CN107243830A - 一种高速平面振动机构 - Google Patents

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王博
禹新路
杨江照
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    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B41/00—Component parts such as frames, beds, carriages, headstocks
    • B24B41/007—Weight compensation; Temperature compensation; Vibration damping

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Abstract

一种高速平面振动机构，包括固定架，所述固定架上端装设有电机，固定架底面装设有固定板，固定板上设有主偏心轴和副偏心轴，主偏心轴的上端通过连接件与电机轴连接，主偏心轴和副偏心轴分别通过角接触球轴承与固定板装接，该主偏心轴和副偏心轴下端向下穿过固定板后与振动平台装接，该主偏心轴和副偏心轴分别通过角接触球轴承与振动平台装接，主偏心轴和副偏心轴上均套装有同步轮，主偏心轴上的同步轮通过同步带与副偏心轴上的同步轮连接。本发明提高了设备的稳定性和加工产品的一致性，增强了运动过程中的刚度和强度，提高设备的负载能力。

Description

一种高速平面振动机构
技术领域
本发明涉及一种主要应用于抛光、磨削领域的一种振动机构，具体地说是一种高速等幅平面振动机构。
背景技术
在抛光、磨削等机械加工领域，对于加工特殊结构的零件，需要采用小幅平面振动的平面机构。在现有的加工设备中，实际上大部分采用的振动机构是球面锥摆机构，运动的结果是球面振动。此种运动机构，普遍被运用在球面加工的抛光行业。锥摆的半径与加工球面相同，便可得到高质量的零件。而增大锥摆半径，减小振动幅度，便可近似认为是平面振动。对于平面度要求不高的零件，可以满足加工需求。
原有设备在设计原理上存在的缺陷，导致在生产过程中很难加工出拥有高平面度的零件。随着零件的加工精度要求越来越高，采用原有设备加工的零件良品率下降的问题便暴露出来。因此，原有加工设备采用的运动机构，已成为加工该类零件的障碍，制约着该行业的发展。
对于锥摆振动机构，实际摆动的振幅受到零件加工精度、装配误差等因素的制约，通常存在较大的误差。实际运动距离得不到保障，设备的调试难度大，生产出的产品一致性差。而且设备的承载能力受到锥摆轴直径的限制。锥摆轴直径越大，设备的承载能力越强；锥摆轴直径越大，自身径向的转动惯量也越大，设备运转起来产生的振动也就越大，这对设备自身和加工精度都是不利的。因此，对于平面度要求较高的零件，锥摆振动机构则无法满足要求。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种高速平面振动机构，提高了设备的稳定性和加工产品的一致性，增强了运动过程中的刚度和强度，提高设备的负载能力。
为了解决上述技术问题，本发明采取以下技术方案：
一种高速平面振动机构，包括固定架，所述固定架上端装设有电机，固定架底面装设有固定板，固定板上设有主偏心轴和副偏心轴，主偏心轴的上端通过连接件与电机轴连接，主偏心轴和副偏心轴分别通过角接触球轴承与固定板装接，该主偏心轴和副偏心轴下端向下穿过固定板后与振动平台装接，该主偏心轴和副偏心轴分别通过角接触球轴承与振动平台装接。
所述主偏心轴和副偏心轴上均套装有同步轮，主偏心轴上的同步轮通过同步带与副偏心轴上的同步轮连接。
所述主偏心轴和副偏心轴上还安装有支撑板，该支撑板位于同步带的上方，主偏心轴和副偏心轴分别通过支撑轴承与支撑板安装连接。
所述主偏心轴和副偏心轴的长度相等。
所述固定板上的两个角接触球轴承之间的距离、振动平台上的两个角接触球轴承之间的距离和支撑板上的两个支撑轴承之间的距离相等。
所述连接件为联轴器、皮带传动机构或者链条传动机构。
所述偏心轴的偏心部位位于该偏心轴的下端。
本发明提高了设备的稳定性和加工产品的一致性，增强了运动过程中的刚度和强度。同时采用了两个偏心轴，能够使结构在高速运动时的刚度和强度得到大幅提升，提高了设备的负载能力，设备的稳定性更好。
附图说明
附图1为本发明主视结构示意图；
附图2为本发明剖面结构示意图；
附图3为本发明主偏心轴立体结构示意图；
附图4为本发明主偏心轴的仰视结构示意图；
附图5为本发明中动作原理示意图。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的特征、技术手段以及所达到的具体目的、功能，下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。
如附图1-4所示，一种高速平面振动机构，包括固定架13，所述固定架13上端装设有电机1，固定架13底面装设有固定板10，固定板10上设有主偏心轴9和副偏心轴4，主偏心轴9的上端通过连接件2与电机1的轴连接，主偏心轴9和副偏心轴4分别通过角接触球轴承8与固定板装接，即主偏心轴通过一个角接触球轴承与固定板安装，副偏心轴通过另一个角接触球轴承与固定板安装，使得固定板上共安装有两个角接触球轴承，该主偏心轴9和副偏心轴4下端向下穿过固定板10后与振动平台12装接，该主偏心轴9和副偏心轴4分别通过角接触球轴承11与振动平台12装接，即振动平台上共安装有两个角接触球轴承，一个对应主偏心轴而另一个则对应副偏心轴，主偏心轴和副偏心轴的长度相等，即该主偏心轴和副偏心轴的结构、大小尺寸完全相同。电机优选为伺服电机，或者其他类型的旋转电机。偏心轴的偏心部位位于该偏心轴的下端，可以尽可能减小在高速运转条件下的转动惯量，从而减小振动，增大负载。电机带动主偏心轴转动，主偏心轴在角接触球轴承的作用下能够在高速状态下平稳的旋转，主偏心轴的偏心使得振动平台发生位移，振动平台再将位移传递到副偏心轴上，使副偏心轴也产生旋转运动，通过主偏心轴和副偏心轴的限制，使得振动平台只能做平移振动，并且该振动平台的振动幅度为主偏心轴的偏心距。
另外，主偏心轴9和副偏心轴4上均套装有同步轮6，主偏心轴9上的同步轮通过同步带7与副偏心轴上的同步轮连接。通过该同步轮，进一步确保主偏心轴和副偏心轴保持同步的转动。
进一步，主偏心轴9和副偏心轴4上还安装有支撑板3，该支撑板3位于同步带7的上方，主偏心轴9和副偏心轴4分别通过支撑轴承5与支撑板3安装连接。通过该支撑板，能够防止在主偏心轴和副偏心轴上应力集中的发生，降低了设备噪音，使机构顺畅平稳运行。
此外，固定板上的两个角接触球轴承之间的距离、振动平台上的两个角接触球轴承之间的距离和支撑板上的两个支撑轴承之间的距离相等，保证运动的稳定性和可靠性。
所述连接件为联轴器、皮带传动机构或者链条传动机构，只需要电机能够顺利的带动主偏心轴转动即可，此传动机构通常采用本领域技术人员的公知技术手段。
本发明中，主偏心轴、副偏心轴、振动平台和固定板实质上组成了一个四杆并联机构，如附图5所示，其中连杆AB相当于副偏心轴，连杆CD相当于主偏心轴，连杆BC相当于振动平台，连杆AD相当于固定板。电机带动主偏心轴转动，主偏心轴旋转过程中会产生偏心位移。相当于在转动副D处施加一个连续扭矩，带动连杆BC平稳，进而带动连杆AB绕转动副A转动，受到连杆AB和连杆CD的限制，使得BC杆在其移动平面的法向位移为零，即振动平台只能产生平移振动。
当连杆AB和连杆AD之间的θ角为0°或者180°时，为该运动机构的死点。主偏心轴在转动过程中，由于是偏心结构，因此相对于原来的轴线位置则会产生偏心位移，进而形成夹角。当θ角为0°时，连杆AB与连杆AD之间的夹角也为0°，如果在此时启动机构使主偏心轴旋转，连杆CD顺时针绕转动副D发生转动，连杆AB将存在绕转动副A顺时针转动和逆时针转动存在的可能性。如果转动方向相同，结构顺利运转，如果转动方向相反，结构卡死。同样，不论连杆CD的运转方式是顺时针还是逆时针，θ角为0°或者180°，都可能存在结构卡死的可能性。另外，连杆CD在带动连杆BC的情况下进而带动连杆AB转动，但是由于该四杆并联机构的闭环特性以及实际加工和装配的误差，使得连杆AB和连杆CD存在一定的角度差，从而也可能产生卡死现象。为了防止其发生，在主偏心轴和副偏心轴上，加入了同步轮6和同步带7的传动机构，能够保证连杆AB和连杆CD（即主偏心轴和副偏心轴）分别与连杆AD的夹角在任何时刻都相同，确保运行的稳定性和可靠性。
需要说明的是，以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，但是凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种高速平面振动机构，包括固定架，其特征在于，所述固定架上端装设有电机，固定架底面装设有固定板，固定板上设有主偏心轴和副偏心轴，主偏心轴的上端通过连接件与电机轴连接，主偏心轴和副偏心轴分别通过角接触球轴承与固定板装接，该主偏心轴和副偏心轴下端向下穿过固定板后与振动平台装接，该主偏心轴和副偏心轴分别通过角接触球轴承与振动平台装接。
2.根据权利要求1所述的高速平面振动机构，其特征在于，所述主偏心轴和副偏心轴上均套装有同步轮，主偏心轴上的同步轮通过同步带与副偏心轴上的同步轮连接。
3.根据权利要求2所述的高速平面振动机构，其特征在于，所述主偏心轴和副偏心轴上还安装有支撑板，该支撑板位于同步带的上方，主偏心轴和副偏心轴分别通过支撑轴承与支撑板安装连接。
4.根据权利要求3所述的高速平面振动机构，其特征在于，所述主偏心轴和副偏心轴的长度相等。
5.根据权利要求4所述的高速平面振动机构，其特征在于，所述固定板上的两个角接触球轴承之间的距离、振动平台上的两个角接触球轴承之间的距离和支撑板上的两个支撑轴承之间的距离相等。
6.根据权利要求5所述的高速平面振动机构，其特征在于，所述连接件为联轴器、皮带传动机构或者链条传动机构。
7.根据权利要求6所述的高速平面振动机构，其特征在于，所述偏心轴的偏心部位位于该偏心轴的下端。
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