[發明專利]數字控制凸輪機構及其控制方法

在審

• 申請號: 201610003864.8
• 申請日: 2011-01-21
• 公開（公告）號: CN105425719A
• 公開（公告）日: 2016-03-23
• 發明（設計）人: 康晶
• 申請（專利權）人: 大連民族學院
• 主分類號: G05B19/18
• 分類號: G05B19/18
• 代理公司: 大連智高專利事務所(特殊普通合伙) 21235
• 代理人: 胡景波

本申請為申請號201110023527.2、申請日2011年1月21日、發明名稱“數字控制凸輪機構及其控制方法”的發明專利申請的分案申請。

一、技術領域

本發明屬于機械控制技術領域，是一種數字控制機構，尤其是一種應用于包裝機械、服裝機械、印刷機械、卷煙機械、食品機械和自動機床等自動機械的控制和調節裝置。

二、背景技術

凸輪機構是機械設備的常用機構，它能將旋轉運動轉換為預期的間歇直線往復運動或往復擺動等。凸輪機構從理論上講，只要適當地設計出凸輪的輪廓曲線，就可以使從動件得到各種預期的運動規律。但是凸輪機構在實際中也存在著很大的局限性：一個凸輪輪廓曲線只能實現一種從動件的預定運動規律，若從動件運動規律隨工作對象的變化需要改變時，凸輪需重新調整或者更換；凸輪輪廓曲線的復雜性使凸輪的加工制造和機構各部件的安裝調整困難；凸輪機構是高副，接觸應力大，無法傳遞較大的功率或力；凸輪機構在工作過程中高速運行，磨損快，長時間使用會使從動件的運動失真，因而不能應用在重復精度要求較高的場合；凸輪機構還存在壓力角過大問題，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，造成機構的緊湊性下降。本發明采用數字控制技術使數字控制凸輪機構具有柔性；理論上講，一個數字控制凸輪機構通過改變編程數據可以具有無限種從動件的預定運動規律，而且控制精度高；采用螺旋副傳動機構克服了高副的接觸應力大、磨損快等不足，擴大了凸輪機構的應用范圍和靈活性。

三、發明內容

本發明提供一種應用于機械控制技術領域的數字控制凸輪機構及其控制方法，該裝置結構簡單，計算方便，可以實現無限種從動件的預定運動，易于控制，成本低廉。

本發明采用如下技術方案：

數字控制凸輪機構由控制器(1)、電動機(2)和螺旋副傳動機構(3)組成。電動機(2)可以是步進電機或伺服電機，螺旋副傳動機構(3)安裝于支架上；電動機經機械傳動：可以是齒輪傳動、蝸輪/蝸桿傳動、同步齒形帶傳動或聯軸器傳動，帶動螺旋副傳動機構的主動件轉動，該螺旋副傳動機構的主動件(301)可以是螺桿或者螺母，螺旋副傳動機構的從動件可以是螺母或者螺桿(302)進行軸向運動，完成數字控制凸輪機構從動件的運動，包括推程位移、運動速度和加速度的控制；用螺旋副傳動機構的從動件替代凸輪機構的從動件。

本發明中的螺旋副傳動機構從動件的運動參數通過控制器編程進行控制：從動件的推程位移通過控制器編程對電動機的轉角進行控制、從動件的運動速度通過控制器編程對電動機的轉速控制完成；從動件的推程、回程控制分別由控制器編程控制電動機的正轉和反轉完成；從動件的推程運動角、回程運動角由控制器編程控制電動機的轉動時間確定；從動件的其它運動參數包括遠休止角、和近休止角由控制器編程的延時控制。

與現有技術相比，本發明具有如下優點：

1.本發明采用數字控制技術使數字控制凸輪機構具有柔性；即一個數字控制凸輪機構通過改變編程數據可以具有無限種從動件的預定運動規律；

2.需要改變控制對象的運動規律時，只需改變編程數據，節省了凸輪的加工制造和機構安裝調整的時間，擴大了凸輪機構的應用范圍和靈活性；

3.本發明的執行機構采用螺旋副傳動機構，克服了高副的接觸應力大、磨損快、從動件運動失真等不足，控制精度高，可以應用在重復精度要求高的場合。

四、附圖說明

圖1是本發明結構示意圖。

圖2是本發明實施例1的機械結構圖

圖3是本發明實施例2的機械結構圖。

五、具體實施方案

參照圖1，圖2，一種數字控制凸輪機構及其控制方法，其數字控制凸輪機構由控制器(1)、電動機(2)、螺旋副傳動機構(3)組成；電動機和螺旋副傳動機構安裝于支架上。本發明實施例1的安裝方式是將電動機(2)與螺旋副傳動機構(3)安裝于支架的同一側，這種安裝方式可以使軸向尺寸結構緊湊。電動機經機械傳動，本發明實施例1采用齒輪傳動，將電動機的旋轉運動傳遞給螺旋副傳動機構(3)的主動件(301)，本發明實施例1是螺母，并帶動從動件(302)，本發明實施例1采用螺桿，進行軸向運動，完成數字控制凸輪機構預定運動規律。