CN210654962U - 往复运动装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种往复运动装置，转动刚体的内部是空的，辅轴后端固定安装有辅轴齿轮，辅轴齿轮可以带动辅轴绕辅轴线转动并且跟随转动刚体绕主轴线转动，因此辅轴齿轮既有自转也有公转；固定安装于转动刚体外部基座上的内齿环与辅轴齿轮啮合传动，构成一套辅内啮合齿轮传动，辅轴可以将辅轴齿轮的运动传递给前方的平行四边形机构，带动推手运动；基座齿轮与转动刚体齿轮的外圈齿轮啮合，构成一套外啮合齿轮传动；转动刚体齿轮的内圈齿轮与空心轴齿轮啮合传动，构成了一套主内啮合齿轮传动。本实用新型的往复运动装置，不仅可以使推手实现推程为平动的直线轨迹运动，回程为变姿态的弧形轨迹运动，而且结构紧凑、调节方便，在高速工况下也能平稳运行。
Description
技术领域
本实用新型涉及机械装置，特别涉及一种往复运动装置。
背景技术
在自动化生产线中，通常会涉及到产品的输送和交接，在这些输送和交接过程中需要用到一些有行程和轨迹要求的往复运动，该运动通常有严格的相位要求。
产生该类型运动轨迹的机构很多：单自由度的连杆机构只能近似的实现直线轨迹或某几个点的精确位置，不能满足准确的轨迹要求；双自由度的连杆机构加凸轮机构可以实现直线段轨迹和回程曲线轨迹，但较难保证在整个直线段内输出姿态的平动；曲柄滑块与凸轮连杆机构的复合运动可以实现，但整套机构所需空间太大，并且不适合高速运动。
另外，随着工业4.0的发展，烟草包装设备也越来越追求智能化，往往要求设备能够快速变换规格，那么能够产生该运动轨迹的装置也需要更加智能化。然而纯机械化的同类型装置无法满足智能化烟机的需求，比如专利ZL 99121560.5和专利ZL 201220236240.8，它们的推程距离和回程轨迹是固定的，且不可随时调整，只能通过更换大量的零件来进行调整，消耗大量的时间和人力。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是提供一种往复运动装置，不仅可以使推手实现推程为平动的直线轨迹运动，回程为变姿态的弧形轨迹运动，而且结构紧凑、调节方便，在高速工况下也能平稳运行。
为解决上述技术问题，本实用新型提供的往复运动装置，其包括转动刚体1、平行四边形机构9；
所述转动刚体1形成有一腔体；
空心轴3后部通过轴承固定在转动刚体1的腔体内；
辅轴4后部通过轴承固定在转动刚体1的腔体内；
辅轴4后部位于空心轴3后端后侧，辅轴4穿过空心轴3并且辅轴4前端从空心轴3前端探出；
空心轴3前端探出到转动刚体1前侧；
辅轴齿轮40固定安装在辅轴4后部并探出到转动刚体1外部；
空心轴齿轮30在转动刚体1腔体内并安装固定在空心轴3后部；
转动刚体齿轮10通过轴承安装在转动刚体1上；
转动刚体齿轮10为圆环形齿轮，其内圈齿轮101探入转动刚体1腔体内并与所述空心轴齿轮30啮合，其外圈齿轮102探出到转动刚体1外部；
基座齿轮51与转动刚体齿轮10的外圈齿轮102啮合；
内齿环6、第一伺服电机7、第二伺服电机8均固定在基座上；
内齿环6设在所述转动刚体1外并与辅轴齿轮40啮合；
第一伺服电机7用于驱动所述转动刚体1绕主轴线28旋转；
第二伺服电机8用于驱动基座齿轮51旋转；
平行四边形机构9的机架91第一端套设在辅轴4外并固定在所述空心轴3前端；
平行四边形机构9的第一曲柄92一端固定连接于辅轴4前端，另一端铰接于平行四边形机构9的连杆93第一端；
平行四边形机构9的第二曲柄94一端铰接于连杆93第二端，另一端铰接于平行四边形机构9的机架91第二端；
推手52的臂端通过连接轴53固定连接于连杆93；
空心轴3、空心轴齿轮30、辅轴4、辅轴齿轮40、内齿环6的轴线同为辅轴线21，辅轴线21平行于主轴线28；
转动刚体齿轮10的轴线为主轴线28。
较佳的，第一曲柄92、第二曲柄94的长度均等于辅轴线21同主轴线28的距离L1。
较佳的，第三曲柄95一端铰接于平行四边形机构9的连杆93的第三端，另一端铰接于平行四边形机构9的机架91的第三端；
第三曲柄95的长度等于第一曲柄92及第二曲柄94的长度，第三曲柄95平行于第一曲柄92及第二曲柄94。
较佳的，推手52的臂端通过连接轴53固定连接于连杆93的第一端；
第二伺服电机8通过联轴器54驱动基座齿轮51旋转。
较佳的，内齿环6与辅轴齿轮40的齿数比为2:1。
较佳的，转动刚体齿轮10的内圈齿轮101与空心轴齿轮30的齿数比为1.5～3.2：1。
较佳的，转动刚体齿轮10的内圈齿轮101与空心轴齿轮30的齿数比为2：1；
基座齿轮51与转动刚体齿轮10的外圈齿轮102的齿数比为1：3～6.4；
平行四边形机构9的机架91、连杆93平行且长度相等。
较佳的，第一伺服电机7用于驱动所述转动刚体1绕主轴线28整周连续转动或往复摆动；
第二伺服电机8用于驱动基座齿轮51与转动刚体1同步整周连续转动或往复摆动。
较佳的，所述转动刚体1是由第一转盘17、第二转盘18、第三转盘19通过螺钉固连在一起形成。
较佳的，转动刚体齿轮10、基座齿轮51中有一个为双联齿轮；
空心轴齿轮30、转动刚体齿轮10中有一个为双联齿轮；
辅轴齿轮40和内齿环6中有一个为双联齿轮。
本实用新型的往复运动装置，转动刚体1的内部是空的，辅轴线21同主轴线28之间的偏心距离为L1，辅轴4后端固定安装有辅轴齿轮40，辅轴齿轮40可以带动辅轴4绕辅轴线21转动，辅轴齿轮40绕辅轴线21转动并且跟随转动刚体1绕主轴线28转动，因此辅轴齿轮40既有自转也有公转。固定安装于转动刚体1外部基座上的内齿环6与辅轴齿轮40啮合传动，构成一套辅内啮合齿轮传动22，辅轴齿轮40固定连接的辅轴4可以将辅轴齿轮40的运动传递给前方的平行四边形机构9，带动推手52运动。圆环形的转动刚体齿轮10通过轴承安装在转动刚体1上，基座齿轮51与转动刚体齿轮10的外圈齿轮102啮合，构成一套外啮合齿轮传动23。转动刚体齿轮10的内圈齿轮101与空心轴齿轮30啮合传动，构成了一套主内啮合齿轮传动24。内齿环6与辅轴齿轮40啮合构成的辅内啮合齿轮传动22可将第一伺服电机7的旋转运动转化为往复直线运动，第二伺服电机8的运动通过外啮合齿轮传动23与主内啮合齿轮传动24的两级传动，最后通过空心轴3传递给前方的平行四边形机构9。平行四边形机构9的第一曲柄92控制推手8的往复运动，平行四边形机构9的机架91控制推手8的姿态，两个运动复合，就能使推手8形成图5中的“面包形”运动轨迹。通过两个伺服电机的运动规律配合，推手8可以产生多种不同的运动轨迹，如果需要其他的运动轨迹，只需要调整第一伺服电机7和第二伺服电机8的运动规律便可实现。该往复运动装置，不仅可以使推手8实现推程为平动的直线轨迹运动，回程为变姿态的弧形轨迹运动，而且结构紧凑、调节方便，在高速工况下也能平稳运行。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型的技术方案，下面对本实用新型所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本实用新型的单往复运动装置一实施例的轴向剖视图；
图2是图1的局部放大视图；
图3是图1的A-A剖视图；
图4是图1中的B-B剖视图；
图5是本实用新型的单往复运动装置一实施例的前视图；
图6是本实用新型的单往复运动装置一实施例的平行四边形机构示意图；
图7是双联齿轮侧面视图；
图8是双联齿轮正面视图。
附图标记说明
1转动刚体；10转动刚体齿轮；101转动刚体齿轮内圈齿轮；102转动刚体齿轮外圈齿轮；103偏心销；104双联齿轮的第一片齿轮；105双联齿轮的第二片齿轮；17第一转盘；18第二转盘；19第三转盘；3空心轴；30空心轴齿轮；4辅轴；40辅轴齿轮；51基座齿轮；52推手；53连接轴；54联轴器；6内齿环；7第一伺服电机；8第二伺服电机；21辅轴线；28主轴线；22辅内啮合齿轮传动；23外啮合齿轮传动；24主内啮合齿轮传动；9平行四边形机构；91机架；92第一曲柄；93连杆；94第二曲柄；95第三曲柄。
具体实施方式
下面将结合附图，对本实用新型中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。
实施例一
如图1到图5所示，往复运动装置包括转动刚体1及平行四边形机构9；
所述转动刚体1形成有一腔体；
空心轴3后部通过轴承固定在转动刚体1的腔体内；
辅轴4后部通过轴承固定在转动刚体1的腔体内；
辅轴4后部位于空心轴3后端后侧，辅轴4穿过空心轴3并且辅轴4前端从空心轴3前端探出；
空心轴3前端探出到转动刚体1前侧；
辅轴齿轮40固定安装在辅轴4后部并探出到转动刚体1外部；
空心轴齿轮30在转动刚体1腔体内并安装固定在空心轴3后部；
转动刚体齿轮10通过轴承安装在转动刚体1上；
转动刚体齿轮10为圆环形齿轮，其内圈齿轮101探入转动刚体1腔体内并与所述空心轴齿轮30啮合，其外圈齿轮102探出到转动刚体1外部；
基座齿轮51与转动刚体齿轮10的外圈齿轮102啮合；
内齿环6、第一伺服电机7、第二伺服电机8均固定在基座上；
内齿环6设在所述转动刚体1外并与辅轴齿轮40啮合；
第一伺服电机7用于驱动所述转动刚体1绕主轴线28旋转；
第二伺服电机8用于驱动基座齿轮51旋转；
平行四边形机构9的机架91第一端套设在辅轴4外并固定在所述空心轴3前端；
如图5所示，平行四边形机构9的第一曲柄92一端固定连接于辅轴4前端，另一端铰接于平行四边形机构9的连杆93第一端；
平行四边形机构9的第二曲柄94一端铰接于连杆93第二端，另一端铰接于平行四边形机构9的机架91第二端；
推手52的臂端通过连接轴53固定连接于连杆93；
空心轴3、空心轴齿轮30、辅轴4、辅轴齿轮40、内齿环6的轴线同为辅轴线21，辅轴线21平行于主轴线28；
转动刚体齿轮10的轴线为主轴线28。
实施例一的往复运动装置，转动刚体1的内部是空的，辅轴线21同主轴线28之间的偏心距离为L1，辅轴4后端固定安装有辅轴齿轮40，辅轴齿轮40可以带动辅轴4绕辅轴线21转动，辅轴齿轮40绕辅轴线21转动并且跟随转动刚体1绕主轴线28转动，因此辅轴齿轮40既有自转也有公转。如图3所示，固定安装于转动刚体1外部基座上的内齿环6与辅轴齿轮40啮合传动，构成一套辅内啮合齿轮传动22，辅轴齿轮40固定连接的辅轴4可以将辅轴齿轮40的运动传递给前方的平行四边形机构9，带动推手52运动。如图4所示，圆环形的转动刚体齿轮10通过轴承安装在转动刚体1上，基座齿轮51与转动刚体齿轮10的外圈齿轮102啮合，构成一套外啮合齿轮传动23。转动刚体齿轮10的内圈齿轮101与空心轴齿轮30啮合传动，构成了一套主内啮合齿轮传动24。内齿环6与辅轴齿轮40啮合构成的辅内啮合齿轮传动22可将第一伺服电机7的旋转运动转化为往复直线运动，第二伺服电机8的运动通过外啮合齿轮传动23与主内啮合齿轮传动24的两级传动，最后通过空心轴3传递给前方的平行四边形机构9。平行四边形机构9是呈平行四边形的平面连杆机构，是一种铰链四杆机构﹐根据曲柄存在条件属於双曲柄机构。平行四边形机构9的第一曲柄92控制推手8的往复运动，平行四边形机构9的机架91控制推手8的姿态，两个运动复合，就能使推手8形成图5中的“面包形”运动轨迹。通过两个伺服电机的运动规律配合，推手8可以产生多种不同的运动轨迹，如果需要其他的运动轨迹，只需要调整第一伺服电机7和第二伺服电机8的运动规律便可实现。实施例一的往复运动装置，不仅可以使推手8实现推程为平动的直线轨迹运动，回程为变姿态的弧形轨迹运动，而且结构紧凑、调节方便，在高速工况下也能平稳运行。
实施例一的往复运动装置，可以应用于烟草包装机，将烟包从生产线的一个工作位置运送到另外一个工作位置，烟包推手8的运动轨迹如图1中虚线所示，不仅可以满足烟包的往复推接功能要求，即将烟包从起始位置以平动的方式直线推送到指定位置，返回初始位置的过程中会向上摆动一定的角度，以变姿态的弧形轨迹运动返回起始位置，以此来避让下方物件。还可以在烟包规格变化时，通过调整两组伺服电机的相位关系来快速改变推手往复运动的行程和轨迹，而不用更换任何零部件，节省时间，降低成本。
实施例二
基于实施例一的往复运动装置2，如图6所示，第一曲柄92、第二曲柄94的长度L2均等于辅轴线21同主轴线28的距离L1。
较佳的，第三曲柄95一端铰接于平行四边形机构9的连杆93的第三端，另一端铰接于平行四边形机构9的机架91的第三端；
第三曲柄95的长度等于第一曲柄92及第二曲柄94的长度，第三曲柄95平行于第一曲柄92及第二曲柄94。
增加的第三曲柄95，能保证平行四边形机构9过奇异点的稳定性。
实施例三
基于实施例一的往复运动装置，推手52的臂端通过连接轴53固定连接于连杆93的第一端。
较佳的，第二伺服电机8通过联轴器54驱动基座齿轮51旋转。
较佳的，所述转动刚体1是由第一转盘17、第二转盘18、第三转盘19通过螺钉固连在一起形成。第一转盘19将第一伺服电机7的动力传递给转动刚体1。
实施例四
基于实施例一的往复运动装置，内齿环6与辅轴齿轮40的齿数比为2:1。
较佳的，转动刚体齿轮10的内圈齿轮101与空心轴齿轮30的齿数比为1.5～3.2：1(例如为2：1)；
基座齿轮51与转动刚体齿轮10的外圈齿轮102的齿数比为1：3～6.4。
较佳的，平行四边形机构9的机架91、连杆93平行且长度相等。
实施例四的往复运动装置，转动刚体1转动一周，辅轴齿轮40随转动刚体1公转一周，反方向自转两周。
实施例五
基于实施例一的往复运动装置，第一伺服电机7用于驱动所述转动刚体1绕主轴线28整周连续转动或往复摆动；
第二伺服电机8用于驱动基座齿轮51与转动刚体1同步整周连续转动或往复摆动。
实施例五的往复运动装置，第一伺服电机7可以整周连续转动，也可以往复摆动。第二伺服电机8的动作与第一伺服电机7一致，使基座齿轮51的运动方式与转动刚体1一致，即同为连续转动或往复摆动。两种运动方式取决于装置的行程距离是否需要改变，如果行程为固定值，第一伺服电机7做整周连续运动，这样有利于电机的整体性能。如果装置的行程需要改变，那么第一伺服电机7在一定角度内往复摆动。
实施例六
基于实施例一的往复运动装置，如图7、图8所示，转动刚体齿轮10为双联齿轮。
较佳的，转动刚体齿轮10、基座齿轮51中有一个为双联齿轮；
空心轴齿轮30、转动刚体齿轮10中有一个为双联齿轮；
辅轴齿轮40和内齿环6中有一个为双联齿轮。
两个同轴旋转的齿轮做在一起时叫双联齿轮，双联齿轮可调节齿隙。
通过旋转偏心销103，可以调整组成转动刚体齿轮10的两片齿轮104，105的角度，以此来减小基座齿轮51和转动刚体齿轮10的啮合齿隙，提高传动精度。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型保护的范围之内。
Claims (10)
1.一种往复运动装置，其特征在于，其包括转动刚体(1)、平行四边形机构(9)；
所述转动刚体(1)形成有一腔体；
空心轴(3)后部通过轴承固定在转动刚体(1)的腔体内；
辅轴(4)后部通过轴承固定在转动刚体(1)的腔体内；
辅轴(4)后部位于空心轴(3)后端后侧，辅轴(4)穿过空心轴(3)并且辅轴(4)前端从空心轴(3)前端探出；
空心轴(3)前端探出到转动刚体(1)前侧；
辅轴齿轮(40)固定安装在辅轴(4)后部并探出到转动刚体(1)外部；
空心轴齿轮(30)在转动刚体(1)腔体内并安装固定在空心轴(3)后部；
转动刚体齿轮(10)通过轴承安装在转动刚体(1)上；
转动刚体齿轮(10)为圆环形齿轮，其内圈齿轮(101)探入转动刚体(1)腔体内并与所述空心轴齿轮(30)啮合，其外圈齿轮(102)探出到转动刚体(1)外部；
基座齿轮(51)与转动刚体齿轮(10)的外圈齿轮(102)啮合；
内齿环(6)、第一伺服电机(7)、第二伺服电机(8)均固定在基座上；
内齿环(6)设在所述转动刚体(1)外并与辅轴齿轮(40)啮合；
第一伺服电机(7)用于驱动所述转动刚体(1)绕主轴线(28)旋转；
第二伺服电机(8)用于驱动基座齿轮(51)旋转；
平行四边形机构(9)的机架(91)第一端套设在辅轴(4)外并固定在所述空心轴(3)前端；
平行四边形机构(9)的第一曲柄(92)一端固定连接于辅轴(4)前端，另一端铰接于平行四边形机构(9)的连杆(93)第一端；
平行四边形机构(9)的第二曲柄(94)一端铰接于连杆(93)第二端，另一端铰接于平行四边形机构(9)的机架(91)第二端；
推手(52)的臂端通过连接轴(53)固定连接于连杆(93)；
空心轴(3)、空心轴齿轮(30)、辅轴(4)、辅轴齿轮(40)、内齿环(6)的轴线同为辅轴线(21)，辅轴线(21)平行于主轴线(28)；
转动刚体齿轮(10)的轴线为主轴线(28)。
2.根据权利要求1所述的往复运动装置，其特征在于，
第一曲柄(92)、第二曲柄(94)的长度均等于辅轴线(21)同主轴线(28)的距离。
3.根据权利要求2所述的往复运动装置，其特征在于，
第三曲柄(95)一端铰接于平行四边形机构(9)的连杆(93)的第三端，另一端铰接于平行四边形机构(9)的机架(91)的第三端；
第三曲柄(95)的长度等于第一曲柄(92)及第二曲柄(94)的长度，第三曲柄(95)平行于第一曲柄(92)及第二曲柄(94)。
4.根据权利要求1所述的往复运动装置，其特征在于，
推手(52)的臂端通过连接轴(53)固定连接于连杆(93)的第一端；
第二伺服电机(8)通过联轴器（54）驱动基座齿轮(51)旋转。
5.根据权利要求1所述的往复运动装置，其特征在于，
内齿环(6)与辅轴齿轮(40)的齿数比为2:1。
6.根据权利要求5所述的往复运动装置，其特征在于，
转动刚体齿轮(10)的内圈齿轮(101)与空心轴齿轮(30)的齿数比为1.5～3.2：1。
7.根据权利要求5所述的往复运动装置，其特征在于，
转动刚体齿轮(10)的内圈齿轮(101)与空心轴齿轮(30)的齿数比为2：1；
基座齿轮(51)与转动刚体齿轮(10)的外圈齿轮(102)的齿数比为1：3～6.4；
平行四边形机构(9)的机架(91)、连杆(93)平行且长度相等。
8.根据权利要求1所述的往复运动装置，其特征在于，
第一伺服电机(7)用于驱动所述转动刚体(1)绕主轴线(28)整周连续转动或往复摆动；
第二伺服电机(8)用于驱动基座齿轮(51)与转动刚体(1)同步整周连续转动或往复摆动。
9.根据权利要求1所述的往复运动装置，其特征在于，
所述转动刚体(1)是由第一转盘(17)、第二转盘(18)、第三转盘(19)通过螺钉固连在一起形成。
10.根据权利要求1所述的往复运动装置，其特征在于，
转动刚体齿轮(10)、基座齿轮(51)中有一个为双联齿轮；
空心轴齿轮(30)、转动刚体齿轮(10)中有一个为双联齿轮；
辅轴齿轮(40)和内齿环(6)中有一个为双联齿轮。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112573119A (zh) * | 2019-09-29 | 2021-03-30 | 中烟机械技术中心有限责任公司 | 往复运动装置 |
| CN116409593A (zh) * | 2023-04-27 | 2023-07-11 | 昆山新正源机器人智能科技有限公司 | 医院物流机器人 |
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2019
- 2019-09-29 CN CN201921638241.3U patent/CN210654962U/zh active Active
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |