一种适用于高速到位闭锁控制的外能源双凸轮自动机

本发明涉及自动化制造装备，具体涉及一种适用于高速到位闭锁控制的外能源双凸轮自动机。

背景技术：

1、随着自动化制造装备向高速化、精密化和高可靠性方向发展，高速往复式自动机构（推送物料次数大于1000个物料/min）已在自动送料、物料转移、包装生产及检测设备等领域广泛应用。该类机构驱动执行部件做预定规律直线往复运动，将物料推送至下一工位，是自动化生产线中实现物料有序输送的关键环节。与低速机构不同，高速往复式自动机构要求推送机构兼具较高运动速度、循环响应能力，以及到位后较高的位置保持精度和抗扰动能力，保障自动化设备稳定运行。

2、现有物料推送装置分为推杆式、机械手转运式及往复式机械推送机构。推杆式结构简单但行程固定，物料规格或工位改变后易出现到位偏差，影响定位精度。机械手可柔性输送，但结构与控制复杂，不适用于固定方向高频推送工况。往复式机械推送机构可将旋转运动转化为直线往复运动，适用于连续循环推送，但传统结构在高速运行下运动副受到较大的交变载荷，易产生磨损及传动间隙变化，从而影响执行部件的运动稳定性。

3、高速往复式自动机构多采用机械传动转换运动形式，凸轮机构因运动规律可预设、传动精度高、结构紧凑、适配高速工况，被广泛应用于高速送料、自动装配及间歇运动机构，设计对应凸轮轮廓即可使执行部件按预定规律动作，满足不同工况需求。但现有单凸轮往复推送机构中，位置闭锁与推送驱动功能耦合于同一主传动链，闭锁、解锁动作随机构运动同步执行，闭锁啮合发生在执行部件未完全静止阶段，闭锁构件同时承受惯性载荷与工作负载；运行速度提升后，制造误差、装配间隙、运动惯性及负载波动会使实际闭锁位置偏离理论值，引发闭锁冲击、啮合不充分甚至闭锁失效。

4、对于高速推送类自动机构而言，运动行程需满足低阻力、高动态响应特性，工位保持阶段则须具备高刚度、高抗载稳定性能。传统方案采用单传动链结构实现驱动与闭锁功能的耦合，难以同时兼顾动态运动性能与静态保持性能，易引发工位偏移、物料回退等故障。

5、同时，高速往复运动的启停与换向过程会产生显著惯性冲击，该载荷长期作用于凸轮副、导向结构及闭锁构件，易导致振动加剧、零部件疲劳磨损、运行稳定性降低等问题。传统刚性限位与弹簧缓冲结构无法适配高速循环工况，难以兼顾快速响应与平稳缓冲的双重设计需求，制约了设备的高速运行寿命与运行可靠性。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种适用于高速到位闭锁控制的外能源双凸轮自动机，通过采用外能源驱动、双圆柱凸轮设计、到位后机械闭锁及缓冲减振结构，解决现有高速往复式自动机构中存在的运动与闭锁过程耦合、闭锁冲击较大、位置保持可靠性不足以及惯性冲击影响运行稳定性等技术问题，实现高速推送工况下推料组件的快速响应、精准定位与工位稳定保持。

2、为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种适用于高速到位闭锁控制的外能源双凸轮自动机，包括：

3、机体，安装在外部平台上，用于自动机其余部件的安装和支撑；

4、往复驱动机构，安装在机体的下部壳体内，利用外部能源电机带动圆柱凸轮转动，将旋转运动转化为直线运动，带动推料组件做推出、间歇停止和返回的往复运动；

5、推料组件，滑动安装在机体的上部，在往复驱动机构的驱动下，带动物料到达机体上的推料出口；推料组件中设置有开闭锁旋转体，高速抵达目标工位之后延时执行独立机械闭锁动作；

6、到位开闭锁机构，与往复驱动机构中的圆柱凸轮轴端联动，用于在推料组件抵达目标工位之后延时执行独立机械闭锁动作用，物料推送完成后自动执行解锁动作，实现机构运动过程与位置保持过程解耦；

7、缓冲装置，安装在机体和外部平台之间，缓冲装置依靠阻尼耗散吸收推料过程中产生的惯性冲击，降低换向振动。

8、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

9、（1）通过设置独立到位开闭锁机构，在推料组件完全到位后锁止、输料完成后解锁，解决了传统机构运动与闭锁耦合、闭锁构件易受冲击啮合不良的问题，实现运动与工位保持解耦，保障物料位置稳定，提升高速工况抗扰动能力，保障后续工序定位可靠。

10、（2）通过采用外能源电机－减速箱独立驱动180°相位布置的双圆柱凸轮分程控制结构，实现进退运动独立可控，解决了单凸轮前进与返回运动相互约束，运动曲线互相牵制，换向冲击大的问题，优化运动特性，降低零部件磨损，提升传动平稳性。

11、（3）通过选用成熟液压弹簧缓冲器，利用其阻尼-弹簧复合缓冲特性，解决了高速往复启停换向惯性冲击大的问题，降低冲击载荷与振动，保障机构运行稳定，提升整机高速连续运行平稳性。

12、（4）通过外能源电机驱动整套循环动作，解决了人工推送劳动强度大、常规机构循环节拍受限的问题，实现推料组件高速连续往复循环，缩短单次作业周期，减少人工参与，提升物料推送自动化程度。

1.一种适用于高速到位闭锁控制的外能源双凸轮自动机，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的适用于高速到位闭锁控制的外能源双凸轮自动机，其特征在于，推料组件包括开闭锁旋转体、开闭锁基座、滚子组件以及滚轮；开闭锁旋转体转动安装在开闭锁基座的前端，用于推料以及在推料组件抵达目标工位之后的开闭锁动作；滚子组件安装在开闭锁基座的滚子活动腔内部，在往复驱动机构的作用下，带动开闭锁基座作做往复直线运动；滚轮转动装配在开闭锁基座上，滚轮与机体的滑轨相配合，用于对推料组件进行运动方向的导向和限位。

3.根据权利要求1所述的适用于高速到位闭锁控制的外能源双凸轮自动机，其特征在于，开闭锁旋转体设置有开闭锁旋转体闭锁齿与开闭锁旋转体凸缘；机体上设置有圆柱形延伸部闭锁齿；当推料组件抵达目标工位时，到位开闭锁机构驱动开闭锁旋转体发生旋转，开闭锁旋转体闭锁齿与圆柱形延伸部闭锁齿相互啮合，实现推料组件的机械位置锁止；以及物料推送完成，开闭锁旋转体发生反向旋转，实现解锁。

4.根据权利要求1所述的适用于高速到位闭锁控制的外能源双凸轮自动机，其特征在于，到位开闭锁机构包括对称布置的闭锁减速齿轮组与开锁减速齿轮组；闭锁减速齿轮组设置闭锁减速齿轮组凸缘，开锁减速齿轮组设置开锁减速齿轮组凸缘；闭锁减速齿轮组、开锁减速齿轮组的输入轴分别与往复驱动机构中的第一圆柱凸轮、第二圆柱凸轮中心轴固定连接；闭锁减速齿轮组凸缘碰撞驱动开闭锁旋转体凸缘，带动开闭锁旋转体旋转完成闭锁；开锁减速齿轮组凸缘反向碰撞驱动开闭锁旋转体凸缘，带动开闭锁旋转体反向旋转完成解锁。

5.根据权利要求1所述的适用于高速到位闭锁控制的外能源双凸轮自动机，其特征在于，机体上设有第一圆柱凸轮腔室与第二圆柱凸轮腔室，用于安装往复驱动机构中的第一圆柱凸轮、第二圆柱凸轮，实现圆柱凸轮的安装定位与防护。

6.根据权利要求1所述的适用于高速到位闭锁控制的外能源双凸轮自动机，其特征在于，缓冲装置为液压弹簧缓冲器，液压弹簧缓冲器一端通过圆柱弹性销轴固定装配于机体，另一端固定于外部安装平台；依靠液压阻尼耗散冲击能量，依靠弹簧完成储能、释能，辅助机构复位。

7.根据权利要求2所述的适用于高速到位闭锁控制的外能源双凸轮自动机，其特征在于，机体还设置有限位挡板，限位挡板开设圆形孔，圆形孔的直径大于开闭锁旋转体最大直径，径向预留 0.5mm 间隙，用于对推料组件进行径向限位，抑制振动带来的径向窜动错位。