数字控制凸轮机构及其控制方法.docx

数字控制凸轮机构及其控制方法专利名称：数字控制凸轮机构及其控制方法数字控制凸轮机构及其控制方法技术领域：本发明属于机械控制技术领域，是一种数字控制机构，尤其是一种应用于包装机 械、服装机械、印刷机械、卷烟机械、食品机械和自动机床等自动机械的控制和调节装置背景技术：凸轮机构是机械设备的常用机构，它能将旋转运动转换为预期的间歇直线往复运 动或往复摆动等凸轮机构从理论上讲，只要适当地设计出凸轮的轮廓曲线，就可以使从动 件得到各种预期的运动规律但是凸轮机构在实际中也存在着很大的局限性一个凸轮轮 廓曲线只能实现一种从动件的预定运动规律，若从动件运动规律随工作对象的变化需要改 变时，凸轮需重新调整或者更换；凸轮轮廓曲线的复杂性使凸轮的加工制造和机构各部件 的安装调整困难；凸轮机构是高副，接触应力大，无法传递较大的功率或力；凸轮机构在工 作过程中高速运行，磨损快，长时间使用会使从动件的运动失真，因而不能应用在重复精度 要求较高的场合；凸轮机构还存在压力角过大问题，为获得较好的力传递特性，只能增大凸 轮的基圆半径，使凸轮体积增加，造成机构的紧凑性下降本发明采用数字控制技术使数字 控制凸轮机构具有柔性；理论上讲，一个数字控制凸轮机构通过改变编程数据可以具有无 限种从动件的预定运动规律，而且控制精度高；采用螺旋副传动机构克服了高副的接触应 力大、磨损快等不足，扩大了凸轮机构的应用范围和灵活性。

发明内容本发明提供一种应用于机械控制技术领域的数字控制凸轮机构及其控制方法，该 装置结构简单，计算方便，可以实现无限种从动件的预定运动，易于控制，成本低廉本发明采用如下技术方案数字控制凸轮机构由控制器(1)、电动机(2)和螺旋副传动机构⑶组成电动 机(2)可以是步进电机或伺服电机，螺旋副传动机构(3)安装于支架上；电动机经机械传 动可以是齿轮传动、蜗轮/蜗杆传动、同步齿形带传动或联轴器传动，带动螺旋副传动机 构的主动件转动，该螺旋副传动机构的主动件(301)可以是螺杆或者螺母，螺旋副传动机 构的从动件可以是螺母或者螺杆(302)进行轴向运动，完成数字控制凸轮机构从动件的运 动，包括推程位移、运动速度和加速度的控制；用螺旋副传动机构的从动件替代凸轮机构的 从动件本发明中的螺旋副传动机构从动件的运动参数通过控制器编程进行控制从动件 的推程位移通过控制器编程对电动机的转角进行控制、从动件的运动速度通过控制器编程 对电动机的转速控制完成；从动件的推程、回程控制分别由控制器编程控制电动机的正转 和反转完成；从动件的推程运动角、回程运动角由控制器编程控制电动机的转动时间确定； 从动件的其它运动参数包括远休止角、和近休止角由控制器编程的延时控制。

与现有技术相比，本发明具有如下优点1.本发明采用数字控制技术使数字控制凸轮机构具有柔性；即一个数字控制凸轮机构通过改变编程数据可以具有无限种从动件的预定运动规律；2.需要改变控制对象的运动规律时，只需改变编程数据，节省了凸轮的加工制造和机构安装调整的时间，扩大了凸轮机构的应用范围和灵活性；3.本发明的执行机构采用螺旋副传动机构，克服了高副的接触应力大、磨损快、从 动件运动失真等不足，控制精度高，可以应用在重复精度要求高的场合四图1是本发明结构示意图图2是本发明实施例1的机械结构3是本发明实施例2的机械结构图五、具体实施方案参照图1，图2，一种数字控制凸轮机构及其控制方法，其数字控制凸轮机构由控 制器(1)、电动机(2)、螺旋副传动机构(3)组成；电动机和螺旋副传动机构安装于支架上 本发明实施例1的安装方式是将电动机(2)与螺旋副传动机构(3)安装于支架的同一侧， 这种安装方式可以使轴向尺寸结构紧凑电动机经机械传动，本发明实施例1采用齿轮传 动，将电动机的旋转运动传递给螺旋副传动机构(3)的主动件(301)，本发明实施例1是螺 母，并带动从动件(302)，本发明实施例1采用螺杆，进行轴向运动，完成数字控制凸轮机构 预定运动规律。

本发明中的螺旋副传动机构从动件(302)的运动参数通过控制器编程进行控制 从动件(302)的推程位移通过控制器编程对电动机(301)的转角进行控制、从动件的运动 速度通过控制器编程对电动机的转速控制完成；从动件的推程、回程控制分别由控制器编 程控制电动机的正转和反转完成；从动件的推程运动角、回程运动角由控制器编程控制电 动机的转动时间确定；从动件的其它运动参数包括远休止角、和近休止角由控制器编程的 延时控制电动机的旋转运动是由控制器控制完成的，其运动规律由从动件(302)的运动规 律确定当从动件(302)的运动规律为等速运动，即直线运动规律时，电动机的转速为常 数，即η = C其运动方程为h 1 2πω = ω0Φ0 ι T当从动件(302)的运动规律为等加速运动即抛物线运动规律时，电动机的转速为一线性方程，其运动方程为 1 2π Ah 2ω =TT^0i0'1ω:电动机运动的角速度；ω凸轮的旋转角速度；i 机械传动的传动比；T 螺旋副传动机构的基本导程；h 数字控制凸轮机构预定运动的升程；O0 凸轮机构的推程运动角；t 数字控制凸轮机构预定推程时间 参照图1，图3，本发明实施例2的安装方式是将电动机(2)与螺旋副传动机构(3) 安装于支架的不同侧，这种安装方式可以在轴向没有尺寸要求而径向尺寸要求结构紧凑 时。

权利要求1.数字控制凸轮机构及其控制方法，其特征在于由控制器、电动机、和螺旋副传动机 构组成，电动机和螺旋副传动机构安装于支架上；电动机经过机械传动带动螺旋副传动机 构的主动件转动，其从动件进行轴向运动，完成数字控制凸轮机构从动件的运动包括推程 位移、运动速度和加速度的控制；用螺旋副传动机构从动件的运动替代传统凸轮机构从动 件的运动2.根据权利要求1所述的数字控制凸轮机构及其控制方法，其特征在于数字控制凸 轮机构从动件运动参数的控制通过控制器编程对电动机的运动进行控制全文摘要本发明公开了一种数字控制凸轮机构及其控制方法数字控制凸轮机构由控制器、电动机和螺旋副传动机构组成，用螺旋副传动机构从动件的运动代替传统凸轮机构从动件的运动数字控制技术使凸轮机构具有柔性，需要改变控制对象的运动规律时，只要通过改变编程数据即可获得从动件的预定运动规律通过控制器编程对电动机的转角和转速控制进而控制数字控制凸轮机构从动件的运动参数。