定位转轴外周点位置的齿轮机构及所应用的纸箱机器
技术领域
本发明涉及齿轮机构,特别涉及能够定位转轴外周点位置的齿轮机构及所应用的纸箱机器、多色套印印刷机器等。该种具有位置调节能力的齿轮机构,能够有效地消除因长期使用磨损而导致所带动的转轴出现的位置误差。在应用到纸箱机器上时,能够让所述纸箱机器上的所述刀模辊上安装的刀片具有稳定的下刀切割位置,从而减小了切割纸板的误差,提高纸箱产品的质量,也能够大幅地提高了纸箱的生产效率。在应用到多色套印印刷机器上时,能够让所述多色套印印刷机器上的所述印刷版辊上安装的模板具有稳定的定位位置,从而减小了多色套印的误差,提高了印刷品的质量。
背景技术
齿轮传动技术是传统的传动技术,它主要用于传导不同单元之间的动力力矩,也可以作为动力拖动装置。为此,在有些机器上例如纸箱机器上,一般是通过齿轮机构驱动其各种辊轮旋转例如它上面安装的模切辊和刀模辊。所述模切辊不仅其具有类似砧板的作用,而且也与所述刀模辊配合传导通过它们之间的纸板。所述刀模辊上安装有切割纸板用的刀具,不仅用于传导纸板而且与所述模切辊配合,利用刀具切断纸板。为此所述刀模辊与所述模切辊相对滚动,在传递位于其中的纸板的同时,也需要让安装在所述刀模辊上的切刀下刀位置非常精准,否则将出现切割误差而出现废品。在这种类似的机器中,由于齿轮传动机构本身容易出现磨损,而磨损的齿轮机构将导致这些辊轮机构的外周点出现位置误差,即如图1所示,所述刀模辊B上具有外周点A,假设A点安装有刀具并且起始位置位于X轴线位置,那么在驱动所述刀模辊B的齿轮旋转一周360°时,其所带动的所述刀模辊B上的A点,从理论上讲也最好还是处于X轴线位置,这样将有利于安排和计算纸板的供给系统。但是当齿轮出现磨损后,传动齿轮磨损的累计误差将导致所述刀模辊B上的A点很难始终保持在X轴线位置。
发明内容
针对现有技术的不足,为了减少图1所示的A点位置相对于X轴线因旋转出现的位置误差,本发明提出了一种定位转轴外周点位置的齿轮机构,包括结合着转轴并具有第一工作齿的第一齿轮、结合着另一转轴并具有第二工作齿的第二齿轮,所述第一工作齿与所述第二工作齿之间啮合传动;其特征在于,还包括设置在所述第一齿轮的轴伸端上的位置调节器,所述位置调节器包括第三齿轮及一对相对摩擦配合连接的主、副摩擦片,所述第三齿轮通过轴承机构设置在所述第一齿轮的轴伸端上,所述第三齿轮位于所述第一齿轮的侧边,所述第三齿轮具有第三工作齿,所述第三工作齿也与所述第二工作齿之间啮合传动,所述第三工作齿的齿数少于所述第一工作齿的齿数;所述主摩擦片定位在所述第一齿轮的轴伸端上并能够随所述第一齿轮的轴伸端旋转,所述副摩擦片连接到所述第三齿轮上。
其中,所述第一齿轮的轴伸端,是指安装在所述第一齿轮的旋转中轴线上的转轴的轴伸端。所述第一齿轮与其结合的转轴是同步转动的传动关系,可以是所述转轴带着所述第一齿轮旋转,也可以是所述第一齿轮带动所述转轴旋转。而所述第二齿轮与其结合的转轴同样是同步转动的传动关系,而在实际的应用中,所述第二齿轮除了直接结合到转轴上而形成同步旋转的传动关系,还可以通过联轴器与其结合的转轴形成同步旋转的传动关系。其次,所述第一齿轮、所述第二齿轮所结合的转轴是两根不同的轴,即所述第一齿轮、所述第二齿轮分别结合不同的转轴。
其中,一对所述主、副摩擦片相对摩擦配合连接,首先是指所述主、副摩擦片都是具有耐磨性能的部件,其次是指所述主、副摩擦片之间紧密贴合在一起形成摩擦连接,所述主、副摩擦片之间能够相对滑动但能够借助于摩擦关系形成摩擦力的传动。
其中,所述副摩擦片连接到所述第三齿轮上,是指所述副摩擦片能够随同所述第三齿轮转动,它们之间可以是直接连接也可以是间接地连接起来,例如通过下面将要提及的所述过渡连接件连接起来。
根据上述结构,可以发现,所述第一齿轮和第三齿轮实际上是同轴安装并同时与所述第二齿轮的所述第二工作齿部啮合传动,所述第一工作齿和所述第三工作齿前后叠合但因齿距不同而具有一定的形位差,所述第二工作齿在转轴轴向上的宽度大致等于所述第一工作齿和所述第三工作齿的叠合宽度,即所述第一工作齿和所述第三工作齿分别与所述第二工作齿左右两侧不同区域的齿面之间形成啮合(不同区域的齿面的齿轮模数m等参数基本一致),但所述第三齿轮与所述第一齿轮的轴伸端之间没有力矩的传动,所述第三齿轮仅仅只是通过轴承机构转动设置在所述第一齿轮的轴伸端上。而所述轴承机构,既可以是所述第三齿轮与所述轴伸端之间直接形成的滑动轴承结构,也可以是另外设置的滑动轴承机构或滚动轴承机构。
由于所述第三工作齿的齿数少于所述第一工作齿的齿数,为此在所述第一齿轮、第三齿轮同时与所述第二齿轮啮合传动过程中,所述第一齿轮的第一工作齿、第三齿轮的第三工作齿能够分别与所述第二齿轮的齿槽的两侧边即齿背和齿面分别结合;又由于所述第三齿轮基本不受力也不传动力矩,仅仅是随着所述第二齿轮旋转,从而所述第三齿轮的轮齿本身以及与所述第三齿轮的轮齿啮合的所述第二齿轮的轮齿的磨损量非常少,而在啮合传动过程中,所述第三工作齿与所述第一工作齿之间由于齿数不同所出现的累计形位差通过一对所述主、副摩擦片相对摩擦配合解决。这样,通过一对所述主、副摩擦片相对摩擦配合,调整所述第三工作齿与所述第一工作齿之间的累计形位差,即使所述第一齿轮与所述第二齿轮相互啮合的齿部出现磨损,但所述第三齿轮与所述第一齿轮相互配合,仍然能够对所述第二齿轮予以定位,使所述第二齿轮在旋转一周时,其所带动的转轴上的A点也能够基本到达X轴线位置,即实现对A点位置的定位调节。
进一步的技术方案还可以是,所述第三工作齿的齿数比所述第一工作齿的齿数少1个齿或2个齿。由于所述第三工作齿与所述第一工作齿之间由于齿数相差少,为此在每一周的旋转中,一对所述主、副摩擦片相对摩擦移动的距离仅仅只有对应的1个齿或2个齿的齿间距,一对所述主、副摩擦片相对摩擦移动的速度非常慢,从而不会容易产生摩擦热。
进一步的技术方案还可以是,所述主、副摩擦片呈环形并前后排列,所述主摩擦片套设定位在所述第一齿轮的轴伸端上并能够随所述第一齿轮的轴伸端旋转,所述副摩擦片套设在所述第一齿轮的轴伸端上但所述副摩擦片的环孔内径大于所述第一齿轮的轴伸端的外径。
进一步的技术方案还可以是,所述主摩擦片的环孔呈枕形,定位所述主摩擦片的所述第一齿轮的轴伸端部分也呈适配的枕形,所述主摩擦片能够轴向滑动地套设定位在所述第一齿轮的轴伸端上。
进一步的技术方案还可以是,所述位置调节器还包括通过轴承机构连接在所述第一齿轮的轴伸端上的过渡连接件,所述过渡连接件固连到所述第三齿轮,所述副摩擦片连接到所述过渡连接件上并被顶压在所述主摩擦片与所述过渡连接件之间。
进一步的技术方案还可以是,在所述副摩擦片与所述过渡连接件之间还设置有顶压弹簧。
进一步的技术方案还可以是,在所述副摩擦片上设置有轴向孔,在所述过渡连接件上还设置有支撑臂,所述副摩擦片通过所述轴向孔滑动设置在所述支撑臂上。
进一步的技术方案还可以是,应用所述齿轮机构的纸箱机器,其特征在于,所述纸箱机器包括有位于两侧的机架、平行设置在两侧的所述机架上的模切辊、刀模辊,所述第一齿轮用于驱动所述模切辊旋转,所述第二齿轮用于驱动所述刀模辊旋转,所述位置调节器设置在所述模切辊的轴伸端上。
进一步的技术方案还可以是,所述第二齿轮转动设置在所述机架上,所述第二齿轮的中央具有避让所述刀模辊轴伸端部的中央孔,所述刀模辊的所述轴伸端部穿过所述中央孔后,通过联轴器传动连接所述第二齿轮。这样所述刀模辊轴伸端部穿过所述第二齿轮中央的中央孔后连接所述联轴器,即使所述刀模辊在径向上存在浮动,所述联轴器也能够将所述第二齿轮的驱动力传递给所述刀模辊并驱动所述刀模辊转动。由于所述刀模辊存在径向上的浮动,为此所述中央孔的内径远大于所述刀模辊轴伸端的外径。所述联轴器可以采用结构简单的十字联轴器或具有类似结构的联轴器,所述联轴器具有能够将不同轴线的转轴之间的力矩予以传递的功能。
进一步的技术方案还可以是,所述刀模辊能够径向浮动地转动设置在所述机架上,所述模切辊是金属光辊。
其中,所述模切辊主要起到类似砧板的作用;所述刀模辊主要通过刀模板安装刀具,其中,所述刀模板一般是呈半圆形的木板,其上安装定位有刀具,一对半圆形的所述刀模板对扣到所述刀模辊的金属辊上。所述模切辊与所述刀模辊相互平行地设置但它们之间预留有能够设置刀具进而也具有能够让纸板通过的间距,此处提及的相互平行,主要是指它们的旋转中心轴线是平行的。切割纸板的刀具通过刀模板能够安装定位到所述刀模辊上,从而在所述刀模辊与所述模切辊相对旋转时能够切割位于其中的纸板进而形成可以利用的纸箱。在具体的实施方案中,所述刀模辊可以位于所述模切辊的下方、上方或它们之间左右布置。但作为比较容易的控制方式最好是将所述刀模辊设置在所述模切辊的正下方。
所述刀模辊能够径向浮动地转动设置在所述机架上,是指所述刀模辊不仅是能够转动的而且也相对于所述模切辊能够径向浮动,即所述刀模辊与所述模切辊之间的径向距离是可调的,所述刀模辊通过调节机构实现径向位置可调。
由于本发明具有上述特点和优点,为此能够应用到具有位置调节能力的齿轮机构及其所应用的纸箱机器、多色套印印刷机器等机械产品中。
附图说明
图1是刀模辊B上的外周点A的运动轨迹示意图;
图2是应用本发明技术的所述齿轮机构的剖面结构示意图;
图3是图2中A区域的局部放大图;
图4是所述位置调节器的分解结构示意图;
图5是所述主摩擦片正视结构示意图;
图6是所述副摩擦片的立体示意图;
图7是所述过渡连接件的剖面结构示意图;
图8是应用所述齿轮机构的纸箱机器的剖面结构示意图;
图9是图8中B区域的局部放大图。
具体实施方式
下面结合附图对应用本发明的定位转轴外周点位置的齿轮机构及其所应用的纸箱机器的结构作进一步的说明。
如图2和图3所示,是应用本发明的能够定位转轴外周点位置的齿轮机构100的剖面结构示意图。所述齿轮机构100包括结合着第一转轴10并具有第一工作齿的第一齿轮11、结合着第二转轴20并具有第二工作齿的第二齿轮12,所述第一工作齿与所述第二工作齿之间啮合传动。在所述第一齿轮11的轴伸端10a上还设置有位置调节器8。其中,所述第一齿轮11的轴伸端10a,是指安装在所述第一齿轮11的旋转中轴线上的第一转轴10的轴伸端10a。当驱动器带动所述第一齿轮11旋转时,所述第一齿轮11能够同时带动所述第一转轴10旋转,这样所述第一齿轮11与所述第一转轴10同步转动。当然,作为另一等同的实施方式,所述驱动器能够直接驱动所述第一转轴10旋转,再由所述第一转轴10带动所述第一齿轮11旋转。另外,所述第二齿轮12与第二转轴20同样是同步转动的传动关系。
下面详细论述所述位置调节器8,所述位置调节器8包括第三齿轮13及一对相对摩擦配合连接的摩擦片,即主摩擦片5、副摩擦片6。
其中,所述第三齿轮13通过轴承机构7a设置在所述第一齿轮11的轴伸端10a上,所述第三齿轮13位于所述第一齿轮11的侧边,所述第三齿轮13具有第三工作齿,所述第三工作齿也与所述第二工作齿之间啮合传动,所述第三工作齿的齿数少于所述第一工作齿的齿数,例如,本实施例所述第三工作齿的齿数比所述第一工作齿的齿数少1个齿,当然少2个齿也为可行的方案。而所述轴承机构7a是所述第三齿轮13与所述轴伸端10a之间直接形成的滑动轴承机构。当然所述轴承机构7a还可以是另外设置的滚动轴承机构。
其中,所述主摩擦片5是具有耐磨性能的部件,所述主摩擦片5定位在所述第一齿轮11的轴伸端10a上并能够随所述第一齿轮11的轴伸端10a旋转。进一步的,如图5所示,所述主摩擦片5包括呈环形的支架片51以及分别贴合在所述支架片51的左、右两侧面上的摩擦膜件52,所述摩擦膜件52采用耐磨材质制成,例如聚氨酯。在所述主摩擦片5的中央位置还设置有呈枕形的轴向的环孔50。另外,定位所述主摩擦片5的所述第一齿轮11的轴伸端10a部分也呈适配的枕形,这样,所述主摩擦片5能够轴向滑动地套设定位在所述第一齿轮11的轴伸端10a上,并能够随所述第一齿轮11的轴伸端10a旋转。
其中,所述副摩擦片6也是具有耐磨性能的部件。所述副摩擦片6连接到所述第三齿轮13上。这样,所述副摩擦片6能够随同所述第三齿轮13转动,它们之间可以是直接连接。当然,进一步的技术方案还可以是,通过下面将要提及的过渡连接件4间接连接起来。如图6所示,进一步的,所述副摩擦片6也呈环形,并且在其中央位置设置有圆形的环孔60,所述环孔60的内径大于所述第一齿轮11的轴伸端10a的外径。这样,所述副摩擦片6虽然套设在所述第一齿轮11的轴伸端10a上,但与所述第一齿轮11的轴伸端10a之间不存在直接的传动连接关系。另外,在所述副摩擦片6的径向面上还设置有3个结合下面将论述的支撑臂45的轴向孔61。
如图2和图3所示,所述主摩擦片5、副摩擦片6前后排列从而通过它们之间相对的径向面形成摩擦面;这样,所述主摩擦片5、副摩擦片6之间紧密贴合在一起形成摩擦连接,所述主摩擦片5、副摩擦片6之间能够相对滑动但能够借助于摩擦关系形成摩擦力的传动。
如图3、图4和图7所示,为了使所述副摩擦片6能够间接连接到所述第三齿轮13上,进一步的技术方案是,所述位置调节器8还包括有过渡连接件4。
所述过渡连接件4呈法兰状从而具有中央通孔40,在所述中央通孔40内设置有轴承机构7b,所述过渡连接件4通过轴承机构7b连接在所述第一齿轮11的轴伸端10a上的。在所述过渡连接件4的尾端部设置有法兰边46。螺钉通过所述法兰边46上的通孔460把所述过渡连接件4固连到所述第三齿轮13。另外,在所述过渡连接件4上还均布设置有6个轴向贯通的弹簧定位孔473,以及3个支撑臂定位孔471。在每个所述支撑臂定位孔471的外侧还设置有3个螺钉孔472,所述支撑臂定位孔471和螺钉孔472轴向贯通。在所述过渡连接件4上还设置有支撑臂45,所述支撑臂45的一个端部设置在所述支撑臂定位孔471内,而另一端部伸出所述支撑臂定位孔471与所述副摩擦片6的轴向孔61结合。这样,所述副摩擦片6通过轴向孔61滑动设置在所述支撑臂45上,从而使所述副摩擦片6连接到所述过渡连接件4上并能够轴向滑动。在所述副摩擦片6与所述过渡连接件4之间还设置有6个顶压弹簧42。6个所述顶压弹簧42分别设置在一个所述弹簧定位孔473内并顶压在所述副摩擦片6上,从而使所述副摩擦片6被弹性顶压在所述主摩擦片5与所述过渡连接件4之间。为了能够调节所述副摩擦片6和所述主摩擦片5之间的摩擦力,在每个所述弹簧定位孔473内还设置有顶压所述顶压弹簧42的调节头43。另外,还包括盖板48,所述盖板48上设置有3个分别与所述螺钉孔472对应的通孔480。螺钉44通过所述通孔480锁定到所述螺钉孔472内,从而使盖板48盖封所述过渡连接件4的首端部,进而防止所述支撑臂45和顶压弹簧42脱离所述过渡连接件4。
根据上述结构,可以发现,所述第一齿轮11和第三齿轮13实际上是同轴安装并同时与所述第二齿轮12的所述第二工作齿部啮合传动,所述第一工作齿和所述第三工作齿前后叠合但因齿距不同而具有一定的形位差,所述第二工作齿在转轴轴向上的宽度大致等于所述第一工作齿和所述第三工作齿的叠合宽度,即所述第一工作齿和所述第三工作齿分别与所述第二工作齿两侧不同区域的齿之间形成啮合,但所述第三齿轮13与所述第一齿轮11的轴伸端10a之间没有力矩的传动,所述第三齿轮13仅仅只是通过所述轴承机构7a转动设置在所述第一齿轮11的轴伸端10a上。
由于所述第三工作齿的齿数少于所述第一工作齿的齿数,为此在所述第一齿轮11、第三齿轮13同时与所述第二齿轮12啮合传动过程中,所述第一齿轮11的第一工作齿、第三齿轮13的第三工作齿能够分别与所述第二齿轮12的齿槽的左右两侧边即齿背和齿面分别结合;又由于所述第三齿轮13基本不受力也不传动力矩,仅仅是随着所述第二齿轮12旋转,从而所述第三齿轮13的轮齿本身以及与所述第三齿轮13的轮齿啮合的所述第二齿轮12的轮齿的磨损量非常少,而在啮合传动过程中,所述第三工作齿与所述第一工作齿之间由于齿数不同所出现的累计形位差通过一对所述主摩擦片5、副摩擦片6相对摩擦配合解决。这样,通过一对所述主摩擦片5、副摩擦片6相对摩擦配合,自动地调整所述第三工作齿与所述第一工作齿之间的累计形位差,即使所述第一齿轮11与所述第二齿轮12相互啮合的齿部出现磨损,但所述第三齿轮13与所述第一齿轮11相互配合,仍然能够对所述第二齿轮12予以定位,使所述第二齿轮12在旋转一周360°时,其所带动的转轴上的A点也能够基本到达X轴线位置,即实现对A点位置的定位调节。
由于所述齿轮机构100具有上述特点和优点,为此能够应用到多种机械产品中。下面把所述齿轮机构100应用到纸箱模切机器中,对所述纸箱模切机器的结构作进一步的说明。
所述纸箱模切机器包括采用平口刀与硬辊结合切断纸板的平刀纸箱机器,还有一种是采用锯齿刀与软辊结合切断纸板的锯齿刀纸箱机器。
下面首先介绍平刀纸箱机器的结构。如图8和图9所示,所述平刀纸箱机器包括有位于两侧的机架21、22、平行设置在两侧的所述机架21、22上的模切辊31、刀模辊32。在具体的实施方案中,所述刀模辊32可以位于所述模切辊31的下方、上方或它们之间左右布置。但考虑到容易控制,本实施例将所述刀模辊32设置在所述模切辊31的正下方。
其中,所述模切辊31是金属光辊,也可以称为硬辊,主要起到类似砧板的作用。在所述模切辊31的右侧轴伸端31a上设置有用于驱动所述模切辊31旋转的所述第一齿轮11,在所述模切辊31的右侧轴伸端31a上还设置有所述位置调节器8。
其中,所述刀模辊32主要通过刀模板(图中未画出)安装平口型的刀具,所述刀模板一般是呈半圆形的木板,其上安装定位有刀具,一对半圆形的所述刀模板对扣到所述刀模辊32的金属辊上。另外,所述刀模辊32能够径向浮动地设置在所述机架21、22上,也就是说,所述刀模辊32不仅是能够转动而且也相对于所述模切辊31能够径向浮动,即所述刀模辊32与所述模切辊31之间的径向距离是可调的,所述刀模辊32通过调节机构33实现径向位置可调,而所述调节机构33的具体结构在本申请人提交的其它专利文件中已经披露,在此不再重复论述。其次,在所述机架22上转动设置用于驱动所述刀模辊32旋转的所述第二齿轮12,在所述刀模辊32的右侧轴伸端32a上设置有联轴器9,所述第二齿轮12的中央具有避让所述刀模辊32轴伸端32a的中央孔,所述刀模辊32的所述轴伸端部32a穿过所述中央孔后,通过联轴器传动连接所述第二齿轮12。所述联轴器9包括两个端块,即第一端块91和第二端块92。所述第一端块91通过螺钉连接所述第二齿轮12,所述第二端块92连接在所述刀模辊32的轴伸端32a上。这样,所述第二齿轮12通过联轴器9驱动连接所述刀模辊32的右侧轴伸端32a。所述联轴器9采用可移式联轴器,这样所述联轴器9能够将所述第二齿轮12的驱动力传递给所述刀模辊32,使所述第二齿轮12与所述刀模辊32同步转动,又不会影响所述刀模辊32在径向上浮动。
所述模切辊31与所述刀模辊32相互平行地设置但它们之间预留有能够设置刀具进而也具有能够让纸板通过的间距,此处提及的相互平行,主要是指它们的旋转中心轴线是平行的。切割纸板的刀具通过刀模板能够安装定位到所述刀模辊32上,从而在所述刀模辊32与所述模切辊31相对旋转时能够切割位于其中的纸板进而形成可以利用的纸箱。根据上述技术方案,通过所述位置调节器8,不仅能够准确定位所述第二齿轮12,更重要的是能够定位所述刀模辊32的外周点位置,让安装其上的平口型刀具下刀准确减少偏差。
其次,所述齿轮机构100也可以应用到锯齿刀纸箱机器中,所述平刀纸箱机器与所述锯齿刀纸箱机器之间的主要区别在于,所述锯齿刀纸箱机器的所述模切辊31不是硬辊而是包覆有软橡胶垫为此称之为软辊,其次所述刀模辊32不用径向浮动,所述第二齿轮12不是直接设置在所述机架22上,所述刀模辊32的轴伸端32a转动设置在所述机架22上,并且其轴伸端32a不用通过联轴器9而是可以直接驱动连接所述第二齿轮12。
至于在多色套印印刷机器等类似机器上的应用,也是主要利用所述齿轮机构100对所拖动的辊轮所能实现的定位功能,例如对所述多色套印印刷机器上的所述印刷版辊的周转位置的定位,提高多颜色套印时的吻合精确度,从而大大印刷质量。