CN102116931B - 双限位的电动弯曲装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于观察内部结构的工业镜的双限位的电动弯曲装置。其包括固定板、弯曲部，弯曲部上连接有拉紧的牵引索，牵引索固定在轮毂上，转轴通过安装在固定板上的电机驱动，转轴上套接有轮毂和与轮毂同步旋转的转盘，转盘极限位置不大于轮毂的极限位置；在转盘的外设有传感器，传感器和电机通过电缆连接有控制线路板，控制线路板内的控制单元包括正向限位控制子单元、反向限位控制子单元和回中控制子单元。本发明主要是提供一种能实现电气和机械的双重控制，稳定性好，能够自动回中且回中位置准确的双限位电动弯曲装置；解决现有技术所存在的弯曲装置的结构和控制复杂，不能实现自动回中的技术问题。

Description

双限位的电动弯曲装置

技术领域

本发明涉及一种手持式电动工业镜构件，尤其涉及一种用于观察内部结构的工业镜的双限位的电动弯曲装置。

背景技术

在工业生产过程中常常需要对某些工件空腔内的结构进行观察，而由于受工件结构的限制，并不能直接观察到其内部的结构，通常工程技术人员都借助工业镜对工件的内部结构进行观察。在中国专利中发明名称为：电动弯曲内窥镜，公开号为：CN101548872A，其具有：用于插入管腔内的细长的插入部，其具有能弯曲动作的弯曲部；驱动单元，其与插入部的基端部连接，生成使弯曲部弯曲动作的驱动力；以及操作单元，其能够由操作者保持，用于至少对弯曲部的弯曲动作进行操作，驱动单元和操作单元分别具有驱动单元侧电接点部和操作单元侧电接点部，这两个电接点部能够通过驱动单元和操作单元在连接分离轴方向的相对接近、离开而相互连接、分离，并且，驱动单元和操作单元具有能够使驱动单元和操作单元在连接分离轴方向上相互卡定、解除卡定的卡定机构。但是这种结构比较复杂，控制比较繁琐，不能自动回中。而现有的具有回中功能的弯曲装置一般采用手动回中，现时的手动弯曲方式需要使弯曲部回中时只能用手旋转手轮大概估计回中的位置来进行回中，回中位置不精确，回中操作不直观。

发明内容

本发明主要是提供一种结构和控制比较简单，能实现电气和机械的双重控制，稳定性好，能够自动回中且回中位置准确的双限位电动弯曲装置；解决现有技术所存在的弯曲装置的结构和控制复杂，不能实现自动回中的技术问题。

本发明同时还提供一种使用寿命长，操作方便，机械构件所受冲击力小，不需要锁紧机构进行锁紧定位的双限位电动弯曲装置；解决了现有技术中存在的弯曲装置中机械构件容易受到冲击而损坏，使用寿命短，需要利用锁紧机构锁紧定位的技术问题。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种双限位的电动弯曲装置，包括固定板，在固定板上连接有弯曲部，所述的弯曲部上连接有拉紧的牵引索，所述的牵引索固定在轮毂上，所述的轮毂套接在转轴上，所述的转轴设置在固定板上，所述的转轴通过安装在固定板上的电机驱动，在所述的转轴上还套接有与轮毂同步旋转的转盘，所述的转盘极限位置不大于轮毂的极限位置；在转盘的外设有传感器，所述的传感器固定在固定板上，所述的传感器和电机通过电缆连接有控制线路板，所述的控制线路板内的控制单元包括正向限位控制子单元、反向限位控制子单元和回中控制子单元。在弯曲部处于回中状态时，牵引索处于拉紧状态，当电机带动转轴正反向旋转时，轮毂正反向旋转，由于拉紧的牵引索固定在轮毂上，牵引索的一端张力减小另一端张力加大，从而拉动弯曲部左右弯转。转盘和轮毂同步旋转，在转盘外设置传感器，从而判定转盘旋转的方向及旋转到什么位置，传感器将采集的信号传递给控制线路板内的位置识别单元、控制单元，通过控制单元内的正向、反向和回中控制子单元来驱动电机正反转，从而带动轮毂正向反向旋转，固定在轮毂上的牵引索带动弯曲部弯曲，完成弯曲部的弯曲动作，本发明的结构简单，操作方便，能够准确的回中。当使用具有本装置的手持式电动弯曲工业镜进行工作时，由于工业镜有可进入物体内腔中观察并可进行弯曲来调节观察范围的特性，要取出时，如弯曲部还呈弯曲状态，强行退出则会损坏。此时，应用自动回中功能，便能极好地保护装置的完好性。由控制单元通过位置识别单元识别转盘位置，再判断微型电机是该正向旋转还是该反向旋转，使转盘达到中位位置，以完成自动回中的动作。利用转盘的形状位置来进行电气控制的自动回中功能，使得装置电气化、自动化，更加合理化。转盘的极限位置不大于轮毂的极限位置，保证了电气限位先于机械限位发生或者两者同时发生，电气限位与机械限位的结合保障了装置限位效果的稳定性，从而保护了机械零件，使受到的冲击力大大减小，延长了使用寿命。

牵引索可以直接固定在轮毂上，也可以套接在轮毂的外圆周表面设置的凹槽内。作为优选，所述的轮毂上设有凹槽，在所述的轮毂外罩设有碗座。牵引索套接在凹槽上，方便将牵引索固定在轮毂上，同时在轮毂外设置碗座，将轮毂和牵引索都罩在碗座内，防止牵引索从轮毂的凹槽内逃出，防止长期使用牵引索和轮毂受到外部环境和粉尘的影响，提高构件的使用寿命和使用效果。

牵引索可以为一整根，也可以分别通过两根对弯曲部进行操控。作为优选，所述的牵引索为一根，牵引索的一端焊接在弯曲部的内壁，牵引索绕过轮毂上的凹槽并焊接在轮毂上，牵引索的另一端也焊接弯曲部内壁上，牵引索焊接在弯曲部上的两端位于同一直径上。一整根牵引索的两个自由端分别焊接在弯曲部上，在牵引索的中部张紧撑套在轮毂上，在弯曲部处于回中状态下，轮毂两侧的牵引索一样长短，张力也相同，随着轮毂的旋转，牵引索一边长一边短，张力一边大一边小，从而带动固定在牵引索上的弯曲部左右弯转，一根牵引索便于控制和操作而且结构简单，轮毂两边的张力容易平衡和控制。

作为优选，在所述的轮毂的上端面的外缘处设有两个销轴，在所述的碗座的内壁上设有限位销，所述的限位销的长度大于销轴到达碗座内壁的距离。在轮毂的上端面设置销轴，实现对弯曲装置的机械限位。先由电气控制进行限位，由转盘上的几个缺口来决定正向及反向的极限位置，也决定了弯曲部弯曲时的最大弯曲角度。如改变转盘上缺口的相对位置，可调节正向及反向的极限位置及最大弯曲角度。这一特征使限位功能更灵活、更精确；并且由于转盘的极限位置小于轮毂的极限位置，用电气控制整个装置在未达到机械结构所允许的最大极限时便停止转动，保护了机械零件不受到频繁的冲击力，使得使用寿命大大提高。当电气限位失效时，微型电机会带动轮毂继续转动，此时轮毂上的销轴与碗座上的限位销会限制轮毂的转动，微型电机被迫堵转，堵转信息反馈给电机驱动单元，立即对微型电机停止供电，从而达到机械限位的目的。机械限位使轮毂、牵引索等机械零件不会受到破坏性的损坏，极为有效地降低了整个装置被损坏的风险。

作为优选，所述的控制线路板上布置有控制电路和与控制电路相连的控制按钮和电源，所述的控制电路包括控制单元、位置识别单元、电机驱动单元；所述的按钮连接着控制单元，所述的传感器连接着位置识别单元，所述的电机连接着电机驱动单元；所述的位置识别单元将传感器采集的信号传输给控制单元，所述的控制单元根据反馈的位置信号判别后将旋转指令传输给电机驱动单元，所述的电机驱动单元根据指令驱动电机旋转。由传感器、微型电机、电源、控制线路板上的位置识别单元、电机驱动单元、控制单元等组成的电动弯曲装置，不仅应用了软件编程技术，而且应用了微型电机、微电子技术，提高了产品的性价比，完善了产品的功能，使操作更加省力、便捷。

作为优选，所述的转轴穿过固定板，所述的轮毂和转盘分别位于固定板的上侧和下侧。轮毂由电机带动旋转，轮毂上固定有牵引索，转盘的外缘设置传感器监测转盘的旋转位置，将转盘和轮毂上下分隔，可以避免两者互相影响，提高监测的可靠性和轮毂运转的稳定性。

作为优选，所述的电机的输出轴上套接有主动齿轮，所述的转轴上套接有从动齿轮，从动齿轮位于转盘和轮毂之间，所述的主动齿轮和从动齿轮间设有过渡齿轮。从动齿轮的旋转带动转轴旋转，从动齿轮位于转轴的中部，可以方便传输动力，提高转轴运转的平稳性。

作为优选，所述的碗座包括与固定板相接的碗座底，在碗座底上一体成型有圆柱形的碗座主体，所述的限位销位于碗座主体的内壁上，所述的碗座主体的内壁与轮毂的外圆周表面之间的距离为0.1mm～5mm，所述的碗座底为带缺口的环状体，其缺口处为过渡齿轮与从动齿轮啮合处。碗座底的缺口处容纳从动齿轮和过渡齿轮的啮合，碗座体的直径略大于轮毂，只需要保证轮毂能在碗座体内旋转就可以。

作为优选，所述的传感器的个数为1～8个，所述的转盘上设有与传感器对应的缺口。传感器数目越多定位越准确，转盘旋转在不同位置，转盘上的缺口对应不同的传感器，从而判定转盘应该旋转的方向和位置。

因此，本发明的双限位的电动弯曲装置有下述优点：

(1)、双限位形式，使机械结构寿命延长。现时的手动弯曲方式只有机械限位，机械零件寿命短；而双限位的电动弯曲装置有双重限位功能，即先进行电气限位，当电气限位失效时再进行机械限位，从而保护了机械零件，使受到的冲击力大大减小，延长了使用寿命。

(2)、电动弯曲操作简单。现时的手动弯曲方式必须用手来旋转手轮进行弯曲，当弯曲位置需要固定时还要拨动锁紧机构进行锁紧，操作麻烦，使用不方便。双限位的电动弯曲装置可通过按动按钮由电气控制弯曲，不需要锁紧，操作简单，使用方便。

(3)、电动弯曲省力。现时的手动弯曲方式是用手来操作的，当弯曲力量大时必须费劲去旋转手轮，而双限位的电动弯曲装置只要轻轻按动按钮即可，轻松省力。

(4)、电动弯曲可自动回中。现时的手动弯曲方式需要使弯曲部回中时只能用手旋转手轮大概估计回中的位置来进行回中，回中位置不精确，回中操作不直观。而双限位的电动弯曲装置只需要点按回中的按钮即可由电气控制弯曲部自动回中，回中位置精确。

附图说明：

图1是本发明的双限位的电动弯曲装置的主视图。

图2是图1仰视图。

图3是本发明的正向电气限位控制电路框图。

图4是本发明的正向机械限位示意图。

图5是本发明的反向电气限位控制电路框图。

图6是本发明的反向机械限位示意图。

图7是本发明的回中电气限位控制电路框图。

图8是本发明的回中机械限位示意图。

具体实施方式：

下面通过实施例，并结合附图，对发明的技术方案作进一步具体的说明。

实施例：

如附图1所示，一种双限位的电动弯曲装置，包括固定板，固定板是由“L”形的固定主板1和与固定主板1通过连接筋2一体成型的电机固定板3构成，“L”形固定主板1的垂直板5上开设有圆孔4，在圆孔4内焊接有中空的弯曲部6，“L”形固定主板1的水平板7上穿接有转轴8，在转轴8的上方固定有轮毂9，在转轴8的下方固定有带有缺口31的转盘10，转盘10和轮毂9分别位于水平板7的上下两侧。在转轴8上套接有从动齿轮11，从动齿轮11位于固定主板的上方在轮毂9的下方。在水平板7的自由端通过向上伸展的垂直的连接筋2连接有电机固定板3，电机固定板3上穿接有电机输出轴12，电机输出轴12的上连接有电机13和主动齿轮14，电机13位于电机固定板3的上方，主动齿轮14位于电机固定板3的下方。主动齿轮14通过过渡齿轮15带动从动齿轮11旋转，过渡齿轮15套接在固定销16上，固定销16穿接在上下重合的水平板7与电机固定板3的重合处。在轮毂9外罩有碗座17，碗座17包括与固定主板1的水平板7通过螺栓固定相接的碗座底18，在碗座底18上一体成型有圆柱形的碗座主体19，碗座主体19的内壁与轮毂9的外圆周表面之间的距离为0.3mm，碗座底1为带缺口的环状体，其缺口处为过渡齿轮15与从动齿轮11的啮合处。在轮毂9的上端面固定有两个销轴，两个销轴之间的夹角为120℃，在碗座主体19的内壁上固定有一个横向的限位销21，限位销21位于两个销轴之间，轮毂9正向旋转时，其中一个销轴20与限位销21的内侧相碰，轮毂9反向旋转时，另一个销轴22与限位销21的外侧相碰。如图2所示，在固定主板1的水平板7的下方焊接有三个传感器23，传感器23位于转盘10的外缘。转盘10的极限位置小于轮毂9的极限位置，也就是说在转盘10旋转到极限位置时，传感器23将信号传输给控制单元，从而让电机13反向旋转，而此时，转盘10上的销轴还没有与限位销21接触，只有当传感器23失灵，此时才需要通转盘10上的销轴与限位销21碰撞来保证轮毂不会一直旋转，从而将牵引索拉断，弯曲部损坏。

弯曲部6的内壁的直径方向上焊接有牵引索24的两端，牵引索24的中部焊接在轮毂9上并环绕外圆周表面的凹槽25内，使得牵引索24一直处于拉紧状态，在轮毂9正向旋转时，内侧的牵引索24稍微放松，外侧的牵引索24进一步拉紧，使得弯曲部6向右弯，同理，轮毂9反向旋转时，使得弯曲部6向左弯。

传感器和电机通过电缆连接有控制线路板，控制线路板上布置有控制电路和与控制电路相连的控制按钮29和电源30，控制电路包括控制单元26、位置识别单元27、电机驱动单元28；按钮29连接着控制单元26，传感器23连接着位置识别单元27，电机13连接着电机驱动单元28；位置识别单元27将传感器采集的信号传输给控制单元26，控制单元26根据反馈的位置信号判别后将旋转指令传输给电机驱动单元28，电机驱动单元28根据指令驱动电机13旋转。

控制线路板内的控制单元包括正向限位控制子单元、反向限位控制子单元和回中控制子单元。

如图3和4所示，当需要轮毂正向转动时，按动按钮中正向旋转的按钮，控制线路板上的控制单元接收到指令后，先识别位置识别单元传递来的位置反馈信号以辨别转盘所在的位置，再根据判断向电机驱动单元发出旋转的指令，由电机驱动单元向微型电机供电来执行该指令，微型电机旋转，带动轮毂正向转动。当旋转至转盘的正向极限位置时，传感器向位置识别单元发出信号，再反馈给控制单元，控制单元将停止微型电机旋转的指令传递给电机驱动单元，电机驱动单元立即停止供电，微型电机停止旋转，轮毂停止转动，达到电气限位的目的。如果此时传感器失效，轮毂转动至正向极限位置，其上的销轴与碗座上的限位销靠牢，阻止轮毂的转动，从而达到了机械限位的目的。

如图5和6所示，当需要轮毂反向转动时，按动按钮中反向旋转的按钮，控制线路板上的控制单元接收到指令后，先识别位置识别单元传递来的位置反馈信号以辨别转盘所在的位置，再根据判断向电机驱动单元发出旋转的指令，由电机驱动单元向微型电机供电来执行该指令，微型电机旋转，带动轮毂反向转动。当旋转至转盘的反向极限位置时，传感器向位置识别单元发出信号，再反馈给控制单元，控制单元将停止微型电机旋转的指令传递给电机驱动单元，电机驱动单元立即停止供电，微型电机停止旋转，轮毂停止转动，达到电气限位的目的。如果此时传感器失效，轮毂转动至反向极限位置，其上的销轴与碗座上的限位销靠牢，阻止轮毂的转动，从而达到了机械限位的目的。

如图7和8所示，当需要轮毂自动回中转动时，按动按钮中回中的按钮，控制线路板上的控制单元接收到指令后，先识别位置识别单元传递来的位置反馈信号以辨别转盘所在的位置，再根据判断向电机驱动单元发出旋转的指令，由电机驱动单元向微型电机供电来执行该指令，微型电机旋转，带动轮毂向中位转动。如转盘所在位置为正向位置，则微型电机反向旋转至转盘的中位位置时微型电机停止旋转；如转盘所在位置为反向位置，则微型电机正向旋转至转盘的中位位置时微型电机停止旋转。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明的构思作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (8)

1.一种双限位的电动弯曲装置，包括固定板，在固定板上连接有弯曲部，其特征在于：所述的弯曲部上连接有拉紧的牵引索，所述的牵引索固定在轮毂上，所述的轮毂套接在转轴上，所述的转轴设置在固定板上，所述的转轴通过安装在固定板上的电机驱动，在所述的转轴上还套接有与轮毂同步旋转的转盘，所述的转盘极限位置不大于轮毂的极限位置；在转盘的外缘设有传感器，所述的传感器固定在固定板上，所述的传感器和电机通过电缆连接有控制线路板，所述的控制线路板内的控制单元包括正向限位控制子单元、反向限位控制子单元和回中控制子单元，所述的轮毂上设有凹槽，牵引索套接在凹槽上以将牵引索固定在轮毂上，在所述的轮毂外罩设有碗座，在所述的轮毂的上端面的外缘处设有两个销轴，在所述的碗座的内壁上设有限位销，所述的限位销的长度大于销轴到达碗座内壁的距离，在弯曲部处于回中状态时，牵引索处于拉紧状态，当电机带动转轴正反向旋转时，轮毂正反向旋转，由于拉紧的牵引索固定在轮毂上，牵引索的一端张力减小另一端张力加大，从而拉动弯曲部左右弯转；控制线路板内的位置识别单元将传感器采集的信号传输给控制单元，控制单元通过位置识别单元识别转盘位置，通过控制单元内的正向限位控制子单元、反向控制子单元和回中控制子单元来驱动电机正反转，从而带动轮毂正向反向旋转，固定在轮毂上的牵引索带动弯曲部弯曲，完成弯曲部的弯曲动作。

2.根据权利要求1所述的双限位的电动弯曲装置，其特征在于：所述的牵引索为一根，牵引索的一端焊接在弯曲部的内壁，牵引索绕过轮毂上的凹槽并焊接在轮毂上，牵引索的另一端也焊接弯曲部内壁上，牵引索焊接在弯曲部上的两端位于同一直径上。

3.根据权利要求1或2所述的双限位的电动弯曲装置，其特征在于：所述的控制线路板上布置有控制电路和与控制电路相连的控制按钮和电源，所述的控制电路包括控制单元、位置识别单元、电机驱动单元；所述的按钮连接着控制单元，所述的传感器连接着位置识别单元，所述的电机连接着电机驱动单元；所述的位置识别单元将传感器采集的信号传输给控制单元，所述的控制单元根据反馈的位置信号判别后将旋转指令传输给电机驱动单元，所述的电机驱动单元根据指令驱动电机旋转。

4.根据权利要求1或2所述的双限位的电动弯曲装置，其特征在于：所述的转轴穿过固定板，所述的轮毂和转盘分别位于固定板的上侧和下侧。

5.根据权利要求3所述的双限位的电动弯曲装置，其特征在于：所述的转轴穿过固定板，所述的轮毂和转盘分别位于固定板的上侧和下侧。

6.根据权利要求1或2所述的双限位的电动弯曲装置，其特征在于：所述的电机的输出轴上套接有主动齿轮，所述的转轴上套接有从动齿轮，从动齿轮位于转盘和轮毂之间，所述的主动齿轮和从动齿轮间设有过渡齿轮。

7.根据权利要求6所述的双限位的电动弯曲装置，其特征在于：所述的碗座包括与固定板相接的碗座底，在碗座底上一体成型有圆柱形的碗座主体，所述的限位销位于碗座主体的内壁上，所述的碗座主体的内壁与轮毂的外圆周表面之间的距离为0.1mm～5mm，所述的碗座底为带缺口的环状体，其缺口处为过渡齿轮与从动齿轮啮合处。

8.根据权利要求1或2所述的双限位的电动弯曲装置，其特征在于：所述的传感器的个数为1～8个，所述的转盘上设有与传感器对应的缺口。

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