CN106402278B - 一种多工位机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多工位定位方法及实施该方法的多工位机构。多工位定位方法为：在不完全的主动齿轮的各个齿面段依次逐个与完全的从动齿轮啮合时，主动齿轮转的转动圈数不多于一圈，从动齿轮带动操作轴完成在所有工位之间的顺序切换。本发明中输出主动齿轮在转动不超过一圈的情况下，通过其上的齿面段逐个依次啮合输出从动齿轮，以通过输出从动齿轮带动操作轴完成在所有工位之间的顺序切换，以使得操作轴在各工位之间每顺序切换一遍，输出主动齿轮上的各齿面段均只与输出从动齿轮啮合一次，从而避免了在各工位切换的过程中出现输出主动齿轮上的齿面段需反复与输出从动齿轮啮合的现象，减少不完全齿轮的损失速度，提高了输出主动齿轮的使用寿命。

Description

一种多工位机构

技术领域

本发明涉及一种多工位定位方法及实施该方法的多工位机构。

背景技术

目前，传统的多工位定位方法都是通过连续运动传递动力，到达工作位置时的位置精度靠零部件装配与加工的精度决定。当零部件精度不满足要求时，只能依靠调节机构的装配角度与位置来满足机构的准确定位要求。因而传统的多工位定位方法存在对机构的动作元件的制造和装配精度要求高的缺点。

中国专利文献CN100466126C公开了一种多工位电动操动机构，包括传动连接在电动机和操动轴之间的传动机构，传动机构包括同轴固定在操动轴上的从动齿轮和啮合传动连接在从动齿轮上的主动齿轮，该主动齿轮为不完全齿轮，且主动齿轮传动连接在电动机的输出轴上，以通过主动齿轮带动从动齿轮在360°范围内转动而完成多个工位的切换。但因该主动齿轮上的齿面段只有一个或两个，所以在为带动从动齿轮360°范围内完成三个以上工位的切换，主动齿轮的转动量需多于一圈，这样将引起主动齿轮上的某一或全部齿面段需要与从动齿轮进行两次以上的啮合，而受不完全齿轮传动机构在运动状态和静止状态之间转换过程中存在刚性冲击大的特点影响，与从动齿轮多次啮合的主动齿轮的齿面段将出现损伤速度比其余齿面段快的缺点，从而导致整个主动齿轮的损伤速度加快，缩短了主动齿轮的使用寿命，并降低了不完全齿轮传动的动作可靠性和平稳性。

发明内容

本发明的目的是提供一种减少不完全齿轮的损失速度的多工位定位方法，同时还提供了一种专用于实施该多工位定位方法的多工位机构。

为了实现以上目的，本发明中多工位定位方法的技术方案如下：

多工位定位方法，在不完全的主动齿轮的各个齿面段依次逐个与完全的从动齿轮啮合时，主动齿轮转的转动圈数不多于一圈，从动齿轮带动操作轴完成在所有工位之间的顺序切换。

主动齿轮匀速转动，且主动齿轮上具有至少两个弧面长度不等的不等光面段，各不等光面段对应的工位的保持时间互不相等。

本发明中多工位机构的技术方案如下：

多工位机构，包括用于在驱动电机的带动下转动的输出主动齿轮和用于带动操作轴转动的输出从动齿轮，输出从动齿轮为完全齿轮，输出主动齿轮为光面段和齿面段在周向交替分布的不完全齿轮，各齿面段在输出主动齿轮上具有用于在依次逐个与输出从动齿轮啮合后、通过输出从动齿轮带动操作轴完成在所有工位间顺序切换的分布结构。

各光面段中至少两个为弧面长度互不相等的不等光面段。

光面段有三个，且三个光面段均为不等光面段。

输出主动齿轮上同轴固连有从动传动齿轮，从动传动齿轮直接的或通过中间齿轮间接的啮合传动连接有用于在电机的带动下转动的主动传动齿轮，主动传动齿轮为不完全齿轮。

主动传动齿轮的齿面段上具有一个直接的或通过中间齿轮间接的啮合从动传动齿轮的传动齿槽。

主动传动齿轮上同轴固连有从动输入齿轮，从动输入齿轮上啮合传动连接有用于同轴固连在电动机的输出轴上的主动输入齿轮。

输出主动齿轮的齿顶圆半径大于输出从动齿轮的齿顶圆半径。

输出主动齿轮的各齿面段上均具有一个与输出从动齿轮啮合的输出齿槽。

本发明中输出主动齿轮在转动不超过一圈的情况下，通过其上的齿面段逐个依次啮合输出从动齿轮，以通过输出从动齿轮带动操作轴完成在所有工位之间的顺序切换，以使得操作轴在各工位之间每顺序切换一遍，输出主动齿轮上的各齿面段均只与输出从动齿轮啮合一次，从而避免了在各工位切换的过程中出现输出主动齿轮上的齿面段需反复与输出从动齿轮啮合的现象，减少不完全齿轮的损失速度，提高了输出主动齿轮的使用寿命。

附图说明

图1是本发明的多工位机构的实施例的工作原理示意图；

图2是图1中多工位机构的结构示意图；

图3是图2的俯视图；

图4是图2中多工位机构的立体结构示意图；

图5是图4中输出主动齿轮的结构示意图。

具体实施方式

本发明中多工位定位方法的实施例：在不完全的主动齿轮的各个齿面段依次逐个与完全的从动齿轮啮合时，主动齿轮转的转动圈数不多于一圈，从动齿轮带动操作轴完成在所有工位之间的顺序切换。

在主动齿轮的转动过程中，主动齿轮始终匀速转动，且主动齿轮上具有至少两个弧面长度不等的不等光面段，各不等光面段对应的工位的保持时间互不相等。

不等光面段可使得各工位保持的时间有所区别，在其他实施例中，主动齿轮上的各光面段的弧面长度也可以相等，这样各工位保持的时间是相等的。

本发明中多工位机构的实施例：如图1至图5所示，该多工位机构是一种带有三个工作位置的三工位齿轮传动机构，主要由两级完全齿轮传动副和两级不完全齿轮传动副组成。第一级完全齿轮传动副由通过固连在驱动电机1的输出轴上的输入主动齿轮和与输入主动齿轮啮合的输入从动齿轮2组成。第一级不完全齿轮传动副由同轴固连在输入从动齿轮2上的传动主动齿轮3和与传动齿轮啮合的中间齿轮4组成，其中传动主动齿轮3为不完全齿轮。第二级完全齿轮传动副由中间齿轮4和与中齿轮啮合的传动从动齿轮6组成。第二级不完全齿轮副由同轴固连在传动从动齿轮6上的输出主动齿轮7和与输出主动齿轮7啮合的输出从动齿轮8组成，其中输出主动齿轮7为不完全齿轮。输入从动齿轮2和传动主动齿轮3同轴设置，传动从动齿轮6和输出主动齿轮7同轴固定在间歇运动输出轴5上，输出从动齿轮8同轴固定在操作轴9上，以使驱动电机1的动力经第一级完全齿轮副传递给第一级不完全齿轮副，第一级不完全齿轮副再传递给第二级完全齿轮副，第二级完全齿轮副最后将动力传递给第二级不完全齿轮副。

输出主动齿轮7由两部分组成，一部分为一输出圆盘7-1，另一部分为设置于输出圆盘7-1的一端边缘上的不完全的输出齿组7-2，输出齿组7-2在输出圆盘7-1上形成齿面段，输出圆盘7-1的外周面于相邻两齿面段之间的部分为光面段，齿面段和光面段在输出圆盘7-1的周向交替分布。齿面段有三个，三个齿面段上均设有一个用于与输出从动齿轮8啮合的输出齿槽；光面段也有三个，且三个光面段的弧面长度各不相等，以通过三个弧面长度各不相等的光面段在输出主动齿轮7上形成在依次逐个与输出从动齿轮8啮合后、通过输出从动齿轮8带动操作轴9完成在所有工位间顺序切换的分布结构。输出主动齿轮7的齿顶圆半径大于输出从动齿轮8的齿顶圆半径，以使得输出主动齿轮7的转动半径也大于输出从动齿轮8的转动半径，以方便输出主动齿轮7上的齿面段设计。输出主动齿轮7上的三个齿面段对应三工位机构三个不同的工作位置A、B、C，在输出主动齿轮7的旋向上工作位置A与工作位置B之间的角度为180°、工作位置A与工作位置C之间的角度为288°。每个齿面段由两个不完全齿和一个输出齿槽组成，相邻两光面段之间设有与齿槽相通的输出避让槽，输出避让槽的形状与输出齿槽的形状相同，输出避让槽有三个、并与三个输出齿槽一一对应设置。

传动主动齿轮3由两部分组成，一部分为一传动圆盘3-1，传动圆盘3-1的一端固定有处于边缘处的一组不完全的传动齿组3-2，传动齿组3-2的齿顶圆直径等于光面段的外径，并传动圆盘3-1的外周上开设有与传动齿组3-2的齿槽相通的传动避让槽，传动避让槽和传动齿槽对应设置。

中间齿轮4是由同轴固连的完全的中间传动齿轮4-2和不完全的中间定位齿轮4-1组成，中间传动齿轮4-2啮合在传动主动齿轮3的齿面段和传动从动齿轮6之间，中间定位齿轮4-1与传动主动齿轮3的传动圆盘3-1配合，且中间定位齿轮4-1和中间传动齿轮4-2的齿分布形式是每隔一个完全齿设置一个不完全齿。

传动从动齿轮6为完全齿轮。

输出从动齿轮8是由同轴固连的完全的输出传动齿轮和不完全的输出定位齿轮组成，输出传动齿轮用于与输出主动齿轮7的齿面段啮合，输出定位齿轮的齿面段与输出主动齿轮7的输出圆盘7-1的外周面配合，且输出传动齿轮和输出定位齿轮的分布形式是每隔一个完全齿设置一个不完全齿。

本实施例中多工位机构的工作原理是：三工位机构初始处于A位置，当驱动电机1逆时针转动，三工位机构从A位置向B位置运动时，驱动电机1通过第一级完全齿轮传动副将动力传递给输入从动齿轮2，输入从动齿轮2再将动力传递给与之同轴的传动主动齿轮3。通过传动主动齿轮3的传动齿组3-2上的不完全齿与中间齿轮4的中间传动齿轮4-2部分啮合，中间齿轮4推动传动从动齿轮6实现间歇式的输出运动。同时，与之同轴的能够反映三工位机构三个工作位置的输出主动齿轮7实现固定角度的运动与停歇。在三工位机构运动过程中，当输出主动齿轮7上的反映B位置的不完全齿与输出从动齿轮8的输出传动齿轮上的齿啮合时，定义三工位机构到达B位置。如图4所示，三工位机构以A位置为起点，传动主动齿轮3顺时针转动五圈到达B位置，到达B位置后，传动主动齿轮3再顺时针转动三圈到达C位置。

本实施例中多工位机构能够通过不完全齿轮传动机构输出的间歇运动来实现多工位机构多个工作位置的准确定位功能，可以有效地避免连续运动带来的工作位置定位不准确、传动精度低等情况，解决了多工位机构在某位置需要准确定位、减少传动级数的问题，能够较好的应用于需要周期性停歇和准确定位的场合。该多工位机构结构简单、故障点少、传动精度较高、安全可靠，能够满足空间有限、需要周期性停歇和准确定位的设计需求。

在上述实施例中，输出主动齿轮上的齿面段为三个，在其他实施例中，输出主动齿轮上的齿面段的数量也可以根据需要增减，即输入轮由两部分组成，一部分为一圆盘，另一部分为设有n(n=1，2，3……)组齿数为z （z=2，3……）的不完全齿轮，布满齿时的假想齿数为 z ，不完全齿的齿顶圆直径与圆盘直径相同或相近，圆盘含有n组个数为（z-1）的齿槽，与不完全齿轮的齿槽对应。输出从动齿轮由两部分组成，一部分是完全齿轮，一部分是不完全齿轮，不完全齿轮部分每隔（z-1）个完全齿有一个不完全齿。输入主动齿轮的圆盘部分与输出从动齿轮的不完全齿轮部分配合，输入主动齿轮的不完全齿轮部分与输出从动齿轮的完全齿轮部分配合。当输出从动齿轮的完全齿轮部分与输入主动齿轮的不完全齿轮部分处于非啮合状态时，输出从动齿轮的不完全齿轮部分的齿廓线被输入主动齿轮的圆盘部分的外圆限制，起到限位作用。当输出从动齿轮的完全齿轮部分与输入主动齿轮的不完全齿轮部分处于啮合状态时，可传递运动和动力。某一级不完全齿轮传动机构中，输入主动齿轮上不完全齿的组数及相对角度位置与多工位机构的运行位置一一对应。输入主动齿轮可以反映多工位机构n个不同的工作位置的工位数，多工位机构可以选择此级的输出主动齿轮输出的间歇运动作为机构到达某个工作位置的判断依据。

在上述实施例中，传动主动齿轮和传动从动齿轮之间通过中间齿轮传递动力，且中间齿轮和传动主动齿轮之间采用不完全齿轮传动副，以为保证大的传动比的同时，传动主动齿轮和中间齿轮的齿顶圆直径不会太大，在其他实施例中，传动主动齿轮也可以直接与传动从动齿轮啮合配合，此时传动主动齿轮也可以采用完全齿轮。

Claims (5)

1.多工位机构，包括用于在驱动电机的带动下转动的输出主动齿轮和用于带动操作轴转动的输出从动齿轮，其特征在于，输出主动齿轮由两部分组成，一部分为一输出圆盘，另一部分为设置于输出圆盘的一端边缘上的不完全的输出齿组，输出齿组在输出圆盘上形成齿面段，输出圆盘的外周面于相邻两齿面段之间的部分为光面段，齿面段和光面段在输出圆盘的周向交替分布，齿面段有三个，三个齿面段上均设有一个用于与输出从动齿轮啮合的输出齿槽，光面段有三个，且三个光面段的弧面长度各不相等，以通过三个弧面长度各不相等的光面段在输出主动齿轮上形成在各齿面段依次逐个与输出从动齿轮啮合后、通过输出从动齿轮带动操作轴完成在所有工位间顺序切换的分布结构，相邻两光面段之间设有与输出齿槽相通的输出避让槽，输出避让槽的形状与输出齿槽的形状相同，输出避让槽有三个、并与三个输出齿槽一一对应设置，输出从动齿轮是由同轴固连的完全的输出传动齿轮和不完全的输出定位齿轮组成，输出传动齿轮用于与输出主动齿轮的齿面段啮合，输出定位齿轮的齿面段与输出主动齿轮的输出圆盘的外周面配合，且输出定位齿轮的分布形式是每隔一个输出传动齿轮的完全齿设置一个不完全齿，当输出从动齿轮的输出传动齿轮与输出主动齿轮的齿面段处于非啮合状态时，输出从动齿轮的输出定位齿轮的齿廓线被输出主动齿轮的输出圆盘的外圆限制，输出主动齿轮的输出圆盘对输出从动齿轮的输出定位齿轮起到限位作用，当输出从动齿轮的输出传动齿轮与输出主动齿轮的齿面段处于啮合状态时，输出主动齿轮与输出从动齿轮之间能够传递运动和动力。

2.根据权利要求1所述的多工位机构，其特征在于，输出主动齿轮上同轴固连有从动传动齿轮，从动传动齿轮直接的或通过中间齿轮间接的啮合传动连接有用于在电机的带动下转动的主动传动齿轮，主动传动齿轮为不完全齿轮。

3.根据权利要求2所述的多工位机构，其特征在于，主动传动齿轮的齿面段上具有一个直接的或通过中间齿轮间接的啮合从动传动齿轮的传动齿槽。

4.根据权利要求3所述的多工位机构，其特征在于，主动传动齿轮上同轴固连有从动输入齿轮，从动输入齿轮上啮合传动连接有用于同轴固连在电动机的输出轴上的主动输入齿轮。

5.根据权利要求1所述的多工位机构，其特征在于，输出主动齿轮的齿顶圆半径大于输出从动齿轮的齿顶圆半径。