專(zhuān)利名稱(chēng)：數(shù)字控制凸輪機(jī)構(gòu)及其控制方法
數(shù)字控制凸輪機(jī)構(gòu)及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于機(jī)械控制技術(shù)領(lǐng)域，是一種數(shù)字控制機(jī)構(gòu)，尤其是一種應(yīng)用于包裝機(jī) 械、服裝機(jī)械、印刷機(jī)械、卷煙機(jī)械、食品機(jī)械和自動(dòng)機(jī)床等自動(dòng)機(jī)械的控制和調(diào)節(jié)裝置。
背景技術(shù)：
凸輪機(jī)構(gòu)是機(jī)械設(shè)備的常用機(jī)構(gòu)，它能將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為預(yù)期的間歇直線往復(fù)運(yùn) 動(dòng)或往復(fù)擺動(dòng)等。凸輪機(jī)構(gòu)從理論上講，只要適當(dāng)?shù)卦O(shè)計(jì)出凸輪的輪廓曲線，就可以使從動(dòng) 件得到各種預(yù)期的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。但是凸輪機(jī)構(gòu)在實(shí)際中也存在著很大的局限性一個(gè)凸輪輪 廓曲線只能實(shí)現(xiàn)一種從動(dòng)件的預(yù)定運(yùn)動(dòng)規(guī)律，若從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律隨工作對(duì)象的變化需要改 變時(shí)，凸輪需重新調(diào)整或者更換；凸輪輪廓曲線的復(fù)雜性使凸輪的加工制造和機(jī)構(gòu)各部件 的安裝調(diào)整困難；凸輪機(jī)構(gòu)是高副，接觸應(yīng)力大，無(wú)法傳遞較大的功率或力；凸輪機(jī)構(gòu)在工 作過(guò)程中高速運(yùn)行，磨損快，長(zhǎng)時(shí)間使用會(huì)使從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)失真，因而不能應(yīng)用在重復(fù)精度 要求較高的場(chǎng)合；凸輪機(jī)構(gòu)還存在壓力角過(guò)大問(wèn)題，為獲得較好的力傳遞特性，只能增大凸 輪的基圓半徑，使凸輪體積增加，造成機(jī)構(gòu)的緊湊性下降。本發(fā)明采用數(shù)字控制技術(shù)使數(shù)字 控制凸輪機(jī)構(gòu)具有柔性；理論上講，一個(gè)數(shù)字控制凸輪機(jī)構(gòu)通過(guò)改變編程數(shù)據(jù)可以具有無(wú) 限種從動(dòng)件的預(yù)定運(yùn)動(dòng)規(guī)律，而且控制精度高；采用螺旋副傳動(dòng)機(jī)構(gòu)克服了高副的接觸應(yīng) 力大、磨損快等不足，擴(kuò)大了凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用范圍和靈活性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種應(yīng)用于機(jī)械控制技術(shù)領(lǐng)域的數(shù)字控制凸輪機(jī)構(gòu)及其控制方法，該 裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，計(jì)算方便，可以實(shí)現(xiàn)無(wú)限種從動(dòng)件的預(yù)定運(yùn)動(dòng)，易于控制，成本低廉。本發(fā)明采用如下技術(shù)方案數(shù)字控制凸輪機(jī)構(gòu)由控制器(1)、電動(dòng)機(jī)(2)和螺旋副傳動(dòng)機(jī)構(gòu)⑶組成。電動(dòng) 機(jī)(2)可以是步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)，螺旋副傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(3)安裝于支架上；電動(dòng)機(jī)經(jīng)機(jī)械傳 動(dòng)可以是齒輪傳動(dòng)、蝸輪/蝸桿傳動(dòng)、同步齒形帶傳動(dòng)或聯(lián)軸器傳動(dòng)，帶動(dòng)螺旋副傳動(dòng)機(jī) 構(gòu)的主動(dòng)件轉(zhuǎn)動(dòng)，該螺旋副傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的主動(dòng)件(301)可以是螺桿或者螺母，螺旋副傳動(dòng)機(jī) 構(gòu)的從動(dòng)件可以是螺母或者螺桿(302)進(jìn)行軸向運(yùn)動(dòng)，完成數(shù)字控制凸輪機(jī)構(gòu)從動(dòng)件的運(yùn) 動(dòng)，包括推程位移、運(yùn)動(dòng)速度和加速度的控制；用螺旋副傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的從動(dòng)件替代凸輪機(jī)構(gòu)的 從動(dòng)件。本發(fā)明中的螺旋副傳動(dòng)機(jī)構(gòu)從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)參數(shù)通過(guò)控制器編程進(jìn)行控制從動(dòng)件 的推程位移通過(guò)控制器編程對(duì)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)角進(jìn)行控制、從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)速度通過(guò)控制器編程 對(duì)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速控制完成；從動(dòng)件的推程、回程控制分別由控制器編程控制電動(dòng)機(jī)的正轉(zhuǎn) 和反轉(zhuǎn)完成；從動(dòng)件的推程運(yùn)動(dòng)角、回程運(yùn)動(dòng)角由控制器編程控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)間確定； 從動(dòng)件的其它運(yùn)動(dòng)參數(shù)包括遠(yuǎn)休止角、和近休止角由控制器編程的延時(shí)控制。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)1.本發(fā)明采用數(shù)字控制技術(shù)使數(shù)字控制凸輪機(jī)構(gòu)具有柔性；即一個(gè)數(shù)字控制凸輪機(jī)構(gòu)通過(guò)改變編程數(shù)據(jù)可以具有無(wú)限種從動(dòng)件的預(yù)定運(yùn)動(dòng)規(guī)律；2.需要改變控制對(duì)象的運(yùn)動(dòng)規(guī)律時(shí)，只需改變編程數(shù)據(jù)，節(jié)省了凸輪的加工制造和機(jī)構(gòu)安裝調(diào)整的時(shí)間，擴(kuò)大了凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用范圍和靈活性；3.本發(fā)明的執(zhí)行機(jī)構(gòu)采用螺旋副傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，克服了高副的接觸應(yīng)力大、磨損快、從 動(dòng)件運(yùn)動(dòng)失真等不足，控制精度高，可以應(yīng)用在重復(fù)精度要求高的場(chǎng)合。
四

圖1是本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明實(shí)施例1的機(jī)械結(jié)構(gòu)3是本發(fā)明實(shí)施例2的機(jī)械結(jié)構(gòu)圖。
五、具體實(shí)施方案參照?qǐng)D1，圖2，一種數(shù)字控制凸輪機(jī)構(gòu)及其控制方法，其數(shù)字控制凸輪機(jī)構(gòu)由控 制器(1)、電動(dòng)機(jī)(2)、螺旋副傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(3)組成；電動(dòng)機(jī)和螺旋副傳動(dòng)機(jī)構(gòu)安裝于支架上。 本發(fā)明實(shí)施例1的安裝方式是將電動(dòng)機(jī)(2)與螺旋副傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(3)安裝于支架的同一側(cè)， 這種安裝方式可以使軸向尺寸結(jié)構(gòu)緊湊。電動(dòng)機(jī)經(jīng)機(jī)械傳動(dòng)，本發(fā)明實(shí)施例1采用齒輪傳 動(dòng)，將電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)傳遞給螺旋副傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(3)的主動(dòng)件(301)，本發(fā)明實(shí)施例1是螺 母，并帶動(dòng)從動(dòng)件(302)，本發(fā)明實(shí)施例1采用螺桿，進(jìn)行軸向運(yùn)動(dòng)，完成數(shù)字控制凸輪機(jī)構(gòu) 預(yù)定運(yùn)動(dòng)規(guī)律。本發(fā)明中的螺旋副傳動(dòng)機(jī)構(gòu)從動(dòng)件(302)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)通過(guò)控制器編程進(jìn)行控制 從動(dòng)件(302)的推程位移通過(guò)控制器編程對(duì)電動(dòng)機(jī)(301)的轉(zhuǎn)角進(jìn)行控制、從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng) 速度通過(guò)控制器編程對(duì)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速控制完成；從動(dòng)件的推程、回程控制分別由控制器編 程控制電動(dòng)機(jī)的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)完成；從動(dòng)件的推程運(yùn)動(dòng)角、回程運(yùn)動(dòng)角由控制器編程控制電 動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)間確定；從動(dòng)件的其它運(yùn)動(dòng)參數(shù)包括遠(yuǎn)休止角、和近休止角由控制器編程的 延時(shí)控制。電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)是由控制器控制完成的，其運(yùn)動(dòng)規(guī)律由從動(dòng)件(302)的運(yùn)動(dòng)規(guī) 律確定當(dāng)從動(dòng)件(302)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律為等速運(yùn)動(dòng)，即直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律時(shí)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為常 數(shù)，即η = C。其運(yùn)動(dòng)方程為
h 1 2πω = ω0
Φ0 ι T當(dāng)從動(dòng)件(302)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律為等加速運(yùn)動(dòng)即拋物線運(yùn)動(dòng)規(guī)律時(shí)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為
一線性方程，其運(yùn)動(dòng)方程為 1 2π Ah 2ω =TT^0i0'1ω:電動(dòng)機(jī)運(yùn)動(dòng)的角速度；ω。凸輪的旋轉(zhuǎn)角速度；i 機(jī)械傳動(dòng)的傳動(dòng)比；T 螺旋副傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的基本導(dǎo)程；
h 數(shù)字控制凸輪機(jī)構(gòu)預(yù)定運(yùn)動(dòng)的升程；O0 凸輪機(jī)構(gòu)的推程運(yùn)動(dòng)角；t 數(shù)字控制凸輪機(jī)構(gòu)預(yù)定推程時(shí)間。 參照?qǐng)D1，圖3，本發(fā)明實(shí)施例2的安裝方式是將電動(dòng)機(jī)(2)與螺旋副傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(3) 安裝于支架的不同側(cè)，這種安裝方式可以在軸向沒(méi)有尺寸要求而徑向尺寸要求結(jié)構(gòu)緊湊 時(shí)。
權(quán)利要求
1.數(shù)字控制凸輪機(jī)構(gòu)及其控制方法，其特征在于由控制器、電動(dòng)機(jī)、和螺旋副傳動(dòng)機(jī) 構(gòu)組成，電動(dòng)機(jī)和螺旋副傳動(dòng)機(jī)構(gòu)安裝于支架上；電動(dòng)機(jī)經(jīng)過(guò)機(jī)械傳動(dòng)帶動(dòng)螺旋副傳動(dòng)機(jī) 構(gòu)的主動(dòng)件轉(zhuǎn)動(dòng)，其從動(dòng)件進(jìn)行軸向運(yùn)動(dòng)，完成數(shù)字控制凸輪機(jī)構(gòu)從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)包括推程 位移、運(yùn)動(dòng)速度和加速度的控制；用螺旋副傳動(dòng)機(jī)構(gòu)從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)替代傳統(tǒng)凸輪機(jī)構(gòu)從動(dòng) 件的運(yùn)動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字控制凸輪機(jī)構(gòu)及其控制方法，其特征在于數(shù)字控制凸 輪機(jī)構(gòu)從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)參數(shù)的控制通過(guò)控制器編程對(duì)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行控制。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種數(shù)字控制凸輪機(jī)構(gòu)及其控制方法。數(shù)字控制凸輪機(jī)構(gòu)由控制器、電動(dòng)機(jī)和螺旋副傳動(dòng)機(jī)構(gòu)組成，用螺旋副傳動(dòng)機(jī)構(gòu)從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)代替?zhèn)鹘y(tǒng)凸輪機(jī)構(gòu)從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)。數(shù)字控制技術(shù)使凸輪機(jī)構(gòu)具有柔性，需要改變控制對(duì)象的運(yùn)動(dòng)規(guī)律時(shí)，只要通過(guò)改變編程數(shù)據(jù)即可獲得從動(dòng)件的預(yù)定運(yùn)動(dòng)規(guī)律。通過(guò)控制器編程對(duì)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)角和轉(zhuǎn)速控制進(jìn)而控制數(shù)字控制凸輪機(jī)構(gòu)從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)參數(shù)。
文檔編號(hào)G05B19/18GK102141792SQ20111002352
公開(kāi)日2011年8月3日 申請(qǐng)日期2011年1月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月21日
發(fā)明者康晶 申請(qǐng)人:大連民族學(xué)院