CN116409595A - 一种次摆线齿条啮合滚轮多工位循环模组及其循环工作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种次摆线齿条啮合滚轮多工位循环模组及其循环工作方法，所述多工位循环模组设置于主体上，所述主体上设置有导轨、驱动组件、工位组件与旋转机构；所述导轨沿直线设置于所述主体上；本发明的工位组件在驱动组件的两侧对称且紧密分布，结构简单紧凑，整体体积小，有效减少了设备的占地面积，比传统多工位转盘的占地面积减少40％以上，本发明采用滚轮和次摆线齿条的无齿隙啮合，使得工位组件既能够快速定位，又可以得到很高的重复定位精度，工位组件的重复定位精度达到±0.02mm，且不会随工位组件数量的增多而发生变化，本发明的工位模组的数量可根据实际工况进行增减，在数量上无上限，适用性好，且用途广泛，本发明在工位组件的负载增大时也能够快速提升传送速度，实现工位组件的高速传送。
Description
技术领域
本发明涉及高精度、高速度的自动化多工位传送技术，具体涉及次摆线齿条啮合滚轮传动技术，更具体而言，涉及一种次摆线齿条啮合滚轮多工位循环模组及其循环工作方法。
背景技术
在自动化生产线上，设备的生产和加工一般都是流水线式作业，诸如分拣、装配、搬运等等都需要涉及到循环、重复性多工位往返传送技术。传统的多工位往返传送技术为循环式多功位转盘传送，采用多工位圆盘式布局，在圆盘中间设置单一的驱动单元，当工位数量增加时，需要增加转盘的面积，容易导致转盘面积过大，使得转盘过于笨重又占地体积过大，同时制造成本太高，不利于生产和加工的进行，也会引起多工位转盘的精度降低，使得重复定位精度差。另外，多工位转盘采用单一的驱动单元，对驱动单元的要求很高，限制了末端执行器加速度的提高，特别是当工位上的负载增大时，驱动单元提升传送速度难，无法高速传送。
发明内容
针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的在于提供一种次摆线齿条啮合滚轮多工位循环模组，其可无限扩展工位，占地面积小，结构简单，并且具有高速、高定位精度、高负载的特点。
本发明的另一目的在于提供一种次摆线齿条啮合滚轮多工位循环模组的工作方式，该工作方式操作简便、安全，能够将直线传送和旋转传送相结合，实现工位组件的循环传送，并且重复定位精度可达±0.02mm。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：
一种次摆线齿条啮合滚轮多工位循环模组，所述多工位循环模组设置于主体上，所述主体上设置有导轨、驱动组件、工位组件与旋转机构；所述导轨沿直线设置于所述主体上；所述多工位循环模组包括多组驱动组件、多组工位组件与两组旋转机构，每一组驱动组件包括滚轮、高精密行星减速机、伺服电机，所述伺服电机的输出轴连接所述高精密行星减速机，所述高精密行星减速机的输出轴连接所述滚轮，所述驱动组件沿直线设置于所述主体的水平中轴线上；所述工位组件包括工位承载板、次摆线齿条、缓冲胶和导轨滑块，所述工位承载板的下表面形成有凹槽，形成所述凹槽的一侧凸边为长边凸台，另一侧凸边为短边凸台，所述短边凸台的下方固定安装所述次摆线齿条，所述次摆线齿条的两端分别设置有所述缓冲胶，所述次摆线齿条和两端的所述缓冲胶的总长度与所述工位承载板的长度相适配；所述导轨滑块固定设置于所述工位承载板的下表面的所述凹槽内，与所述导轨相适配；所述工位组件对称设置于所述驱动组件的两侧，所述缓冲胶面向所述驱动组件的一侧设有齿条，所述次摆线齿条、所述缓冲胶的所述齿条均与所述滚轮相啮合，每两组所述工位组件分别对称设置于一组所述驱动组件的两侧构成一组工位模组，所述工位模组设置有若干组；所述工位模组的起始工位模组与末端工位模组均设置有所述旋转机构，所述旋转机构包括旋转平台与旋转驱动机构，所述旋转平台设置于所述主体上，所述旋转平台的两侧设置有与所述导轨滑块相适配的导轨，所述工位组件设置于所述旋转平台上，所述起始工位模组只在所述驱动组件的一侧设置有所述工位组件，所述末端工位模组则在所述驱动组件的另一侧设置有所述工位组件，当所述旋转驱动机构驱动所述旋转平台产生180°旋转时，所述旋转平台上的所述工位组件由所述驱动组件的一侧转动到另一侧，使得所述起始工位模组与所述末端工位模组的所述工位组件围绕所述滚轮产生180°转向回流，从而所述多工位循环模组形成闭合的循环运动。
作为进一步改进，所述旋转机构还包括大中空齿轮，所述大中空齿轮为圆环结构，所述大中空齿轮通过螺钉固定在旋转平台下方，所述旋转平台中心与所述大中空齿轮中心设有连通的通孔，所述滚轮穿过所述通孔凸出设置于所述旋转平台的表面，所述大中空齿轮的圆环外圈设置有外齿轮，与所述旋转驱动机构的输出轴上的齿轮相啮合。
作为进一步改进，所述旋转平台设置于所述主体上，所述旋转平台上的导轨与所述主体上的导轨无缝拼接。
作为进一步改进，所述高精密行星减速机、所述伺服电机、所述旋转驱动机构均设置于所述主体的内部。
作为进一步改进，所述高精密行星减速机通过法兰板连接所述主体。
作为进一步改进，所述次摆线齿条的长度大于所述缓冲胶的长度。
作为进一步改进，所述主体采用铝合金型材的一体化成型。
作为进一步改进，所述驱动组件的输出功率与所述旋转驱动机构的输出功率相同。
本发明的另一目的通过下述技术方案实现：一种次摆线齿条啮合滚轮多工位循环模组的循环工作方法，首先控制台根据所述工位组件的负载以及工况需求对所述多工位循环模组内各伺服电机、高精密行星减速机以及旋转驱动机构的参数进行设定，然后打开电源开关，同步启动所述多工位循环模组的所述伺服电机，所述伺服电机通过所述高精密行星减速机驱动所述滚轮转动，所述滚轮的转动带动两侧的所述次摆线齿条、所述缓冲胶移动，使得所述工位组件均沿直线运动，所述滚轮两侧的所述工位组件的直线运动方向相逆，所述旋转平台在所述旋转驱动机构的驱动下发生180°旋转，所述起始工位模组与所述末端工位模组上的工位组件跟随所述旋转平台发生转向，由所述驱动组件的一侧转动到另一侧，使得所述起始工位模组与所述末端工位模组上的所述工位组件围绕所述次摆线滚轮产生180°转向回流，从而所述多工位循环模组形成闭合的多工位循环运动。
与现有技术相比，本发明的次摆线齿条啮合滚轮多工位循环模组及其循环工作方法，带来的有益效果如下：
1、摒弃了传统的多工位圆盘式布局，通过将导轨设置成直线型，可使工位组件承受很大的动态负载和/或静态负载。
2、本发明将工位组件分别对称设置于驱动组件的两侧，并且次摆线齿条、缓冲胶的齿条均与滚轮相啮合，使得使工位组件在驱动组件的两侧对称且紧密分布，结构简单紧凑，整体体积小，有效减少了设备的占地面积，比传统多工位转盘的占地面积减少40％以上。
3、采用滚轮和次摆线齿条的无齿隙啮合，使得工位组件既能够快速定位，又可以得到很高的重复定位精度，工位组件的重复定位精度达到±0.02mm，且不会随工位组件数量的增多而发生变化。
本发明沿直线设置若干组工位模组，工位模组的数量可根据实际工况进行增减，在数量上无上限，适用性好，且用途广泛。
本发明的次度，实现工位组件的高速传送，传送速度最高可达到2m/s，当需要对工位进行切换时，最快可达到0.18s秒的工位切换时间，不影响模组运行。
6、本发明的滚轮穿过旋转平台中心的通孔与次摆线齿条啮合，当旋转驱动机构驱动旋转平台旋转时，位于旋转平台上的工位组件也随之旋转，同时滚轮摆线齿条啮合滚轮多工位循环模组具有多套驱动组件，每一套驱动组件都能够输出动力，在工位组件的负载增大时也能够快速提升传送速也在高精密行星减速机与伺服电机的驱动下也跟着同步旋转，能让工位组件在旋转时，与旋转平台保持静止，实现直线传送和旋转传送相结合，从而实现工位组件的循环传送。
7、有效减少运行中产生的振动和噪音，使用寿命长，传动精度高。
附图说明
图1是本发明一较佳实施例的次摆线齿条啮合滚轮多工位循环模组的整体结构示意图；
图2是本发明图1所示的驱动组件的整体结构示意图；
图3是本发明图1所示的驱动组件的分解结构示意图；
图4是本发明图1所示的次摆线齿条啮合滚轮多工位循环模组的整体结构另一角度示意图；
图5是本发明图1所述的工位组件的整体结构示意图；
图6是本发明图1所述的工位组件的分解结构示意图；
图7是本发明图1所述的工位组件的整体结构另一角度示意图；
图8是本发明图1所述的旋转机构的整体结构示意图；
图9是本发明图1所述的旋转机构的分解结构示意图；
图10是本发明附图1所示的滚轮和次摆线齿条的传送方向示意图。
附图标记说明：1、工位组件，2、旋转机构，3、主体，4、驱动组件，1-1、工位承载板，1-2、导轨滑块，1-3、次摆线齿条，1-4、缓冲胶，2-1、旋转驱动组件，2-2、旋转平台，4-1、滚轮，4-2、高精密行星减速机，4-3、伺服电机，4-4、法兰板。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”、“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。当一个元件的数目被称为有“多个”，它可以为两个或两个以上的任意数目。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
下面结合附图所示的各实施方式对本发明进行详细说明：
如图1-10所示，为本发明一较佳实施方式的一种次摆线齿条啮合滚轮多工位循环模组，多工位循环模组设置于主体3上，在本发明的一个优选实施例中，主体3采用铝合金型材的一体化成型，使其具有刚性强的优点，能有效减少运行中产生的振动和噪音，也能承受较大负载，还具有很好的美观外形。
主体3上设置有导轨、驱动组件4、工位组件1与旋转机构2；导轨沿直线设置于主体3上；本发明摒弃了传统的多工位圆盘式布局，通过将导轨设置成直线型，可使工位组件1承受很大的动态负载和/或静态负载，静态负载和/或动态负载最高可达数吨。多工位循环模组包括多组驱动组件4、多组工位组件1与两组旋转机构2，具体的，每一组驱动组件4包括滚轮4-1、高精密行星减速机4-2、伺服电机4-3，伺服电机4-3的输出轴连接高精密行星减速机4-2，高精密行星减速机4-2的输出轴连接滚轮4-1，驱动组件4沿直线设置于主体3的水平中轴线上；本发明的工位组件1所承受的动态负载或静态负载可通过增大直线导轨的规格以及改变伺服电机功率和调整高精密行星减速机的减速比来获得，具体数值可根据实际工况来调整。
具体的，工位组件1包括工位承载板1-1、次摆线齿条1-3、缓冲胶1-4和导轨滑块1-2，工位承载板1-1的下表面形成有凹槽，形成凹槽的一侧凸边为长边凸台，另一侧凸边为短边凸台，短边凸台的下方固定安装次摆线齿条1-3，次摆线齿条1-3的两端分别设置有缓冲胶1-4，次摆线齿条1-3和两端的缓冲胶1-4的总长度与工位承载板1-1的长度相适配；本发明通过将缓冲胶1-4的设置于次摆线齿条1-3的两端，能有效减少运行过程中的噪音、震动，延长次摆线齿条1-3的使用寿命。
导轨滑块1-2固定设置于工位承载板1-1的下表面的凹槽内，与导轨相适配；工位组件1对称设置于驱动组件4的两侧，缓冲胶1-4面向驱动组件4的一侧设有齿条，次摆线齿条1-3、缓冲胶1-4的齿条均与滚轮4-1相啮合，每两组工位组件1分别对称设置于一组驱动组件4的两侧构成一组工位模组，工位模组设置有若干组。
本发明将工位组件1分别对称设置于驱动组件4的两侧，并且次摆线齿条1-3、缓冲胶1-4的齿条均与滚轮4-1相啮合，使得使工位组件1在驱动组件4的两侧对称且紧密分布，结构简单紧凑，整体体积小，有效减少了设备的占地面积，比传统多工位转盘的占地面积减少40％以上。本发明采用滚轮和次摆线齿条的无齿隙啮合，使得工位组件1既能够快速定位，又可以得到很高的重复定位精度，工位组件1的重复定位精度达到±0.02mm，且不会随工位组件数量的增多而发生变化。另外，本发明沿直线设置若干组工位模组，工位模组的数量可根据实际工况进行增减，在数量上无上限，适用性好，且用途广泛。另外，本发明的次摆线齿条啮合滚轮多工位循环模组具有多套驱动组件，每一套驱动组件都能够输出动力，在工位组件1的负载增大时也能够快速提升传送速度，实现工位组件1的高速传送，实现工位组件的高速传送，传送速度最高可达到2m/s，当需要对工位进行切换时，最快可达到0.18s秒的工位切换时间，不影响模组运行。具体可以根据工况需求通过调整伺服电机的功率和高精密行星减速机的减速比来改变多工位循环模组的传送速度和匹配工位组件的负载。
工位模组的起始工位模组与末端工位模组均设置有旋转机构2，旋转机构2包括旋转平台2-2与旋转驱动机构2-1，旋转平台2-2设置于主体3上，旋转平台2-2的两侧设置有与导轨滑块相适配的导轨，工位组件1设置于旋转平台2-2上，起始工位模组只在驱动组件4的一侧设置有工位组件1，末端工位模组则在驱动组件4的另一侧设置有工位组件1，当旋转驱动机构2-1驱动旋转平台2-2产生180°旋转时，旋转平台2-2上的工位组件1由驱动组件4的一侧转动到另一侧，使得起始工位模组与末端工位模组的工位组件1围绕滚轮4-1产生180°转向回流，从而多工位循环模组形成闭合的循环运动。
在本发明的一个优选实施例中，旋转机构2还包括大中空齿轮，大中空齿轮为圆环结构，大中空齿轮通过螺钉固定在旋转平台2-2下方，旋转平台2-2中心与大中空齿轮中心设有连通的通孔，滚轮4-1穿过通孔凸出设置于旋转平台2-2的表面，大中空齿轮的圆环外圈设置有外齿轮，与旋转驱动机构2-1的输出轴上的齿轮相啮合。旋转平台2-2设置于主体3上，旋转平台2-2上的导轨与主体3上的导轨无缝拼接。
本发明的滚轮4-1穿过旋转平台中心的通孔与次摆线齿条啮合，当旋转驱动机构2-1驱动旋转平台2-2旋转时，位于旋转平台上的工位组件1也随之旋转，同时滚轮4-1也在高精密行星减速机4-2与伺服电机4-3的驱动下也跟着同步旋转，能让工位组件在旋转180°时，与旋转平台保持静止，实现直线传送和旋转传送相结合，从而实现工位组件的循环传送。
在本发明的一个优选实施例中，高精密行星减速机4-2、伺服电机4-3、旋转驱动机构2-1均设置于主体3的内部。
在本发明的一个优选实施例中，高精密行星减速机4-2通过法兰板4-4连接主体3。
在本发明的一个优选实施例中，次摆线齿条1-3的长度大于缓冲胶1-4的长度。
在本发明的一个优选实施例中，驱动组件的输出功率与旋转驱动机构的输出功率相同。
一种上述的次摆线齿条啮合滚轮多工位循环模组的循环工作方法，首先控制台根据工位组件的负载以及工况需求对多工位循环模组内各伺服电机4-3、高精密行星减速机4-2以及旋转驱动机构的参数进行设定，然后打开电源开关，同步启动多工位循环模组的伺服电机4-3，伺服电机4-3通过高精密行星减速机4-2驱动滚轮4-1转动，滚轮4-1的转动带动两侧的次摆线齿条1-3、缓冲胶1-4移动，使得工位组件1均沿直线运动，滚轮4-1两侧的工位组件1的直线运动方向相逆，旋转平台2-2在旋转驱动机构2-1的驱动下发生180°旋转，起始工位模组与末端工位模组上的工位组件1跟随旋转平台2-2发生转向，由驱动组件4的一侧转动到另一侧，同时滚轮4-1也在高精密行星减速机4-2与伺服电机4-3的驱动下也跟着同步旋转，使得起始工位模组与末端工位模组上的工位组件1围绕滚轮4-1重点中心产生180°转向回流，从而多工位循环模组形成闭合的多工位循环运动。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明较佳的一种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种次摆线齿条啮合滚轮多工位循环模组，所述多工位循环模组设置于主体上，所述主体上设置有导轨、驱动组件、工位组件与旋转机构；其特征在于，所述导轨沿直线设置于所述主体上；所述多工位循环模组包括多组驱动组件、多组工位组件与两组旋转机构，每一组驱动组件包括滚轮、高精密行星减速机、伺服电机，所述伺服电机的输出轴连接所述高精密行星减速机，所述高精密行星减速机的输出轴连接所述滚轮，所述驱动组件沿直线设置于所述主体的水平中轴线上；所述工位组件包括工位承载板、次摆线齿条、缓冲胶和导轨滑块，所述工位承载板的上表面为平整台面，所述工位承载板的下表面形成有凹槽，形成所述凹槽的一侧凸边为长边凸台，另一侧凸边为短边凸台，所述短边凸台的下方固定安装所述次摆线齿条，所述次摆线齿条的两端分别设置有所述缓冲胶，所述次摆线齿条和两端的所述缓冲胶的总长度与所述工位承载板的长度相适配；所述导轨滑块固定设置于所述工位承载板的下表面的所述凹槽内，与所述导轨相适配；所述工位组件对称设置于所述驱动组件的两侧，所述缓冲胶面向所述驱动组件的一侧设有齿条，所述次摆线齿条、所述缓冲胶的所述齿条均与所述滚轮相啮合，每两组所述工位组件分别对称设置于一组所述驱动组件的两侧构成一组工位模组，所述工位模组设置有若干组；所述工位模组的起始工位模组与末端工位模组均设置有所述旋转机构，所述旋转机构包括旋转平台与旋转驱动机构，所述旋转平台设置于所述主体上，所述旋转平台的两侧设置有与所述导轨滑块相适配的导轨，所述工位组件设置于所述旋转平台上，所述起始工位模组只在所述驱动组件的一侧设置有所述工位组件，所述末端工位模组则在所述驱动组件的另一侧设置有所述工位组件，当所述旋转驱动机构驱动所述旋转平台产生180°旋转时，所述旋转平台上的所述工位组件由所述驱动组件的一侧转动到另一侧，使得所述起始工位模组与所述末端工位模组的所述工位组件围绕所述滚轮产生180°转向回流，从而所述多工位循环模组形成闭合的循环运动。
2.根据权利要求1所述的一种次摆线滚轮齿条多工位循环模组，其特征在于，所述旋转机构还包括大中空齿轮，所述大中空齿轮为圆环结构，所述大中空齿轮通过螺钉固定在旋转平台下方，所述旋转平台中心与所述大中空齿轮中心设有连通的通孔，所述滚轮穿过所述通孔凸出设置于所述旋转平台的表面，所述大中空齿轮的圆环外圈设置有外齿轮，与所述旋转驱动机构的输出轴上的齿轮相啮合。
3.根据权利要求2所述的一种次摆线滚轮齿条多工位循环模组，其特征在于，所述旋转平台设置于所述主体上，所述旋转平台上的导轨与所述主体上的导轨无缝拼接。
4.根据权利要求1所述的一种次摆线滚轮齿条多工位循环模组，其特征在于，所述高精密行星减速机、所述伺服电机、所述旋转驱动机构均设置于所述主体的内部。
5.根据权利要求1所述的一种次摆线滚轮齿条多工位循环模组，其特征在于，所述高精密行星减速机、所述伺服电机、所述旋转驱动机构均设置于所述主体的内部。
6.根据权利要求1所述的一种次摆线滚轮齿条多工位循环模组，其特征在于，所述高精密行星减速机通过法兰板连接所述主体。
7.根据权利要求1所述的一种次摆线滚轮齿条多工位循环模组，其特征在于，所述次摆线齿条的长度大于所述缓冲胶的长度。
8.根据权利要求1所述的一种次摆线滚轮齿条多工位循环模组，其特征在于，所述主体采用铝合金型材的一体化成型。
9.根据权利要求1所述的一种次摆线滚轮齿条多工位循环模组，其特征在于，所述驱动组件的输出功率与所述旋转驱动机构的输出功率相同。
10.一种次摆线齿条啮合滚轮多工位循环模组的循环工作方法，其特征在于，采用权利要求1-9任一项所述的次摆线齿条啮合滚轮多工位循环模组，首先控制台根据所述工位组件的负载以及工况需求对所述多工位循环模组内各伺服电机、高精密行星减速机以及旋转驱动机构的参数进行设定，然后打开电源开关，同步启动所述多工位循环模组的所述伺服电机，所述伺服电机通过所述高精密行星减速机驱动所述滚轮转动，所述滚轮的转动带动两侧的所述次摆线齿条、所述缓冲胶移动，使得所述工位组件均沿直线运动，所述滚轮两侧的所述工位组件的直线运动方向相逆，所述旋转平台在所述旋转驱动机构的驱动下发生180°旋转，所述起始工位模组与所述末端工位模组上的工位组件跟随所述旋转平台发生转向，由所述驱动组件的一侧转动到另一侧，同时滚轮也在高精密行星减速机与伺服电机的驱动下也跟着同步旋转，使得所述起始工位模组与所述末端工位模组上的所述工位组件围绕所述滚轮的中心产生180°转向回流，从而所述多工位循环模组形成闭合的多工位循环运动。
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