凸輪機(jī)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種機(jī)電領(lǐng)域，具體涉及一種凸輪機(jī)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]在各種機(jī)械設(shè)備中，特別是自動(dòng)化機(jī)械和控制裝置中，廣泛地應(yīng)用著各種形式的凸輪機(jī)構(gòu)，例如，內(nèi)燃機(jī)中的配氣凸輪機(jī)構(gòu)，繞線機(jī)中的排線凸輪機(jī)構(gòu)，在醫(yī)藥、食品、包裝等行業(yè)中應(yīng)用的分度凸輪機(jī)構(gòu)，自動(dòng)送料機(jī)中的凸輪機(jī)構(gòu)等。
[0003]凸輪機(jī)構(gòu)是由凸輪、從動(dòng)件和機(jī)架三個(gè)主要構(gòu)件組成一種高副傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，設(shè)計(jì)者只要根據(jù)工況要求設(shè)計(jì)出凸輪廓線，就可以使從動(dòng)件實(shí)現(xiàn)任意給定的位移、速度、加速度等運(yùn)動(dòng)規(guī)律；并且由于凸輪機(jī)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊、故障少、維護(hù)保養(yǎng)方便等優(yōu)點(diǎn)，這使得凸輪機(jī)構(gòu)得到廣泛的應(yīng)用。
[0004]凸輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊、設(shè)計(jì)方便，可以實(shí)現(xiàn)從動(dòng)件特殊或者復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)；但是凸輪與從動(dòng)件之間的接觸屬高副點(diǎn)或線接觸，易磨損，這對(duì)凸輪機(jī)構(gòu)的幾何精度、傳動(dòng)精度有很大的影響，即使是輕微的幾何改變，也可使應(yīng)力分布惡化，影響其使用壽命。
[0005]提高凸輪的的可靠性與壽命是現(xiàn)代凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與制造的主要問(wèn)題之一。以往的凸輪設(shè)計(jì)的重點(diǎn)在于強(qiáng)度及動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的探索和實(shí)踐，對(duì)于基本理論的研究己經(jīng)十分透徹，并形成了一系列成熟的設(shè)計(jì)方法。然而對(duì)于實(shí)際情況來(lái)說(shuō)，據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析表明，導(dǎo)致凸輪機(jī)構(gòu)失效的主要原因并不是零部件的斷裂，而是動(dòng)聯(lián)接和機(jī)件的摩擦損壞，90%的工作失效是因?yàn)槟p導(dǎo)致的?，F(xiàn)在機(jī)械產(chǎn)品都是以效率高，精度保持性好，使用可靠，壽命長(zhǎng)為主要競(jìng)爭(zhēng)指標(biāo)，這些要求大部分與摩擦設(shè)計(jì)有關(guān)。因此，凸輪機(jī)構(gòu)如果不進(jìn)行機(jī)構(gòu)創(chuàng)新，消除自身存在的磨損缺陷，在未來(lái)的發(fā)展中勢(shì)必要被取代。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是提供一種凸輪結(jié)構(gòu)，以解決上述【背景技術(shù)】中存在的問(wèn)題。
[0007]為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種凸輪機(jī)構(gòu)，包括座架、主動(dòng)件部分和從動(dòng)件部分，所述主動(dòng)件部分和所述從動(dòng)件部分安裝于所述座架上，所述主動(dòng)件部分包括永磁凸輪，所述從動(dòng)件部分包括永磁體，當(dāng)所述永磁凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，所述永磁體在所述永磁凸輪的排斥力作用下進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)并與所述永磁凸輪不接觸。
[0008]較佳地，所述永磁凸輪和所述永磁體的磁極方向相反，其中所述永磁凸輪的充磁方向?yàn)閺较虺浯?，所述永磁體的充磁方向?yàn)檩S向充磁。
[0009]較佳地，所述凸輪機(jī)構(gòu)還包括電磁調(diào)控部分，所述電磁調(diào)控部分包括電磁線圈、位移傳感器以及控制器，所述位移傳感器捕捉所述從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)軌跡，并將信號(hào)反饋給控制器，所述控制器通過(guò)控制所述電磁線圈的輸入電流對(duì)所述從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行調(diào)節(jié)。
[0010]較佳地，所述電磁線圈環(huán)繞所述永磁體布置，所述永磁體的側(cè)面包括位于兩端的弧面和位于兩側(cè)的平面。
[0011]較佳地，所述從動(dòng)件還包括永磁體支架和輸出軸，所述永磁體安裝于所述永磁體支架內(nèi)，所述輸出軸與所述永磁體支架固定連接，所述輸出軸在所述永磁體的帶動(dòng)下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，所述位移傳感器捕捉所述輸出軸的運(yùn)動(dòng)軌跡。
[0012]較佳地，所述位移傳感器為光柵尺位移傳感器，所述光柵尺位移傳感器安裝于所述座架的側(cè)板上并與所述輸出軸保持一定的間隙，以便于對(duì)所述輸出軸的運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行監(jiān)測(cè)。
[0013]較佳地，所述間隙為0.5mm-3mm。
[0014]較佳地，所述從動(dòng)件還包括導(dǎo)向支架、滑塊和滑槽，所述滑槽安裝在所述座架兩側(cè)的側(cè)板上，所述滑塊可滑動(dòng)地安裝于所述滑槽內(nèi)，所述導(dǎo)向支架的兩端分別與所述滑塊固定連接，以及所述輸出軸與所述導(dǎo)向支架固定連接。
[0015]較佳地，所述從動(dòng)件還包括銅套，所述銅套安裝于所述座架的頂板上，所述輸出軸穿入所述銅套內(nèi)并能夠在所述銅套中來(lái)回滑動(dòng)。
[0016]較佳地，所述導(dǎo)向支架的中部設(shè)有導(dǎo)向孔，所述輸出軸穿過(guò)所述導(dǎo)向孔并通過(guò)兩個(gè)緊定螺釘對(duì)稱固定。
[0017]較佳地，所述輸出軸與所述永磁體支架相連的一端成階梯狀，以便于所述導(dǎo)向支架定位。
[0018]較佳地，所述電磁調(diào)控部分還包括電磁線圈擋板，所述電磁線圈擋板安裝于所述電磁線圈的上端。
[0019]較佳地，所述永磁體支架采用軟鐵制成，所述輸出軸、導(dǎo)向支架和線圈擋板采用鋁合金制成。
[0020]較佳地，所述主動(dòng)件部分還包括凸輪支架、主軸、軸承、軸承蓋和兩塊凸輪擋板；
[0021]所述凸輪支架設(shè)有偏心孔，所述主軸穿入所述偏心孔；
[0022]所述軸承安裝于所述座架的側(cè)板上，所述軸承蓋安裝于所述軸承的端部；
[0023]所述永磁凸輪安裝于所述凸輪支架外，所述兩塊凸輪擋板安裝于所述永磁凸輪的兩端；以及
[0024]通過(guò)螺栓連接所述兩塊永磁凸輪擋板以及凸輪支架，從而將所述永磁凸輪固定在所述凸輪支架上。
[0025]較佳地，所述軸承通過(guò)所述主軸的軸肩與所述軸承蓋進(jìn)行兩點(diǎn)定位。
[0026]較佳地，所述永磁凸輪的寬度大于所述凸輪支架的寬度。
[0027]較佳地，所述永磁凸輪的寬度與所述凸輪支架的寬度的比例為1:0.9—1:1ο
[0028]較佳地，所述主軸與所述凸輪支架通過(guò)花鍵連接。
[0029]較佳地，所述主軸是階梯軸。
[0030]較佳地，所述主軸為非導(dǎo)磁材料。
[0031]較佳地，所述凸輪擋板采用非導(dǎo)磁材料制成，所述凸輪支架采用導(dǎo)磁材料制成。
[0032]較佳地，所述凸輪擋板采用鋁合金制成。
[0033]較佳地，所述凸輪機(jī)構(gòu)還包括電機(jī)，所述電機(jī)安裝于所述座架上，以及所述電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸與所述主軸通過(guò)聯(lián)軸器連接。
[0034]較佳地，所述電機(jī)為伺服電機(jī)。
[0035]較佳地，所述座架采用非導(dǎo)磁材料制成。
[0036]與傳統(tǒng)凸輪機(jī)構(gòu)相比，本發(fā)明涉及的一種新型非接觸的磁懸浮凸輪機(jī)構(gòu)具有以下明顯的優(yōu)勢(shì):
[0037]1、傳動(dòng)效率高:由于采用非接觸傳動(dòng)，消除了傳統(tǒng)凸輪機(jī)構(gòu)的摩擦損耗，效率可高達(dá)95%以上，比傳統(tǒng)凸輪機(jī)構(gòu)普遍提高10%。
[0038]2、輸出精度高:磁懸浮凸輪采用高精度光柵尺位移傳感器，其精度分辨率可達(dá)亞微米，光柵尺位移傳感器捕捉從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)軌跡，并將位移變化量反饋給控制器，控制器根據(jù)位移量的變化通過(guò)調(diào)節(jié)電磁線圈的輸入電流進(jìn)行精密控制。
[0039]3、響應(yīng)速度快:磁懸浮凸輪機(jī)構(gòu)在輸出載荷時(shí)，如果載荷發(fā)生細(xì)微變化，光柵尺傳感器就會(huì)立馬識(shí)別出輸出運(yùn)動(dòng)軌跡的變化量，迅速將變化量反饋給控制器，控制器根據(jù)變化量瞬間做出反應(yīng)，立即調(diào)節(jié)電磁線圈的磁場(chǎng)力，保證運(yùn)動(dòng)傳遞穩(wěn)定。
[0040]4、實(shí)現(xiàn)了凸輪機(jī)構(gòu)永磁和電磁結(jié)合:磁懸浮凸輪機(jī)構(gòu)利用永磁鐵進(jìn)行宏運(yùn)動(dòng)，利用電磁進(jìn)行微運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)高速、高精度的宏微操作。
[0041]5、磁懸浮凸輪機(jī)構(gòu)利用磁場(chǎng)調(diào)制，提高磁場(chǎng)強(qiáng)度，增大了電磁調(diào)控力。
[0042]6、可靠性高，不存在機(jī)械接觸造成的磨損，無(wú)需潤(rùn)滑。
[0043]7、無(wú)沖擊，不會(huì)引起振動(dòng)沖擊力，延長(zhǎng)了磁懸浮凸輪機(jī)構(gòu)零件的壽命，特別是凸輪的壽命。
【附圖說(shuō)明】
[0044]圖1是根據(jù)本發(fā)明凸輪機(jī)構(gòu)的立體圖。
[0045]圖2是本發(fā)明凸輪機(jī)構(gòu)的剖視圖。
[0046]圖3是本發(fā)明凸輪機(jī)構(gòu)的另一剖視圖。
[0047]圖4是本發(fā)明凸輪機(jī)構(gòu)的主動(dòng)件部分的分解圖。
[0048]圖5是本發(fā)明凸輪機(jī)構(gòu)的從動(dòng)件部分的分解圖。
【具體實(shí)施方式】
[0049]以下將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的較佳實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，以便更清楚理解本發(fā)明的目的、特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)。應(yīng)理解的是，附圖所示的實(shí)施例并不是對(duì)本發(fā)明范圍的限制，而只是為了說(shuō)明本發(fā)明技術(shù)方案的實(shí)質(zhì)精神。
[0050]本發(fā)明主要涉及一種非接觸磁懸浮凸輪機(jī)構(gòu)，可廣泛用于機(jī)床、紡織機(jī)械、輕工機(jī)械、印刷機(jī)械、機(jī)電一體化裝配等領(lǐng)域。
[0051]本發(fā)明的凸輪機(jī)構(gòu)通常包括主動(dòng)件部分和從動(dòng)件部分，主動(dòng)件部分包括永磁凸輪和主軸，從動(dòng)件部分包括永磁體和輸出軸，永磁凸輪與主軸固定連接，永磁體與輸出軸固定連接，主軸與電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)柱連接，當(dāng)永磁凸輪在電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸帶動(dòng)下轉(zhuǎn)動(dòng)并帶動(dòng)永磁凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，永磁體受到永磁凸輪的排斥力做往復(fù)運(yùn)動(dòng)并帶動(dòng)輸出軸做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，永磁凸輪與永磁體不進(jìn)行接觸。
[0052]本發(fā)明的凸輪機(jī)構(gòu)通常還可以包括電磁調(diào)控部分，該電磁調(diào)控部分包括電磁線圈、位移傳感器以及控制器，電磁線圈環(huán)繞永磁體布置，位移傳感器捕捉輸出軸的運(yùn)動(dòng)軌跡，并將信號(hào)反饋給控制器，控制器通過(guò)控制電磁線圈的輸入電流來(lái)控制永磁體的運(yùn)動(dòng)從而精確控制輸出軸的運(yùn)動(dòng)軌跡。
[0053]本發(fā)明的工作原理是:永磁凸輪采用徑向充磁，永磁體采用軸向充磁，并利用永磁凸輪與永磁體的相互排斥實(shí)現(xiàn)在永磁凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，永磁體與永磁凸輪無(wú)接觸往復(fù)傳動(dòng)。
[0054]下面結(jié)合圖1-5對(duì)本發(fā)明凸輪機(jī)構(gòu)的一種實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0055]圖1是根據(jù)本發(fā)明凸輪機(jī)構(gòu)的立體圖，圖2是本發(fā)明凸輪機(jī)構(gòu)的剖視圖，圖3是本發(fā)明凸輪機(jī)構(gòu)的另一剖視圖，圖4是本發(fā)明凸輪機(jī)構(gòu)的主動(dòng)件部分的分解圖，圖5是本發(fā)明凸輪機(jī)構(gòu)的從動(dòng)件部分的分解圖。
[0056]如圖1-3所示，凸輪機(jī)構(gòu)100整體上包括座架10、主動(dòng)件部分20、從動(dòng)件部分30、電磁調(diào)控部分40以及電機(jī)50。其中，主動(dòng)件部分20、從動(dòng)件部分30、電磁調(diào)控部分40以及電機(jī)50都安裝于座架10上。較佳地，電機(jī)50為伺服電機(jī)，座架10采用非導(dǎo)磁材料制成。
[0057]如圖2-4所示，主動(dòng)件部分20包括主軸21、永磁凸輪22、凸輪支架23、凸輪擋板24、軸承25以及軸承蓋26。凸輪支架23呈圓柱狀，并設(shè)有偏心孔231以及螺柱孔232，偏心孔231與主軸21配合。主軸21為階梯軸，其優(yōu)選由非導(dǎo)磁材料(諸如鋁合金)制成，以增加永磁凸輪22產(chǎn)生的磁場(chǎng)。在主體21的中部設(shè)有定位軸肩211，當(dāng)主軸21安裝到凸輪支架23時(shí)，主軸21的中部容納于偏心孔231中，優(yōu)選地，主軸21與凸輪支架23通過(guò)花鍵連接，以保證傳動(dòng)平穩(wěn)。
[0058]永磁凸輪22為圓筒狀，其優(yōu)選由導(dǎo)磁材料制成，以增其產(chǎn)生的磁場(chǎng)。永磁凸輪22的寬度寬于凸輪支架23的寬度，永磁凸輪22的內(nèi)徑與凸輪支架23的外徑匹配，以使得永磁凸輪22能夠安裝于凸輪支架23上。較佳地，永磁凸輪22的寬度與凸輪支架23的寬度的比例為1:0.9—1:1ο
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