專利名稱：一種可智能調(diào)速的分度凸輪傳動(dòng)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種可智能調(diào)速的分度凸輪傳動(dòng)裝置。
背景技術(shù)：
分度凸輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)是一種間歇機(jī)構(gòu)，主要有凸輪和帶有滾子的分度盤組成，包含平行分度凸輪機(jī)構(gòu)、圓柱分度凸輪機(jī)構(gòu)和弧面分度凸輪機(jī)構(gòu)三類。通常凸輪由普通三相交 流電機(jī)驅(qū)動(dòng)等速連續(xù)旋轉(zhuǎn)，從動(dòng)分度盤按照預(yù)先設(shè)定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律進(jìn)行周期性間歇運(yùn)動(dòng)。當(dāng) 運(yùn)動(dòng)規(guī)律確定以后，從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)性能亦隨之確定。改善從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的傳 統(tǒng)方法是改變從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律曲線，但從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)要求若稍有改變，則必須重新設(shè)計(jì) 凸輪輪廓；同時(shí)，制造與裝配誤差、磨損、熱變形以及電機(jī)機(jī)械特性等不可預(yù)期因素的存在， 都可能導(dǎo)致實(shí)際工況偏離設(shè)計(jì)工況，從而使從動(dòng)件的實(shí)際輸出運(yùn)動(dòng)與預(yù)期設(shè)計(jì)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律 不符，并引發(fā)嚴(yán)重的沖擊和振動(dòng)，嚴(yán)重影響機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)精度、工作平穩(wěn)性和使用壽命。執(zhí)行 機(jī)構(gòu)一般在凸輪機(jī)構(gòu)的間歇期完成預(yù)定的工藝動(dòng)作，而根據(jù)對(duì)分度凸輪機(jī)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)分析 知道，分度盤在間歇期一直伴存殘余振動(dòng)，即使振幅處于衰減狀態(tài)，也會(huì)降低執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng) 作準(zhǔn)確度，加大產(chǎn)品的廢品率。而且，分度凸輪輸入軸轉(zhuǎn)速取決于所用交流電機(jī)的轉(zhuǎn)速，若 想改變輸入轉(zhuǎn)速，必須要替換電機(jī)，這極大限制了分度凸輪傳動(dòng)裝置的使用范圍。因此，尋 求有效的方法，減小分度凸輪機(jī)構(gòu)在執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作期間的振動(dòng)，并提高分度凸輪傳動(dòng)裝置 輸入轉(zhuǎn)速的彈性，具有重大現(xiàn)實(shí)意義和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的就是為解決上述問題，提供一種可智能調(diào)速的分度凸輪傳動(dòng)裝 置，通過降低執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作時(shí)凸輪軸的轉(zhuǎn)速，達(dá)到減小分度盤的殘余振動(dòng)響應(yīng)的目的。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案一種可智能調(diào)速的分度凸輪傳動(dòng)裝置，它包括底座，在底座一端設(shè)有智能調(diào)速控 制器，另一端設(shè)有分度凸輪箱；分度凸輪箱分別通過聯(lián)軸器I與交流電動(dòng)機(jī)連接，通過聯(lián)軸 器II與光電旋轉(zhuǎn)編碼器連接；智能調(diào)速控制器通過電纜線分別與交流電動(dòng)機(jī)和光電旋轉(zhuǎn) 編碼器連接。所述智能調(diào)速控制器包括微處理器，鍵盤顯示電路、存儲(chǔ)器等外圍接口電路和復(fù) 位、晶振等輔助電路連接；同時(shí)微處理器接收脈沖信號(hào)，微處理器輸出端與功率驅(qū)動(dòng)電路連 接，功率驅(qū)動(dòng)電路與逆變器連接，交流電經(jīng)整流濾波電路與逆變器連接，逆變器驅(qū)動(dòng)交流電 動(dòng)機(jī)。本實(shí)用新型可以由鍵盤電路設(shè)定電機(jī)轉(zhuǎn)速，調(diào)速控制器讀取該轉(zhuǎn)速值并經(jīng)變頻調(diào) 速，使電機(jī)以預(yù)定的轉(zhuǎn)速運(yùn)動(dòng)。調(diào)速控制器從增量式旋轉(zhuǎn)編碼器實(shí)時(shí)獲取分度凸輪箱輸出軸的角位移，并進(jìn)一步 計(jì)算出角速度。通過角位移，微處理器可以判斷分度盤在分度期或間歇期中的具體位置，通 過角速度進(jìn)一步判斷執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)作開始時(shí)刻和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)作完成時(shí)刻。[0009]在執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作前的某一時(shí)刻，調(diào)速控制器降低電動(dòng)機(jī)的電源頻率，以降低電動(dòng) 機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而減小執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作時(shí)間內(nèi)的振動(dòng)與沖擊，提高執(zhí)行精度。執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作完成后，為縮短運(yùn)動(dòng)時(shí)間，提高工作效率，調(diào)速控制器再經(jīng)過變頻調(diào) 速，恢復(fù)電機(jī)的轉(zhuǎn)速值。本實(shí)用新型將分度凸輪箱和交流電機(jī)作為一個(gè)機(jī)電控制系統(tǒng)，以價(jià)格低廉的單片 機(jī)作為處理器，以旋轉(zhuǎn)編碼器為位移和速度檢測(cè)裝置，應(yīng)用變頻調(diào)速技術(shù)和單片機(jī)控制技 術(shù)，研發(fā)了具有較大實(shí)用價(jià)值的智能調(diào)速分度凸輪傳動(dòng)裝置，該機(jī)電一體化裝置即可以提 高分度凸輪機(jī)構(gòu)的輸入轉(zhuǎn)速范圍，又可以減少執(zhí)行機(jī)構(gòu)在運(yùn)行中出現(xiàn)的振動(dòng)、沖擊現(xiàn)象。本實(shí)用新型的有益效果是智能調(diào)速分度凸輪裝置通過調(diào)速控制器改變電動(dòng)機(jī)的 供電電源頻率來改變分度凸輪裝置的輸入轉(zhuǎn)速，一方面可以替代原有裝置中的減速器，使 分度凸輪低速運(yùn)行，有效減輕了重量，降低了成本，也改變了現(xiàn)有分度凸輪裝置只能以一種 固定轉(zhuǎn)速運(yùn)動(dòng)的現(xiàn)狀，增大了裝置的應(yīng)用范圍；另一方面該裝置驅(qū)動(dòng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作時(shí)，運(yùn) 行平穩(wěn)，振動(dòng)和沖擊較小，不僅提高了分度凸輪機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)精度，也有效提高了執(zhí)行機(jī)構(gòu)的 動(dòng)作準(zhǔn)確度。

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為智能調(diào)速控制器結(jié)構(gòu)示意圖。其中，1.智能調(diào)速控制器2.交流電動(dòng)機(jī)3.分度凸輪箱4.聯(lián)軸器15.聯(lián)軸器II 6.光電旋轉(zhuǎn)編碼器7.底座8.電纜線11.整流濾波電路12.逆變器13.功率驅(qū)動(dòng)電路14.微 處理器15.鍵盤顯示電路16.存儲(chǔ)器等外圍接口電路17.復(fù)位、晶振等輔助電路。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖與實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步說明。圖1中，它包括智能調(diào)速控制器1、三相異步交流電動(dòng)機(jī)2、分度凸輪箱3、聯(lián)軸器 14、聯(lián)軸器115、光電旋轉(zhuǎn)編碼器6，用來控制轉(zhuǎn)速的智能調(diào)速控制器1通過電纜線8與交流 電機(jī)2連接，交流電機(jī)2通過聯(lián)軸器14與分度凸輪箱3的輸入軸連接，分度凸輪箱3的輸 出軸經(jīng)聯(lián)軸器Π5與光電旋轉(zhuǎn)編碼器6的輸入軸連接。本實(shí)用新型中的交流電動(dòng)機(jī)2仍采 用分度凸輪傳動(dòng)裝置常用的三相交流電機(jī)，而沒有采用價(jià)格昂貴的伺服電機(jī)，從而節(jié)省了 研發(fā)成本；光電旋轉(zhuǎn)編碼器6是分辨率為2000PA·的增量式編碼器，并采用了倍分頻技術(shù)。 當(dāng)交流電動(dòng)機(jī)2按照一定轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，分度凸輪箱3的輸出軸作間歇轉(zhuǎn)動(dòng)，旋轉(zhuǎn)編碼器的輸 入軸也同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)。旋轉(zhuǎn)編碼器轉(zhuǎn)動(dòng)過程中響應(yīng)角位移變化，經(jīng)光電信號(hào)轉(zhuǎn)換輸出一系列脈 沖信號(hào)，再將這些脈沖信號(hào)經(jīng)由電纜線8傳到調(diào)速控制器。交流電動(dòng)機(jī)2、智能調(diào)速控制器 1和分度凸輪箱3均固定在底座7上。智能調(diào)速控制器1為基于單片機(jī)控制的全數(shù)字化變頻調(diào)速控制系統(tǒng)，其硬件結(jié)構(gòu) 如圖2所示。變頻調(diào)速系統(tǒng)的主電路采用AC-DC-AC電壓型變換方式，逆變器12采用大功 率、高性能的IGBT模塊，微處理器14采用帶PWM輸出功能的ATmegaie單片機(jī)。三相交流 電源經(jīng)由整流濾波電路11進(jìn)行全波整流和電容濾波，為逆變器12提供穩(wěn)定可靠的直流電 源，單片機(jī)生成的PWM信號(hào)經(jīng)過光電隔離后由功率驅(qū)動(dòng)電路13放大并驅(qū)動(dòng)IGBT模塊，以使逆變器12輸出三相PWM電壓，來驅(qū)動(dòng)三相交流電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。微處理器同時(shí)接收來自旋轉(zhuǎn)編碼器的脈沖信號(hào)，推算分度盤的轉(zhuǎn)速，并和期望值相比較，調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)調(diào)速系統(tǒng) 的閉環(huán)控制。鍵盤顯示電路15作為現(xiàn)場(chǎng)控制手段，可以設(shè)定電機(jī)的轉(zhuǎn)速，并實(shí)時(shí)顯示分度 凸輪箱輸出軸的實(shí)際轉(zhuǎn)速。智能調(diào)速控制器1還包括存儲(chǔ)器等外圍接口電路16和復(fù)位、晶 振等輔助電路17。
權(quán)利要求一種可智能調(diào)速的分度凸輪傳動(dòng)裝置，其特征是，它包括底座，在底座一端設(shè)有智能調(diào)速控制器，另一端設(shè)有分度凸輪箱；分度凸輪箱分別通過聯(lián)軸器I與交流電動(dòng)機(jī)連接，通過聯(lián)軸器II與光電旋轉(zhuǎn)編碼器連接；智能調(diào)速控制器通過電纜線分別與交流電動(dòng)機(jī)和光電旋轉(zhuǎn)編碼器連接。
2.如權(quán)利要求1所述的可智能調(diào)速的分度凸輪傳動(dòng)裝置，其特征是，所述智能調(diào)速控 制器包括微處理器、鍵盤顯示電路、存儲(chǔ)器外圍接口電路和復(fù)位、晶振輔助電路連接；同時(shí) 微處理器接收脈沖信號(hào)，微處理器輸出端與功率驅(qū)動(dòng)電路連接，功率驅(qū)動(dòng)電路與逆變器連 接，交流電經(jīng)整流濾波電路與逆變器連接，逆變器驅(qū)動(dòng)交流電動(dòng)機(jī)。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種可智能調(diào)速的分度凸輪傳動(dòng)裝置。它通過降低執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作時(shí)凸輪軸的轉(zhuǎn)速，達(dá)到減小分度盤的殘余振動(dòng)響應(yīng)的目的。其結(jié)構(gòu)為它包括底座，在底座一端設(shè)有智能調(diào)速控制器，另一端設(shè)有分度凸輪箱；分度凸輪箱分別通過聯(lián)軸器I與交流電動(dòng)機(jī)連接，通過聯(lián)軸器II與光電旋轉(zhuǎn)編碼器連接；智能調(diào)速控制器通過電纜線分別與交流電動(dòng)機(jī)和光電旋轉(zhuǎn)編碼器連接。
文檔編號(hào)F16H25/00GK201561105SQ20092029204
公開日2010年8月25日 申請(qǐng)日期2009年12月9日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月9日
發(fā)明者王紅巖, 葛榮雨, 郭培全 申請(qǐng)人:濟(jì)南大學(xué)