一种凸轮振动机构的制作方法

1.本实用新型涉及一种凸轮振动机构，属于振动装置技术领域。


背景技术：

2.阳极碳块是铝电解槽的核心部分，它既作为导电体将直流电导入电解槽，同时，也参与铝电解的电化学反应过程。
3.阳极碳块的结构包括长方体形状的阳极主体和在碳块本体顶部的若干碳碗，碳碗用于连接阳极钢爪，在每一个碳碗的中心部分均设有一个碳碗凸台，在每个碳碗的内圆周边均匀分布有多个斜槽。阳极碳块在生产过程中需要高温焙烧，焙烧过程中必须用辅料将其完全覆盖，但是，在高温下会有大量辅料与碳块粘连在一起，必须要将碳碗斜槽清理干净，才能保障与钢爪浇筑连接的牢固，增加导电性，降低电阻率。
4.目前的清理方式多采用人工清理的方式，由于碳碗内部斜槽和碳碗凸台的结构设计，工人需要具有一定的操作技术才能完成清理，人工清理劳动强度大，工作效率低，并且清理过程中污染非常大，会损害工人的健康。
5.申请号为202110153187.9的中国发明专利，公开了一种铝用碳碗斜槽的清理刀具及清理方法，该刀具包括支架、结构件、气缸、纵向驱动装置、双向驱动装置和清理装置；每个清槽刀为一根与斜槽长度一致，大小略小的钢棒，通过将清槽刀插入到斜槽当中，振动器使钢棒振动着向下移动实现对碳碗的清理，在振动器的作用下，每个清槽刀可上下跳动。缺点是，该发明中的振动器的数量与清槽刀的数量相等，每个振动器与每个清槽刀一一对应设置，因此需要设置多个振动器，不仅增加设备制造成本，而且振动器在工作过程中易损坏，使用寿命短，维修成本高；每个振动器都要与电源连接并驱动，接线复杂，并且增加设备的运行成本。


技术实现要素：

6.本实用新型的目的在于提供一种凸轮振动机构，以改善或解决如上所述的现有技术中存在的每个清槽刀均需要配置一个振动器来带动其振动的技术问题。
7.本实用新型提供的技术方案如下：一种凸轮振动机构，包括主轴、凸轮体和振动体，所述振动体上设有滚子，所述凸轮体为圆柱筒状，在所述圆柱筒侧壁上沿圆周方向开设环形导槽，所述环形导槽的上缘面和/或下缘面呈周期性波浪形或正弦曲线形，所述凸轮体套设在所述主轴上并能够与主轴同步旋转，所述滚子设置在所述环形导槽内。
8.进一步的，所述振动体的数量为偶数个，所述振动体沿所述凸轮体的环形导槽均匀分布。
9.进一步的，所述振动体包括刀杆组件和安装在所述刀杆组件上的打磨头，所述滚子通过轮轴安装在所述刀杆组件上且置于所述凸轮振动机构的凸轮体的环形导槽内。
10.进一步的，所述刀杆组件包括刀杆本体和振动片，所述振动片的一端与刀杆本体连接，所述振动片的另一端安装打磨头，所述滚子通过轮轴安装在所述刀杆本体上。
11.进一步的，所述振动片由弹性材料制成。
12.进一步的，所述振动片包括连接臂、折弯臂和振动臂，所述连接臂、折弯臂和振动臂依次连接，且所述连接臂与所述振动臂不在同一个平面上，所述打磨头安装在所述振动臂的端部。
13.进一步的，所述振动片上还设有一挡板，所述挡板的一端安装在所述连接臂上，所述挡板的另一端靠近所述振动臂并挡设在所述振动臂的一侧。
14.进一步的，所述连接臂和折弯臂垂直连接，所述折弯臂和振动臂垂直连接或呈锐角连接。
15.进一步的，还包括刀杆支架、顶升弹簧和固定在所述刀杆支架上弹簧顶块，所述刀杆支架上设有滑块，所述刀杆本体一侧设有与所述滑块相适配的滑轨，所述顶升弹簧的一端与所述刀杆本体连接，另一端与所述弹簧顶块连接。
16.进一步的，所述打磨头为仿形结构，所述打磨头的打磨面上设有打磨刃。
17.本实用新型提供的技术方案，与现有技术相比，具有以下有益效果：
18.1、本实用新型的凸轮振动机构通过凸轮体的旋转，使滚子在环形导槽内沿上缘面从凸峰-凹谷-凸峰的滚动运动中带动振动体上下振动，通过凸轮体的圆周旋转运动能够带动所有安装在所述凸轮体上的振动体上下振动，即本实用新型将凸轮体的旋转运动转变成振动体的上下振动运动，结构简单，制造成本和运行成本低，使用寿命长。
19.2、本实用新型的振动片的结构设计使得振动片具有一定的弹性和抗强冲击能力，当振动片受到冲击力作用后能够进行多向缓冲并自动复位，从而能够可以防止斜槽变形等使刀具卡住，还能够使振动片上安装的打磨头与斜槽在拔模角度方向上紧密贴合，将斜槽内的辅料清理干净。
20.3、本实用新型的振动片上还设有挡板，当打磨头在受到外力作用迫使振动片的振动臂向内弯曲时，所述挡板的作用是将使振动片与之接触后停止向内移动，从而防止振动片的振动臂与打磨设备上的高速旋转的机构发生碰撞，确保安全。
21.4、至少所述振动臂由弹性材料制成，能够使振动片在水平面中的x和y 方向上具有足够的柔性，能够使打磨头与斜槽在拔模角度方向上紧密贴合。
附图说明
22.图1为本实用新型的凸轮振动机构的结构示意图；
23.图2为本实用新型的凸轮体的结构示意图；
24.图3为本实用新型的振动体的结构示意图；
25.图4为本实用新型的振动原理示意图；
26.图5为本实用新型的振动片的结构示意图；
27.图中，1、主轴；2、滚子；3、凸轮体；301、环形导槽；302、凸峰；303、凹谷；401、滑轨；402、滑块；5、振动体；501、打磨头；502、刀杆本体；503、振动片；5031、连接臂；5032、折弯臂；5033、振动臂；5034、挡板；504、顶升弹簧；505、刀杆支架；506、弹簧顶块。
具体实施方式
28.以下结合实例对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用
新型，并非用于限定本实用新型的范围。
29.如图1-5所示，一种凸轮振动机构，包括主轴1、凸轮体3和振动体5，所述振动体上设有滚子2，所述凸轮体3为圆柱筒状，在所述圆柱筒侧壁上沿圆周方向开设环形导槽，所述环形导槽的上缘面和/或下缘面呈周期性波浪形或正弦曲线形，所述凸轮体3套设在所述主轴上并能够与主轴1同步旋转，所述滚子2设置在所述环形导槽内。
30.所述振动体5的数量为偶数个，所述振动体5沿所述凸轮体3的环形导槽 301的周向均匀分布。所述波浪形或正弦曲线形的周期的数量与所述振动体5 的数量相适配。在本实用新型中所述滚子2有6个，正弦曲线的周期数量与滚子2的数量相匹配，当互相间隔的三个滚子2向上运动时，另外三个滚子2正好向下运动，从而将滚子2上下振动时对凸轮体3造成的不平衡力给抵消掉，防止滚子2与打磨头501乃至整个机器人发生共振，从而避免了共振引起的破坏。所述波浪形或正弦曲线形的周期的数量与所述滚子的数量相适配，更具体的，假设滚子的数量为m，则波浪形或正弦曲线形的周期的数量为t，则 t＝m/2 nm，其中，m为偶数，n为自然数，并且n可以是0。
31.所述振动体5包括刀杆组件和安装在刀杆组件上的打磨头501，所述刀杆组件包括刀杆本体502和振动片503，所述滚子2通过轮轴安装在所述刀杆本体502上且置于所述凸轮体3的环形导槽301内。所述打磨头501为仿形结构，所述打磨头501的打磨面上设有打磨刃。所述振动片的一端与刀杆本体502连接，所述振动片503的另一端安装打磨头501。所述振动体5还包括顶升弹簧 504、刀杆支架505和弹簧顶块506，所述刀杆支架505是与设备的外壳固定在一起的，所述弹簧顶块506固定在所述刀杆支架505上，所述刀杆支架505上设有滑块402，所述刀杆本体502的一侧设有与所述滑块402相适配的滑轨401，所述刀杆本体502通过滑轨401安装在所述刀杆支架505上，所述刀杆本体502 相对于所述刀杆支架505能够上下移动。所述弹簧的一端与所述刀杆本体502 连接，另一端与弹簧顶块506连接。
32.当凸轮体3高速旋转时，由于振动体5的刀杆本体502通过滑轨401安装在刀杆支架505上，刀杆支架505为固定件，所以振动体5不能随凸轮体3同步旋转，凸轮体3的转动使得滚子2在环形导槽301内沿凸峰302-凹谷303
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凸峰302上下移动，从而带动振动体5做出简谐振动，进而带动振动体5的打磨头501上下振动，这样打磨头501就会在斜槽内进行高速的振动来将待打磨的炭块碳碗的斜槽内的渣打磨干净，并且当凸轮体3受到外力作用沿主轴1向上运动时，刀杆本体502会带动打磨头501沿滑轨401向上运动。所述顶升弹簧504给滚子2一个向上的力，使滚子2一直与环形导槽301的上缘面接触，当凸轮体3高速旋转时，滚子2在环形导槽301内与凸轮体3之间为滚动摩擦。如果没有顶升弹簧504，凸轮体3在旋转时，由于环形导槽301的上缘面和/或缘面上呈周期性波浪形或正弦曲线形，那么滚子2将一会与环形导槽301的上表面接触，一会与环形导槽301的下表面接触，则会造成滚子2反复变换旋转方向的情况，滚子2将会与凸轮体3之间产生滑动摩擦力而非滚动摩擦力，将大大降低滚子2与凸轮的寿命。由于凸轮体3高速转动，而凸轮体3转动一圈滚子2轴承将做多次的上下运动，而凸轮体3的转速很高，所以顶升弹簧504 的寿命将无法保证，为了增加顶升弹簧504的使用寿命，选用的弹簧的尺寸较长，从而使弹簧在压缩过程中一直远离其极限压缩位置，从而增大弹簧的寿命。
33.所述振动片503包括连接臂5031、折弯臂5032和振动臂5033，所述连接臂5031、折弯臂5032和振动臂5033依次连接，所述连接臂5031、折弯臂5032 和振动臂5033之间的连接
角度根据打磨头501的实际的打磨方向设置，在本实施例中，所述连接臂5031和折弯臂5032垂直连接，所述折弯臂5032和振动臂 5033垂直连接，且所述连接臂5031与所述振动臂5033不在同一个平面上，所述振动片503通过所述连接臂5031与所述刀杆本体502连接，并且所述振动片 503安装在刀杆本体502上后，所述振动臂5033的倾斜角度与待打磨的炭块碳碗内斜槽的倾斜角度相适配，所述打磨头501安装在所述振动臂5033的端部。所述打磨头为仿形结构，所述打磨头501的打磨面上设有打磨刃。
34.至少所述振动臂5033由弹性材料制成，优选的，所述弹性材料为65mn钢、 60si2mn钢和50crva钢等，使振动片503在水平面中的x和y方向上具有柔性，能够使打磨头501与斜槽在拔模角度方向上紧密贴合，另外也可以防止斜槽变形等使打磨头501卡住。在打磨过程中，由于视觉定位误差、机器人移动时的误差、斜槽变形等误差的客观存在，如果振动片503是刚性的，要将打磨头501 顺利插入到阳极碳块碳碗的斜槽中，那必然只能将打磨头501尺寸做的比斜槽小很多才能防止打磨头501被卡住，但是这样做打磨效果将大打折扣，并且如果弹性片是刚性的，在振动打磨过程中，有可能会损坏打磨片。另外，振动片 503的结构特性，使之在竖直方向上又有一定的刚性，从而能够将阳极碳块碳碗斜槽中的较硬的渣打磨下来。
35.所述振动片503上还设有一挡板5034，所述挡板5034为一折弯的挡板 5034，所述挡板5034的一端安装在所述连接臂5031上，所述挡板5034的另一端靠近所述振动臂5033。当斜槽内有很硬的渣时，这将会有可能迫使振动片503 的振动臂5033向内弯曲，这样打磨头501将会与高速旋转的底面打磨机构6 发生碰撞，所述挡板5034的作用是如果上述这种情况发生时，折弯的板将使振动片503与之接触后停止向内移动，从而防止振动片503的振动臂5033与底面打磨机构发生碰撞，确保安全。
36.本实用新型的工作原理是：将所述凸轮体3安装在主轴1上，电机通过皮带轮带动主轴1旋转，凸轮体3跟随主轴1同步旋转，由于所述振动体5 的刀杆本体502通过滑轨401安装在所述刀杆支架505上，所述振动体5不能随凸轮体3同步旋转，凸轮体3的旋转使得滚子2在环形导槽301内沿上缘面从凸峰302-凹谷303-凸峰302的滚动运动中带动振动体5的打磨头501上下振动，这样打磨头501就会在碳块碳碗斜槽内进行高速的振动来将斜槽内的渣打磨干净，凸轮体3受到外力作用沿主轴1向上运动时，会带动打磨头501向上运动。
37.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。