CN107667196B - 用于使物体往复运动的运动装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于使物体、尤其是造纸机中的喷管(60)往复运动的运动装置(1)，具有壳体(50)、能转动地接纳在壳体(50)上的驱动元件(10)，与驱动元件(10)通过第一杠杆臂(14)以不能相对转动的方式耦连的第一凸轮从动件(12)以及在壳体(50)上尤其能直线运动地被接纳的凸轮盘(20)，在凸轮盘上固定用于物体(60)的接纳件(40)并在该接纳件(40)中成型有第一控制曲线(22)，第一凸轮从动件(12)如下接合到第一控制曲线中，在驱动元件(10)旋转时第一凸轮从动件(12)使凸轮盘(20)往复运动，其中，在凸轮盘(20)中成型有第二控制曲线(24)，驱动元件(10)与接合在第二控制曲线(24)中的第二凸轮从动件(16)以不能相对转动的方式耦连，第二凸轮从动件被接纳在第二杠杆臂(18)上，第二杠杆臂被布置成相对于第一杠杆臂(14)偏转规定角度(α)。

Description

用于使物体往复运动的运动装置

技术领域

本发明涉及一种用于将旋转运动尤其转换到直线往复运动的运动装置。

背景技术

这类运动装置是已知的且例如用于驱动喷管，该喷管用于在造纸工业中清洁造纸机的连续的滤网或毡。对滤网或毡施加水的喷管为此必须以优选恒定速度往复运动，以便防止仅滤网上的条带状部段被清洗，这会导致生产出的纸中有可见的条带部段。

为此公开有电致动或机械致动的运动装置使喷管往复运动，在此文本US4605472A公开了一种机械式的实施方式，其以通过电机以恒定转速旋转的杆为基础，在杆中铣入连续的双螺旋形状的槽，球在槽中沿其运动，在球上固定着用于喷管的接纳部。通过杆的旋转，球在双螺旋形状的轨道中往复运动且由此以基本恒定速度往复驱动接纳部和与之连接的喷管。该装置的问题是，由于对螺旋形状的槽的高机械精度要求，所以制造成本大，且由于往复点由于有时出现的较大的力而受到磨损较大。

此外，例如由电开关或内燃机的气门传动装置已知，通过凸轮产生运动，该凸轮在旋转的凸轮盘外侧上沿其运动。但该实施方式具有的缺点是，控制曲线大于所述运动的运动行程的两倍，由此该装置具有较大结构宽度。

发明内容

因此本发明的目的是，实现一种替代型的运动装置，其将驱动元件的旋转运动转换为往复运动。

该目的根据本发明由用于使物体、尤其是造纸机中的喷管往复运动的的运动装置实现，具有壳体、能转动地接纳在壳体上的驱动元件，与该驱动元件通过第一杠杆臂以不能相对转动的方式耦连的第一凸轮从动件以及优选能直线运动地被接纳在壳体上的凸轮盘，在该凸轮盘上固定有用于物体的接纳件，在该接纳件中成型有第一控制曲线，第一凸轮从动件以如下方式接合到该第一控制曲线中，即在驱动元件旋转时第一凸轮从动件使凸轮盘往复运动，在凸轮盘或与凸轮盘耦连的另一凸轮盘中成型有第二控制曲线，驱动元件以不能相对转动的方式与接合在第二控制曲线中的第二凸轮从动件耦连，所述第二凸轮从动件被接纳在第二杠杆臂上，该第二杠杆臂被布置成相对于第一杠杆臂偏转一规定角度。

根据本发明，用于使物体、尤其是造纸机中的喷管往复运动的运动装置具有壳体，在壳体上能转动地接纳有驱动元件。第一凸轮从动件通过第一杠杆臂与驱动元件以不能相对转动的方式耦连；凸轮盘优选能直线运动地被接纳在壳体上且携带有用于喷管或另一要直线运动的物体的接纳件。在本发明的优选实施方式中，能直线运动的接纳件可以另选地也沿着曲线形的轨道、例如弧形的轨道运动。

在凸轮盘中成型有第一控制曲线/第一控制凸轮，第一凸轮从动件以如下方式接合到该第一控制曲线中，使得在驱动元件以优选恒定转速旋转时，第一凸轮从动件使凸轮盘往复地往返运动(在转向点处除外)。

根据本发明的运动装置的特征在于，在凸轮盘中或另选在与之优选刚性机械耦连且并行随动的另一凸轮盘中成型有第二控制曲线，驱动元件以不能相对转动的方式与接合到第二控制曲线中的第二凸轮从动件耦连，该第二凸轮从动件被接纳在第二杠杆臂上，该第二杠杆臂被布置得相对于第一杠杆臂偏转一规定角度。在另选的实施方式中，驱动元件通过传动轴使第一杠杆臂和第二杠杆臂旋转，该传动轴优选延伸穿过在布置在驱动元件附近的控制凸轮中的长孔。本发明具有的优势是，其与在US4605472A中描述的装置相比能够以较小的机械开销和由此更低的成本制造且减小了在喷管上出现较大力时而卡死的可能。根据本发明的装置的另外的优势在于，其与已知的简单的凸轮从动件(如在之前所述的气门传动装置或电旋转开关中所使用的)相比具有较小的结构空间或结构宽度。

在本发明的优选实施方式中，第一和第二控制曲线彼此搭接地成型在同一凸轮盘中，例如作为横截面向上敞开的U形槽，第一和第二凸轮从动件从上接合到槽中来。由此得到特别紧凑的结构形式。

根据本发明的另一实施方式提出，第一控制曲线具有椭圆形状，第一控制曲线的长轴/纵轴相对于接纳件的基本相当于喷管的直线运动方向的运动方向转过一角度。这具有的优势是，能够进一步减小结构尺寸。

本发明在此优选提出，第一杠杆臂和第二杠杆臂的长度、第一杠杆臂和第二杠杆臂之间的角度、凸轮从动件的尺寸或直径以及第一和第二控制曲线的位置和形状被这样选择，使得这些控制曲线都不具有底切(Unterschnitt)且曲率半径足够大。

底切指的是第一或第二控制曲线的轨道的如下区域，在该区域中在所计算的凸轮轨道上出现自切点且因此在制造中产生有可能带来行程损失的尖部。

关于底切、行程损失以及凸轮从动件设计的其它技术细节可以从书《驱动技术：机械传动机构的计算(Bewegungstechnik:Berechnen von mechanischen Getrieben)》ISBN9783446444102第238页中获知。

通过本发明的之前所述实施方式得到了凸轮从动件的特别均匀的负荷，由此有利地减小了装置的磨损。

在该实施方式中，本发明优选提出，第一杠杆臂和第二杠杆臂之间的角度值为75°至115°。如本申请人所发现的那样，在可接受的结构尺寸情况下，虽然凸轮盘的速度基本恒定且作用在第一和第二杠杆壁上的力均匀，但是在所述范围中不会出现底切。

另选的可以提出，第一杠杆臂和第二杠杆臂的长度、第一杠杆臂和第二杠杆臂之间的角度、所属的凸轮从动件的直径或尺寸以及第一和第二控制曲线的长度和形状被这样选择，使得至少一个控制曲线具有至少一个底切，且所属的控制曲线的引导面在底切区域中开口，使得与第二控制曲线一起引导第二凸轮从动件且因此避免底切的负面效果，例如行程损失。该实施方式使得能够在不产生尖部或行程损失的情况下相比于不具有底切的实施方式进一步减小装置的结构宽度。

根据本发明的另一实施方式，第一和第二凸轮从动件或杠杆臂一体成型，尤其是成型为片状的板。杠杆臂的该实施方案使得能够稳定、易于加工并且可广泛适用于各种凸轮盘的凸轮从动件的可调定位。因此，在此例如可以提出，凸轮从动件的凸轮滚轮能转动地接纳在螺栓上，该螺栓能够旋紧到配属的在盘状板中的孔中，所述孔能够位于不同的位置上，以便由此实现第一杠杆臂和第二杠杆臂相对于彼此的不同角度位置或实现不同的杠杆臂长度。

根据本发明的另一方面提出，该装置具有至少另一控制曲线，该另一控制曲线分别具有另一凸轮从动件。借助分别具有另外的凸轮从动件的所述另外的控制曲线能够再次实现更紧凑的结构形式。

在本发明的前述实施方案中，用于要在壳体上运动的物体的接纳件在线性轴承中、优选在滑动轴承中被直线引导。该壳体在此情况下优选由钢制成。由此得到优势是，接纳件能够成本有利地由黄铜或类似易滑动材料制成，且能够出于保养和维护目的而易于更换。

在本发明的特别优选的实施方案中还可以提出，所述壳体优选在周向是封闭的，在接纳件往复运动期间在壳体和接纳件之间在纵向方向上产生的间隙被长度可变的封闭装置、尤其是滑动件或卷帘封闭。由此在包含有干扰材料(例如污物和灰尘)的环境中、例如在造纸机中使用该装置时，得到的优点是，虽然干扰材料——在此情况下是被纸浆污染的喷淋水——高度集聚，但不会有积聚物和污染物进入到装置内部。这导致减小了在接合到孔中时的挤压损害风险以及还减小了装置的维护成本和故障易发性。

由于通过根据本发明的装置驱动的物体在装置运行时被置于高的温度负荷和机械力之下，因此在物体与接纳件在装置上的运动方向之间出现了角度和位置偏差，所以本发明根据另一实施方式提出，接纳件通过能转动和能摆动的或能翻转和能摆动的活节连接与夹紧装置、例如夹爪与要运动的物体耦连。通过使用这种可翻转和摆动的活节连接，有利地减小了线性轴承上的负荷以及提高了其使用寿命。此外，尤其是显著减小了在造纸机中向喷管作用高扭矩时接纳件卡死的危险。

附图说明

下面参照附图借助示例性实施例详述本发明。附图中示出：

图1示出根据本发明的运动装置的示意性的空间示意图，

图2示出了根据本发明的运动装置的示意性空间底侧视图，以便说明可翻转和摆动的接纳件以及直线引导件和长度可变的封闭装置，

图3示出根据本发明的接纳件的示意性横截面图，用于说明能翻转和能摆动的接纳件、夹紧装置以及滑动轴承，

图4示出根据本发明的凸轮盘的示意图，具有处于第一位置的两个凸轮从动件，和

图5示出根据本发明的图4所示的凸轮盘，具有处于第二位置的两个凸轮从动件。

具体实施方式

如图1中所示，根据一种优选实施方式，用于使物体60往复运动的根据本发明的运动装置1包括壳体50、凸轮盘20和接纳件40，接纳件通过螺纹26以及接纳件销46与凸轮盘20以不能相对转动的方式连接并且相对于壳体50被直线引导。该运动装置1还包括驱动元件10，其通过未示出的马达、尤其是电机以恒定转速被旋转。第一杠杆臂和第二杠杆臂14、18与能转动地支承在壳体50上的驱动元件10以不能相对转动的方式连接，它们分别携带着一个相应的第一或第二凸轮从动件12、16。这两个杠杆臂14、18彼此以不能相对转动的方式成角度α布置，该角度数值位于75°和115°之间，优选在85°至105°之间。

驱动元件10的转动运动通过杠杆臂14、18传递到固定在其上的凸轮从动件12、16上，它们将扭矩转换成力，并且导入到对应的第一和第二控制曲线22、24的相应的引导面23a、23b以及25a、25b中，引导面优选作为U-形凹部构造在凸轮盘20中。该第一和/或第二凸轮从动件12、16优选实施为凸轮滚轮，其能转动地支承在配属的杠杆臂上，但也可以另选地被实施为杆状的滑动销形式，其在控制曲线的引导面上沿其滑动。

由于凸轮从动件12、16支承在控制曲线22和24的引导面23a、23b或25a、25b上，且凸轮盘20又通过滑动轴承44以及线性轴承54能直线运动地支承在壳体50上、通过该壳体向凸轮盘20施加力，所以凸轮盘能够根据杠杆臂14、18的相应的转动角位置以基本恒定的速度向通过图1中双箭头表示的一个或另一个方向运动。

该直线运动使得接纳件40以及通过夹紧元件70机械耦连的物体60在线性轴承54的纵向方向上直线运动。通过接纳件40在其运动方向上的运动产生的位于凸轮盘20与壳体50之间的开口被板状的封闭装置30封闭，该封闭装置为图1和图2中示出的实心板或卷帘形式，其例如在长孔32中被引导。图中未详细示出的固持工具、例如销或栓接合到长孔32中，所述销或栓例如插入到壳体底部51的上侧并且将板状封闭装置30可移动地固定在壳体1中。图2中详细示出了用于接纳件40的具有线性轴承54和下方的支承件56的直线引导结构。

根据图1、2和3的示意图，接纳件40根据本发明通过能翻转和能摆动的连接件与用于物体或喷管60的夹紧设备70耦连，该连接件具有转动销48和摆动销49。在此该转动销48使夹紧设备70能够围绕竖轴线旋转；摆动销49使夹紧设备70能够围绕水平延伸的轴线摆动/倾覆。

根据本发明的装置的该实施方案使得能够补偿作用在喷管60上的力和扭矩，其例如由喷管60的温度和/或位置变化导致并且由此防止滑动轴承/线性轴承44、54在根据本发明的装置1运行时卡死——如果喷管60和接纳件40的运动轴线由于作用的扭矩的原因彼此不同轴走向的话。

图3中进一步示出了夹紧装置70的细节，其具有上部的夹爪72和下部的夹爪74，它们通过拉紧所示出的螺纹连接与物体/喷管60卡紧。

附图4和5中示出如何通过在第一和第二位置上的凸轮从动件12和16产生在此情况下的直线运动。在图4中，第一凸轮从动件12大约位于12点钟位置。在第一凸轮从动件12的该位置上，第二凸轮从动件16大约位于15点钟位置，其中这两个凸轮从动件12、16以顺时针运转。在所示第一位置上，第二凸轮从动件16传递大部分的施加用于物体60的直线运动的力，相反第一凸轮从动件12对整个力而言仅助力一小部分或者完全不助力，使得凸轮盘20在图4示意图中向左运动。

相反在图5中，第一凸轮从动件12处于9点钟位置，第二凸轮从动件16处于12点钟位置。在图5的该第二位置上，第一凸轮从动件12传递大部分的力以用于使凸轮盘20和与之耦连的接纳件40运动，而第二凸轮从动件16则几乎不向凸轮盘20上传递力，凸轮盘在图5示意图中向右运动。

附图标记列表

1 运动装置

10 驱动元件

12 第一凸轮从动件

14 第一杠杆臂

16 第二凸轮从动件

18 第二杠杆臂

20 凸轮盘

22 第一控制曲线

23a、23b 第一控制曲线的引导面

24 第二控制曲线

25a、25b 第二控制曲线的引导面

26 螺纹接纳件

30 封闭装置

32 长孔

34 孔

40 接纳件

42 盖件

44 滑动轴承

46 螺纹和接纳件销

48 转动销

49 摆动销

50 壳体

51 壳体底部

52 壳体盖件

54 线性轴承

56 下部的支架

60 物体

70 夹紧设备

72 上部的夹爪

74 下部的夹爪

76 摆动销接纳件

α 第一杠杆臂和第二杠杆臂之间的角

Claims (16)

1.一种用于使物体往复运动的运动装置(1)，具有壳体(50)、能转动地接纳在壳体(50)上的驱动元件(10)，与该驱动元件(10)通过第一杠杆臂(14)以不能相对转动的方式耦连的第一凸轮从动件(12)以及被接纳在壳体(50)上的凸轮盘(20)，在该凸轮盘上固定有用于物体的接纳件(40)，在该接纳件(40)中成型有第一控制曲线(22)，第一凸轮从动件(12)以如下方式接合到该第一控制曲线中，即在驱动元件(10)旋转时第一凸轮从动件(12)使凸轮盘(20)往复运动，其特征在于，在凸轮盘(20)或与凸轮盘耦连的另一凸轮盘中成型有第二控制曲线(24)，驱动元件(10)以不能相对转动的方式与接合在第二控制曲线(24)中的第二凸轮从动件(16)耦连，所述第二凸轮从动件被接纳在第二杠杆臂(18)上，该第二杠杆臂被布置成相对于第一杠杆臂(14)偏转一规定角度(α)。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，第一控制曲线(22)和第二控制曲线(24)彼此搭接地成型在同一凸轮盘(20)中。

3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，第一控制凸轮(22)具有椭圆形状，第一控制曲线(22)的长轴相对于接纳件(40)的运动方向转过一角度。

4.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，第一杠杆臂和第二杠杆臂的长度、第一杠杆臂和第二杠杆臂之间的角度(α)以及第一和第二控制曲线的位置和形状被选择成，使得这些曲线都不具有底切。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，第一杠杆臂和第二杠杆臂之间的角度(α)值为75°至115°。

6.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，第一杠杆臂和第二杠杆臂的长度、第一杠杆臂和第二杠杆臂之间的角度(α)以及第一和第二控制曲线的位置和形状被这样选择，使得至少一个控制曲线具有至少一个底切，且所属的控制曲线的引导面(23a、23b；25a、25b)在底切区域中开口并与第二控制曲线(24)一起引导第二凸轮从动件(16)。

7.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，第一杠杆臂和第二杠杆臂一体成型。

8.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述装置具有至少另一控制曲线，该至少另一控制曲线分别具有另一凸轮从动件。

9.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，用于在壳体(50)上的物体的接纳件(40)在滑动轴承(54)中被引导。

10.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述壳体(50)在周向是封闭的，在接纳件(40)往复运动期间在壳体(50)和接纳件(40)之间在纵向方向上产生的间隙被长度可变的封闭装置(30)封闭。

11.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述接纳件(40)通过能翻转和能摆动的活节连接与用于物体的夹紧装置(70)耦连。

12.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述运动是速度恒定的直线往复运动。

13.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述物体是造纸机中的喷管，以及凸轮盘(20)能直线运动地被接纳在壳体(50)上。

14.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，第一杠杆臂和第二杠杆臂成型为片状的板。

15.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述封闭装置(30)是卷帘。

16.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述夹紧装置是夹爪(72、74)。