一种实现大分度数的弧面凸轮分度装置

摘要

本发明涉及一种实现大分度数的弧面凸轮分度装置，主要包括分度箱、输入轴、输出轴、固连在输入轴上的弧面凸轮体、固连在输出轴上的分度盘组件。分度盘组件中的滚子轴线均与分度盘轴线相交，输入轴和输出轴交错垂直。凸轮体上的凸脊与分度盘组件中的滚子啮合，凸脊轮廓分为第一停歇段——第一分度段——第二停歇段——第二分度段共四个阶段，两个分度段的凸脊轮廓为变导程的螺旋凸脊，第一停歇段为一道圆环凸脊，第二停歇段为两道圆环凸脊。凸轮体旋转一周过程中，分度盘发生了两次分度转动和两次间歇，而且输出轴每次的分度角等于滚子间圆心角的一半，即分度数等于滚子数的两倍，不需要改变分度盘的几何尺寸，即可以实现大分度数。

说明书

技术领域

本发明涉及一种间歇传动装置，特别是一种实现大分度数的弧面凸轮分度装置，属于机械技术领域。

背景技术

弧面凸轮分度装置，主要有弧面凸轮体和带有滚子的分度盘组成，通过凸轮推动分度盘上的滚子，把凸轮的连续转动转换为分度盘的周期性间歇运动。弧面凸轮分度装置因为其冲击振动小，运转平稳可靠，具有较好的动力学特性，常用于高精度的分度机构和高速运转的自动机械中。目前，市场上的弧面凸轮分度机构，每一次分度过程中，分度盘旋转角度等于滚子之间的圆心角，即分度数等于滚子数。当分度数很大时，必须增加从动盘的径向尺寸来安装所有滚子，这样就使得分度盘惯性矩很大，运转速度受到很大的限制，功率消耗也很大，因此弧面凸轮分度装置的分度数不是很高，大大限制了其应用场合。而且，对于传统的凸轮分度装置，凸轮每旋转一周，分度盘只完成一次分度和一次间歇。这样，对于多工位的生产线，凸轮需要旋转次数等于滚子数，分度效率较低，影响了生产线的生产速度和经济效益。

发明内容

为克服现有技术不足，本发明采用的技术方案是：本发明的一种实现大分度数的弧面凸轮分度装置主要由分度箱、输入轴、输出轴、弧面凸轮体、分度盘组件组成。

所述的输入轴和输出轴相互交错垂直，凸轮体通过键连接安装在输入轴上，分度盘组件通过键连接安装在输出轴上。所述的分度盘组件包括分度盘和滚子，所有滚子沿分度盘圆周径向呈放射状均匀固连在分度盘上，滚子轴线均与分度盘轴线垂直相交，滚子数可以为偶数，也可以为奇数，滚子形状可以为圆柱形、圆台形或圆弧形。输入轴、输出轴、凸轮体、分度盘组件均安装在分度箱内。

所述的弧面凸轮体是一个以圆弧为母线的回转体上环绕叠加了一个凸脊，凸脊的两个侧廓面是工作面。所述的凸脊轮廓在凸轮旋转一周过程中分为四个阶段：第一停歇段——第一分度段——第二停歇段——第二分度段。两个分度段的凸脊轮廓为两道变导程的螺旋凸脊，可以左旋，也可以右旋，当凸轮旋转时，凸脊轮廓推动滚子，使分度盘转位分度。两个停歇段的凸脊都为圆环状凸脊，凸轮旋转时，凸脊轮廓使分度盘停止转动。其中第一停歇段为一道圆环状凸脊，侧廓面的素线与弧面凸轮体的轴线相交；第二停歇段是两道圆环凸脊，两个侧廓面的素线与弧面凸轮体的轴线相交，两个侧廓面的素线与弧面凸轮体的轴线垂直。凸脊的四个阶段与滚子的啮合情况彼此是不一样的。

所述弧面凸轮体旋转处于第一停歇段时，第一停歇段为一道圆环凸脊，凸脊轮廓形状为圆环面，此时相邻的滚子Ⅰ和滚子Ⅱ跨夹在此道圆环凸脊上，且分别和两侧圆环面接触，接触线与弧面凸轮体的轴线相交，分度盘无法转动，处于停歇期。以滚子Ⅰ和滚子Ⅱ的对称轴线且竖直向下为0度角，逆时针为正，则此时滚子Ⅰ的位置角为180/Z，滚子Ⅱ的位置角为-180/Z，滚子Ⅲ的位置角为-540/Z，Z为滚子数。凸轮继续旋转，当凸脊的第一分度段与滚子啮合时，第一分度段的凸脊形状为两道螺旋体，螺旋凸脊的两个螺旋廓面分别推动滚子Ⅰ和滚子Ⅱ使分度盘转动分度，进入分度期。在适当时刻，滚子Ⅲ与凸脊另一螺旋廓面接触，从而也进入啮合。当凸脊第一分度段完成时，滚子Ⅰ的位置角为360/Z，滚子Ⅱ的位置角为0，滚子Ⅲ的位置角为-360/Z，即此时分度盘实现的分度转角为180/Z度，分度期结束。凸轮继续旋转，当凸脊的第二停歇段进入啮合时，第二停歇段包括两道圆环凸脊，凸脊同时与滚子Ⅰ、滚子Ⅱ和滚子Ⅲ啮合，其中滚子Ⅱ被夹在两个凸脊圆环廓面形成的圆环沟槽中，圆环沟槽两侧廓面的素线与弧面凸轮体轴线垂直，而滚子Ⅰ和滚子Ⅲ分别跨夹在两侧的圆环凸脊廓面上，这两个侧廓面的素线与弧面凸轮体轴线相交，分度盘停止转动。凸轮继续旋转，当凸脊的第二分度段进入啮合时，滚子Ⅰ退出啮合，仅有凸脊的某一螺旋廓面推动滚子Ⅱ使分度盘转动，直到凸轮旋转使滚子Ⅱ和滚子Ⅲ分别与凸轮凸脊的第一停歇段定位环面接触，第二分度期结束，又进入第一停歇期，完成了一个工作循环。在第二分度期结束时，滚子Ⅱ的位置角为180/Z度，滚子Ⅲ的位置角为-180/Z度，即第二分度期分度盘发生的分度转位角为180/Z度。当凸轮转完360度后，分度盘上的滚子Ⅱ、滚子Ⅲ和滚子Ⅳ分别取代原来的滚子Ⅰ、滚子Ⅱ和滚子Ⅲ开始重复上述过程，进行下一个工作循环。

所述凸轮体旋转一周过程中，分度盘发生了两次分度转动和两次间歇，每次的分度角度都为180/Z。

本发明的有益效果是：分度装置的输入轴旋转一周过程中，输出轴能完成两次分度，提高了动作速度和效率；而且输出轴每次的分度角等于滚子间圆心角的一半，即分度数等于滚子数的两倍，这样不需要改变分度盘的几何尺寸，可以实现大分度数。

附图说明

图1为本发明一种实现大分度数的弧面凸轮分度装置的结构示意图。

图2为弧面凸轮凸脊廓面的展开示意图。

图3为弧面凸轮凸脊处于第一停歇期时的滚子与凸脊啮合示意图。

图4为弧面凸轮凸脊处于第一分度期时的滚子与凸脊啮合示意图。

图5为弧面凸轮凸脊处于第二停歇期时的滚子与凸脊啮合示意图。

图6为弧面凸轮凸脊处于第二分度期时的滚子与凸脊啮合示意图。

具体实施方式

为了进一步解释本发明的技术方案，下面通过具体实施例来对本发明进行详细阐述。

参看图1，一种实现大分度数的凸轮分度装置主要由分度箱1、输入轴2、输出轴3、弧面凸轮体4、分度盘组件组成。所述的输入轴2和输出轴3相互交错垂直，弧面凸轮体4通过键连接安装在输入轴2上，分度盘组件通过键连接安装在输出轴3上。所述的分度盘组件包括分度盘5和多个滚子6，滚子轴线均与分度盘轴线垂直相交，且所有滚子6通过螺纹连接和销连接沿分度盘圆周径向均匀固定在分度盘5上，滚子数为8个，滚子之间的圆心角均为45°；滚子形状为圆柱体，可以由滚针轴承或凸轮从动轴承代替。输入轴2、输出轴3、弧面凸轮体4、分度盘组件均安装在分度箱1内。

所述的弧面凸轮体4为一个以圆弧为母线的回转体上环绕叠加了一个凸脊7。参看图2，所述的凸脊7轮廓在凸轮旋转一周过程中分为四个阶段：第一停歇段8——第一分度段9——第二停歇段10——第二分度段11。两个分度段的凸脊轮廓为变导程的螺旋凸脊，可以左旋，也可以右旋；当凸轮旋转时，凸脊轮廓推动滚子，使分度盘转位分度；两个停歇段的凸脊轮廓为圆环面，凸轮旋转时，凸脊轮廓使分度盘停止转动。

参看图3，所述弧面凸轮体4旋转处于第一停歇段8时，第一停歇段8为一道圆环凸脊，相邻的滚子Ⅰ12和滚子Ⅱ13跨夹凸脊的第一停歇段8上，滚子Ⅰ12和滚子Ⅱ13分别和凸轮停歇段的定位圆环面右侧廓面15和左侧廓面16接触，接触线与弧面凸轮体的轴线相交，分度盘5无法转动，处于停歇期。以滚子Ⅰ和滚子Ⅱ的对称轴线且竖直向下为0度角，逆时针为正，则此时滚子Ⅰ12的位置角为22.5°，滚子Ⅱ13的位置角为-22.5°，滚子Ⅲ14的位置角为-67.5°。

参看图4，凸轮继续旋转，当凸脊的第一分度段9与滚子啮合时，第一分度段9是两道变导程螺旋体，第一道螺旋体的螺旋廓面17推动滚子Ⅰ12，第二道螺旋体的螺旋廓面18推动滚子Ⅱ13使分度盘转动分度，进入分度期。在适当时刻，滚子Ⅲ14与第二道螺旋体的另一螺旋廓面19接触，从而也进入啮合。当凸脊第一分度段完成时，滚子Ⅰ12的位置角为45°，滚子Ⅱ13的位置角为0，滚子Ⅲ14的位置角为-45°，即此时分度盘实现的分度转角为22.5°，分度期结束。

参看图5，凸轮继续旋转，当凸脊的第二停歇段10进入啮合时，凸脊的第二停歇段10为两道圆环体，两道圆环体的侧廓面同时与滚子Ⅰ12、滚子Ⅱ13和滚子Ⅲ14啮合，其中滚子Ⅱ13被夹在凸脊定位圆环廓面20和圆环廓面21形成的圆环沟槽中，滚子与廓面的接触线垂直于弧面凸轮体的轴线；而滚子Ⅰ12跨在圆环凸脊廓面19上，滚子Ⅲ14跨在圆环凸脊廓面22上，接触线与弧面凸轮体的轴线相交，分度盘停止转动，处于停歇期。

参看图6，凸轮继续旋转，当凸脊的第二分度段11进入啮合时，第二分度段11是两道变导程螺旋体，滚子Ⅰ12逐渐退出啮合，仅有凸脊的螺旋廓面15推动滚子Ⅱ13使分度盘转动，分度盘处于分度期；直到凸轮旋转使滚子Ⅱ13和滚子Ⅲ14分别与凸轮凸脊的第一停歇段定位环面15和定位环面16接触，第二分度期结束，又进入第一停歇期8，完成了一个工作循环。在第二分度期结束时，滚子Ⅱ13的位置角为22.5°，滚子Ⅲ14的位置角为-22.5°，即第二分度期分度盘发生的分度转位角为22.5°。当凸轮转完360度后，分度盘上的滚子Ⅱ13、滚子Ⅲ14和滚子Ⅳ23分别取代原来的滚子Ⅰ12、滚子Ⅱ13和滚子Ⅲ14开始重复上述过程，进行下一个工作循环。

所述凸轮体4旋转一周过程中，分度盘完成了两次停歇和两次分度，每次的分度角均为22.5°，等于滚子间圆心角45°的一半，即分度盘旋转一周过程中，完成16次分度。