CN111156299A - 旋转轴的回转定位机构 - Google Patents

Abstract

一种旋转轴的回转定位机构，包括并邻设置且可相对移动的第一从动件与第二从动件，第一从动件与第二从动件具有错位设计的齿列同时与齿轮啮合，当第一从动件与第二从动件受到相反力的作用时能夹挤齿轮使之不会晃动。当齿轮是旋转轴的一部分且旋转轴一端结合物件时，物件能进行旋转动作，并在旋转到达定位点时不会晃动而保持在精准定位的状态。

Description

旋转轴的回转定位机构

技术领域

本发明是与传动机构有关；特别是指一种可对旋转轴产生回转定位效果的齿轮传动机构。

背景技术

传动机构是指可以将动力提供的运动方式、方向或速度加以改变者，常见的有利用机件间的摩擦力来传递动力，或者利用啮合方式来传递动力以驱使机器部件的运动或是运转。以啮合传动机构为例，是透过凸齿间的互相咬合而发挥传递运动可靠及适用载荷大的效果，因此广泛应用于工具机中。

图1至图3所示为一种已知的齿轮传动机构，其透过驱使齿条(Racks)1往复移动而传动与的啮合的齿轮2产生正反向的转动，前述配置方式是将直线运动改变为转动模式，当齿轮2是旋转轴3的一部分时，可带动结合在旋转轴3一端的物件产生相对应的转动。以工具机的换刀臂4为例，即是结合在旋转轴3一端而随之转动以执行换刀作业，然而，换刀臂4在停止状态下，因齿条1的凸齿1a与齿轮2的凸齿2a在啮合部位之间存在着齿隙G，使得旋转轴3仍有微小的回转空间，该情形造成换刀臂4无法精准定位在不晃动的停止位置而徒增困扰，类似的情形不限于物件是换刀臂的场合中，其他例如物件是旋转台时亦将因为齿隙的存在而难以在停止运动的状态下保持极佳的稳固性。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种旋转轴的回转定位机构，是在机构停止运动的状态下能对旋转轴产生极佳的精准定位。

缘以达成上述目的，本发明提供一种旋转轴的回转定位机构，旋转轴具有齿轮，回转定位机构包括具有第一齿列的第一从动件与具有第二齿列的第二从动件，其中第一从动件与第二从动件并邻设置，齿轮同时与第一齿列及第二齿列啮合；当第一从动件受第一方向力作用，第二从动件受第二方向力作用，且第一方向力与第二方向力的方向相反时，第一齿列与第二齿列推夹齿轮。

本发明的效果在于透过第一从动件与第二从动件能够相对移动且受到相反力的作用时能夹挤齿轮使之不会晃动。

附图说明

图1为已知齿轮传动机构的俯视图；

图2为图1的前视图；

图3为图2中“A”部分的局部放大图；

图4为本发明一较佳实施例的回转定位机构与旋转轴配置的立体图；

图5为图4的俯视图；

图6为图5的前视的局部图；

图7为本发明另一较佳实施例的回转定位机构与旋转轴的分解图；

图8为图7中构件的组合立体图；

图9为图8的9－9方向剖视图；

图10为图8的局部剖面的俯视图；

图11为图9的局部放大图；

图12为图11的局部剖面的俯视图；

图13为图10的局部放大图；

图14类同图10，揭示旋转轴转动的状态；

图15类同图11，揭示对应图14当中旋转轴转动的状态；

图16A及图16B分别为图14中“B”部分及“C”部分的局部放大图；

图17为立体图，揭示回转定位机构包括定位环及偏压件。

【符号说明】

[本发明]

100回转定位机构

10第一从动件

12第一齿列 14第一凸齿 14a第一前齿面

14b第一后齿面 16第一齿谷 18定位环

20第二从动件

22第二齿列 24第二凸齿 24a第二前齿面

24b第二后齿面 26第二齿谷

30回转座

32轴孔 34贯孔 36偏压件

36a接触面

40缸管

50第一加压缸

60第二加压缸

70第一顶推件

72第一顶抵面

80第二顶推件

82第二顶抵面

90控制模块

200旋转轴

201齿轮 201a啮合齿 202轴承

203密封环

G1、G2间隙

F1第一方向力

F2第二方向力

L1第一径向线

L2第二径向线

具体实施方式

为能更清楚地说明本发明，兹举较佳实施例并配合附图详细说明如后。请参图4至图6所示的回转定位机构100，是可用于传动旋转轴200，所述旋转轴200具有齿轮201，且旋转轴200的一端可结合物件(图未示)并带动物件转动，因应适用场合的不同，所述物件可以是工具机的换刀臂或者是其他须经过转动并且能在停止转动时精准定位的物体。

回转定位机构100包括有并邻设置且能够相对移动的第一从动件10与第二从动件20，且第一从动件10具有第一齿列12，第二从动件20具有第二齿列22，旋转轴200的齿轮201同时与第一齿列12及第二齿列22啮合。在本实施例中，齿轮201为具有多个沿着圆周设置的啮合齿201a的正齿轮(Spur gears)，第一从动件10和第二从动件20分别为独立的齿条(Racks)，且彼此间以平行轴(Parallel shafts)方式配置。当回转定位机构100停止运动且旋转轴200停止转动时，第一从动件10受第一方向力F1作用，第二从动件20受第二方向力F2作用，且第一方向力F1与第二方向力F2的方向相反，使得第一齿列12与第二齿列22呈错位设置并据以消弭齿隙，进而能推夹齿轮201以使旋转轴200保持在不会晃动的稳定状态，相对使得结合在旋转轴200一端的物件能获得精准定位。前述第一方向力F1与第二方向力F2可以是其中之一为作用力，另一者为反作用力，不排除也可以是源自不同的压力源所造成。

请再配合图7至图10所示，在一实施例中的回转定位机构100除了包括上述的第一从动件10与第二从动件20之外，还进一步包括有回转座30、缸管40、第一加压缸50、第二加压缸60、第一顶推件70、第二顶推件80及控制模块90。其中，回转座30位置居中且具有轴孔32为外部套设有轴承202及密封环203的旋转轴200可转动地穿设其中，旋转轴200的一端并穿出回转座30而可结合物件(例如换刀臂)，回转座30的相对两侧分别连结一个圆筒形的缸管40，该二缸管40外再分别连结第一加压缸50与第二加压缸60，且各个缸管40内分别设置可沿着轴向移动的第一顶推件70与第二顶推件80，控制模块90控制第一加压缸50产生第一方向力F1作用于第一顶推件70，或是控制第二加压缸60产生第二方向力F2作用于第二顶推件80。前述第一方向力F1和第二方向力F2的产生可以是来自于油压或者是气压所造成，控制模块90可以包括一种电磁阀，用来切换液压油或是气体的流向，易言之，在第一加压缸50与第二加压缸60的其中一者产生方向力时，另一者则呈释压的状态。

本实施例的第一从动件10与第二从动件20为相同长度的齿条，其中，第一从动件10的第一齿列12由沿着轴向排列设置的多个第一凸齿14构成，每一个第一凸齿14具有相背对的第一前齿面14a与第一后齿面14b，相邻第一凸齿14之间并形成第一齿谷16；第二从动件20的第二齿列22由沿着轴向排列设置的多个第二凸齿24构成，每一个第二凸齿24具有相背对的第二前齿面24a与第二后齿面24b，相邻第二凸齿24之间形成第二齿谷26。前述第一齿列12的齿距与第二齿列22的齿距相同，但第一齿列12与第二齿列22并非位在完全对齐的位置，也就是说当第一从动件10与第二从动件20的两端对齐时，第一齿列12与第二齿列22是呈错位的，但错位的差距仍能为一个啮合齿进入相对应的第一齿谷16与第二齿谷26中。

第一从动件10与第二从动件20并邻穿设于回转座30的贯孔34中，且两端伸至缸管40中而与旋转轴200呈正交摆设，第一从动件10与第二从动件20位在属于一种活塞结构的第一顶推件70与第二顶推件80之间，其中第一顶推件70具有第一顶抵面72抵接第一从动件10的一端，第二顶推件80具有第二顶抵面82抵接第二从动件20的一端。在图9及图10所揭示的回转定位机构100中，第一加压缸50产生第一方向力F1作用于第一顶推件70，第一顶推件70向右抵推第一从动件10，第二顶推件80因第二加压缸60呈释压状态而止于第二加压缸60的内侧壁，使得第二从动件20承受着反作用力(即第二方向力F2)，请再配合图11至图13所示，当控制模块90停止控制动作而使得第一从动件10与第二从动件20也停止运动时，第一凸齿14是以其第一前齿面14a与第二凸齿24的第二后齿面24b前后抵接位在第一径向线L1上的对应啮合齿201a的相对两侧齿面，此时的啮合齿201a与第一凸齿14及第二凸齿24之间并无任何的齿隙存在，至此，旋转轴200停止转动且保持在不会晃动的稳定状态，连带使得结合在旋转轴200一端的物件获得精准定位，于此同时，因第一齿列12与第二齿列22的错位设计，使得第一从动件10的另一端与第二顶抵面82保持着间隙G1，第二从动件20的另一端与第一顶抵面72保持着同样的间隙G1。

当欲驱使旋转轴200转动而使控制模块90改为控制第二加压缸60产生第二方向力F2作用于第二顶推件80，且第一加压缸50转为释压状态时，如图14所示，在此程序中的第一方向力F1将不存在，第二方向力F2则不再是反作用力，因此第二顶推件80将向左抵推第二从动件20移动，致其第二凸齿24以直线方向推动啮合齿201a，如图15所示，此时原位在第一径向线L1上的啮合齿201a在偏转至第二径向线L2的过程中，将同步推动第一从动件10以与第二从动件20相同平移的方向移动，由于第二从动件20是以直线方向推动齿轮201，而齿轮201是以旋转方式推动第一从动件10，因此造成第一从动件10的移动行程会略大于第二从动件20的移动行程，参图16A及图16B所示，该情形造成了第一从动件10(第二从动件20)未接触第二顶抵面82(第一顶抵面72)的一端与第二顶抵面82(第一顶抵面72)之间的间隙G2略大于上述图13所揭示状态的间隙G1，同时也使得第一凸齿14往接近重合第二凸齿24的位置靠拢，如此使得齿轮201的啮合齿201a与凸齿之间产生有齿隙，俾利于第一从动件10与第二从动件20能够顺畅地啮合传动旋转轴200作转动。

当第一顶推件70移动至止于第一加压缸50的内侧壁时，控制模块90将停止控制动作，此时的第二顶推件80仍承受着缸管40内的油压或者是气压而受有第二方向力F2的作用，第一顶推件70则因止于第一加压缸50的内侧壁而受有反作用力(即第一方向力F1)的作用，该情形使得从动件一端与顶推件的顶抵面之间的距离再次减缩为间隙G1，并将因此再次造成第一凸齿14以其第一前齿面14a与第二凸齿24的第二后齿面24b前后抵接对应啮合齿的相对两侧齿面，至此表示完成旋转轴200的转动控制，且旋转轴200停止转动并保持在不会晃动的稳定状态。

由上述可知，本发明透过并邻设置且能够相对移动的第一从动件10与第二从动件20来同步啮合传动齿轮201转动，更在其中之一者受到抵挡而无法前进时，因分别承受著作用力与反作用力的配对力影响而夹挤齿轮201的啮合齿201a以预防松动。申言之，当旋转轴200一端结合的物件是换刀臂时，换刀臂能在旋转到达定位点时不会有微小的晃动情形而能保持在精准定位的状态。

请再参图17所示，上述实施例中的第一从动件10与第二从动件20的外部可选择套设至少一个定位环18用以稳定彼此间的相对位置，图中显示使用两个定位环套设在从动件的两端。另外，可在回转座30中增设一个偏压件36，用以对第一从动件10与第二从动件20提供一偏压力而使齿轮与齿列之间保持良好的啮合关系，偏压件36具有接触面36a与第一从动件10及第二从动件20的外型轮廓配合，而偏压力的产生可以是弹簧，也可以是从具有可调整位置的螺栓来获得，前述螺栓螺合在回转座30的一个螺孔中。

上述实施例中用以驱使旋转轴转动的方式是由具有直向设置齿列的齿条所达成，然而在其他的实施例中也可以是一种内齿轮(Internal gears)与正齿轮(Spur gears)的组合，亦即旋转轴的齿轮仍为正齿轮，而第一从动件与第二从动件分别为并邻设置且与正齿轮具有相同旋转中心并可相对转动的内齿轮，内齿轮的齿列是圆环状的且彼此间仍为错位设计，其可达成相同上述实施例的驱使旋转轴转动，并在停止状态下对旋转轴产生限位效果而不会晃动。

以上所述仅为本发明较佳可行实施例而已，举凡应用本发明说明书及申请专利范围所为的等效变化，理应包含在本发明的专利范围内。

Claims (9)

1.一种旋转轴的回转定位机构，其特征在于，该旋转轴具有一齿轮，该回转定位机构包括：

一第一从动件，具有一第一齿列；

一第二从动件，是并邻于该第一从动件且具有一第二齿列；其中该旋转轴的该齿轮同时与该第一齿列及该第二齿列啮合；

借此，在该第一从动件受一第一方向力作用，该第二从动件受一第二方向力作用，且该第一方向力与该第二方向力的方向相反时，该第一齿列与该第二齿列推夹该齿轮。

2.根据权利要求1所述的旋转轴的回转定位机构，其特征在于，该第一方向力与该第二方向力的一者为作用力，另一者为反作用力。

3.根据权利要求2所述的旋转轴的回转定位机构，其特征在于，包括一第一顶推件与一第二顶推件，该第一顶推件具有一第一顶抵面，该第二顶推件具有一第二顶抵面，该第一从动件与该第二从动件设置于该第一顶推件与该第二顶推件之间，其中该第一从动件一端抵接该第一顶抵面，另一端与该第二顶抵面保持一间隙，该第二从动件一端抵接该第二顶抵面，另一端与该第一顶抵面保持一间隙。

4.根据权利要求3所述的旋转轴的回转定位机构，其特征在于，包括一第一加压缸与一第二加压缸，其中该第一加压缸产生该第一方向力作用于该第一从动件时，该第二顶推件对该第二从动件产生反作用力；该第二加压缸产生该第二方向力作用于该第二从动件，该第一顶推件对该第一从动件产生反作用力。

5.根据权利要求4所述的旋转轴的回转定位机构，其特征在于，包括一控制模块，该控制模块控制该第一加压缸与该第二加压缸的一者产生方向力时，另一者则为释压状态。

6.根据权利要求2-5任一项所述的旋转轴的回转定位机构，其特征在于，该旋转轴的该齿轮具有沿着圆周设置的多个啮合齿，该第一从动件的第一齿列具有沿着轴向排列设置的多个第一凸齿且相邻第一凸齿之间形成一第一齿谷，该第二从动件的第二齿列具有沿着轴向排列设置的多个第二凸齿且相邻第二凸齿之间形成一第二齿谷；其中该啮合齿位于相对应的第一齿谷与第二齿谷中，且该第一齿谷与该第二齿谷是呈错位设置。

7.根据权利要求6所述的旋转轴的回转定位机构，其特征在于，每一该第一凸齿具有相背对的一第一前齿面与一第一后齿面，每一该第二凸齿具有相背对的一第二前齿面与一第二后齿面；其中该第一凸齿的第一前齿面与该第二凸齿的第二后齿面分别抵接对应啮合齿的相对两侧齿面，或者是该第一凸齿的第一后齿面与该第二凸齿的第二前齿面分别抵接对应啮合齿的相对两侧齿面。

8.根据权利要求6所述的旋转轴的回转定位机构，其特征在于，该第一从动件与该第二从动件的外部共同套设至少一定位环。

9.根据权利要求6所述的旋转轴的回转定位机构，其特征在于，包括一偏压件用以对该第一从动件与该第二从动件提供一偏压力，使该第一齿列与该第二齿列啮合该齿轮。

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