压力时，这个垫板与旋转工作台有一个间隙，即使略有接触，但基本上不产生过大摩擦力，不影响旋转工作台的转动，而当受到冲压力时，旋转工作台在冲压力的作用下下降，弹性座被压缩，使下面的带弹性座的支撑轴承下降，旋转工作台的下面与这块承受压力的垫板接触，大部分冲压力由此垫板承受，并将力传向地基。这样就减少了旋转工作台的受力，提高轴承寿命、减少整个双轮驱动间歇旋转工作台的重量。
本发明采用3角形框架结构，支腿与地基固定，在临近冲压机器的部位与冲压机器相连接固定，以提高结构的稳定性和位置的精确性。
当本发明采用液压马达驱动时，可采用蓄能器来利用旋转工作台减速制动的剩余能量，双滚轮驱动间歇运动机构在使旋转工作台减速时，液压马达或减速机、电动机不需要能量反而产生能量，液压马达变成了液压泵，液压马达的出油口排出的带有压力的液压油进入到液压蓄能器中，将能量储存起来备用，当冲压机器的液压缸下压时，蓄能器放出的液压油使液压缸快速下降，节省能量、加快生产效率。在不增加冲压机器电动机和液压泵功率的情况下使产量得到提高。
本发明所采用的消除加工误差和磨损的方法之一是将双滚轮驱动滚轮的轴做成偏心的，通过调整轴的固定角度来调整双滚轮的抱紧间歇运动模板的程度，减少间隙，提高定位精度。
本发明所述的冲压机器，可以是压瓦机、冲床、锻床、塑料模具挤压机、注塑机、自动焊接机、分度机、瓶子的灌装、封口机等，但不限于以上机器，也可用于需要快速、精确定位的其它机器。
本发明的有益效果是：与传统的槽轮机构驱动的间歇旋转工作台相比，本发明提高了定位精度，一旦调整好双滚轮驱动间歇运动机构和模具位置，其重复误差不超过0.5毫米；不需要附加的制动器和定位装置；减少了空转角度，原槽轮机构的凸轮需要转1圈才能完成一个工位的旋转，而本发明只需转半圈即可完成，减少了能量消耗并使产量得到提高；由于双滚轮可以消除加工和磨损产生的间隙，驱动时不产生碰撞，间歇运动模版的受力也更为合理，不必加厚槽轮盘的入口处，避免了铸造件的精密加工，减少了加工周期和加工费用零件重量减少了；结构简单，易于加工、装配、调试，可靠性高，维护保养较为方便。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
图1是传统槽轮间歇运动机构的原理图。
图2是双滚轮驱动间歇运动机构的原理图。
图3是本发明的开放式双轮驱动间歇旋转工作台总体布置图。
图4是支架、液压马达、转臂、双滚轮、支撑轴承、定心轴承、冲压机器、承受冲压力的垫板位置关系图。
图5是一种封闭式浮动双轮驱动间歇旋转工作台的正视图。
图6是图5的剖视图。
图7是图6的局部视图。
图8是从斜上方看到的立体图。
图9是从斜下方看到的、移去外壳后看到的内部结构图。
图10是一种封闭式高精度双轮驱动间歇旋转工作台。
图11是图10的剖视图。
图12是图11的局部视图。
图13是从斜上方看到的立体图。
图14是从斜下方看到的、移去外壳后看到的内部结构图。
图15表示了转臂的俯视图。
图16是转臂的剖视图。
图17是局部放大图，表示转臂、双滚轮，通过偏心轴来调节定位精度。
图中：
1.槽轮滚轮2.单转臂3.凸轮4.槽轮盘5.间歇运动模板6.支架7.冲压机器
8.旋转工作台9.模具10.滚轮11.转臂12.液压马达13.偏心轴14.承受压模力的垫板
15.定心轴承16.支撑轴承17.外壳18.轴承滚子19.轴承圈20.轴承压环21.上模具
具体实施方式
在图3所示的间歇旋转工作台上，其主要特征是采用了双滚轮驱动间歇运动机构完成旋转工作台的工作位置转变，由双滚轮驱动间歇运动机构带动旋转工作台並完成启动、加速、减速、制动和定位任务。
双滚轮驱动间歇运动机构由间歇运动模板(5)、滚轮(10)、转臂(11)、液压马达(12)或减速机、电动机共同组成；共同完成了使旋转工作台(8)开始转动、加速、减速、制动、和定位任务。在图3中，冲压机器(7)驱动上模具(21)上下运动，模具(9)安装在旋转工作台(8)上，间歇运动模板(5)与旋转工作台(8)连接在一起，间歇运动模板(5)是双滚轮驱动间歇运动机构的一个组成部分，另外的部分包括减速机、电动机或液压马达(12)带动的转臂(11)和滚轮(10)。他们被表示在图2、图3和图4中。间歇运动模板(5)的形状和尺寸是根据旋转工作台工位的多少、转盘的大小、受力的大小、空间的限制、双滚轮的尺寸及转臂的长度而设计确定。支架(6)用于支撑旋转工作台(8)，为旋转工作台(8)定心和安装减速机、电动机或液压马达(12)。
图2表示了本发明所采用的双滚轮驱动间歇运动机构的结构和原理：液压马达(12)或减速机、电动机带动双滚轮(10)的转臂(11)作旋转运动，与转臂(11)上的双滚轮啮合的是安装在旋转工作台(8)上的花朵样间歇运动模板(5)，间歇运动模板(5)的形状和尺寸是根据旋转工作台(8)工位的多少、转盘的大小、受力的大小、空间的限制、双滚轮(10)的尺寸及转臂(11)的长度而设计确定，它上面开有多个与双滚轮配合的圆弧和直线导向面；当转臂(11)上的滚轮(10)沿着间歇运动模板(5)的圆弧段运动时，两滚轮(10)的运动轨迹与间歇运动模板(5)上的圆弧是同心圆，间歇运动模板(5)不动，因而旋转工作台(8)也不动，当转臂(11)上的滚轮(10)运动到间歇运动模板(5)上的直线段时，开始带动旋转工作台(8)转动，外边的滚轮脱离接触，让出间歇运动模板(5)转动的空间，间歇运动模板(5)在滚轮(10)的推动下经历了加速、减速阶段，当滚轮(10)脱离间歇运动模板(5)上的直线段再次进入圆弧段时，旋转工作台(8)完全停了下来，完成了一个工作位置的转换，间歇运动模板(5)在两个滚轮(10)的夹持下保持精确的定位。由于液压马达(12)或减速机、电动机只要使滚轮(10)停止在间歇运动模板(5)上圆弧段的任何位置上，都不会影响旋转工作台(8)的定位，减少了对控制系统的要求。虽然在本实施方式中间歇运动模板(5)上所开的圆弧所形成的同心圆导向面是必不可少的，但与圆弧相连接的直线导向面却不是唯一的设计，它可以是其它形状，可以产生不同的加速减速效果。由于结构的关系，在液压马达(12)或减速机、电动机的负载不太大的情况下，能使旋转工作台(8)启动力矩大、加速快、运动平稳、制动快。与传统的间歇运动机构相比，双滚轮驱动间歇运动机构比单轮驱动间歇运动机构的空转角度小，转半圈顶一圈。双滚轮驱动可消除加工和磨损产生的间隙，提高传动和定位精度。双滚轮驱动间歇运动机构不靠凸轮(3)上的圆弧定位，避免了摩擦和振动，旋转工作台(8)上的工位也不仅仅限于5个，当工位更多时，转臂相对更小，结构更紧凑，双滚轮驱动间歇运动机构更适合于较多工位的旋转工作台，结构也更简单、体积更小、加工更容易。
图4表示了支架(6)、液压马达(12)、转臂(11)、双滚轮(10)、支撑轴承(16)、定心轴承(15)、冲压机器(7)、承受压模力的垫板(14)及其位置关系。
本发明采用带弹性座、垂直安装、滚动方向与旋转工作台的切线方句平行的滚动轴承支撑旋转工作台的重量并减少转动时的摩擦力(支撑轴承(16))，采用径向布置水平安装的轴承(定心轴承(15))调整旋转工作台的旋转中心、限制旋转工作台的径向晃动量并减小转动时的摩擦力。
上述的弹性座可以是橡胶块，也可以是弹簧，有一定的预紧力，足以承受当旋转工作台(8)和其上的零件、模具的重量，在未受到冲压力时不变形，但在更大的压力下会被压缩，使支撑轴承(16)下降，避免被压坏。旋转工作台(8)下降后，作用在其上的力将会被其它零部件分担。
本发明在冲压机器(7)的下座附加了一块承受压模力的垫板(14)，当旋转工作台(8)未受到冲压机器(7)的压力时，这个承受压模力的垫板(14)与旋转工作台(8)有一个间隙，即使略有接触，但基本上不产生过大摩擦力，不影响旋转工作台(8)的转动，而当冲压机器(7)压模时，冲压机器(7)的压力通过上模具(21)、模具(9)传到旋转工作台(8)，使下面的带弹性座的支撑轴承(16)下降，旋转工作台(8)的下面与这块承受压模力的垫板(14)接触，大部分压模力由此垫板承受，并将力传向冲压机器底座。
本发明采用3角形框架结构，支腿与地基固定，在临近冲压机器(7)的部位与冲压机器(7)相连接，以提高结构的稳定性和位置的精确性。
本发明采用蓄能器来利用旋转工作台(8)减速制动的剩余能量，双滚轮驱动间歇运动机构在使旋转工作台(8)减速时，液压马达(12)或减速机、电动机不需要能量反而产生能量，液压马达变成了液压泵，液压马达的出油口不再直接回油箱，而是通过电磁阀切换到液压蓄能器上，将能量储存起来备用，当冲压机器(7)的上模具(21)下压时，蓄能器放出的液压油使上模具(21)快速下降，节省能量、加快生产效率。在不增加原冲压机器(7)电动机和液压泵功率的情况下使产量得到提高。
图5到图9是本发明的双轮驱动间歇旋转工作台的第二个实施例。它是一种封闭式浮动双轮驱动间歇旋转工作台。
它的工作原理和第一个实施例的相同，采用双轮驱动间歇运动机构带动工作台运动，完成启动、加速、减速、停止和定位动作。
其不同点在于：双轮驱动间歇运动机构的全部运动部件，如间歇运动模板(5)、转臂(11)、双滚轮(10)、支撑轴承(16)、定心轴承(15)等均设置在由外壳(17)和旋转工作台(8)形成的内部空间内，旋转工作台(8)的下面有防尘密封结构，可以防止水和尘土进入内部。
这种工作台可以作为一个独立单元使用，也采用了浮动支撑，可以用于冲压力较大的使用条件。
图10到图14是本发明的双轮驱动间歇旋转工作台的第三个实施例。它是一种封闭式高精度双轮驱动间歇旋转工作台。
它的工作原理和第一、第二个实施例的相同，采用双轮驱动间歇运动机构带动工作台运动，完成启动、加速、减速、停止和定位动作。
其不同点在于：采用高精度的、游隙可调的大轴承减少旋转工作台(8)的轴向跳动和径向跳动。图12表示了一种提高轴承精度的方法：旋转工作台(8)上加工有轴承滚道，轴承压环(20)上加工有轴承滚道，轴承圈(19)加工有与上述滚道相对的轴承滚道，滚道间安放轴承滚子(18)，形成了一个既能承受径向力也能承受轴向力的大轴承。旋转工作台(8)和轴承压环(20)可以调节轴向距离减少轴承的游隙，提高轴承的精度。轴承圈(19)再与外壳(17)紧密固定。
这种工作台可以作为一个独立单元使用，可以用于对定位要求较高的使用条件。
图15表示了转臂的俯视图
图16是转臂的剖视图
图17是局部放大图，表示转臂(11)、双滚轮(10)，通过偏心轴(13)来调节定位精度。
本发明所采用的消除加工误差和磨损的方法之一是将驱动滚轮(10)的轴做成偏心的，因偏心轴(13)安装时可以通过旋转其固定在转臂(11)上的角度来改变滚轮(10)到转臂的旋转中心(液压马达(12)的轴线)的距离，並尽量保证两滚轮(10)对称于转臂的旋转中心，通过调整偏心轴(13)的安装固定角度来调整双滚轮(10)的抱紧间歇运动模板(5)的程度，减少间隙，提高定位精度。

Claims (9)

1.间歇旋转工作台，其特征是：采用双滚轮驱动间歇运动机构带动旋转工作台转动、制动和定位。
2.根据权利要求1所述的间歇旋转工作台，其特征是：双滚轮驱动间歇运动机构由间歇运动模板(5)、滚轮(10)、转臂(11)、液压马达(12)或减速机、电动机共同组成；液压马达(12)或减速机、电动机带动双滚轮(10)的转臂(11)作旋转运动，与转臂(11)上的双滚轮(10)啮合的是安装在旋转工作台(8)上的花朵样间歇运动模板(5)，间歇运动模板(5)的形状和尺寸是根据旋转工作台(8)工位的多少、转盘的大小、受力的大小、空间的限制、双滚轮(10)的尺寸及转臂(11)的长度而设计确定，它上面开有多个与滚轮(10)配合的圆弧和直线导向段；当转臂(11)上的滚轮(10)沿着间歇运动模板(5)的圆弧段运动时，两滚轮(10)的运动轨迹与间歇运动模板(5)上的圆弧是同心圆，间歇运动模板(5)不动，因而旋转工作台(8)也不动；当转臂(11)上的滚轮(10)运动到间歇运动模板(5)上的直线段时，开始带动旋转工作台(8)转动，外边的滚轮脱离接触，让出间歇运动模板(5)转动的空间，间歇运动模板(5)在滚轮(10)的推动下经历了加速、减速阶段，当滚轮(10)脱离间歇运动模板(5)上的直线段再次进入圆弧段时，旋转工作台(8)完全停了下来，完成了一个工作位置的转换，间歇运动模板(5)在两个滚轮(10)的夹持下保持精确的定位；虽然在本实施方式中间歇运动模板(5)上所开的圆弧所形成的同心圆导向面是必不可少的，但与圆弧相连接的直线导向面却不是唯一的设计，它可以是其它形状，可以产生不同的加速减速效果。
3.根据权利要求1所述的间歇旋转工作台，其特征是：采用带弹性座、垂直安装、滚动方向与旋转工作台的切线方句平行的滚动轴承支撑旋转工作台的重量并减少转动时的摩擦力(支撑轴承(16))，采用径向布置水平安装的轴承(定心轴承(15))调整旋转工作台的旋转中心、限制旋转工作台的径向晃动量并减小转动时的摩擦力。
4.根据权利要求1所述的间歇旋转工作台，其特征是：在冲压机器(7)的下座附加了一块承受压模力的垫板(14)，当旋转工作台(8)未受到冲压机器(7)的压力时，这个承受压模力的垫板(14)与旋转工作台(8)有一个间隙，即使略有接触，但基本上不产生过大摩擦力，不影响旋转工作台(8)的转动，而当冲压机器(7)压模时，冲压机器(7)的压力通过上模具(21)、模具(9)传到旋转工作台(8)，使下面的带弹性座的支撑轴承(16)下降，旋转工作台(8)的下面与这块承受压模力的垫板(14)接触，大部分压模力由此垫板承受，并将力传向冲压机器底座。
5.根据权利要求1所述的间歇旋转工作台，其特征是：采用3角形框架结构，支腿与地基固定，在临近冲压机器(7)的部位与冲压机器(7)相连接，以提高结构的稳定性和位置的精确性。
6.根据权利要求1所述的间歇旋转工作台，其特征是：采用蓄能器来利用旋转工作台(8)减速制动的剩余能量，双滚轮驱动间歇运动机构在使旋转工作台(8)减速时，液压马达(12)或减速机、电动机不需要能量反而产生能量，液压马达变成了液压泵，液压马达的出油口不再直接回油箱，而是通过电磁阀切换到液压蓄能器上，将能量储存起来备用，当冲压机器(7)的上模具(21)下压时，蓄能器放出的液压油使上模具(21)快速下降，节省能量、加快生产效率，在不增加原冲压机器减速机、电动机和液压泵功率的情况下使产量得到提高。
7.根据权利要求1所述的间歇旋转工作台，其特征是：双轮驱动间歇运动机构的全部运动部件，如间歇运动模板(5)、转臂(11)、双滚轮(10)、支撑轴承(16)、定心轴承(15)等均设置在由外壳(17)和旋转工作台(8)形成的内部空间内，旋转工作台(8)的下面有防尘密封结构，可以防止水和尘土进入内部。
8.根据权利要求1所述的间歇旋转工作台，其特征是：采用高精度的、游隙可调的大轴承减少旋转工作台(8)的轴向跳动和径向跳动；旋转工作台(8)上加工有轴承滚道，轴承压环(20)上加工有轴承滚道，轴承圈(19)加工有与上述滚道相对的轴承滚道，滚道间安放轴承滚子(18)，形成了一个既能承受径向力也能承受轴向力的大轴承；旋转工作台(8)和轴承压环(20)可以调节轴向距离减少轴承的游隙，提高轴承的精度；轴承圈(19)再与外壳(17)紧密固定。
9.根据权利要求2所述的间歇旋转工作台，其特征是：所采用的消除加工误差和磨损的方法之一是将驱动滚轮(10)的轴做成偏心的，因偏心轴(13)安装时可以通过旋转其固定在转臂(11)上的角度来改变滚轮(10)到转臂的旋转中心(液压马达(12)的轴线)的距离，並尽量保证两滚轮(10)对称于转臂的旋转中心，通过调整偏心轴(13)的安装固定角度来调整双滚轮(10)的抱紧间歇运动模板(5)的程度，减少间隙，提高定位精度。
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