TWI404667B - 具暫停角之走溝式繞線凸輪運動曲線設計方法 - Google Patents

Description

具暫停角之走溝式繞線凸輪運動曲線設計方法

本發明係有關於一種具暫停角之走溝式繞線凸輪運動曲線設計方法，尤指一種以從動件幾何角度作為設計的原點，以求出從動件於繞線凸輪行進的時間值及角度值，進而合成出適合該從動件運動的具暫停角之走溝式繞線凸輪輪廓曲線。

按，凸輪[Cam]是一種具有曲線之周緣或曲線凹槽之機件，當凸輪繞一軸旋轉時，能將凸輪之等速圓周運動，傳達至相接觸之從動件，而從動件達到預期之連續或不連續運動的規律運動。

凸輪是自動化設備的必需，廣泛用於各種機械中，如工具機、織布機、印刷機、自動車床或縫紉機等設備，其種類又包含有板凸輪、槽型凸輪及圓筒型凸輪等，板凸輪之設計，乃使從動件在垂直凸輪軸之平面上移動，另槽型凸輪則是使從動件於板型凸輪面上之槽溝移動，而圓筒型凸輪，係使從動件在一圓柱周壁形成之槽溝上作動。

而於圓筒型凸輪延伸有一種繞線凸輪[Spool Winding Cam]，主要係應用於釣竿、織袋機…等產品之捲線器，乃於圓筒型主體上設有交叉螺旋槽，以供從動件組設於輪廓螺旋曲線槽中，當單向旋轉圓筒型主體時，即可帶動從動件於輪廓曲線槽內做前、後往復運動。

然，現今市面上應用於捲線器之繞線凸輪，於引導從動件運動時的流暢性有極大瑕疵，如以應用於釣竿之捲線器而言，當旋轉握桿以帶動繞線凸輪旋轉，進而作動繞線凸輪之從動件於繞線凸輪的交叉螺旋槽往復移動時，由於繞線凸輪的交叉螺旋槽設計不夠流暢或暫停角角度設計不當等情形，皆容易造成從動件於輪廓曲線槽運動時產生過度摩擦，及需要施以較大的扭力方可帶動從動件運動的缺失，且從動件於帶動捲線收放時，從動件的不順暢作動，亦極容易引起捲線相互纏繞、糾結的情況。

緣是，本發明人有鑑於現有捲線器繞線凸輪輪廓曲線槽設計不夠流暢及暫停角設計不當等缺失，使作動從動件運動時較為費力且不順暢之情形，乃藉其多年於相關領域的製造、設計經驗和知識的輔佐，並經多方巧思，研創出本發明。

本發明係有關於一種具暫停角之走溝式繞線凸輪運動曲線設計方法，其主要實施目的係為了提供一種可以省力且順暢帶動從動件運動的繞線凸輪。

為了達到上述實施目的，本發明人乃研擬如下具暫停角之走溝式繞線凸輪運動曲線設計方法，係以凸輪修正等速度曲線為建構基礎，以進行時間值之演算；其中：

假設從動件的寬度為，另假設從動件與繞線凸輪之凸輪溝槽相配合之弧面半徑為r _d ，推算出從動件之弧面角度Φ _{d 1} 為Sin ^-1 ()；Φ _{d 2} =360×n -Φ _{d 1}

於求出Φ _{d 1} 後，由Φ _{d 1} 求Φ ₂ 值，Φ ₂ =Sin ^-1 ()+Φ _{d 1} ；

續之，由Φ ₂ 及Φ _{d 1} 值求出t ₃ 值為；

再由t ₃ 值依序求出t ₁ 、t ₂ 、t ₄ 、t ₅ 及t ₆ 等運動曲線參數值：

而後由已知之Φ _{d 1} 、Φ ₂ 、t ₁ 求出Φ ₁ 、Φ ₃ 、Φ ₄ 、Φ _{d 2} 的值：

Φ ₁ =(360×n -2Φ _{d 1} )×t ₁ +Φ _{d 1} ；Φ ₃ =(360×n -2Φ _{d 1} )；

Φ ₄ =(360×n )-Φ ₁ ；Φ _{d 2} =360×n -Φ _{d 1} 。

據此，將求得的時間值及角度值代入凸輪修正等速度曲線公式，以進一步求出位移值、速度值及加速度值，繼而合成出適合該從動件運動的具有暫停角設計之走溝式繞線凸輪輪廓曲線，據此，俾製造出一種可省力且順暢地帶動從動件運動的繞線凸輪。

而為令本發明之技術手段及其所能達成之效果，能夠有更完整且清楚的揭露，茲詳細說明如下，請一併參閱揭露之圖式及圖號：

首先，請參閱第一圖所示，為本發明之具暫停角之走溝式繞線凸輪運動曲線設計方法，係以凸輪修正等速度曲線為建構基礎，且為使帶動從動件(1)作動更為省力，而設計有暫停角；其中：

請一併參閱第二圖所示，係假設從動件(1)的寬度為，另假設從動件(1)與繞線凸輪(2)之凸輪溝槽(21)相配合之弧面(11)半徑為r _d ，依反正弦公式可以推算出從動件(1)之弧面(11)角度為Φ _{d 1} ，其數學式表示如下：

Φ _{d 1} =Sin ^-1 ()，Φ _{d 1} 為暫停角；

Φ _{d 2} =360×n -Φ _{d 1} ，n=繞線凸輪圈數；

繼之，於求出Φ _{d 1} 值後，再進一步由Φ _{d 1} 值求出Φ ₂ 的值，其數學式如下：

Φ _{d 2} =360×n -Φ _{d 1} ；

續之，由Φ ₂ 及Φ _{d 1} 值求出t ₃ 值，其數學式如下：

隨之，再由t ₃ 值求出t ₁ 、t ₂ 、t ₄ 、t ₅ 及t ₆ 運動曲線參數值，其數學式如下：

t ₄ =1-t ₃ ；

t ₅ =t ₆ =1-t ₁ 。

再進一步由已知之Φ _{d 1} 、Φ ₂ 、t ₁ 求出Φ ₁ 、Φ ₃ 、Φ ₄ 的值，其數學式如下：

Φ ₁ =(360×n -2Φ _{d 1} )×t ₁ +Φ _{d 1} ；

Φ ₃ =(360×n -2Φ _{d 1} )；

Φ ₄ =(360×n )-Φ ₁ 。

隨之，便可將求得的t ₁ 、t ₂ 、t ₄ 、t ₅ 、t ₆ 值及相對應之角度值Φ ₁ 、Φ ₂ 、Φ ₃ 、Φ ₄ 代入凸輪修正等速度曲線公式，以求出位移值、速度值及加速度值，並建構出本發明之具暫停角之走溝式繞線凸輪(2)位移圖【如第三圖所示】、速度圖及加速度圖等運動曲線，進而求出本發明之具暫停角之走溝式繞線凸輪(2)的凸輪溝槽(21)輪廓曲線。

據此，請參閱第四圖所示，當使用者驅動本發明之具暫停角的走溝式繞線凸輪(2)單向旋轉作動時，組設於凸輪溝槽(21)內的從動件(1)，便可順暢地沿著凸輪溝槽(21)行進作動，於至往復行程的變換銜接處時，藉由本發明良好的暫停角設置，即可使從動件(1)不須耗費過大扭力，即可通過本發明之繞線凸輪(2)的往復行程變換銜接處，如此，便可防止因從動件(1)作動不順暢，致使從動件(1)帶動捲線捲收時，捲線相互糾結纏繞的現象，以及須施以較大的扭力方可帶動從動件(1)運動的情況，而達到省力順暢收放捲線的效果。

由上述結構及實施方式可知，本發明係具有如下優點：

1.本發明係以從動件角度作為設計的原點，以求出從動件在繞線凸輪上行進的時間值及角度值，再根據所運算出來的時間值及角度值以準確合成出最適合該從動件運動的具有暫停角設定之走溝式繞線凸輪輪廓曲線。

2.本發明係以從動件作為設計的主軸，以求出可與從動件良好配合之繞線凸輪的凸輪溝槽曲線，藉此，以使繞線凸輪帶動從動件運動時，可以使從動件於凸輪溝槽內順暢的位移作動，進而使帶動捲線收放的動作更加流暢，有效防止捲線相互糾結纏繞的現象。

3.本發明係以從動件作為設計的主軸，以求出最適合從動件於行程變換時通過之凸輪溝槽暫停角，依此，即可達到使作動繞線凸輪帶動從動件運動之施力更為節省且順暢者。

綜上所述，本發明實施例確能達到所預期功效，又其所揭露之具體構造，不僅未曾見諸於同類產品中，亦未曾公開於申請前，誠已完全符合專利法之規定與要求，爰依法提出發明專利之申請，懇請惠予審查，並賜准專利，則實感德便。

(1)．．．從動件

(11)．．．弧面

(2)．．．繞線凸輪

(21)．．．凸輪溝槽

第一圖：本發明之立體圖

第二圖：本發明之從動件正視圖

第三圖：本發明之位移圖

第四圖：本發明之使用狀態圖

(1)．．．從動件

(2)．．．繞線凸輪

(21)．．．凸輪溝槽

Claims (2)

1. 一種具暫停角之走溝式繞線凸輪運動曲線設計方法，係以凸輪修正等速度曲線為建構基礎，以進行運動曲線時間值之演算；其中：假設從動件的寬度為，另假設從動件與繞線凸輪之凸輪溝槽相配合之弧面半徑為r _d ，依反正弦公式可以推算出從動件之弧面角度為Φ _{d 1} ，其數學式表示如下： 繼之，於求出Φ _{d 1} 值後，再進一步由Φ _{d 1} 值求出Φ ₂ 的值，其數學式如下：Φ _{d 2} =360×n -Φ _{d 1} ； 續之，由Φ ₂ 及Φ _{d 1} 值求出t ₃ 值，其數學式如下：；n=繞線凸輪圈數隨之，再由t ₃ 值依序求出t ₁ 、t ₂ 、t ₄ 、t ₅ 及t ₆ 運動曲線參數值，其數學式如下： t ₄ =1-t ₃ ；t ₅ =t ₆ =1-t ₁ 。
2. 如申請專利範圍第1項所述具暫停角之走溝式繞線凸輪運動曲線設計方法，其中，該具暫停角之走溝式繞線凸輪運動曲線設計方法係進一步包含角度值之演算，係由已知之Φ _{d 1} 、Φ ₂ 、t ₁ 求出Φ ₁ 、Φ ₃ 、Φ ₄ 、Φ _{d 2} 的值，其數學式如下：Φ ₁ =(360×n -2Φ _{d 1} )×t ₁ +Φ _{d 1} ；n=繞線凸輪圈數Φ ₃ =(360×n -2Φ _{d 1} )；Φ ₄ =(360×n )-Φ ₁ ；Φ _{d 2} =360×n -Φ _{d 1} 。