CN106195187B - 一种圆柱凸轮分度装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种圆柱凸轮分度装置，主要包括分度箱、输入轴、输出轴、固连在输入轴上的圆柱凸轮体、分度盘和滚子。输入轴和输出轴交错垂直，分度盘外侧环面上加工有桃形沟道，并通过四点接触球轴承支承在分度箱上，滚子轴线与分度盘轴线平行。圆柱凸轮体是在圆柱基体上环绕一个凸脊，凸脊轮廓分为第一停歇段——第一分度段——第二停歇段——第二分度段共四个阶段，第一停歇段为一道圆环凸脊，第二停歇段为两道圆环凸脊，分度段均为两道螺旋凸脊。凸轮体旋转一周过程中，分度盘发生了两次分度转动和两次间歇，而且分度数等于滚子数的两倍，不需要改变分度盘的几何尺寸，即可以实现大分度数。

Description

一种圆柱凸轮分度装置

技术领域

本发明涉及一种间歇传动装置，特别是一种圆柱凸轮分度装置，属于机械技术领域。

背景技术

圆柱凸轮分度装置，是由输入轴上的圆柱状凸轮体和输出轴上分度盘滚子啮合形成的，通过凸轮推动分度盘上的滚子，把连续的输入回转运动转换为分度盘的周期性间歇回转运动。圆柱凸轮分度装置，虽然高速性和精密性不如弧面凸轮分度装置，但因圆柱分度凸轮价格较低，制造较容易，且该类型分度机构能实现多分度输出，适用于中低速情况下要求在一周内停歇次数较多的场合，如灯泡机械、陶瓷机械、烟草机械、大输液灌装机械等，是目前应用场合和产量比其他类型的分度凸轮机构多。但是，目前市场上的圆柱凸轮分度装置，每一次分度过程中，分度盘旋转角度等于滚子之间的圆心角，即分度数等于滚子数。当分度数很大时，必须增加从动盘的径向尺寸来安装所有滚子，这样就使得分度盘惯性矩很大，运转速度受到很大的限制，功率消耗也很大。而且，对于传统的凸轮分度装置，凸轮每旋转一周，分度盘完成一次分度和一次间歇。这样，对于多工位的生产线，凸轮需要旋转次数等于滚子数，分度效率较低，影响了生产线的生产速度和经济效益。

发明内容

为克服现有技术不足，本发明采用的技术方案是：

本发明的一种圆柱凸轮分度装置主要由分度箱、输入轴、输出轴、圆柱凸轮体、分度盘和滚子组成。

所述的分度箱是铸件，内部铸有输出轴孔套，输出轴孔套贯穿箱体，且通过多个加强筋与箱体壁连接，增加输出轴孔套的刚度；分度箱的两侧壁上还铸有凸台，凸台内设有输入轴孔，输入轴孔和输出轴孔的轴线相互交错垂直。

所述的输入轴和输出轴相互交错垂直，输入轴的一端或两端伸出分度箱外，实现单输入或双输入，输入轴两端通过圆锥滚子轴承和轴承端盖固定支承在分度箱两侧壁的输入轴孔内；圆柱凸轮体通过键连接安装在输入轴上，凸轮体一侧靠轴肩定位，另一侧靠圆螺母轴向定位；输出轴固定在分度箱内的输出轴孔套内。

所述的分度盘固连在输出轴上，分度箱顶面固连有一个四点接触球轴承的双半外圈，分度盘的外侧环面上加工有桃形沟道，桃形沟道和双半外圈之间安装有多个钢球；四点接触球轴承的双半外圈固定不动，分度盘可以绕输出轴自由旋转。分度盘的端面上固连有多个滚子，所有滚子轴线与分度盘轴线平行，且多个滚子沿分度盘端面的圆周方向均匀分布；滚子数为偶数或者为奇数，滚子形状为圆柱形或者为圆台形或者为圆弧形，圆柱形滚子可以用滚针轴承或凸轮从动轴承代替。

所述的圆柱凸轮体的基体是一个圆柱体，圆柱凸轮体是在圆柱体上环绕叠加了一个凸脊，凸脊的两个侧廓面是工作面。所述的凸脊轮廓在圆柱凸轮旋转一周过程中分为四个阶段：第一停歇段——第一分度段——第二停歇段——第二分度段。两个分度段的凸脊轮廓为两道变导程的螺旋凸脊，两个分度段的螺旋凸脊为左旋或者为右旋，当凸轮旋转时，凸脊轮廓推动滚子，使分度盘转位分度；两个停歇段的凸脊轮廓为圆环面，圆环面内的任意素线均垂直于圆柱凸轮体的轴线，其中一个停歇段包含两道圆环凸脊，一个停歇段包含一道圆环凸脊，凸轮旋转时，凸脊轮廓使分度盘停止转动；凸脊的四个阶段与滚子的啮合情况彼此是不一样的。

所述圆柱凸轮体旋转与滚子啮合处于第一停歇段时，第一停歇段为一道圆环凸脊，凸脊轮廓形状为圆环面，此时相邻的滚子Ⅰ和滚子Ⅱ跨夹在此道圆环凸脊上，且分别和两侧圆环面接触，分度盘无法转动，处于停歇期。以滚子Ⅰ和滚子Ⅱ的对称轴线为0度角，并定义p为旋向系数，凸轮凸脊右旋时p=1，左旋时，p=-1；则此时滚子Ⅰ的位置角为180×p/Z，滚子Ⅱ的位置角为-180×p/Z，滚子Ⅲ的位置角为-540×p/Z，Z为滚子数。凸轮继续旋转，当凸脊的第一分度段与滚子啮合时，第一分度段的凸脊形状为两道螺旋体，一道螺旋体侧面推动滚子Ⅰ，另一道螺旋体的侧面推动滚子Ⅱ使分度盘转动分度，进入分度期。在适当时刻，滚子Ⅲ与凸脊的一道螺旋廓面接触，从而也进入啮合。当凸脊第一分度段完成时，滚子Ⅰ的位置角为360×p/Z，滚子Ⅱ的位置角为0，滚子Ⅲ的位置角为-360×p/Z，即此时分度盘实现的分度转角为180/Z度，分度期结束。凸轮继续旋转，当凸脊的第二停歇段进入啮合时，第二停歇段包括两道圆环凸脊，凸脊同时与滚子Ⅰ、滚子Ⅱ和滚子Ⅲ啮合，其中滚子Ⅱ被夹在两道凸脊圆环廓面形成的圆环沟槽中，而滚子Ⅰ和滚子Ⅲ分别跨夹在两侧的圆环凸脊廓面上，分度盘停止转动。凸轮继续旋转，当凸脊的第二分度段进入啮合时，凸脊第二分度段的形状为两道螺旋体，滚子Ⅰ退出啮合，仅有一道螺旋凸脊的某一螺旋廓面推动滚子Ⅱ使分度盘转动，直到凸轮旋转使滚子Ⅱ和滚子Ⅲ分别与凸轮凸脊的第一停歇段定位环面接触，第二分度期结束，又进入第一停歇期，完成了一个工作循环。在第二分度期结束时，滚子Ⅱ的位置角为180×p/Z度，滚子Ⅲ的位置角为-180×p/Z度，即第二分度期分度盘发生的分度转位角为180/Z度。当凸轮转完360度后，分度盘上的滚子Ⅱ、滚子Ⅲ和滚子Ⅳ分别取代原来的滚子Ⅰ、滚子Ⅱ和滚子Ⅲ开始重复上述过程，进行下一个工作循环。

所述凸轮体旋转一周过程中，分度盘发生了两次分度转动和两次间歇，每次的分度角度为180/Z。

本发明的有益效果是：分度装置的输入轴旋转一周过程中，分度盘能完成两次分度，提高了动作速度和效率；而且分度盘每次的分度角等于滚子间圆心角的一半，即分度数等于滚子数的两倍，这样不需要改变分度盘的几何尺寸，可以实现大分度数。

附图说明

图1为本发明一种圆柱凸轮分度装置整体结构的主视图。

图2为本发明一种圆柱凸轮分度装置整体结构的左视图。

图3为圆柱凸轮体上凸脊廓面的展开示意图。

图4为圆柱凸轮凸脊处于第一停歇期时的滚子与凸脊啮合示意图。

图5为圆柱凸轮凸脊处于第一分度期时的滚子与凸脊啮合示意图。

图6为圆柱凸轮凸脊处于第二停歇期时的滚子与凸脊啮合示意图。

图7为圆柱凸轮凸脊处于第二分度期时的滚子与凸脊啮合示意图。

具体实施方式

为了进一步解释本发明的技术方案，下面通过具体实施例来对本发明进行详细阐述。

参看图1和图2，一种圆柱凸轮分度装置主要由分度箱1、输入轴2、输出轴3、圆柱凸轮体4、分度盘5和多个滚子6组成。所述的分度箱1是铸件，内部铸有输出轴孔套10，输出轴孔套贯穿箱体，且通过多个加强筋11与箱体臂连接，增加输出轴孔套的刚度；分度箱的两侧臂上还铸有凸台12，凸台内设有输入轴孔，输入轴孔和输出轴孔的轴线相互交错垂直。输入轴2和输出轴3相互交错垂直，输入轴2一端伸出分度箱外，输入方式为单输入，输入轴2两端通过圆锥滚子轴承和轴承端盖固定支承在分度箱的两侧壁输入轴孔内；圆柱凸轮体4通过键连接安装在输入轴2上，凸轮体4一侧靠轴肩定位，另一侧靠圆螺母13轴向定位；输出轴3固定在分度箱内的输出轴孔套内。

所述的分度盘5固连在输出轴3上，分度箱1顶面固连有一个四点接触球轴承的双半外圈7，分度盘的外侧环面上加工有桃形沟道，桃形沟道和双半外圈7之间设有多个钢球9，分度盘5上装有油封8，对四点接触球轴承和分度箱进行密封；四点接触球轴承的双半外圈7固定不动，分度盘5可以绕输出轴3自由旋转。分度盘5的端面上通过螺钉连接固连有多个滚子6，所有滚子轴线与分度盘轴线平行，且多个滚子6沿分度盘端面的圆周方向均匀分布；滚子个数为16个，滚子之间的圆心角均为22.5°；滚子形状为圆柱体，为滚子轴和滚针轴承的组合。

参看图2，所述的圆柱凸轮体4是在圆柱基体上环绕叠加了一道凸脊14，凸脊的两个侧面是工作面。参看图3，所述的凸脊14轮廓在凸轮旋转一周过程中分为四个阶段：第一停歇段15——第一分度段16——第二停歇段17——第二分度段18。两个分度段的凸脊轮廓为两道变导程的螺旋凸脊，旋向为右旋，当凸轮旋转时，凸脊轮廓推动滚子，使分度盘转位分度；两个停歇段的凸脊轮廓为圆环面，圆环面内的任意素线均垂直于圆柱凸轮体4的轴线，其中停歇段17包含两道圆环凸脊，停歇段15包含一道圆环凸脊，凸轮旋转时，凸脊轮廓使分度盘停止转动。

参看图3和图4，所述与滚子啮合的圆柱凸轮体4旋转处于第一停歇段15时，第一停歇段15为一道圆环凸脊，相邻的滚子Ⅰ19和滚子Ⅱ20跨夹凸脊的第一停歇段15的圆环面上，滚子Ⅰ19和滚子Ⅱ20分别和凸轮停歇段上侧圆环廓面22和下侧圆环廓面23接触，分度盘5无法转动，处于停歇期。以滚子Ⅰ和滚子Ⅱ的对称轴线为0度角，逆时针为正，则此时滚子Ⅰ19的位置角为11.25°，滚子Ⅱ20的位置角为-11.25°，滚子Ⅲ21的位置角为-33.75°。

参看图3和图5，凸轮继续旋转，当凸脊的第一分度段16与滚子啮合时，凸脊包括两道螺旋凸脊，上面一道螺旋凸脊的螺旋廓面24推动滚子Ⅰ19，下面一道螺旋凸脊的螺旋廓面25推动滚子Ⅱ20使分度盘转动分度，进入分度期。当凸脊第一分度段完成时，滚子Ⅰ19的位置角为22.5°，滚子Ⅱ20的位置角为0，滚子Ⅲ21的位置角为-22.5°，即此时分度盘实现的分度转角为11.25°，分度期结束。

参看图3和图6，凸轮继续旋转，当凸脊的第二停歇段17进入啮合时，第二停歇段包括两道圆环凸脊，并同时与滚子Ⅰ19、滚子Ⅱ20和滚子Ⅲ21啮合，其中滚子Ⅱ20被夹在两道圆环凸脊形成的圆环沟槽中，而滚子Ⅰ19与上面一道圆环凸脊的廓面26啮合，滚子Ⅲ21与下面一道圆环凸脊的廓面27啮合，分度盘停止转动，处于停歇期。

参看图3和图7，凸轮继续旋转，当凸脊的第二分度段18进入啮合时，第二分度段包括两道螺旋凸脊，滚子Ⅰ19逐渐退出啮合，仅有下面一道螺旋凸脊的螺旋廓面28推动滚子Ⅱ20使分度盘转动，分度盘处于分度期；直到凸轮旋转使滚子Ⅱ20和滚子Ⅲ21分别与凸轮凸脊的第一停歇段定位圆环面22和定位圆环面23啮合，第二分度期结束，又进入第一停歇期15，完成了一个工作循环。在第二分度期结束时，滚子Ⅱ20的位置角为11.25°，滚子Ⅲ21的位置角为-11.25°，即第二分度期分度盘发生的分度转位角为11.25°。当凸轮转完360度后，分度盘上的滚子Ⅱ20、滚子Ⅲ21和滚子Ⅳ29分别取代原来的滚子Ⅰ19、滚子Ⅱ20和滚子Ⅲ21开始重复上述过程，进行下一个工作循环。

所述圆柱凸轮体4旋转一周过程中，分度盘5完成了两次停歇和两次分度，每次的分度角均为11.25°，等于滚子间圆心角22.5°的一半，即分度盘旋转一周过程中，能够完成32次分度，分度数是滚子数的两倍。

Claims (7)

1.一种圆柱凸轮分度装置，主要包括分度箱、输入轴、输出轴、固连在输入轴上的圆柱凸轮体、分度盘和多个滚子，其特征在于：

所述的输入轴和输出轴是交错垂直，所有滚子轴线均与分度盘轴线平行，所有滚子固连在分度盘端面上，且所有滚子沿分度盘端面的圆周方向均匀分布；

所述的分度箱顶面固连有一个四点接触球轴承的双半外圈，分度盘的外侧环面上加工有桃形沟道，桃形沟道和双半外圈之间安装有多个钢球；

所述的圆柱凸轮体是在一个圆柱体上环绕叠加了一个凸脊，凸脊轮廓在凸轮旋转一周过程中依次分为第一停歇段、第一分度段、第二停歇段和第二分度段共四个阶段；两个分度段的凸脊轮廓都是两道变导程的螺旋凸脊；第一停歇段是一道圆环凸脊，第二停歇段是两道圆环凸脊；

所述圆柱凸轮体旋转一周过程中，分度盘发生了两次分度转动和两次间歇，分度盘每次的分度角等于滚子间圆心角的一半，即分度数等于滚子数的两倍。

2.根据权利要求1所述的一种圆柱凸轮分度装置，其特征在于凸脊轮廓与滚子啮合处于第一停歇段时，相邻的滚子Ⅰ和滚子Ⅱ跨夹在圆环凸脊上，分度盘停止转动。

3.根据权利要求1所述的一种圆柱凸轮分度装置，其特征在于凸脊轮廓与滚子啮合处于第二停歇段时，滚子Ⅱ被夹在两道凸脊圆环廓面形成的圆环沟槽中，而滚子Ⅰ和滚子Ⅲ分别跨夹在两侧的圆环凸脊廓面上，分度盘停止转动。

4.根据权利要求1所述的一种圆柱凸轮分度装置，其特征在于凸脊轮廓与滚子啮合处于第一分度段时，一道螺旋体侧面推动滚子Ⅰ，另一道螺旋体的侧面推动滚子Ⅱ使分度盘转动分度，进入分度期；凸脊轮廓与滚子啮合处于第二分度段时，滚子Ⅰ退出啮合，仅有凸脊的某一螺旋廓面推动滚子Ⅱ使分度盘转动。

5.根据权利要求1所述的一种圆柱凸轮分度装置，其特征在于滚子数为偶数或者为奇数；滚子形状为圆柱形或者为圆台形或者为圆弧形。

6.根据权利要求1所述的一种圆柱凸轮分度装置，其特征在于两个分度段的螺旋凸脊为左旋或者为右旋。

7.根据权利要求1所述的一种圆柱凸轮分度装置，其特征在于两个停歇段的圆环凸脊轮廓为圆环面，圆环面内的任意素线均垂直于圆柱凸轮体的轴线。