齒條齒輪搖動機構改良

機構說明

·       機構的組成元件
圖一為一組利用齒輪小齒輪與臂桿之搖動運動機構,其包含的元件有:機架(標示1)、旋轉搖臂(標示2)、齒輪搖臂(標示3)、齒條線性傳動(標示4)、懸掛桿(標示5)、導滾子凸輪(標示6)、線性傳動固定端(標示7)



文字方塊: 2


圖一、齒條齒輪搖動機構
·         機構的運動方式
搖臂(2)A點旋轉之旋轉動力,透過凸輪對帶動齒輪搖臂(3),並且經由齒輪嚙合推動線性齒條(4),而齒輪之間的固定乃藉由懸掛桿(5)以一凸輪導滾子限制齒輪間中心距離,齒條速度之變化可由圖二得知。




圖二、齒條移動速度
2.機構應用
此機構可藉由汽缸推動產生直線運動,透過機構轉換成旋轉運動,並且具有末端減速的功用。
應用一:
作為麵包壓印圖案之壓印機器,相較直接使用衝壓式壓印機較能調整沖壓速度與圖案角度,使圖案不僅僅只有垂直,也具有切斜邊效果,如下圖所示

應用二:
透過此機構,作為生產線上鎖螺絲之機構,藉此可由齒輪齒條之關係,調整上鎖精密螺絲之旋轉角度,避免使用高階控制器,由此機構數據可得知,線性移動8mm時,A點將產生5度之旋轉量。


3.此機構的優點
·        藉由齒輪傳動,可以較精準控制搖動臂所旋轉之角度。
·        透過導滾子將齒輪組固定,則不需較大的固定機架。
·        可經由變換搖動臂長度,來改變末端減速的效果。

4.此機構之缺點
·        由齒輪傳動確實能較精準控制搖臂角度,但齒輪造價較高、製作過程較繁瑣。
·        此機構如由汽缸驅動來回搖動臂,則需增加極限開關和簡易電路。
·        搖動臂之滑槽與凸輪,在初始與末端時須特別注意行程,此部分較容易產生機構死點位置,使搖動臂卡死。

5.機構之改良
重新設計一組機構,由一旋轉馬達來做為動力源帶動桿件(2),並以一個複接頭連接桿件(3)(4),分別帶動一組直線滑行對(5)與搖擺臂(6),此機構主要利用連桿急回機構,進而達到與原機構相類似之運動,使搖臂擺動情況能產生速度之變化,相同原理運用於急回機構,此機構如圖三


圖三、改良之機構

透過急回機構不僅去除齒輪齒條之元件,使整體機構價格下降,也依然可保持速度之變化關係,滑塊速度之變化如圖四所示




圖四、滑塊之速度變化