TWI532936B - 具組合式傳動軸之旋轉裝置及其組合式傳動軸 - Google Patents

Description

具組合式傳動軸之旋轉裝置及其組合式傳動軸

本發明係關於一種旋轉裝置，特別是一種具組合式傳動軸之旋轉裝置及其組合式傳動軸。

諸如滾齒凸輪(Roller gear cam)與平行分度凸輪(Parallel index cam)等凸輪機構之從動件(Follower)係為一轉塔(Turret)。轉塔之周圍固設有複數個滾子(Roller)呈輻射狀、等間距排列。當凸輪旋轉時，滾子受到凸輪之溝槽之規定與推動，便使得轉塔旋轉。

凸輪機構在高速運轉下，因慣性負荷大，故容易產生負扭矩。此時若凸輪與滾子間有背隙(Backlash)存在，則將會發生敲擊而產生振動，除降低傳動效率外，更會縮短凸輪壽命。因此，各家廠商皆欲解決此背隙的問題。

本發明在於提供一種具組合式傳動軸之旋轉裝置及其組合式傳動軸，藉以解決凸輪與滾子間存在背隙(Backlash)的問題。

本發明所揭露的具組合式傳動軸之旋轉裝置，包含一旋轉盤及一組合式傳動軸。旋轉盤包含一轉塔及多個從動滾子。這些從動滾子環繞地設於轉塔。組合式傳動軸位於旋轉盤之一側。組合式傳動軸包含一第一滾齒凸輪及一第二滾齒凸輪。第一滾齒凸輪包含一第一軸部、一組裝軸部及一第一螺旋 齒部。第一軸部具有一第一外環面、一第一側面及一第二側面。第一側面及第二側面分別連接於第一外環面的相對兩側。組裝軸部凸出於第一軸部之第一側面。第一螺旋齒部位於第一外環面，且具有相對之一第一外表面及一第一內表面。第二滾齒凸輪包含一第二軸部及一第二螺旋齒部。第二軸部具有一第二外環面、一第三側面、一第四側面及一組裝軸孔。第三側面及第四側面分別連接於第二外環面的相對兩側。組裝軸孔貫穿第三側面及第四側面，第二螺旋齒部位於第二外環面，且具有相對之一第二外表面及一第二內表面。第二內表面面向第一內表面。第一滾齒凸輪之組裝軸部穿過第二滾齒凸輪之組裝軸孔，且第一滾齒凸輪可相對第二滾齒凸輪位移而令第一螺旋齒部之第一外表面與第二螺旋齒部之第二外表面分別抵靠於部分這些從動滾子，或是令第一螺旋齒部之第一內表面與第二螺旋齒部之第二內表面分別抵靠於部分這些從動滾子。

本發明所揭露的組合式傳動軸，包含一第一滾齒凸輪及一第二滾齒凸輪。第一滾齒凸輪包含一第一軸部、一組裝軸部及一第一螺旋齒部。第一軸部具有一第一外環面、一第一側面及一第二側面。第一側面及第二側面分別連接於第一外環面的相對兩側。組裝軸部凸出於第一軸部之第一側面。第一螺旋齒部位於第一外環面，且具有相對之一第一外表面及一第一內表面。第二滾齒凸輪包含一第二軸部及一第二螺旋齒部。第二軸部具有一第二外環面、一第三側面、一第四側面及一組裝軸孔。第三側面與第四側面分別連接於第二外環面的相對兩側。組裝軸孔貫穿第三側面與第四側面。第二螺旋齒部位於第二外環面，且具有相對之一第二外表面及一第二內表面。第二內表面面向第一內表面。第一滾齒凸輪之組裝軸部穿過第二滾齒凸輪之組裝軸孔，且第一滾齒凸輪可相對第二滾齒凸輪位移。

根據上述本發明所揭露的具組合式傳動軸之旋轉裝置及其組合式傳動軸，由於傳動軸是採組合式的設計，故組合式傳動軸之第一滾齒凸輪及第二滾齒凸輪可沿軸向相對滑移，以調整第一滾齒凸輪及第二滾齒凸輪的相對位置。當第一螺旋齒部之第一外表面與第二螺旋齒部之第二外表面分別與部分這些從動滾子同時接觸時，組合式傳動軸轉動則能透過第一滾齒凸輪之第一螺旋齒部立即帶動旋轉盤沿順時針方向旋轉，或透過第二滾齒凸輪之第二螺旋齒部立即帶動旋轉盤沿逆時針方向旋轉，以盡可能地降低旋轉盤與組合式傳動軸間之背隙，進而改善背隙所造成的傳動效率降低於凸輪壽命縮短的問題。

以上關於本發明內容的說明及以下實施方式的說明係用以示範與解釋本發明的原理，並且提供本發明的專利申請範圍更進一步的解釋。

10‧‧‧旋轉裝置

100‧‧‧旋轉盤

110‧‧‧轉塔

120‧‧‧從動滾子

130‧‧‧凹槽

200‧‧‧組合式傳動軸

210‧‧‧第一滾齒凸輪

211‧‧‧第一軸部

211a‧‧‧第一外環面

211b‧‧‧第一側面

211c‧‧‧第二側面

212‧‧‧組裝軸部

213‧‧‧第一螺旋齒部

213a‧‧‧第一外表面

213b‧‧‧第一內表面

220‧‧‧第二滾齒凸輪

221‧‧‧第二軸部

221a‧‧‧第二外環面

221b‧‧‧第三側面

221c‧‧‧第四側面

221d‧‧‧組裝軸孔

222‧‧‧第二螺旋齒部

222a‧‧‧第二外表面

222b‧‧‧第二內表面

230‧‧‧彈性件

300‧‧‧聯軸器

301‧‧‧壓板

302‧‧‧套筒

303‧‧‧螺栓

第1圖為第一實施例之旋轉裝置的剖面示意圖。

第2圖為第1圖之組合式傳動軸相分解的側視示意圖。

第3圖為第1圖之組合式傳動軸相分解的剖面示意圖。

第4圖為第1圖之組合式傳動軸相組合的剖面示意圖。

第5圖為第1圖之組合式傳動軸沿第一方向轉動的作動示意圖。

第6圖為第1圖之組合式傳動軸沿第二方向轉動的作動示意圖。

第7圖為第二實施例之旋轉裝置的剖面示意圖。

第8圖為第三實施例之旋轉裝置的剖面示意圖。

請參閱第1圖至第4圖。第1圖為第一實施例之旋轉裝置的剖 面示意圖。第2圖為第1圖之組合式傳動軸相分解的側視示意圖。第3圖為第1圖之組合式傳動軸相分解的剖面示意圖。第4圖為第1圖之組合式傳動軸相組合的剖面示意圖。

如第1圖所示，本實施例之具組合式傳動軸200之旋轉裝置10包含一旋轉盤100、一組合式傳動軸200及一聯軸器300。

旋轉盤100包含一轉塔110及多個從動滾子120。這些從動滾子120環繞地設於轉塔110之周圍，且這些從動滾子120係以轉塔110之中心為圓心的一圓形路徑等間隔排列，並形成多個凹槽130。

組合式傳動軸200嚙合於旋轉盤100，以帶動旋轉盤100轉動。

詳細來說，如第2圖至第4圖所示，組合式傳動軸200包含一第一滾齒凸輪210及一第二滾齒凸輪220。

第一滾齒凸輪210包含一第一軸部211、一組裝軸部212及一第一螺旋齒部213。第一軸部211具有一第一外環面211a及一第一側面211b及一第二側面211c。第一外環面211a為一曲面。進一步來說，第一外環面211a是同時以第一軸部211之軸線A與轉塔110之中心線C為曲率中心線而撓曲。第一側面211b及第二側面211c分別連接於第一外環面211a之相對兩側。組裝軸部212凸出於第一軸部211之第一側面211b。第一螺旋齒部213位於第一外環面211a，且第一螺旋齒部213具有相對之一第一外表面213a及一第一內表面213b。第一內表面213b與第一側面211b朝向相同方向。

第二滾齒凸輪220包含一第二軸部221及一第二螺旋齒部222。第二軸部221具有一第二外環面221a、一第三側面221b、一第四側面221c及一組裝軸孔221d。第二外環面221a為曲面。進一步來說，第二外環面221a是同 時以第二軸部221之軸線A與轉塔110之中心線C為曲率中心線而撓曲。第三側面221b及第四側面221c分別連接於第二外環面221a的相對兩側，且第三側面221b面向第一側面211b。組裝軸孔221d貫穿第三側面221b及第四側面221c。第二螺旋齒部222位於第二外環面221a。第二螺旋齒部222具有相對之一第二外表面222a及一第二內表面222b，且第二內表面222b面向第一內表面213b。第一滾齒凸輪210之組裝軸部212穿過第二滾齒凸輪220之組裝軸孔221d，且第一滾齒凸輪210可相對第二滾齒凸輪220位移而令第一螺旋齒部213與第二螺旋齒部222相對靠近或遠離。

聯軸器300例如為無鍵聯軸器，套設於組裝軸部212與第二軸部221。該連軸器300係由壓板301，套筒302及複數個螺栓303組合，其中壓板301上端為一平板，其中間為一圓孔，該圓孔套在第二軸部221上，該平板上設有複數個孔徑，且該壓板301下端外部與套筒302之內部相互成一錐狀結合，該套筒302之一端與壓板301上端成一間隔，當複數個螺栓303穿過壓板301上之複數個孔徑與套筒302鎖緊時，可迫緊第一滾齒凸輪210之組裝軸部212與第二滾齒凸輪220之第二軸部221，以防止第一滾齒凸輪210相對第二滾齒凸輪220沿軸線A之延伸方向滑移。

在本實施例中，組合式傳動軸200的組裝方法如下。

首先，將組合式傳動軸200嚙合於旋轉盤100，且聯軸器300先處於鬆開狀態，使得第一滾齒凸輪210與第二滾齒凸輪220間可相對位移。

接著，調整第一滾齒凸輪210與第二滾齒凸輪220的相對位置。待第一螺旋齒部213之第一外表面213a與第二螺旋齒部222之第二外表面222a分別與部分這些從動滾子120接觸時，透過聯軸器300來固定第一滾齒凸輪210 與第二滾齒凸輪220間的相對位置。

請參閱第5圖與第6圖。第5圖為第1圖之組合式傳動軸沿第一方向轉動的作動示意圖。第6圖為第1圖之組合式傳動軸沿第二方向轉動的作動示意圖。

如第5圖與第6圖所示，第一螺旋齒部213之第一外表面213a與第二螺旋齒部222之第二外表面222a分別與部分這些從動滾子120接觸。並且，第一螺旋齒部213之第一外表面213a與第二螺旋齒部222之第二外表面222a分別具有與部分這些從動滾子120接觸的多個第一抵靠線L1及多個第二抵靠線L2。向內平移從動滾子120的半徑之這些第一抵靠線L1’與這些第二抵靠線L2’延伸而具有一交集點。此交集點即為轉塔110之中心點C。所謂的向內平移係指各第一抵靠線L1沿從動滾子120之徑向朝向第二滾齒凸輪220的方向平移，以及各第二抵靠線L2沿從動滾子120之徑向朝向第一滾齒凸輪210的方向平移。

值得注意的是，第一螺旋齒部213之第一外表面213a與第二螺旋齒部222之第二外表面222a分別與部分這些從動滾子120接觸，也就是說，組合式傳動軸200與旋轉盤100之間無背隙產生，使得組合式傳動軸200沿一第一方向(沿箭頭a所指示的方向)轉動(如第5圖所示)時，第一滾齒凸輪210之第一螺旋齒部213能立即推抵旋轉盤100之從動滾子120而產生逆時針方向的推抵力F1，以帶動旋轉盤100旋轉(沿箭頭c所指示的方向)。此外，當組合式傳動軸200沿一第二方向(沿箭頭b所指示的方向)反向轉動(如第6圖所示)時，第二滾齒凸輪220之第二螺旋齒部222能立即推抵旋轉盤100之從動滾子120而產生順時針方向的推抵力F2，以帶動旋轉盤100旋轉(沿箭頭d所指示的方向)。

上述第5圖之實施例之第一螺旋齒部213之第一外表面213a與 第二螺旋齒部222之第二外表面222a分別與部分這些從動滾子120接觸而形成多個第一抵靠線L1及第二抵靠線L2，但並不以此為限。請參閱第7圖。第7圖為第二實施例之旋轉裝置的剖面示意圖。

在本第二實施例中，第一螺旋齒部213之第一內表面213b與第二螺旋齒部222之第二內表面222b分別與部分這些從動滾子120接觸而形成多個第一抵靠線L1及第二抵靠線L2。本實施例之旋轉裝置10的運作原理同上述實施例(如第4圖與第5圖)，故不再贅述。

請參閱第8圖。第8圖為第三實施例之旋轉裝置的剖面示意圖。本實施例與上述第1圖之實施例相似，故僅就相異處進行說明。

在本第三實施例中，組合式傳動軸200更包含一彈性件230。彈性件230,例如為簧片或彈簧，該彈簧可為碟片，盤形，壓縮或C形等彈簧，其夾設於第一軸部211之第一側面211b與第二軸部221之第三側面221b之間。彈性件230之好處在於可透過彈性件230之彈性將第一滾齒凸輪210與第二滾齒凸輪220向外推，以進一步定位第一滾齒凸輪210與第二滾齒凸輪220。如此一來，組合式傳動軸200能夠更穩固地嚙合於旋轉盤100，以改善背隙所造成的傳動效率降低於凸輪壽命縮短的問題。

根據上述本發明所揭露的具組合式傳動軸之旋轉裝置及其組合式傳動軸，由於傳動軸是採組合式的設計，故組合式傳動軸之第一滾齒凸輪及第二滾齒凸輪可沿軸向相對滑移，以調整第一滾齒凸輪及第二滾齒凸輪的相對位置。當第一螺旋齒部之第一外表面與第二螺旋齒部之第二外表面分別與部分這些從動滾子同時接觸時，組合式傳動軸轉動則能透過第一滾齒凸輪之第一螺旋齒部立即帶動旋轉盤沿順時針方向旋轉，或透過第二滾齒凸輪之第二螺旋齒 部立即帶動旋轉盤沿逆時針方向旋轉，以盡可能地降低旋轉盤與組合式傳動軸間之背隙，進而改善背隙所造成的傳動效率降低於凸輪壽命縮短的問題。

雖然本發明的實施例揭露如上所述，然並非用以限定本發明，任何熟習相關技藝者，在不脫離本發明的精神和範圍內，舉凡依本發明申請範圍所述的形狀、構造、特徵及數量當可做些許的變更，因此本發明的專利保護範圍須視本說明書所附的申請專利範圍所界定者為準。

10‧‧‧旋轉裝置

100‧‧‧旋轉盤

110‧‧‧轉塔

120‧‧‧從動滾子

130‧‧‧凹槽

200‧‧‧組合式傳動軸

210‧‧‧第一滾齒凸輪

220‧‧‧第二滾齒凸輪

300‧‧‧聯軸器

301‧‧‧壓板

302‧‧‧套筒

303‧‧‧螺栓

Claims (19)

1. 一種具組合式傳動軸之旋轉裝置，包含：一旋轉盤，包含一轉塔及多個從動滾子，該些從動滾子環繞地設於該轉塔；以及一組合式傳動軸，位於該旋轉盤之一側，該組合式傳動軸包含：一第一滾齒凸輪，包含一第一軸部、一組裝軸部及一第一螺旋齒部，該第一軸部具有一第一外環面、一第一側面及一第二側面，該第一側面及該第二側面分別連接於該第一外環面的相對兩側，該組裝軸部凸出於該第一軸部之該第一側面，該第一螺旋齒部位於該第一外環面，且具有相對之一第一外表面及一第一內表面；以及一第二滾齒凸輪，包含一第二軸部及一第二螺旋齒部，該第二軸部具有一第二外環面、一第三側面、一第四側面及一組裝軸孔，該第三側面及該第四側面分別連接於該第二外環面的相對兩側，該組裝軸孔貫穿該第三側面及該第四側面，該第二螺旋齒部位於該第二外環面，且具有相對之一第二外表面及一第二內表面，該第二內表面面向該第一內表面，該第一滾齒凸輪之該組裝軸部穿過該第二滾齒凸輪之該組裝軸孔，且該第一滾齒凸輪可相對該第二滾齒凸輪位移而令該第一螺旋齒部之該第一外表面與該第二螺旋齒部之該第二外表面分別抵靠於部分該些從動滾子，或是令該第一螺旋齒部之該第一內表面與該第二螺旋齒部之該第二內表面分別抵靠於部分該些從動滾子。
2. 如請求項1所述之具組合式傳動軸之旋轉裝置，其中該些從動滾子沿以該轉塔之軸心為圓心的一圓形路徑等間距間隔排列，且該些從動滾子之軸線相交 於該轉塔之軸心，該第一螺旋齒部之該第一外表面與該第二螺旋齒部之該第二外表面分別具有與部分該些從動滾子接觸的多個第一抵靠線及多個第二抵靠線，且向內平移該從動滾子的半徑之該些第一抵靠線與該些第二抵靠線延伸而具有相同的一交集點。
3. 如請求項2所述之具組合式傳動軸之旋轉裝置，其中該交集點位於該轉塔之軸心。
4. 如請求項1所述之具組合式傳動軸之旋轉裝置，其中該些從動滾子沿以該轉塔之軸心為圓心的一圓形路徑等間距間隔排列，且該些從動滾子之軸線相交於該轉塔之軸心，該第一螺旋齒部之該第一內表面與該第二螺旋齒部之該第二內表面分別具有與部分該些從動滾子接觸的多個第一抵靠線及多個第二抵靠線，且向外平移該從動滾子的半徑之該些第一抵靠線與該些第二抵靠線延伸具有一交集點。
5. 如請求項4所述之具組合式傳動軸之旋轉裝置，其中該交集點位於該轉塔之軸心。
6. 如請求項1所述之具組合式傳動軸之旋轉裝置，其中該第一外環面為曲面，並沿該第一軸部之軸線與該轉塔之中心線為曲率中心線而撓曲，該第二外環面為曲面，並沿該第二軸部之軸線與該轉塔之中心線為曲率中心線而撓曲。
7. 如請求項1所述之具組合式傳動軸之旋轉裝置，更包含一聯軸器，該聯軸器套設於該第二軸部上。
8. 如請求項7所述之具組合式傳動軸之旋轉裝置，其中該聯軸器為無鍵聯結器。
9. 如請求項7所述之具組合式傳動軸之旋轉裝置，其中該聯軸器係由一壓板、 一套筒及複數個螺栓組合。
10. 如請求項9所述之具組合式傳動軸之旋轉裝置，其中該壓板上端為一平板，其中間為一圓孔，該圓孔套在該第二軸部上，該平板上設有複數個孔徑，且該壓板下端外部與該套筒之內部相互成一錐狀結合，該套筒之一端與該壓板上端成一間隔。
11. 如請求項9或10項所述之具組合式傳動軸之旋轉裝置，其中當該複數個螺栓穿過該壓板上之該複數個孔徑與該套筒鎖緊時，可迫緊該第一滾齒凸輪之該組裝軸部與該第二滾齒凸輪之該第二軸部，以防止該第一滾齒凸輪相對該第二滾齒凸輪沿該第二滾齒凸輪之軸線的延伸方向滑移。
12. 如請求項1所述之具組合式傳動軸之旋轉裝置，其中該組合式傳動軸更包含一彈性件，該彈性件夾設於該第一軸部之該第一側面與該第二軸部之該第三側面之間。
13. 一種組合式傳動軸，包含：一第一滾齒凸輪，包含一第一軸部、一組裝軸部及一第一螺旋齒部，該第一軸部具有一第一外環面、一第一側面及一第二側面，該第一側面及該第二側面分別連接於該第一外環面的相對兩側，該組裝軸部凸出於第一軸部之該第一側面，該第一螺旋齒部位於該第一外環面，且具有相對之一第一外表面及一第一內表面；以及一第二滾齒凸輪，包含一第二軸部及一第二螺旋齒部，該第二軸部具有一第二外環面、一第三側面、一第四側面及一組裝軸孔，該第三側面與該第四側面分別連接於該第二外環面的相對兩側，該組裝軸孔貫穿該第三側面與該第四側面，該第二螺旋齒部位於該第二外環面，且具有相對之一第二外表 面及一第二內表面，該第二內表面面向該第一內表面，該第一滾齒凸輪之該組裝軸部穿過該第二滾齒凸輪之該組裝軸孔，且該第一滾齒凸輪可相對該第二滾齒凸輪位移。
14. 如請求項13所述之組合式傳動軸，其中該組合式傳動軸更包含一彈性件，該彈性件夾設於該第一軸部之該第一側面與該第二軸部之該第三側面之間。
15. 如請求項13所述之組合式傳動軸，更包含一聯軸器，該聯軸器套設於該第二軸部上。
16. 如請求項15所述之組合式傳動軸，其中該聯軸器為無鍵聯結器。
17. 如請求項15所述之組合式傳動軸，其中該聯軸器係由一壓板、一套筒及複數個螺栓組合。
18. 如請求項17所述之組合式傳動軸，其中該壓板上端為一平板，其中間為一圓孔，該圓孔套在第二軸部上，該平板上設有複數個孔徑，且該壓板下端外部與該套筒之內部相互成一錐狀結合，該套筒之一端與該壓板上端成一間隔。
19. 如請求項17或18項所述之組合式傳動軸，其中當該複數個螺栓穿過該壓板上之該複數個孔徑與該套筒鎖緊時，可迫緊該第一滾齒凸輪之該組裝軸部與該第二滾齒凸輪之該第二軸部，以防止該第一滾齒凸輪相對該第二滾齒凸輪沿該第二滾齒凸輪之軸線的延伸方向滑移。