CN100567770C - 一种直线运动到旋转运动的转换装置 - Google Patents

Abstract

一种直线运动到旋转运动的转换装置，在推杆上间隔设置第一、二执行元件；转子具有在其周向均布的两个或以上的伸出齿；推杆前进，第一执行元件推动位于其轨迹上的第一伸出齿，到达第二执行元件的轨迹上；推杆后退，第二执行元件推动位于其轨迹上的第一伸出齿仍作上述方向运动，带动第二伸出齿到达第一执行元件的轨迹上；伸出齿位置的变化形成转子的旋转；推杆上具有弹簧；推杆是在弹簧的作用下后退回位的，弹簧回复力与推杆受驱动方向相反；第一执行元件面向转子的一侧为竖直平面；推杆前进，第一执行元件推动位于其轨迹上的第一伸出齿转动，直到第二伸出齿遇到该竖直平面的阻挡而停止转动。本发明把往复直线运动转换成步进旋转运动。

Description

一种直线运动到旋转运动的转换装置

技术领域

本发明属于一种传动装置，尤其是用于往复直线运动和旋转运动的转换。

背景技术

目前，公知的可由往复直线运动产生旋转运动传动装置有：直齿条和齿轮传动。通常，把推杆做成直齿条状，把转子做成齿轮状。通过推杆和转子的啮合，使得推杆的直线运动转换为转子的旋转运动，但转子的转动方向是随着推杆的往复而变化的，不能形成同向的旋转

曲柄连杆机构可实现直线往复行程变为定向旋转工作形式。如内燃式发动机，将燃料燃烧时产生的热能转变为活塞往复运动的机械能，再转变为曲轴旋转运动而对外输出动力。但大家都知道：活塞往复一次，曲轴(曲柄)转动了一圈，不能实现定角度的转动。因此，曲柄连杆机构，不易精确地实现复杂地运动规律。另外，对曲柄连杆机构的设计比较复杂，且运动副间的磨损较大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种直线运动到旋转运动的转换装置，能把往复直线运动转换成定向的旋转运动，同时，每往复直线一次，旋转一定角度。

为此，本发明提供的技术方案为：在推杆上间隔设置第一、二执行元件；转子具有在其周向均布的两个或以上的伸出齿；推杆前进，第一执行元件推动位于其轨迹上的第一伸出齿，到达第二执行元件的轨迹上；推杆后退，第二执行元件推动位于其轨迹上的第一伸出齿仍作上述方向运动，带动第二伸出齿到达第一执行元件的轨迹上；伸出齿位置的变化形成转子的旋转；推杆上具有弹簧；推杆是在弹簧的作用下后退回位的，弹簧回复力与推杆受驱动方向相反；第一执行元件面向转子的一侧为竖直平面；推杆前进，第一执行元件推动位于其轨迹上的第一伸出齿转动，直到第二伸出齿遇到该竖直平面的阻挡而停止转动。在本发明中，推杆每往复直线运动一次，转子朝相同方向的转动角度为：第一伸出齿和第二伸出齿间的夹角。如果转子的伸出齿数量为n，则推杆每往返一次时，转子的转角为360°/n。

上述转换机构中，对推杆的作用力是换向的，即由外力或弹簧使推杆前进，而后由弹簧或外力使推杆后退。在推杆和外力推动件间多采用刚性接触驱动。而外力推动件的驱动源可以是各种形式的。外力推动件有凸轮、滚轮、挡块、推杆等。

然而，驱动推杆的外力有时是单向的，即只有推力，没有拉力。如，发动机汽缸中燃料的燃烧，对活塞只有推力。这时，推杆上还应具有弹簧，推杆依靠弹簧的作用后退回位，弹簧回复力与推杆受驱动方向相反。

在本发明中，第一执行元件推动位于其轨迹上的伸出齿转动，直到另一伸出齿遇到阻拦而停止。可把第一执行元件面向转子的一侧设计为竖直平面，使得伸出齿的侧面碰到上述竖直平面而停止。第一执行元件推动转子转动定角度后，伸出齿和第一执行元件的竖直平面接触，并可继续向前滑动。第一执行元件和转子相对滑动过程中，转子不再转动。

本发明中，第一执行元件接触伸出齿端面并推动伸出齿的工作部分是具有朝向推杆前进方向的斜面。这样，第一执行元件和伸出齿碰撞时接触面积较大，两者间的磨损较均衡。

同理，第二执行元件具有朝向转子方向的第二斜面；第二执行元件推动伸出齿是通过第二斜面和伸出齿的端面的接触来完成的。第二斜面也可以是竖直面和斜面组合而成。

在本发明中，该转换装置的第一执行元件的竖直平面最好具有比第二执行元件的第二斜面相对推杆的更近的距离。这样，更容易使得第一执行元件推转伸出齿到第二执行元件的轨迹上后，第二执行元件能同向推动使得另一伸出齿复位到第一执行元件的轨迹上。这样，本发明的转换装置运行更加稳定。

推杆和转子可以根据具体运行环境而布置，即只要保证配合关系，可分别安装在不同的基体上。但推杆和转子也可形成固定的转换装置，即设置在同一个基体上：转子安装在基体上，并能围绕轴转动；推杆被基体限定，可受两个方向的驱动，在基体设置的轨道中穿行。

通常，为节省材料和减少布置空间，转子的直径可做得小些，转子的转动，可借助于同轴的较大尺寸的旋转件的同步转动来输出。

本发明的转换装置把推杆的往复直线运动转换成旋转件的角度步进，既能满足往复直线到旋转运动的转换要求，又能进行同向的精确控制。另外，本发明转换装置结构简单，传动效率高，且磨损、耗能较少。

附图说明

本发明附图不表示实际尺寸关系，且为清楚起见，省略了部分特征。

图1是本发明直线运动到旋转运动的转换装置的一实施例的结构图；

图2是图1所示的本发明实施例在运动初始状态的俯视图；

图3是图1所示的本发明实施例在推杆前进到某处的俯视图；

图4是图1所示的本发明实施例在推杆运动到最远处的俯视图；

图5是图1所示的本发明实施例在推杆后退到某处的俯视图；

图6是本发明直线运动到旋转运动的转换装置的一具体应用的结构图；

图7是本发明采用两个图6所示的转换装置，形成的推动机构的结构图。

具体实施方式

如图1所示，该转换装置包括基体1、推杆2和转子3。推杆2为光杆，没有齿。转子3的伸出齿31、32，是多边形的连线形成的凸角齿。

基体1上设置有滑槽状安装孔13，其走向和推杆2的运动方向相一致，以便推杆2的伸出端长度一定时，能通过调整安装孔固定位置来调节推杆2和驱动推杆的外力推动件(未标出)间的距离。基体1具有支架11和支架12，两者的通孔14在平行于基体1平面和侧面的同一轴线上，间隔一定的距离。

推杆2在支架11和支架12的两段内孔14形成的轨道内运动。为减少摩擦和保证同轴度，在内孔14内设置轴承或轴套15。第二执行元件22和第一执行元件21分别在推杆2的前后固定。弹簧4为拉簧，套在推杆2上，其一端固定在第一执行元件21上，一端固定于基体1的支架11上。第一执行元件21具有朝向推杆2前进方向的第一斜面211，具有朝向转子3且平行于推杆轴向的竖直平面212。第二执行元件22具有朝向转子3的第二斜面221。

转子3具有三个伸出齿，包括第一伸出齿31，第二伸出齿32。转子3通过轴33安装在基体1上的一孔(未示出)内，在适当的外力推动下能围绕轴33旋转。

图2至图5是上述实施例在不同运动状态下的俯视图。

图2所示为运动的初始状态，也是推杆2不运动时，该转换装置的静止状态。此时，弹簧4处于自然状态；转子3和第一执行元件21相分离，第一伸出齿31的端部位于第一斜面211的运动轨迹上；第二执行元件22伸出基体1的距离最短。

推杆2在外力驱动下，克服弹簧4的拉力，带动第一执行元件21和第二执行元件22沿图3直线箭头所示方向前进。第一斜面211和位于其轨迹上的转子3的第一伸出齿31的端部接触(同时，第二执行元件22的第二斜面221和转子3的伸出齿相分离或错开)，并推动转子3按照图3旋转箭头所示方向转动。

转子3转动，直到其第二伸出齿32遇到第一执行元件21的竖直平面212的阻挡而完全停止，如图4所示。转子3停止后，第二伸出齿32和竖直平面212接触、贴在一起，推杆2继续前进直到最远处，即：第二执行元件22相对基体1处于最远处，弹簧4的拉力也达到最大；转子3的第一伸出齿31处于第二执行元件22的第二斜面221的运动轨迹上。

外力减弱或消失，推杆2在弹簧4的拉力作用下，沿图5直线箭头所示方向后退，转子3仍贴在第一执行元件21的竖直平面212上。而后，第一执行元件21的第一斜面211和转子3的第二伸出齿32相逐渐分离或错开。最后，第二执行元件22的第二斜面221和位于其轨迹上的转子3的第一伸出齿31的端部接触，并推动转子3按照图5旋转箭头所示方向转动，直到回位到图2所示状态。

图6是上述实施例的一具体应用。在转子3的轴33上安装旋转件5。因旋转件5和轴33、转子3均保持同步，而旋转件5的径向尺寸明显大于转子3，故推杆2的往复直线运动，转换为转子3的旋转，并在旋转件5上被放大输出。

由上述运动分析可知，在本实施例中，推杆2作往复直线运动1次，旋转件5(转子3)转动的角度为：360°/3(3为转子的伸出齿数量)，即120度，且每次转动的方向均是相同的。

图7是一种推动机构，是图6所示转换装置实施例的一具体应用。该推进机构具有成对、对称布置的转换装置，两旋转件5共同对处于中间位置的工件6瞬间推动，使得工件6沿直线箭头所示方向被退出。

由于推杆2每往返一次，旋转件5步进一定角度，故上述推进机构，可实现工件6匀速、定时、间隔定距离的直线输送。

Claims (8)

1.一种直线运动到旋转运动的转换装置，包括作往复直线运动的推杆，和输出旋转运动的转子，在推杆(2)上间隔设置第一执行元件(21)和第二执行元件(22)；转子(3)具有在其周向均布的两个或以上的伸出齿(31、32)；推杆(2)前进，第一执行元件(21)推动位于其轨迹上的第一伸出齿(31)，到达第二执行元件(22)的轨迹上；推杆(2)后退，第二执行元件(22)推动位于其轨迹上的第一伸出齿(31)仍作上述方向运动，带动第二伸出齿(32)到达第一执行元件(21)的轨迹上；伸出齿(31、32)位置的变化形成转子(3)的旋转；该推杆(2)上还具有弹簧(4)；推杆(2)是在弹簧(4)的作用下后退回位的，弹簧回复力与推杆受驱动方向相反；其特征在于：该装置中的第一执行元件(21)面向转子(3)的一侧为竖直平面(212)；推杆(2)前进，第一执行元件(21)推动位于其轨迹上的第一伸出齿(31)转动，直到该第二伸出齿(32)遇到上述竖直平面(212)的阻挡而停止转动。

2.如权利要求1所述的转换装置，其特征在于：该装置中的第一执行元件(21)具有朝向推杆(2)前进方向的第一斜面(211)；第一执行元件(21)推动伸出齿(31)是通过第一斜面(211)和伸出齿的端面的接触来完成的。

3.如权利要求1所述的转换装置，其特征在于：该装置中的第二执行元件(22)具有朝向转子(3)方向的第二斜面(221)；第二执行元件(22)推动伸出齿(31)是通过第二斜面(221)和伸出齿的端面的接触来完成的。

4.如权利要求3所述的转换装置，其特征在于：该转换装置的第一执行元件(21)的竖直平面(212)具有比第二执行元件(22)的第二斜面(221)相对推杆(2)的更近的距离。

5.如权利要求4所述的转换装置，其特征在于：该转换装置还具有基体(1)；转子(3)安装在基体(1)上，并能围绕轴(33)转动；推杆(2)在基体(1)上的相对平行的两支架(12、11)的内孔(14)中穿行。

6.如权利要求5所述的转换装置，其特征在于：该转换装置的基体(31)上具有和推杆(2)相一致走向的滑槽状安装孔(13)。

7.如权利要求6所述的转换装置，其特征在于：该转换装置在转子(34)的轴(33)上安装有直径大于转子(3)的旋转件(5)；该旋转件(5)随转子(33)同步转动。

8.一种采用如权利要求1至7中任一项所述的转换装置的推动机构，其特征在于：该推进机构具有成对、对称布置的转换装置，两旋转件(5)共同对处于中间位置的工件(6)瞬间推动。

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