CN1043277C - 旋转步进机键 - Google Patents

Abstract

一种旋转步进机键，包括一外壳、一支承在外壳内绕一轴线转动的转子，多个于壳内绕转子分布的静止机键触件，一装在转子上的可动机键触件，一在角度上往复运动的驱动件，其被支承来在壳内绕轴线作角度运动以便在驱动方向上转动转子使可动触件移动成与静止触件中一个或多个电气接触或脱离电气接触，转子有一沿其周边的环形肋条以加长其上在两个转子端部间的表面路径，以减小在一转子端部上的静止触件中至少一触件和在另一转子端部上不准备电气接触的可动触件间偶然出现火花，电弧或跳火的危险。

Description

旋转步进机键

本发明涉及一种旋转步进机键。

旋转步进机键本身是已知的，例如如在美国专利申请9215713.0(公开号为2266187A)中公开的那样。这种早期的机键包括一个外壳一个支承在外壳内绕一根轴转动的转子，四个位于外壳范围内绕转子分布的静止机键触件，一个装在转子上的可动机键触件，一个在角度上往复运动的驱动盘，其被支承来在外壳内绕该轴作角度运动以便在驱动方向上转动转子从而使可动机键触件移动成与静止机键触件中一个或多个作电气接触或脱离电气接触，设置在驱动盘和转子之间用于能使驱动盘将一步进角度驱动传递给转子的单向离合器装置，和设置在外壳内的单向止动装置，该单向止动装置包括用作互啮合的第一和第二部件，以便在驱动盘在与驱动方向反向的非驱动方向上回转时使转子停下不转动。

可动机键触件一般安装在转子的一端上，其一部分延伸到转子的另一端，在该端处静止机键触件被安置成与可动机键触件的那部分有选择地啮合接触。在使用中，在静止机键触件中之一个在较高的电压水平下与可动机键件接触的情况下，其他的静止机键触件实际处于接地状态。

这种早期的机键被发现有这样的问题，就是在使用时，在这样的电压差之下，特别是在紧凑的机键设计中和/或在机键触件之间的表面路径上覆盖有灰尘/污物的情况下，偶然产生的电弧或火花可能会击穿机键触件。

因此，本发明的目的在于提供一种改进的旋转步进机键，它可以降低产生前述电弧或火花的危险。

根据本发明，提供一种旋转步进机键，该机键包括一个外壳一个支承在外壳内绕一轴线转动的转子，多个位于外壳范围内绕转子分布的静止机键触件，一个装在转子上的可动机键触件，一个在角度上往复运动的驱动件，其被支承来在外壳内绕该轴线作角度运动，以便在驱动方向上转动转子，从而使可动机键触件移动成与静止机键触件中一个或多个作电气接触或脱离电气接触，设置在驱动件和转子之间用于能使驱动件将一步进角度驱动传递给转子的单向离合器装置，和设置在外壳内的单向止动装置，该单向止动装置包括用作互啮合的第一和第二部件，以便在驱动件在与驱动方向反向的非驱动方向上回转时使转子停下不转动，其特征在于，所述转子具有沿其周边延伸的表面装置以便加长其上在相对的转子端部之间的表面路径，借此，减小在位于所述一个转子端部上的静止机键触件中至少一个触件和在另一个转子端部上不准备作电气接触的可动机键触件之间偶然出现火花，电弧或跳火的危险。

在一个较佳实施例中，表面装置是突伸的。

表面装置最好是由一个整体成形的肋条提供的。

最好是，可动机键触件绕所述另一个转子端部设置，其一部分延伸到所述一个转子端部上。

最佳则是，表面装置在可动机键触件的所述部分横贯其的部位处断开。

在一个具体的结构中，静止机键触件中之一个设置在所述其他转子端部上并与可动机键触件电气接触，而另一个静止机键触件或其他若干触件设置在所述一个转子端部上用于在转子转动时各别与可动机键触件的所述部分电气接触。

在一个具体结构中，可动机键触件具有一个中央部分和多个径向延伸的整体部分，这些整体部分基本上折成直角以便放在中央部分的同一侧面上，整个可动机键触件紧紧地设置在转子的所述另一端部上。

最好是，转子绕其周边间隔地具有多个用于容纳可动机键触件的相应径向延伸部分的凹槽。

以下参照附图以举例的方式对本发明作详细描述，其中：

图1是本发明旋转步进机键的实施例的分解透视图；

图2是图1所示旋转步进机键的外壳的分解透视图；

图3是图2所示机键外壳在组装状态下的透视图；

图4是图2所示机键外壳在拆卸状态下的剖面侧视图；

图5是图4所示机键外壳在组装状态下的剖面侧视图；

图6是传统旋转步进机键的外壳的分解透视图；

图7是图1所示旋转步进机键1的上壳部分在反向位置上的透视图，其内容纳有一个转子和可动的和静止的机键触件。

图8是图7所示可动和静止机键触件的透视图；

图9A至9D是图8所示的可动和静止机键触件的示意透视图，其中可动机键触件相对于静止机键触件转动到相应的不同角度的机键位置。

图10A是图3所示旋转步进机键在反转位置上的剖面侧视图，(也分别)示出了图7所示的机键转子；和

图10B相应于图10A，但其示出了使用没有一个环形肋条的稍为不同的机键转子。

首先参见图1，图中示出了一个体现本发明的旋转步进机键10，该机键10包括一个由一个上壳部12和一个下壳部13形成的塑料外壳11，和一个夹在壳部12和13之间的隔板14。下壳部13具有一个底壁13A和一个从其上竖起的整体中央管状轴15。轴15穿过在隔板14上形成的中央孔16并且以其自由端15A同轴心地指向从上壳部12的顶壁12A垂下的一个整体中央管状柱17。

现参见图2至5，壳部12和13在其相对侧面11A和11B上紧固在一起，以便形成组装的机键外壳11。在各壳侧面11A或11B上，上壳部12具有一个中央垂直孔8，下壳部13具有一个穿过相应的孔8的中央直立整体凸耳9。孔8和凸耳9具有基本上同样的宽度。每个凸耳9具有一个外侧阶形自由端9A，该自由端上形成一个侧向钩形突出部，其被安排成啮合住孔8的上端的凸缘8a的外侧，由此通过一种紧紧的快速嵌合作用将壳部12和13紧固到一起。

紧靠每个壳侧面11A或11B上的孔8的外侧上设置有一个悬垂着的整体凸耳6，该凸耳6具有与孔8基本一样的宽度并与其对准。紧靠每个壳侧面11A或11B上的凸耳9的外侧上形成有一个垂直的凹槽7(或者如果开口侧封闭着则是孔)，该凹槽具有与凸耳9基本上一样的宽度并与其对准。在直立的凸耳9快速嵌入对应的孔8内的情况下，悬垂着的凸耳6紧紧地嵌入相应的凹槽7的各上端，借此克服任何不希望有的外力，例如在安装或使用过程中的扭矩或拉力，的作用加强壳部12和13夹固在一起的夹固作用。

如上所述，每个直立凸耳9具有与相应的孔8基本上同样的宽度，借此，它们被整个地在侧面上啮合在一起。同样，每个悬垂着的凸耳6基本上与相应的凹槽7那样宽，借此，它们被整个地在侧面上啮合在一起。在每个壳侧面11A或11B上使用两个相对的凸耳9和6，这种侧面相互啮合的(垂直)长度因此而被加长，即是凸耳9和6的长度之和。

显而易见，直立凸耳9的根部在机键外壳11在制造或使用过程中承受一种不希望有的外力作用时容易断裂。在直立凸耳9的根部通过悬垂凸耳6和对应的凹槽7之间的啮合加以保护时可以减小这种断裂的危险。

图6示出了一个传统的旋转步进机键，其中上壳部和下壳部通过在机键外壳的相对侧上的两个铆钉紧固在一起。所使用的铆钉一定是用金属材料制成的，因此使用这种铆钉不会昂贵。在安装铆钉将它们较小的端部击扁时一般会使塑料的机键外壳受到损伤。还应知道，使用铆钉肯定会增加机键的尺寸。

现参见图7和8。旋转步进机键10还包括一个位于上壳部12范围内的机键机构18和一个位于下壳部13范围之内的驱动机构19。

机键机构18配置有四个位于上壳部12中的各个对应形状的凹槽21范围内的等角隔开的静止机键触件20和一个支承在一个大致为圆筒形的转子23上的可动机键触件22。转子23形成机键机构18的一部分，并最好是整体式转子。

静止的机键触件20都是用一个弯曲的铜片形成的，并分成两组20A和20B，一个构成的前组20A位于一个较深的凹槽21A内(下部触件20A)，三个构成的后组20B位于相应的相对较浅的凹槽21B内(上部触件20B)。在上壳部12的相应角部形成有四个切口24，每一个切口都提供了供准备与相应的静止机键触件20连接的导线的进口。

转子23具有一个中央轴孔23A；轴15穿过它延伸以便支撑着转子23在其上转动。转子23还包括一个设置在转子23约一半长度处的环形突伸整体周边肋条23B。可动机键触件22设置有一块铜板，该铜板具有一个垫圈样的中央部分22A和四个等角隔开的径向边翼22B和22C。边翼22C约为其他三个边翼22B的两倍那么长。所有的边翼22B和22C均向上折叠成垂直于中央部分22A延伸，由此形成一个罐的构形。这样机键触件22就从下面同轴地紧密地设置在转子23的底半部上，其较短的边翼22B到达转子肋条23B后的右方，而较高的边翼22C到达转子23的顶端。转子的肋条23B在较高的边翼22C横过它之处断开。转子23具有四个绕其周边等间隔分布的垂直凹槽23C用于容纳相应的触件边翼22B和22C，使得触件边翼22B和22C正好整个地嵌入相应的凹槽23C内并与转子的周边表面齐平。

如图9A至9D所示，机键触件20和22的结构及布局安排被设计成通过适当地使用可动机键触件22来提供多种不同的开关组合以便提供横跨静止机键触件20A(火线L)和其他静止机键触件20B(负荷-1,-2和-3)中任何一个电气桥接。可动机键触件22B被安排成具有四个稳定的角度开关位置(是由静止机键触件22B界定的，如后所述那样)，较高的触件边翼22C与相应的静止机键触件20A和20B相对准。

在四个开关位置中的每一个位置中，下部静止机键触件20A与可动机键触件22的合适边翼22B或22C电气接触。在图9A至9C中所示的开关位置上，可动机键触件22的较高的边翼22C也与上部静止机键触件20B中的合适的一个成电气接触，由此导致下部静止机键触件20A有选择地与上部静止机键触件20B成电气连接。在图9D所示的开关位置，可动机键触件22的较高的边翼22C与下部的静止机键触件20A相对准，但不与上部静止触件20B中的任何一个相对准，借此导致旋转步进机键10的关闭状态。

如图1和7所示，转子23的下端分成四个扇形体26，这些扇形体在径向向外及轴向向下两个方向上加大。在一个由图1中箭头X所示角度方向上，每个扇形体在径向向外和轴向向下两个方向上从一端到另一端逐渐膨胀。这种表面成形或表面压型形成了一个由绕转子23的周边径向向外延伸的四个连续的非对称齿27形成的第一环和一个由从转子23的下端沿轴向向下延伸的四个连续的非对称齿28形成的第二环。每个非对称齿27和28的较短侧位于通过转子23的轴线的假想平面上。

驱动机构19包括一个在角度上往复运动的驱动盘30，该驱动盘具有一个中央孔30A，轴15穿过该孔以便支撑着驱动盘使盘在其上转动。驱动盘30具有一个绕孔30A的中央直立套环31。套环31分成四个同样的扇形段，每个扇形段在由图1中箭头Y所示角度方向上从一端到另一端向上逐渐倾斜，借此，绕套环31的顶就形成有一个由四个沿轴向向上延伸的连续的非对称齿32形成的环圈。每个非对称齿32的较短侧位于通过套环31的轴线的假想平面内。

齿28和齿32具有相同的非对称三角轮廓，它们这样指向相应的相反方向X和Y，使得它们互相互补，并且在齿32在Y方向上相对于齿28转动时相互牢固啮合，而在齿32在X方向上转动时侧不相互啮合或处在最松驰状态。

驱动盘30由一个螺旋弹簧33沿轴向从隔板14下方推向隔板14，该螺旋弹簧设置在轴15上并以其相反的两端共同作用在驱动盘30和下壳部13的底壁13A之间。驱动盘30的套环31穿过隔板14的孔16并与转子23在套环齿32构成的对应的环圈与转子齿28相咬合的情况下啮合，从而在转子23和驱动盘30之间提供一种单向离合作用。这种结构使得套环30总是由螺旋弹簧33弹性地推向转子23。

下壳部13在其侧壁13B上具有一个开口，该开口的形式是一个整体的侧向延伸的螺纹支撑管34，该管34的作用是与一个螺纹铜螺母((未示出)配合，以现有技术中通常所知的方式将组装好的旋转步进机键10支承在一个电气设备(未示出)的壁上。

驱动盘30具有一个约在90°上径向胀大的扇形体36，所述扇形体36具有相对的周向端边36A和36B。一条珠串或珠链37通过支撑管34进入机键外壳11内，除珠串的内端通过啮合在从扇形体的端边36B悬垂的一个整体管状支座38范围内的方式固定到扇形体36的近端边36B上。

螺旋弹簧33具有上径向腿33A和下径向腿33B，上腿33A沿径向向外指以便啮合支座38(未示出)，而下腿33B沿径向向内指以便啮合在一个在轴15上形成的垂直槽缝15B范围内。螺旋弹簧33预先加压以便将驱动盘30在图1中所示的箭头X方向上推向一个角度停留位置，在该位置上，扇形体端边36A与从下壳体13的底壁13A上直立出来的整体支柱40贴靠着。

在操作时，拉动珠链37以便克服螺旋弹簧33的扭矩偏压作用在驱动方向Y上转动驱动盘30。当扇形体端边36B碰到正好在支撑管34后面的下壳体侧壁13B时，驱动盘30终会被停止。在此时，驱动盘30已被转动了稍大于90°，转子23也是如此，转子23通过齿28和32之间的相互啮合在驱动方向Y上与驱动盘30成从动啮合状态。

转子23在方向Y上的转动不会受三个上部静止机键触件20B的阻碍，这些机键触件只是滑过对应的齿27。在珠链37的拉动动作的末端，转子23以及还有可动机键触件22已经转动了约90°到达下一个开关位置。

一旦放松珠链37，驱动盘30在螺旋弹簧33的作用下在方向X上转回到其停留位置。转子23通过对应的齿28和32之间的相对较松的啮合由驱动盘30使其在方向X上起初稍为后转一点，但当上部静止机键触件20B与转子23的周边上的对应的下一个齿27的短侧紧紧啮合时将很快停止，借此为可动机键触件22界定一个稳定的角度开关位置。这会导致在上部静止机键触件20B和转子齿27之间出现一个单向棘轮或止动作用。

由于螺旋弹簧33的回转驱动力要比齿28和32之间的啮合力要强得多，驱动盘30将继续回转到停留位置，其齿32与转子23上对应的齿28脱离啮合并转动通过转子23上的对应的齿28。一旦回转到其停留位置，驱动盘30就已向后转动了约90°，其齿32与转子23的齿28相啮合，但是在后面的一个齿处(90°)。这样旋转步进机键10就准备好可进行下一次步进操作了。

再参见图8，该图示出了开关状态，在该状态中，可动机键触件22的较高边翼22C与第2个上部静止机键触件20B成电气接触。在这种状态下，第1和第3上部静止机键触件20B的两个尖端在相对两侧正好在可动机键触件22的相应的较短边翼22B的上方，并且与其靠近，在它们之间形成有对应的小间隙G(图10B)。

现参见图10B。虽然下部静止机键触件20A，还有可动机键触件22，因此还有在相对侧上的所述较短的触件边翼22B是处于电压状态下的，但如果没有环形转子肋条23B(转子23)，则偶然出现的火花、电弧或跳火会跳过从所述较短的触件边翼22B到第1号和第3号各个上部静止机键触件20B的对准的尖端之间的间隙G。如图10A所示，转子肋条23B设置在间隙G内，其作用是加长在间隙G处沿转子23的表面的垂直路径(漏电路径)，借此避免或至少减小在不准备有电气接触的相邻机键触件20和22之间出现这样不希望有的火花、电弧或跳火的可能性。

这种通过转子肋条23B提供的表面伸长可以以任何其他的方式获得，例如使用在转子23的周边上绕该周边形成的一条环形沟槽来代替转子肋条23B。

本发明仅以举例的方式作了说明，但本专业的普通技术人员在不脱离后附权利要求书中所详细描述的本发明的范围的情况下还可对所描述的实施例作出各种其他变更和/或修改。

Claims (8)

1．一种旋转步进机键，其包括一个外壳、一个支承在外壳内绕一轴线转动的转子，多个位于外壳范围内绕转子分布的静止机键触件，一个装在转子上的可动机键触件，一个在角度上往复运动的驱动件，其被支承来在外壳内绕该轴线作角度运动，以便在驱动方向上转动转子，从而使可动机键触件移动成与静止机键触件中一个或多个作电气接触或脱离电气接触，设置在驱动件和转子之间用于能使驱动件将一步进角度驱动传递给转子的单向离合器装置，和设置在外壳内的单向止动装置，该单向止动装置包括用作互啮合的第一和第二部件，以便在驱动件在与驱动方向反向的非驱动方向上回转时使转子停下不转动，其特征在于，所述转子具有沿其周边延伸的表面装置以便加长其上在相对的转子端部之间的表面路径，借此，减小在位于所述一个转子端部上的静止机键触件中至少一个触件和在另一个转子端部上不准备作电气接触的可动机键触件之间偶然出现火花，电弧或跳火的危险。

2．如权利要求1所述的旋转步进机键，其特征在于，表面装置是突伸的。

3．如权利要求2所述的旋转步进机键，其特征在于，表面装置是由一个整体成形的肋条提供的。

4．如权利要求1所述的旋转步进机键，其特征在于，可动机键触件绕所述另一个转子端部设置，其一部分延伸到所述一个转子端部上。

5．如权利要求4所述的旋转步进机键，其特征在于，表面装置在可动机键触件的所述部分横贯其的部位处断开。

6．如权利要求4所述的旋转步进机键，其特征在于，静止机键触件中之一个设置在所述另一个转子端部上并与可动机键触件电气接触，而另一个静止机键触件或其他若干触件设置在所述一个转子端部上用于在转子转动时各别与可动机键触件的所述部分电气接触。

7．如权利要求1所述的旋转步进机键，其特征在于，可动机键触件具有一个中央部分和多个径向延伸的整体部分，这些整体部分基本上折成直角以便放在中央部分的同一侧面上，整个可动机键触件靠近地设置在转子的所述另一个端部上。

8．如权利要求7所述的旋转步进机键，其特征在于，转子绕其周边间隔地具有多个用于容纳可动机键触件的相应径向延伸部分的凹槽。

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