CN103398728B - 一种机械运动触发直线位移执行器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种机械运动触发直线执行器，用于运动（振动）传感、运动报警；属于监测技术领域。本发明执行拉杆的链条通过链轮与复位拉杆连接，复位拉杆与主弹簧一端连接，主弹簧另一端与固定在壳体底板上，执行拉杆上设有复位杠杆，复位杠杆与曲柄一端活动连接，曲柄另一端与启动杠杆活动连接，启动杠杆另一端与启动拉杆连接，启动拉杆一端固定在支架上，另一端设有第一永磁体，第一永磁体与第二永磁体吸合，第二永磁体设置在摆杆一端，摆杆另一端与重锤连接。本发明在不需电源的条件下对机体在任意方向上的运动做出一次性反应（包括对地震时地面运动的响应），工作可靠、无需维护。<!--1-->

Description

一种机械运动触发直线位移执行器

技术领域

本发明涉及一种机械运动触发直线执行器，用于运动（振动）传感、运动报警；属于监测技术领域。

技术背景

对于物体运动（振动）、移动的感知、检测和监测等问题，目前已有大量基于传感器（位移、速度、加速度、红外、激光等）的监测系统，例如各种防盗报警器（包括悬锤式、滚球式）、测振仪等。但这些装置基本上都直接或间接使用电信号，消耗电能，需连续供电并要求精心维护，对于无电的场合及需要长期警戒的目标，这些弱点带来诸多不便。

发明内容

本发明的目的在于提供一种不需电源的条件下对机体在任意方向上的运动做出一次性反应（包括对地震时地面运动的响应），工作可靠、无需维护的机械式运动触发直线执行器。

技术方案：

本发明包括，执行拉杆，链轮、复位拉杆、曲柄、启动杠杆、重锤，执行拉杆的链条通过链轮与复位拉杆连接，复位拉杆与主弹簧一端连接，主弹簧另一端与固定在壳体底板上，执行拉杆上设有复位杠杆，复位杠杆与曲柄一端活动连接，曲柄另一端与启动杠杆活动连接，启动杠杆另一端与启动拉杆连接，启动拉杆一端固定在支架上，另一端设有第一永磁体，第一永磁体与第二永磁体吸合，第二永磁体设置在摆杆一端，摆杆另一端与重锤连接。

所述复位拉杆上设有上窗口，主弹簧上设有下窗口，上、下窗口之间设有位置调节螺钉，启动杠杆一端从所述复位拉杆的上窗口穿过，并且当复位拉杆上下运动时，杠杆能够在上窗口内绕a点摆动，调节螺钉用于调整启动杠杆的复位极限位置。

所述摆杆通过第一万向轴承与重锤连接，第一万向轴承设置于壳体底，摆杆上设有弹簧，弹簧设置于第一万向轴承与调节螺母之间。

所述启动拉杆的上端通过挡板被支撑在启动弹簧的上端，而启动弹簧的下端则支撑在弹簧调节套的底面，挡板能够在弹簧调节套内上下滑动，弹簧调节套通过其上部的外螺纹连接到外套筒上，外套筒的下端固定在壳体上；

所述启动杠杆上设有凸面d，启动杠杆与曲柄通过销轴在支架的a点处铰接，曲柄下端设有滚轮，滚轮顶在复位杠杆的中部，复位杠杆的一端通过销轴与支架在b点处铰接，另一端与执行拉杆窗口中的圆柱面相接触。

所述复位杠杆的中部设有凹槽e，在滚轮支承点的一侧设有限位块f，另一端通过销轴与支架在b点处铰接。

所述重锤设置于下壳体内，下壳体底部设有调平螺栓。

所述启动拉杆的上端通过挡板被支撑在启动弹簧的上端，而启动弹簧的下端则支撑在弹簧调节套的底面，挡板可以在弹簧调节套内上下滑动。

所述重锤为分体结构，由薄厚不同的钢板构成。

所述永磁体的上端面为球面，且其极性与永磁体下表面的极性相反。

在曲柄与支架之间的销轴上设有扭簧。

本发明进一步：启动拉杆的下方还包括构成的重力-磁力二级万向摆的第二万向轴承、二级摆杆、第三万向轴承。

本发明在支架上对称设置的调节螺杆上设有水平钢板，水平钢板固定安装有第二万向轴承。

本发明在支架下部还连接有保险杆、板弹簧，所述保险杆一端从壳体的角部向上伸出，伸出端部固定有安装有手轮，保险杆另一端则停留在启动杠杆的上方；在保险杆的下侧面设置有碰珠或凸块，所述板弹簧中央设有通孔，碰珠与通孔相对应。

为减小启动时启动拉杆对壳体的冲击作用，在启动拉杆上设有缓冲垫。

本发明优点：

本发明主要采用重力--磁力万向摆和弹簧拉杆机构。当本执行器被水平移动(运动)时，万向摆摆动，启动拉杆在弹簧力作用下移动，带动启动杠杆转动，由此触发执行杆动作；当本执行器被上下移动(运动)时，亦能产生同样效果。

该装置为纯粹的机械结构，克服了充电、供电带来的麻烦，反应灵敏，执行力可变，工作可靠，无需维护，可用于防盗报警、自动控制等场合，用途广泛。尤其适用于震灾安全床的防护动作启动控制。

本执行器被移动或运动（振动）时，能产生一个机械行为（例如拉起一根钢杆、轴即可转过一定角度），该行为本身可以是一个有意义的动作，例如打开（关闭）一个开关或阀门，也可以触发另一个装置动作的事件，例如动物捕捉器。执行力的大小可调，响应频率可调。

附图说明

图1为本发明实施例1的结构示意图；

图2为图1的D-D剖视图；

图3为图1的C向视图；

图4为图1的A-A剖视图

图5为图3的A向视图；

图6为图1的C-C剖视图；

图7为启动杠杆5的结构图；

图8为图复位杠杆20的结构图；

图9为本发明实施例2的结构示意图；

图10为图9的A-A剖视图；

图11为图9的A向视图；

图12为图11的B向视图；

图13为图12的C向视图。

具体实施方式

实施例1

如图1所示，本发明包括：弹簧预紧调节套1、壳体2、启动弹簧3、启动拉杆4、启动杠杆5、永磁体6、永磁体7、摆杆8、弹簧9、第一万向轴承10、重锤11、销轴12、支架13、链轮14、链轮支座15、链条16、复位拉杆17、销轴18、曲柄19、复位杠杆20、主弹簧21、执行拉杆22、调节螺母23、扭簧24、挡板25、外套筒26组件。启动拉杆4上端通过启动弹簧3被支撑在壳体2上，并可以在弹簧调节套1内上下滑动，在启动拉杆4的下端设有永磁体6，旋转弹簧预紧调节套1可以调节启动弹簧3的预紧力；在启动拉杆4的下方设置一个由永磁体7、摆杆8、弹簧9、第一万向轴承10、重锤11构成的重力万向摆，该重力摆可以在第一万向轴承10中上下移动，其重量由支承在底板上弹簧9的向上推力和上端受到的由永磁体6施加的方向向上的磁力共同平衡；重锤11为分体结构，由薄厚不同的钢板构成，可通过改变重锤总重量调节执行器的响应频率。

启动杆5与曲柄19用一销轴18在支架13的a点处铰接，二者可在一定角度内相对自由转动；启动杠杆5上设有凸面d,如图8所示。由于启动杠杆右边对a点的顺时针重力矩大于左边对a点的逆时针重力矩，当曲柄19处于竖直状态时，启动杠杆在其自重力矩的作用下使凸面d正好与曲柄19的右侧面接触，使得启动杠杆5自动处于水平位置。

在曲柄19与支架13之间的销轴18上设有左旋扭簧24，保证曲柄19受到一个持续的向右方向压紧力，曲柄下端通过设在其上的滚轮顶在复位杠杆20的中部；复位杠杆20的左端通过销轴与支架13在b点处铰接，右端则与设置在执行拉杆22窗口中的圆柱面相接触；复位拉杆17的上端通过链条20绕过固定在壳体2上的链轮14与执行拉杆26的上端铰接；复位拉杆17的下端则通过主弹簧21固定在壳体2上。

警戒状态时，重力万向摆上端的永磁体7与启动拉杆5下端的永磁体6吸合（接触），此时该重力摆在其自重、启动拉杆5施加的磁力和支撑弹簧9弹力的共同作用下处于静止平衡状态，可通过调节弹簧预紧调节套1和预紧力调节螺母23调整弹簧3、9的预紧力，使启动杆5恰好处于水平位置。

使用时，将该触发器固定到被警戒目标或物体上（例如震灾安全床），把执行拉杆22拉到下极限位置，复位杠杆20自动处于水平位置，在执行拉杆22下端连接相应负载后，打开保险开关（旋转保险开关钮17），此时该执行器就处于警戒状态。

工作过程

当被监测或警戒的物体出现水平运动（振动）时，处于警戒状态下的本执行器就会随被警戒物体一起运动，万向摆的重锤11就会绕第一万向轴承10摆动，导致永磁体6、7之间发生横向错动，当二者之间的错位距离发展到一定值时，由于轴向吸力的减小，启动拉杆4就会在启动弹簧3的作用下向上移动，同时带动启动杠杆5绕a点顺时针转动，进而通过凸面d迫使曲柄19绕a点顺时针同步转动。当曲柄转过一个小角度后，由于复位杠杆20上凹口的结构，曲柄19下端的滚轮失去支撑，之后复位杠杆在主弹簧21作用下绕b点逆时针方向转动，同时失去约束的执行拉杆22被块速提起，实现了要求的执行动作。

当被监测或警戒的物体出现竖直方向运动（振动）时，由于重力摆可以在第一万向轴承10中上下移动，在重锤惯性力的作用下亦会带动启动杠杆5绕a点顺时针转动，进而通过凸面d迫使曲柄19绕a点顺时针同步转动，达到执行器启动的目的。

复位时，把执行杆向下拉到下极限位置，启动器就会自动复位。在执行杆向下运动过程中，复位拉杆17向上运动，到达上极限位置时，强迫启动杠杆5逆时针方向转动，进而带动启动拉杆4向下运动，运动到一定位置时，万向摆系统被磁力重新提起并处于静止平衡状态，此时曲柄19也自动处于垂直状态。调节复位拉杆17窗口中的螺钉，可以使执行拉杆22达到下极限位置时，启动杠杆4恰好处于水平状态，实现准确复位。

实施例2

如图9所示，在实施实例1的基础上把万向重力摆改为二级万向重力摆，新增元件包括：第二万向轴承27、二级摆杆28、第三万向轴承29、手轮30、缓冲垫31、螺杆32、钢板33、保险杆34、碰珠板弹簧35等组件。在启动拉杆4的下方设置一个由第二万向轴承27、二级摆杆28、第三万向轴承29构成的重力-磁力二级万向摆，二级摆杆9的上端固定有永磁铁7，穿过第二万向轴承27后，下端与重力摆杆8的上端用第三万向轴承29铰接。该二级摆可以在第一万向轴承10、第二万向轴承27中上下移动，其重量由支承在壳体2上的弹簧9的向上推力和上端受到的由永磁体6施加的方向向上的磁力共同平衡；第二万向轴承27固定在纵向位置可调的水平钢板33上，钢板33通过两个对称设置的螺杆32固定在壳体2上。为减小启动时启动拉杆对壳体的冲击作用，在启动拉杆上设有缓冲垫31；保险杆34的一端从触发器外壳的角部向上伸出，在其上端部固定有手轮30，另一端则停留在启动杠杆5的上方；在保险杆34的下侧面设置有碰珠，支撑在碰珠板弹簧35上。

警戒状态时，二级摆上端的永磁体7与启动拉杆5下端的永磁体6吸合（接触），此时该二级摆在其自重、启动拉杆5施加的磁力和支撑弹簧12的弹力共同作用下处于静止平衡状态，可通过调节弹簧预紧调节套1和预紧力调节螺母23调整启动弹簧3、弹簧9的预紧力，使启动杆5恰好处于水平位置。

使用时，将该触发器固定到被警戒目标或物体上（例如震灾安全床），把执行拉杆22拉到下极限位置，复位杠杆20自动实现水平状态，在执行拉杆22下端连接相应负载后，打开保险开关（手轮30），此时该执行器就处于警戒状态。

工作过程

当被监测或警戒的物体出现水平运动（振动）时，处于警戒状态下的本执行器就会随被警戒物体一起运动，万向摆的重锤11就会绕调心第一万向轴承10摆动，带动二级摆杆28绕第二万向轴承27转动，导致永磁体6、永磁体7之间发生横向错动，当二者之间的错位距离发展到一定值时，由于轴向吸力的减小，启动拉杆4就会在启动弹簧3的作用下向上移动，同时带动启动杠杆5绕a点顺时针转动，实现了要求的执行动作。

当被监测或警戒的物体出现竖直方向运动（振动）时，由于二级摆可以在第一万向轴承10、第二万向轴承27中上下移动，在重锤惯性力的作用下亦会带动启动杠杆5绕a点顺时针转动，进而通过凸面d迫使曲柄19绕a点顺时针同步转动，达到执行器启动的目的。

执行动作完成后，只要把执行拉杆22重新拉到下极限位置就可使本执行器复位。通过更换不同刚度的主弹簧，可以改变执行力。改变钢板33的上下位置可调节响应灵敏度，旋转弹簧预紧调节套1亦可调节响应灵敏度。改变重锤重量，可调节响应频率。

当处于警戒状态的执行器需要搬移时，可以先将保险开关置到安全位置，移动完毕后，再置到警戒位置。

Claims (13)

1.机械运动触发直线位移执行器，其特征在于，包括，执行拉杆（22），链轮（14）、复位拉杆（17）、曲柄（19）、启动杠杆（5）、重锤（11），执行拉杆（22）的链条（16）通过链轮（14）与复位拉杆（17）连接，复位拉杆（17）与主弹簧（21）一端连接，主弹簧（21）另一端与固定在壳体（2）底板上，执行拉杆（22）上设有复位杠杆（20），复位杠杆（20）与曲柄（19）一端活动连接，曲柄（19）另一端与启动杠杆（5）活动连接，启动杠杆（5）另一端与启动拉杆（4）连接，启动拉杆（4）一端固定在支架（13）上，另一端设有第一永磁体（6），第一永磁体（6）与第二永磁体（7）吸合，第二永磁体（7）设置在摆杆（8）一端，摆杆(8)通过第一万向轴承（10）与重锤(11)连接，第一万向轴承（10）设置于壳体(2)底部，摆杆(8)上设有弹簧(9)，弹簧(9)设置于第一万向轴承（10）与调节螺母(23)之间；

在启动拉杆(4)的下方设置一个由永磁体（7）、摆杆（8）、弹簧（9）、第一万向轴承（10）、重锤（11）构成的重力万向摆，该重力摆可以在第一万向轴承（10）中上下移动，其重量由支承在底板上弹簧（9）的向上推力和上端受到的由永磁体（6）施加的方向向上的磁力共同平衡；

启动拉杆(4)的上端通过挡板(25)被支撑在启动弹簧(3)的上端，而启动弹簧（3）的下端则支撑在弹簧调节套（1）的底面，挡板（25）能够在弹簧调节套（1）内上下滑动，弹簧调节套（1）通过其上部的外螺纹连接到外套筒（26）上，外套筒（26）的下端固定在壳体（2）上；旋转弹簧预紧调节套（1）可以调节启动弹簧（3）的预紧力。

2.根据权利要求1所述的机械运动触发直线位移执行器，其特征在于，复位拉杆（17）上设有上窗口，主弹簧（21）上设有下窗口，上、下窗口之间设有位置调节螺钉，启动杠杆（5）一端从所述复位拉杆（17）的上窗口穿过，并且当复位拉杆（17）上下运动时，杠杆(5)能够在上窗口内绕a点摆动，调节螺钉用于调整启动杠杆(5)的复位极限位置。

3.根据权利要求1所述的机械运动触发直线位移执行器，其特征在于，启动杠杆（5）启动杠杆(5)上设有凸面d，启动杠杆(5)与曲柄(19)通过第二销轴(18)在支架(13)的a点处铰接，曲柄下端设有滚轮，滚轮顶在复位杠杆(20)的中部，复位杠杆(20)的一端通过第一销轴（12）与支架(13)在b点处铰接，另一端与执行拉杆(22)窗口中的圆柱面相接触。

4.根据权利要求1所述的机械运动触发直线位移执行器，其特征在于，复位杠杆(20)的中部设有凹槽e，在滚轮支承点的一侧设有限位块f，另一端通过销轴与支架(13)在b点处铰接。

5.根据权利要求1所述的机械运动触发直线位移执行器，其特征在于，重锤(11)设置于下壳体内，下壳体底部设有调平螺栓。

6.根据权利要求1所述的机械运动触发直线位移执行器，其特征在于，启动拉杆(4)的上端通过挡板（25）被支撑在启动弹簧（3）的上端，而启动弹簧（3）的下端则支撑在弹簧调节套（1）的底面，挡板（25）可以在弹簧调节套（1）内上下滑动。

7.根据权利要求1所述的机械运动触发直线位移执行器，其特征在于，重锤（11）为分体结构，由薄厚不同的钢板构成。

8.根据权利要求1所述的机械运动触发直线位移执行器，其特征在于，所述永磁体的上端面为球面，且其极性与永磁体（6）下表面的极性相反。

9.根据权利要求1所述的机械运动触发直线位移执行器，其特征在于：在曲柄(19)与支架(13)之间的第二销轴(18)上设有扭簧(24)。

10.根据权利要求1所述的机械运动触发直线位移执行器，其特征在于：启动拉杆(4)的下方还包括构成的重力-磁力二级万向摆的第二万向轴承(27)、二级摆杆(28)、第三万向轴承(29)。

11.根据权利要求9所述的机械运动触发直线位移执行器，其特征在于：在支架(13)上对称设置的调节螺杆(32)上设有水平钢板(33)，水平钢板(33)固定安装有第二万向轴承(27)。

12.根据权利要求11所述的机械运动触发直线位移执行器，其特征在于：在支架(13)下部还连接有保险杆(34)、板弹簧(35)，所述保险杆(34)一端从壳体（2）的角部向上伸出，伸出端部固定有安装有手轮（30），保险杆（34）另一端则停留在启动杠杆（5）的上方；在保险杆（34）的下侧面设置有碰珠或凸块，所述板弹簧（35）中央设有通孔，碰珠与通孔相对应。

13.根据权利要求1所述的机械运动触发直线位移执行器，其特征在于：为减小启动时执行拉杆（22）对壳体的冲击作用，在执行拉杆（22）上设有缓冲垫（31）。