CN108425702A - 将气缸直线往复运动变换为周期性运动的机构及工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种将气缸直线往复运动变换为周期性运动的机构，包括：能够实现往复式运动的动力源、双齿条机构和凸轮机构，所述的动力源与双齿条机构连接，所述凸轮机构上设有传动机构，所述传动机构远离凸轮机构的一端设有不完全齿轮，所述不完全齿轮设于双齿条机构的内部，并与双齿条机构相配合；所述的凸轮的一侧设有执行机构。通过双齿条机构和不完全齿轮的啮合传动方式将动力源触发与回程两个动作转换成不完全齿轮的单向连续转动，将动力源的往复直线运动转化为不完全齿轮的旋转运动；再通过传动机构进行运动传递，将气缸输出运动传递至凸轮机构，因此采用凸轮机构间歇运动实现周期的调整，从而大大的提高执行机构的反应周期和响应速度。

Description

将气缸直线往复运动变换为周期性运动的机构及工作方法

技术领域

本发明属于机械技术领域，特别涉及一种将气缸直线往复运动变换为周期性运动的机构。

背景技术

气压传动和控制是生产过程自动化和机械化最有效的手段之一。气动装置凭借结构简单、使用安全、绿色环保、便于调节压力等特点在自动化生产线上应用十分广泛。气缸是最常用的气动装置之一，常作为自动化设备装夹、定位等执行元件。在自动化生产线上周期性运动控制是实现各工序作业和工序转换的重要手段。常用的周期性运动控制方式主要有两大类：一类是通过机械结构设计实现周期性运动控制；另一类是通过电机等自动化控制手段实现运动控制。相比于机械结构设计，通过电机等自动化控制手段成本较高，控制要求严格。而通过齿轮、凸轮、棘轮等零件的组合设计实现周期性输出的运动平稳、可靠，结构设计简单，并且能够承受较大载荷。但气缸运动属于直线往复固定周期运动，当执行元件响应周期与气缸动作周期不相同时，存在着输出周期实现困难。

发明内容

发明目的：为了克服以上不足，本发明的目的是提供一种将气缸直线往复运动变换为周期性运动的机构，其结构简单，设计合理，易于生产，自动化程度高，提高了工作效率，极大降低了设计成本。

技术方案：为了实现上述目的，本发明提供了一种将气缸直线往复运动变换为周期性运动的机构，包括：能够实现往复式运动的动力源、双齿条机构和凸轮机构，所述的动力源与双齿条机构连接，所述凸轮机构上设有传动机构，所述传动机构远离凸轮机构的一端设有不完全齿轮，所述不完全齿轮设于双齿条机构的内部，并与双齿条机构相配合；所述的凸轮的一侧设有执行机构。

本发明中所述的一种将气缸直线往复运动变换为周期性运动的机构，通过双齿条机构和不完全齿轮的啮合传动方式将动力源触发与回程两个动作转换成不完全齿轮的单向连续转动，同时将动力源的往复直线运动转化为不完全齿轮的旋转运动；再通过一对啮合齿轮进行运动传递，将气缸输出运动传递至凸轮机构，在此过程中由于动力源与执行元件之间动作时序满足一定的周期关系，因此采用凸轮机构间歇运动实现周期的调整，齿轮齿条啮合传动、凸轮推出等机械传动设计使得执行元件响应快速，传动稳定，并且可以通过调节大小啮合齿轮减速比和凸轮轮廓线形状实现不同周期间歇性输出，从而既提高了其工作性能，也很好的解决了动力源与执行机构之间存在运动周期差异问题。

本发明中所述传动机构中设有第一传动轴和第二传动轴，所述第一传动轴上设有第一齿轮，所述第二传动轴上设有第二齿轮，所述第一齿轮和第二齿轮相互咬合，且所述不完全齿轮设于第二传动轴上，通过第一齿轮和第二齿轮。

本发明中所述传动机构采用减速传动机构，其中的第一齿轮的直径大于第二齿轮的直径，通过设计不同直径的齿轮来来实现动力的转换和传递，让其更好的满足动力的改变需求。

本发明中所述的动力源采用气缸，采用气缸作为动力源，弹簧推出机构作为执行元件实现周期性运动输出的设计方式还具有快速响应、刚性传动等特点。

本发明中所述的执行机构中设有推杆，所述推杆上靠近凸轮机构的一侧设有弹簧，且所述推杆上设有挡块，所述弹簧的设置，采用双齿条机构和不完全齿轮实现气缸代替电机控制，满足快速响应、传动平稳可靠、节约生产制造成本等要求。

本发明中所述第一齿轮和第二齿轮的大小根据实际的工作需要能够进行更换，大大的提高其适应性和使用范围。

本发明中所述的将气缸直线往复运动变换为周期性运动的机构的工作方法，具体的工作方法如下：

1）：首先根据图纸对其进行组装，然后启动动力源，在动力源的驱动下，双齿条机构向前运动；

2）：在双齿条机构移动的过程中，不完全齿轮与双齿条机构一侧发生啮合转动；

3）：由于不完全齿轮设于第二传动轴，因而在不完全齿轮转动的过程中，不完全齿轮通过第二传动轴将动力传给第二齿轮；

4）：由于第一齿轮和第二齿轮相互咬合，因而在第二齿轮转动时，其与第一齿轮咬合的部分将推动第一齿轮运动，两者实现运动传递；

5）：第一齿轮通过第一传动轴将转动传递只凸轮机构；

6）：然后凸轮机构将会触发执行机构中弹簧，在执行机构被触发过程中，弹簧被压紧，弹簧推动推杆相对挡块执行向前伸出动作，完成T/4运动；

7）：然后动力源执行回程动作，在动力源回程时，双齿条机构同步往回运动，在此过程中，不完全齿轮与双齿条机构另一侧啮合转动，不完全齿轮继续保持原旋转方向通过第二传动轴将动力传至第二齿轮，第二齿轮与第一齿轮啮合的部分将运动传递到第一齿轮；

9）：然后第一齿轮通过第一传动轴将运动传递至凸轮机构；

10）、凸轮机构进入回程运动区间，在凸轮机构带动下，与之连接的执行机构中的弹簧依靠弹性复位，并带动推杆回程，至此完成T/2运动；

11）：然后动力源触发，在动力源的驱动下双齿条机构向前运动，不完全齿轮与双齿条机构一侧发生啮合传动，不完全齿轮通过第二传动轴将动力传递至第二齿轮；

12）：然后第二齿轮通过与第一齿轮啮合的部分将运动传递至第一齿轮上，第一齿轮通过第一传动轴将动力传递至凸轮机构，然后凸轮机构进入运动保持区间，此过程中执行机构未被触发，其中的弹簧保持动作复位状态，完成3T/4运动；

13）：然后动力源执行回程动作，双齿条机构同步往回运动，在双齿条机构的带动下，不完全齿轮与双齿条机构另一侧啮合转动，不完全齿轮继续保持原旋转方向通过第二传动轴将运动传至第二齿轮，第二齿轮与第一齿轮啮合部分将动力传递至第一齿轮，第一齿轮通过第一传动轴将运动传递至凸轮机构；

14）最后凸轮机构仍然在运动保持区间，在此过程中执行机构中的弹簧未被触发，保持复位状态，完成周期T运动。

上述技术方案可以看出，本发明具有如下有益效果：

1、本发明中所述的一种将气缸直线往复运动变换为周期性运动的机构，通过双齿条机构和不完全齿轮的啮合传动方式将动力源触发与回程两个动作转换成不完全齿轮的单向连续转动，同时将动力源的往复直线运动转化为不完全齿轮的旋转运动；再通过一对啮合齿轮进行运动传递，将气缸输出运动传递至凸轮机构，在此过程中由于动力源与执行元件之间动作时序满足一定的周期关系，因此采用凸轮机构间歇运动实现周期的调整，齿轮齿条啮合传动、凸轮推出等机械传动设计使得执行元件响应快速，传动稳定，并且可以通过调节大小啮合齿轮减速比和凸轮轮廓线形状实现不同周期间歇性输出，从而既提高了其工作性能，也很好的解决了动力源与执行机构之间存在运动周期差异问题。

2、本发明中所述传动机构采用减速传动机构，其中的第一齿轮的直径大于第二齿轮的直径，通过设计不同直径的齿轮来来实现动力的转换和传递，让其更好的满足动力的改变需求。

3、本发明中所述的动力源采用气缸，采用气缸作为动力源，弹簧推出机构作为执行元件实现周期性运动输出的设计方式还具有快速响应、刚性传动等特点。

4、本发明中所述的执行机构中设有推杆，所述推杆上靠近凸轮机构的一侧设有弹簧，且所述推杆上设有挡块，所述弹簧的设置，采用双齿条机构和不完全齿轮实现气缸代替电机控制，满足快速响应、传动平稳可靠、节约生产制造成本等要求。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明中双齿条机构和不完全齿轮的安装结构示意图；

图3为本发明中传动机构和双齿条机构安装结构示意图；

图4为本发明中动力源于执行机构动作时序图；

图中：动力源-1、双齿条机构-2、凸轮机构-3、传动机构-4、第一传动轴-41、第二传动轴-42、不完全齿轮5、执行机构-6、推杆61、弹簧62、挡块63、第一齿轮-7、第二齿轮-8。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明。

实施例1

如图所示的一种将气缸直线往复运动变换为周期性运动的机构，包括：能够实现往复式运动的动力源1、双齿条机构2和凸轮机构3，所述的动力源1与双齿条机构2连接，所述凸轮机构3上设有传动机构4，所述传动机构4远离凸轮机构3的一端设有不完全齿轮5，所述不完全齿轮5设于双齿条机构2的内部，并与双齿条机构2相配合；所述的凸轮机构3的一侧设有执行机构6。

本实施例中所述传动机构4中设有第一传动轴41和第二传动轴42，所述第一传动轴41上设有第一齿轮7，所述第二传动轴42上设有第二齿轮8，所述第一齿轮7和第二齿轮8相互咬合，且所述不完全齿轮5设于第二传动轴42上。

本实施例中所述传动机构4采用减速传动机构，其中的第一齿轮7的直径大于第二齿轮8的直径。

本实施例中所述的执行机构6中设有推杆61，所述推杆61上靠近凸轮机构3的一侧设有弹簧62，且所述推杆61上设有挡块63。

本实施例中所述的动力源1采用气缸。

本实施例中所述第一齿轮7和第二齿轮8的大小根据实际的工作需要能够进行更换。

实施例2

如图所示的一种将气缸直线往复运动变换为周期性运动的机构，包括：能够实现往复式运动的动力源1、双齿条机构2和凸轮机构3，所述的动力源1与双齿条机构2连接，所述凸轮机构3上设有传动机构4，所述传动机构4远离凸轮机构3的一端设有不完全齿轮5，所述不完全齿轮5设于双齿条机构2的内部，并与双齿条机构2相配合；所述的凸轮机构3的一侧设有执行机构6。

本实施例中所述传动机构4中设有第一传动轴41和第二传动轴42，所述第一传动轴41上设有第一齿轮7，所述第二传动轴42上设有第二齿轮8，所述第一齿轮7和第二齿轮8相互咬合，且所述不完全齿轮5设于第二传动轴42上。

本实施例中所述传动机构4采用减速传动机构，其中的第一齿轮7的直径大于第二齿轮8的直径。

本实施例中所述的执行机构6中设有推杆61，所述推杆61上靠近凸轮机构3的一侧设有弹簧62，且所述推杆61上设有挡块63。

本实施例中所述的动力源1采用气缸。

本实施例中所述第一齿轮7和第二齿轮8的大小根据实际的工作需要能够进行更换。

例如以动力源1与执行机构6中弹簧62动作周期比为2:1为例，考虑到气缸触发后会立即产生收缩回程动作，因此将凸轮轮廓线分为4段设计完成执行机构6中弹簧62的动作周期，执行机构6中的弹簧62动作结束后依靠自身弹性复位。具体的工作过程如下：

本实施例中所述的将气缸直线往复运动变换为周期性运动的机构的工作方法，具体的工作方法如下：

1）：首先根据图纸对其进行组装，然后启动动力源1，在动力源1的驱动下，双齿条机构2向前运动；

2）：在双齿条机构2移动的过程中，不完全齿轮5与双齿条机构2一侧发生啮合转动；

3）：由于不完全齿轮5设于第二传动轴42，因而在不完全齿轮5转动的过程中，不完全齿轮5通过第二传动轴42将动力传给第二齿轮8；

4）：由于第一齿轮7和第二齿轮8相互咬合，因而在第二齿轮8转动时，其与第一齿轮7咬合的部分将推动第一齿轮7运动，两者实现运动传递；

5）：第一齿轮7通过第一传动轴41将转动传递只凸轮机构3；

6）：然后凸轮机构3将会触发执行机构6中弹簧62，在执行机构6被触发过程中，弹簧62被压紧，弹簧62推动推杆61相对挡块63执行向前伸出动作，完成T/4运动；

7）：然后动力源1执行回程动作，在动力源1回程时，双齿条机构2同步往回运动，在此过程中，不完全齿轮5与双齿条机构2另一侧啮合转动，不完全齿轮5继续保持原旋转方向通过第二传动轴42将动力传至第二齿轮8，第二齿轮8与第一齿轮7啮合的部分将运动传递到第一齿轮7；

8）：然后第一齿轮7通过第一传动轴41将运动传递至凸轮机构3；

9）：凸轮机构3进入回程运动区间，在凸轮机构3带动下，与之连接的执行机构6中的弹簧62依靠弹性复位，并带动推杆回程，至此完成T/2运动；

10）：然后动力源1触发，在动力源1的驱动下双齿条机构2向前运动，不完全齿轮5与双齿条机构2一侧发生啮合传动，不完全齿轮5通过第二传动轴42将动力传递至第二齿轮8；

11）：然后第二齿轮8通过与第一齿轮7啮合的部分将运动传递至第一齿轮7上，第一齿轮7通过第一传动轴41将动力传递至凸轮机构3，然后凸轮机构3进入运动保持区间，此过程中执行机构6未被触发，其中的弹簧62保持动作复位状态，完成3T/4运动；

12）：然后动力源1执行回程动作，双齿条机构2同步往回运动，在双齿条机构2的带动下，不完全齿轮5与双齿条机构2另一侧啮合转动，不完全齿轮2继续保持原旋转方向通过第二传动轴42将运动传至第二齿轮8，第二齿轮8与第一齿轮7啮合部分将动力传递至第一齿轮7，第一齿轮7通过第一传动轴41将运动传递至凸轮机构3；

13）：最后凸轮机构3仍然在运动保持区间，在此过程中执行机构6中的弹簧62未被触发，保持复位状态，完成周期T运动。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种将气缸直线往复运动变换为周期性运动的机构，其特征在于：包括：能够实现往复式运动的动力源（1）、双齿条机构（2）和凸轮机构（3），所述的动力源（1）与双齿条机构（2）连接，所述凸轮机构（3）上设有传动机构（4），所述传动机构（4）远离凸轮机构（3）的一端设有不完全齿轮（5），所述不完全齿轮（5）设于双齿条机构（2）的内部，并与双齿条机构（2）相配合；所述的凸轮机构（3）的一侧设有执行机构（6）。

2.根据权利要求1所述的将气缸直线往复运动变换为周期性运动的机构，其特征在于：所述传动机构（4）中设有第一传动轴（41）和第二传动轴（42），所述第一传动轴（41）上设有第一齿轮（7），所述第二传动轴（42）上设有第二齿轮（8），所述第一齿轮（7）和第二齿轮（8）相互咬合，且所述不完全齿轮（6）设于第二传动轴（42）上。

3.根据权利要求2所述的将气缸直线往复运动变换为周期性运动的机构，其特征在于：所述传动机构（4）采用减速传动机构，其中的第一齿轮（7）的直径大于第二齿轮（8）的直径。

4.根据权利要求1所述的将气缸直线往复运动变换为周期性运动的机构，其特征在于：所述的执行机构（6）中设有推杆（61），所述推杆（61）上靠近凸轮机构（3）的一侧设有弹簧（62），且所述推杆（61）上设有挡块（63）。

5.根据权利要求1所述的将气缸直线往复运动变换为周期性运动的机构，其特征在于：所述的动力源（1）采用气缸。

6.根据权利要求2所述的将气缸直线往复运动变换为周期性运动的机构，其特征在于：所述第一齿轮（7）和第二齿轮（8）的大小根据实际的工作需要能够进行更换。

7.根据权利要求1至6任一项所述的将气缸直线往复运动变换为周期性运动的机构的工作方法，其特征在于：具体的工作方法如下：

1）：首先根据图纸对其进行组装，然后启动动力源（1），在动力源（1）的驱动下，双齿条机构（2）向前运动；

2）：在双齿条机构（2）移动的过程中，不完全齿轮（6）与双齿条机构（2）一侧发生啮合转动；

3）：由于不完全齿轮（6）设于第二传动轴（42），因而在不完全齿轮（6）转动的过程中，不完全齿轮（6）通过第二传动轴（42）将动力传给第二齿轮（8）；

4）：由于第一齿轮（7）和第二齿轮（8）相互咬合，因而在第二齿轮（8）转动时，其与第一齿轮（7）咬合的部分将推动第一齿轮（7）运动，两者实现运动传递；

5）：第一齿轮（7）通过第一传动轴（41）将转动传递只凸轮机构（3）；

6）：然后凸轮机构（3）将会触发执行机构（6）中弹簧（62），在执行机构（6）被触发过程中，弹簧（62）被压紧，弹簧（62）推动推杆（61）相对挡块（63）执行向前伸出动作，完成T/4运动；

7）：然后动力源（1）执行回程动作，在动力源（1）回程时，双齿条机构（2）同步往回运动，在此过程中，不完全齿轮（6）与双齿条机构（2）另一侧啮合转动，不完全齿轮（6）继续保持原旋转方向通过第二传动轴（42）将动力传至第二齿轮（8），第二齿轮（8）与第一齿轮（7）啮合的部分将运动传递到第一齿轮（7）；

8）：然后第一齿轮（7）通过第一传动轴（41）将运动传递至凸轮机构（3）；

9）：凸轮机构（3）进入回程运动区间，在凸轮机构（3）带动下，与之连接的执行机构（6）中的弹簧（62）依靠弹性复位，并带动推杆回程，至此完成T/2运动；

10）：然后动力源（1）触发，在动力源（1）的驱动下双齿条机构（2）向前运动，不完全齿轮（6）与双齿条机构（2）一侧发生啮合传动，不完全齿轮（6）通过第二传动轴（42）将动力传递至第二齿轮（8）；

11）：然后第二齿轮（8）通过与第一齿轮（7）啮合的部分将运动传递至第一齿轮（7）上，第一齿轮（7）通过第一传动轴（41）将动力传递至凸轮机构（3），然后凸轮机构（3）进入运动保持区间，此过程中执行机构（6）未被触发，其中的弹簧（62）保持动作复位状态，完成3T/4运动；

12）：然后动力源（1）执行回程动作，双齿条机构（2）同步往回运动，在双齿条机构（2）的带动下，不完全齿轮（6）与双齿条机构（2）另一侧啮合转动，不完全齿轮（2）继续保持原旋转方向通过第二传动轴（42）将运动传至第二齿轮（8），第二齿轮（8）与第一齿轮（7）啮合部分将动力传递至第一齿轮（7），第一齿轮（7）通过第一传动轴（41）将运动传递至凸轮机构（3）；

13）：最后凸轮机构（3）仍然在运动保持区间，在此过程中执行机构（6）中的弹簧（62）未被触发，保持复位状态，完成周期T运动。