CN106195211A - 一种同轴多推杆圆柱凸轮装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及机械传动领域，具体涉及一种同轴多推杆圆柱凸轮装置，包括圆柱凸轮和导向圆柱，所述圆柱凸轮上设置有两个以上凸轮曲线槽，且每个所述凸轮曲线槽分别对应设置有从动件推杆，导向圆柱上设置有导向直槽，该导向直槽对应设置于凸轮曲线槽下方，使得从动件推杆沿导向直槽做对应的直线移动，该装置通过在一个圆柱凸轮上布置两个以上从动件推杆，解决了一个凸轮驱动一个从动件推杆所存在的单一性问题，使一个凸轮驱动多个升程不同的从动件推杆，节约了较大的安装空间，同时输出多个从动件推杆，结构紧凑、合理，实现同轴转动推杆多位移的传动效果。

Description

一种同轴多推杆圆柱凸轮装置

技术领域

本发明涉及机械传动领域，特别是一种同轴多推杆圆柱凸轮装置。

背景技术

空间圆柱凸轮机构的作用是将圆柱转动变换为从动件推杆的直线运动，作为驱动元件，圆柱凸轮机构广泛应用于机器人、自动机械和光学镜头等多个行业领域内。随着机械行业的精密化发展，现代精密机械对从动件的运动形式、运动规律和动力性能提出了更高的要求，已经由单一性、简单结构形式向多样化和复杂性方向发展，传统的基本机构往往不能很好的满足设计要求和使用要求。

目前市场上的凸轮机构大多采用一个凸轮驱动一个从动件推杆，这种凸轮结构虽然具有受力较大、传动距离远的优点，但是其缺点也是非常明显的，由于传统的凸轮机构采用的是一个凸轮驱动一个从动件推杆，当需要使用多个从动件推杆时，就需要设置多个凸轮进行驱动，所以存在如下多方面缺点：

1、占用较大空间，当需要多个从动件推杆时，必须设置多个凸轮进行驱动，多个从动件推杆分别由多个凸轮驱动，占用较大的空间；

2、结构比较复杂，由于涉及多个凸轮和多个从动件推杆，不论从各自的连接还是整体配合使用，其连接结构都是繁琐的、复杂的；

3、可靠性较差，由于涉及多套传动机构，当其中某个凸轮与对应的从动件推杆出现问题时，整体结构将受到影响；

4、不便于自动控制，当需要对凸轮机构进行自动控制时，需要对各个传动机构分别进行自动控制，不容易实现，同时可靠性也相对较差。

发明内容

本发明的目的在于：针对现有凸轮机构采用一个凸轮驱动一个从动件推杆所存在的单一性，以及当需要多个从动件时布置多个凸轮进行驱动所带来的空间不足、结构复杂的问题，提供一种同轴多推杆圆柱凸轮装置，该装置通过在一个圆柱凸轮上布置多个从动件推杆，解决了一个凸轮驱动一个从动件推杆所存在的单一性问题，使一个凸轮驱动多个从动件推杆，节约了较大的安装空间，同时输出多个从动件推杆，结构紧凑、合理，实现同轴转动推杆多位移的传动效果。

为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

一种同轴多推杆圆柱凸轮装置，包括圆柱凸轮和连接于圆柱凸轮中间的导向圆柱，其特征在于，所述圆柱凸轮上设置有两个以上凸轮曲线槽，且每个所述凸轮曲线槽对应布置有从动件推杆，从动件推杆在凸轮曲线槽带动下沿导向圆柱做对应的直线运动。

由于圆柱凸轮上的凸轮曲线槽能根据从动件推杆的预定规律设计，所以每个从动件推杆的直线运动位移分别对应于圆柱凸轮的凸轮曲线升程，通过在圆柱凸轮上布置2个以上从动件推杆，每个从动件推杆沿对应的凸轮曲线槽运动，解决了一个凸轮驱动一个从动件推杆所存在的单一性问题，实现了同轴转动推杆多位移的传动效果，该装置结构比较简单，在圆柱凸轮上设置两个以上凸轮曲线槽，对应着设置多个从动件推杆即可实现，并且每个从动件推杆的连接方式可采用相同的方式，结构简单，组合方便。

每个从动件推杆都连接至同一个圆柱凸轮，在实现推杆多位移的同时，避免了配置更多的凸轮，只需要占用更少的安装空间，这种结构应用于小型精密机械传动装置中，优势非常明显，同轴多推杆圆柱凸轮装置特别适用于机器人、自动机械等常规传动方式在径向空间较小、推杆承受载荷小、位移不大的情况，针对在这些情况下加工，本圆柱凸轮装置非常符合这些特点，比较适用。

优选的，各个所述凸轮曲线槽的轮廓不同，使得与凸轮曲线槽对应设置的从动件推杆运行规律不同，升程也不同。从动件推杆的作用主要为传递动力并实现预定的运动规律，而从动件推杆的运动规律取决于凸轮轮廓曲线，将各个凸轮曲线槽的轮廓设置为不同，能得到多个不同的从动件推杆运动规律，并且得到多个不同的从动件运动升程，提高了圆柱凸轮的利用效率，同时还保证其结构紧凑、合理。

各个所述凸轮曲线槽的形状不同，使得多个从动件推杆运行位移和运动升程也不同，将两个以上所述凸轮曲线槽的形状设置为各不相同的结构，使每个从动件推杆的运动位移也不相等，同一圆柱凸轮装置传递输出多个位移不相同的动力源，提供多种运动位移，达到从动件推杆多位移的传动效果。

优选的，两个以上所述从动件推杆沿圆柱凸轮圆周方向均匀布置。将从动件推杆沿圆柱凸轮圆周方向均匀布置，使圆柱凸轮在圆周方向上受力更均匀，保证其运转平稳性。

优选的，所述从动件推杆的数量为3个。将3个从动件推杆沿圆周方向均匀布置于圆柱凸轮上，使圆柱凸轮在圆周方向上受力更均匀，保证其运转平稳性，设置3个从动件推杆，使装置成为同轴3推杆圆柱凸轮装置，布置更加合理，应用更加广泛。

优选的，所述导向圆柱上设置有导向直槽，该导向直槽对应设置于凸轮曲线槽下方，使得从动件推杆沿导向直槽做来回直线移动。导向圆柱对圆柱凸轮形成支撑，同时便于导向直槽的布置，将导向直槽对应设置于凸轮曲线槽下方，使得从动件推杆沿着导向直槽做往返方向的直线移动，其运动轨迹对应凸轮曲线槽，设置导向直槽，可以对从动件推杆在运动范围内进行限位，同时对其在导向圆柱的径向范围内进行限位，使从动件推杆顺利完成位移动作，实现传送功能，保证多个从动件推杆沿着曲线槽完成曲线升程。

优选的，所述从动件推杆上连接有传动销，二者通过固定螺母连接，使传动销沿导向直槽做来回直线移动。设置传动销，使传动销在圆柱凸轮的作用下沿导向圆柱上的导向直槽做往返方向的直线运动，有效实现圆柱凸轮与从动件推杆之间的传动。

优选的，所述传动销固定于从动件推杆的端部，从动件推杆的端部开设有安装孔，传动销依次穿过该推杆的安装孔、圆柱凸轮的凸轮曲线槽，延伸至圆柱导向直槽内。

优选的，该圆柱凸轮装置还配设有用于驱动圆柱凸轮运动的蜗轮蜗杆机构，包括蜗轮和蜗杆，所述蜗轮与圆柱凸轮连接，用于实现电机驱动和控制。采用蜗轮蜗杆机构传递动力，用于驱动圆柱凸轮运动，其工作过程为：蜗杆转动时带动蜗轮转动，蜗轮由于与圆柱凸轮连接，从而带动圆柱凸轮转动，为其提供动力来源。采用蜗轮蜗杆机构进行动力传递，可以得到较大的减速传动比，同时由于蜗杆传动相当于螺旋传动，为多齿啮合传动，传动平稳、噪音小，非常适用于精密机械的传动中。

优选的，圆柱凸轮装置还包括将其封闭的箱体，该箱体包括位于从动件推杆一侧的导向盖板，从动件推杆经过导向盖板并延伸出箱体外侧。将该同轴多推杆圆柱凸轮装置布置于箱体中，使各个零部件与外界环境之间相对封闭，保证凸轮装置的正常运行，避免出现外界环境干扰的情况，提高运行的可靠性，同时，凸轮装置封闭运行，保证自身运行安全和外界操作安全，而且封闭后整体结构美观，设置导向盖板，推杆通过导向盖板与外界连接，保证装置与外界的封闭、隔离，推杆通过导向盖板向外提供运行位移，实现圆柱凸轮装置的传动功能和传动效果。

优选的，所述圆柱凸轮与蜗轮之间为键连接，所述圆柱凸轮上设有与蜗轮对应的键槽，用于圆柱凸轮与涡轮之间的连接。较好地利用圆柱凸轮的结构特点，使圆柱凸轮与蜗轮之间采用键连接方式，通过在圆柱凸轮上与蜗轮对应位置设置键槽，键安装于键槽内，蜗轮通过键带动多槽圆柱凸轮转动，为圆柱凸轮装置的良好运行提供条件。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

1、采用一个圆柱凸轮转动驱动两个以上从动件推杆移动，两个以上推杆沿着凸轮曲线槽移动，并根据从动件推杆的预定规律设计凸轮曲线槽形状，节省结构空间，安装方便，可靠性高，成本相对较低，非常适用于低载荷、小位移的精密机械传动中；

2、从动件推杆的作用主要为传递动力并实现预定的运动规律，而从动件推杆的运动规律取决于凸轮轮廓曲线，将各个凸轮曲线槽的轮廓设置为不同，能得到多个不同的从动件推杆运动规律，并且得到多个不同的从动件运动升程，提高了圆柱凸轮的利用效率，同时还保证其结构紧凑、合理；

3、采用蜗轮蜗杆机构传递动力，蜗杆转动时带动蜗轮转动，蜗轮由于与圆柱凸轮连接，从而带动圆柱凸轮转动，为其提供动力来源。采用蜗轮蜗杆机构进行动力传递，可以得到较大的减速传动比，同时由于蜗杆传动相当于螺旋传动，为多齿啮合传动，传动平稳、噪音小，非常适用于精密机械的传动中。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为图1中沿A-A线的剖视图。

图3为图1中圆柱凸轮的展开图。

图中标记：1-键，2-蜗杆，3-蜗轮，4-传动销，5-固定螺母，6-第一推杆，7-圆柱凸轮，8-导向盖板，9-导向圆柱，10-第二推杆，11-第三推杆，12-箱体，13-导向直槽，14-凸轮曲线槽。

具体实施方式

下面结合试验例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。

实施例

如图1、图2和图3所示，同轴多推杆圆柱凸轮装置，包括圆柱凸轮7和连接于圆柱凸轮7中间的导向圆柱9，所述圆柱凸轮7上设置有两个以上凸轮曲线槽14，且每个所述凸轮曲线槽14对应布置有从动件推杆，包括第一推杆6、第二推杆10和第三推杆11，三件从动件推杆在凸轮曲线槽14带动下沿导向圆柱9做对应的直线运动。

由于圆柱凸轮上的凸轮曲线槽能根据从动件推杆的预定规律设计，所以每个从动件推杆的直线运动位移分别对应于圆柱凸轮的凸轮曲线升程，通过在圆柱凸轮上布置两个以上从动件推杆，每个从动件推杆沿对应的凸轮曲线槽运动，解决了一个凸轮驱动一个从动件推杆所存在的单一性问题，实现了同轴转动推杆多位移的传动效果，该装置结构比较简单，在圆柱凸轮上设置两个以上凸轮曲线槽，对应着设置多个从动件推杆即可实现，并且每个从动件推杆的连接方式可采用相同的方式，结构简单，组合方便。

每个从动件推杆都连接至同一个圆柱凸轮，在实现推杆多位移的同时，避免了配置更多的凸轮，只需要占用更少的安装空间，这种结构应用于小型精密机械传动装置中，优势非常明显，同轴多推杆圆柱凸轮装置特别适用于机器人、自动机械等常规传动方式在径向空间较小、推杆承受载荷小、位移不大的情况，针对在这些情况下加工，本圆柱凸轮装置非常符合这些特点，比较适用。

各个所述凸轮曲线槽14的轮廓不同，使得与凸轮曲线槽14对应设置的从动件推杆运行规律不同，升程也不同，从动件推杆的作用主要为传递动力并实现预定的运动规律，而从动件推杆的运动规律取决于凸轮轮廓曲线，将各个凸轮曲线槽的轮廓设置为不同，能得到多个不同的从动件推杆运动规律，并且得到多个不同的从动件运动升程，提高了圆柱凸轮的利用效率，同时还保证其结构紧凑、合理。

各个所述凸轮曲线槽14的形状不同，使得多个从动件推杆运行位移也不同，将两个以上所述凸轮曲线槽14的形状设置为各不相同的结构，每个从动件推杆的运动位移也不相等，同一圆柱凸轮装置传递输出多个位移不相同的动力源，提供多种运动位移，达到从动件推杆多位移的传动效果。

如图3所示，各个所述凸轮曲线槽14分别布置于圆柱凸轮7上，相互之间独立不干涉，保证各个从动件推杆对应在各自的凸轮曲线槽14中运动时不发生干涉、交叉，使各个从动件推杆正常工作。各个所述凸轮曲线槽14首位不相接，从动件推杆沿凸轮曲线槽的首部运动到尾部后，再沿曲线槽轮廓从尾部运动至头部，如此反复。采取这种结构形式，使圆柱凸轮稳定运行，保证其正常工作。

如图2所示，所述从动件推杆的数量为3个，包括第一推杆6、第二推杆10和第三推杆11，将3个从动件推杆沿圆周方向均匀布置于圆柱凸轮7上，使圆柱凸轮在圆周方向上受力更均匀，保证其运转平稳性，设置3个从动件推杆，使装置成为同轴三推杆圆柱凸轮装置，布置更加合理，应用更加广泛，由于凸轮曲线槽14的形状不同，围绕在圆柱凸轮圆周方向上的第一推杆6、第二推杆10和第三推杆11的运动规律和运行位移也不相同。设备在进行加工时，每个部位的加工形状和精度均不相同，设置三个推杆，可以同时对三个部位进行加工，实现同一圆柱凸轮输出多样化加工规律，提高圆柱凸轮的利用率，也提高了设备加工速度，具有较大的应用推广价值。这种结构的圆柱凸轮装置，还可以对同一零件的多个加工面进行不同的加工，达到同时加工不同加工面的目的。

通过上述描述，本领域技术人员很容易得到也可以将从动件推杆设置为2个或4个，甚至多个，实现多样化输出的目的，但是根据实际应用来看，设置太多从动件推杆存在结构不够稳定的缺点，以设置2-4个为宜。

导向圆柱9上设置有导向直槽13，该导向直槽13对应设置于凸轮曲线槽14下方，导向圆柱9与圆柱凸轮7相对转动，使得从动件推杆在沿凸轮曲线槽14的轮廓进行运动时，同时沿导向直槽13做来回直线移动，导向圆柱9对圆柱凸轮7形成支撑，同时便于导向直槽13的布置，将导向直槽13对应设置于凸轮曲线槽14下方，使得从动件推杆沿着导向直槽13做往返方向的直线移动，其运动轨迹对应凸轮曲线槽14，设置导向直槽13，可以对从动件推杆在运动范围内进行限位，使其不会发生偏移和晃动，同时对其在导向圆柱9的径向范围内进行限位，使从动件推杆顺利完成位移动作，实现传送功能，保证多个从动件推杆沿着曲线槽完成曲线升程。

每个从动件推杆上连接有传动销4，二者通过固定螺母5连接，使传动销4沿导向直槽13做来回直线移动，设置传动销4，使传动销4在圆柱凸轮7的作用下沿导向圆柱9上的导向直槽13做往返方向的直线运动，有效实现圆柱凸轮7与从动件推杆之间的传动。

传动销4固定于从动件推杆的端部，从动件推杆的端部开设有安装孔，传动销4依次穿过该推杆的安装孔、圆柱凸轮7的凸轮曲线槽14，延伸至圆柱导向直槽13内。多个从动件推杆的传动销4***导向直槽13内的深度不同，但均不得与导向圆柱9发生干涉，影响其正常运动。

圆柱凸轮装置还配设有用于驱动圆柱凸轮7运动的蜗轮蜗杆机构，包括蜗轮3和蜗杆2，所述蜗轮3与圆柱凸轮7连接，用于实现电机驱动和控制，采用蜗轮蜗杆机构传递动力，用于驱动圆柱凸轮运动，其工作过程为：蜗杆2转动时带动蜗轮3转动，蜗轮3由于与圆柱凸轮7连接，从而带动圆柱凸轮7转动，为其提供动力来源，采用蜗轮蜗杆机构进行动力传递，可以得到较大的减速传动比，同时由于蜗杆传动相当于螺旋传动，为多齿啮合传动，传动平稳、噪音小，非常适用于精密机械的传动中。

所述圆柱凸轮7与蜗轮3之间为键连接，所述圆柱凸轮7上与蜗轮3对应设有键槽，用于连接圆柱凸轮7与蜗轮3的键1布置于键槽内，使用键连接，较好地利用圆柱凸轮的结构特点，使圆柱凸轮与蜗轮之间采用键连接方式，通过在圆柱凸轮上与蜗轮对应位置设置键槽，键安装于键槽内，蜗轮通过键带动多槽圆柱凸轮转动，为圆柱凸轮装置的良好运行提供条件。

圆柱凸轮装置还包括将其封闭的箱体12，该箱体12包括导向盖板8，从动件推杆经过导向盖板8并延伸出箱体12外侧，将该同轴多推杆圆柱凸轮装置布置于箱体中，使各个零部件与外界环境之间相对封闭，保证凸轮装置的正常运行，避免出现外界环境干扰的情况，提高运行的可靠性，同时，凸轮装置封闭运行，保证自身运行安全和外界操作安全，而且封闭后整体结构美观。

设置导向盖板，该导向盖板上设置有用于从动件推杆经过的导向孔，使从动件推杆穿过导向孔与外界联系，向外界加工部位提供动力和运动位移，设置导向孔，保证从动件推杆顺利经过导向盖板，导向盖板使从动件推杆在向外提供动力输出时，不会发生偏移和晃动，保证从动件推杆运动的稳定性，使其提供稳定、有效的运动规律和运动位移。

导向孔上还布置有套筒，从动件推杆从套筒内穿过，向外界加工部位提供动力输出和运动位移，进一步保证其提供动力和运动位移时具有较好的稳定性和精确性。

从动件推杆通过导向盖板与外界连接，保证装置与外界的封闭、隔离，推杆通过导向盖板向外提供运行位移，实现圆柱凸轮装置的传动功能和传动效果。

本实施例通过采用一个圆柱凸轮转动驱动两个以上从动件推杆移动，两个以上推杆沿着凸轮曲线槽移动，并根据从动件推杆的预定规律设计凸轮曲线槽形状，节省结构空间，安装方便，可靠性高，成本相对较低，非常适用于低载荷、小位移的精密机械传动中。

Claims (10)

1.一种同轴多推杆圆柱凸轮装置，包括圆柱凸轮和连接于圆柱凸轮中间的导向圆柱，其特征在于，所述圆柱凸轮上设置有两个以上凸轮曲线槽，且每个所述凸轮曲线槽对应布置有从动件推杆，从动件推杆在凸轮曲线槽带动下沿导向圆柱做对应的直线运动。

2.根据权利要求1所述的同轴多推杆圆柱凸轮装置，其特征在于，各个所述凸轮曲线槽的轮廓不同，使得与凸轮曲线槽对应设置的从动件推杆运行规律不同，升程也不同。

3.根据权利要求2所述的同轴多推杆圆柱凸轮装置，其特征在于，两个以上所述从动件推杆沿圆柱凸轮圆周方向均匀布置。

4.根据权利要求3所述的同轴多推杆圆柱凸轮装置，其特征在于，所述从动件推杆的数量为3个。

5.根据权利要求1-4之一所述的同轴多推杆圆柱凸轮装置，其特征在于，所述导向圆柱上设置有导向直槽，该导向直槽对应设置于凸轮曲线槽下方，使得从动件推杆沿导向直槽做来回直线移动。

6.根据权利要求5所述的同轴多推杆圆柱凸轮装置，其特征在于，所述从动件推杆上连接有传动销，二者通过固定螺母连接，使传动销沿导向直槽做来回直线移动。

7.根据权利要求6所述的同轴多推杆圆柱凸轮装置，其特征在于，所述传动销固定于从动件推杆的端部，从动件推杆的端部开设有安装孔，传动销依次穿过安装孔和凸轮曲线槽，延伸至导向直槽内。

8.根据权利要求6或7所述的同轴多推杆圆柱凸轮装置，其特征在于，该圆柱凸轮装置还配设有用于驱动圆柱凸轮运动的蜗轮蜗杆机构，包括蜗轮和蜗杆，所述蜗轮与圆柱凸轮连接，用于实现电机驱动和控制。

9.根据权利要求1-4之一所述的同轴多推杆圆柱凸轮装置，其特征在于，圆柱凸轮装置还包括将其封闭的箱体，该箱体包括位于从动件推杆一侧的导向盖板，从动件推杆经过导向盖板并延伸出箱体外侧。

10.根据权利要求8所述的同轴多推杆圆柱凸轮装置，其特征在于，所述圆柱凸轮与蜗轮之间为键连接，所述圆柱凸轮上设有与蜗轮对应的键槽。