凸輪分割器是一種高精度、高穩(wěn)定性的間歇運(yùn)動機(jī)構(gòu)，廣泛應(yīng)用于自動化設(shè)備中實現(xiàn)精確的轉(zhuǎn)位和分度。以下是其核心構(gòu)成部分和工作原理的詳細(xì)說明。


一、主要構(gòu)成部分

凸輪分割器主要由以下四個核心部件構(gòu)成，它們通常被精密地裝配在一個堅固的箱體內(nèi)：

    1.入力軸（輸入軸）

        這是動力輸入部分，通常由電機(jī)（伺服電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)或普通電機(jī)加減速機(jī)）驅(qū)動。

        軸上安裝著關(guān)鍵的弧面凸輪。

    2.弧面凸輪（凸輪）

        這是分割器的“心臟”，是一個經(jīng)過精密加工的曲面凸輪。

        其輪廓曲線通常為“共軛曲面”或“平行凸輪”設(shè)計，確保出力軸既能平滑運(yùn)動又能被精確鎖定。

    3.出力轉(zhuǎn)塔（輸出軸）

        這是動力輸出部分，直接與被驅(qū)動的工件臺（如轉(zhuǎn)盤）連接。

        轉(zhuǎn)塔上沿圓周方向均勻分布著若干個滾子，這些滾子與弧面凸輪的曲面保持常接觸。

    4.滾子（從動件）

        通常采用錐形或圓柱形滾子軸承，精密地安裝在出力轉(zhuǎn)塔上。

        它們負(fù)責(zé)在凸輪曲面上滾動，將凸輪的連續(xù)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)塔的間歇分度運(yùn)動。

其他輔助部件：

    1.箱體： 支撐所有部件，保證剛性和精度，內(nèi)部充滿潤滑脂。

    2.端蓋和密封件： 防止灰塵進(jìn)入和潤滑脂泄漏。

    3.角度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)： 用于微調(diào)入力軸與出力軸的相對相位角。


二、工作原理

凸輪分割器的工作原理可以概括為 “一個周期，兩個階段”，即每次入力軸旋轉(zhuǎn)360°，出力軸完成一次“分度（轉(zhuǎn)動） + 停止（鎖定）”的循環(huán)。

下圖直觀展示了這一過程：

階段詳解：

    1.分度期（驅(qū)動階段）

•    當(dāng)入力軸開始旋轉(zhuǎn)，弧面凸輪也隨之轉(zhuǎn)動。
•    凸輪的曲面開始推動出力轉(zhuǎn)塔上的其中一個（或一對）滾子。
•    在凸輪特定的曲線輪廓（如修正正弦曲線、修正梯形曲線等）引導(dǎo)下，滾子從起始位置被“頂出”，迫使出力轉(zhuǎn)塔產(chǎn)生平穩(wěn)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。
•    入力軸轉(zhuǎn)過一定的角度（例如120°、180°、270°等，稱為“驅(qū)動角”），出力轉(zhuǎn)塔便精確地轉(zhuǎn)過一個預(yù)設(shè)的工位角度（如90°、120°、180°等）。這個角度由轉(zhuǎn)塔上的滾子數(shù)量決定（例如，8個滾子通常對應(yīng)45°分度）。

    2.停止期（鎖定階段）

•    入力軸繼續(xù)旋轉(zhuǎn)剩余的角度（即“靜止角”，例如 驅(qū)動角270° + 靜止角90° = 360°）。
•    在此期間，凸輪的同心圓弧段曲面與出力轉(zhuǎn)塔上的另一組（或多個）滾子保持緊密的接觸。
•    由于是同心圓弧，凸輪的旋轉(zhuǎn)不會對滾子產(chǎn)生徑向推力，因此出力轉(zhuǎn)塔保持完全靜止。
•     此時，多個滾子同時被凸輪曲面“抱緊”，形成兩點或多點自鎖，使出力軸能夠承受巨大的徑向、軸向負(fù)荷以及沖擊力，為設(shè)備工作（如加工、裝配、檢測）提供了極其穩(wěn)固的平臺。

三、核心特點與優(yōu)勢

1.     高精度與高剛性： 通過精密加工和凸輪-滾子嚙合，分度精度可達(dá)±30角秒以內(nèi)。停止時剛性極佳。
2.     平穩(wěn)性與高速性： 優(yōu)化的凸輪曲線能實現(xiàn)平滑的加速度/減速度變化，減少沖擊和振動，適合高速運(yùn)行。
3.     長壽命與高可靠性： 主要部件為滾動摩擦，磨損小，在良好潤滑下壽命極長。
4.     結(jié)構(gòu)緊湊： 將復(fù)雜的間歇運(yùn)動機(jī)構(gòu)集成于一個箱體內(nèi)，簡化了設(shè)備設(shè)計。

四、典型應(yīng)用

凸輪分割器是自動化設(shè)備中旋轉(zhuǎn)工作臺的核心部件，常見于：

•  包裝機(jī)械： 灌裝、旋蓋、貼標(biāo)。
•  組裝機(jī)械： 多工位自動裝配線。
•  加工機(jī)械： 多軸鉆攻、CNC分度盤。
•  檢測設(shè)備： 視覺檢測轉(zhuǎn)臺。
•  印刷、食品、制藥等需要精密間歇轉(zhuǎn)位的行業(yè)。

總結(jié)來說，凸輪分割器通過其“弧面凸輪”與“滾子轉(zhuǎn)塔”的精妙配合，將連續(xù)的輸入旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化為精準(zhǔn)、穩(wěn)定、剛性的間歇輸出運(yùn)動，是現(xiàn)代自動化設(shè)備中不可或缺的關(guān)鍵部件