CN105972198A - 一种制动式转子双向位移调节机构 - Google Patents

一种制动式转子双向位移调节机构 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种制动式转子双向位移调节机构，包括主轴、转子和间接制动单元、直接制动单元和制动装置；转子安装于主轴上；间接制动单元和直接制动单元套设于主轴上，常态下随主轴旋转，被施加制动力时能够相对于主轴进行旋转，轴向通过限位机构限位；直接制动单元包括相互固定的第二齿圈和丝杠螺母；丝杠螺母与转子螺纹配合，形成一对丝杠螺母机构；间接制动单元包括第一齿圈；第一齿圈与第二齿圈之间设有若干惰轮，惰轮同时与第一齿圈和第二齿圈啮合；所述制动装置用于控制间接制动单元和直接制动单元中的一个进行制动，从而可双向调节转子在主轴上的位移。本发明结构简单，调节精度高，可调节位移范围大，并且易于操控，可使系统的寿命倍增。

Description

一种制动式转子双向位移调节机构
技术领域
本发明属于机械传动技术领域，特别涉及一种位移调节机构。
背景技术
在机械传动机构中，有时需要对随主轴转动的零部件进行轴向位移调节，常见的拨叉机构多用于转速较低的场合，转子位移所需的力量较小的应用场合。而某些对位移调节的精度有较高要求或高速转子需要轴向位移调节的场合，或者转子位移所需的力量较大的场合，则需要特殊设计。2000年3月22日公开的中国专利公开第CN1248354A号，公开了一种可调节磁耦合器，其第一推拉机构核心是一种端面凸轮机构，需要两套角接触轴承组合作为核心部件，2013年01月23日公开的中国专利公告第CN202696418U号，公开了一种可调节磁耦合器，涉及转子位移调节，其调节机构的核心是一种端面凸轮机构，需要两套角接触轴承组合作为核心部件。
2016年04月20日公开的中国专利公告第CN105515277A号，公开了一种调节机构，涉及转子位移调节，其核心是采用丝杠螺母机构，通过电机加速或减速驱动的方法实现调节，可实现转子轴向位移调节机构，非接触驱动，无需采用轴承。
现有技术的转子位移调节机构的缺陷在于：其一，现有的这类调节机构，是以轴承单元为核心部件构建的，加工精度要求较高，更重要的是轴承的寿命是整体产品寿命的最薄弱的环节，尽管不是频繁调节，但轴承一直随转子一起处于工作状态，常见的故障大多数是因为轴承损坏，并且更换极不方便。其二，现有的调节机构的电控驱动方式是采用复杂的机械连接结构，将小型电机产生的驱动力传递作用于驱动零件上，环节很多，结构复杂，同时使可靠性降低。其三，通过电机加速或减速的方法，比前期的机构实现方式具有很大的进步，但是拘泥于空间要求较 高，其电机和电控单元的实现仍稍显复杂。
发明内容
本发明的目的是提供一种制动式转子双向位移调节机构，以克服现有技术的不足。
一种制动式转子双向位移调节机构，包括主轴、转子、间接制动单元、直接制动单元、制动换向机构以及制动装置；转子安装于主轴上，能够随主轴同步旋转，且能够相对于主轴进行轴向滑移；转子上绕主轴轴向设有丝杠螺纹；间接制动单元和直接制动单元套设于主轴上，能够相对于主轴进行旋转，轴向通过限位机构限位；直接制动单元包括丝杠螺母；丝杠螺母的螺母螺纹与转子的丝杠螺纹配合，形成一对丝杠螺母机构；所述制动装置用于选择对间接制动单元或直接制动单元施加制动力；直接制动单元与间接制动单元之间设置制动换向机构；所述制动换向机构用于在间接制动单元上施加制动力时，使转子的轴向位移方向与在直接制动单元上施加制动力时转子的轴向位移方向相反。
进一步的，所述制动装置为电磁/永磁制动装置或机械制动装置。
进一步的，直接制动单元还包括与丝杠螺母相互固定的第二齿圈；直接制动单元还包括固定于丝杠螺母外周的直接制动单元的磁感应体；间接制动单元包括第一齿圈；第一齿圈套设于第二齿圈外周；第一齿圈与第二齿圈之间设有若干惰轮，惰轮同时与第一齿圈和第二齿圈啮合；间接制动单元还包括间接制动单元的磁感应体；间接制动单元的磁感应体与第一齿圈固定连接。
进一步的，所述制动装置包括设置于间接制动单元的磁感应体外周的若干间接制动电磁铁轭或间接制动永磁磁轭；所述制动装置还包括设置于直接制动单元的磁感应体外部的若干直接制动电磁铁轭或直接制动永磁磁轭。
进一步的，主轴上设有轴肩；间接制动单元包括轴向定位夹板，轴向定位夹板套在轴肩上，使间接制动单元能够相对于主轴旋转，但轴向限位。
进一步的，直接制动单元在主轴上通过档圈进行轴向限位。
进一步的，外部动力带动主轴旋转，主轴带动转子同步旋转，直接制动单元、间接制动单元与转子同步旋转；调整转子延轴向朝第一方向移动时，通过制动装置使直接制动单元制动，使得直接制动单元与转子之间形成了旋转转速差，此时，在丝杠螺母机构的作用下，转子在主轴轴向上朝第一方向运动；运动至设定位置后，制动装置取消对直接制动单元的制动力，直接制动单元恢复与转子同步旋转，转速差消失，转子停止在主轴轴向上朝第一方向运动；
调整转子延主轴轴向朝相反的第二方向运动时，通过制动装置使间接制动单元制动，此时，间接制动单元通过惰轮使得直接制动单元朝原有旋转方向加速旋转，使得直接制动单元与转子之间形成了旋转转速差，此时，在丝杠螺母机构的作用下，转子在主轴轴向上朝第二方向运动；运动至设定位置后，制动装置取消对间接制动单元的制动力，间接制动单元、直接制动单元恢复与转子同步旋转，转速差消失，转子停止在主轴轴向上朝第二方向运动。
进一步的，所述第一方向与第二方向相反。
进一步的，所述制动换向机构在间接制动单元制动时，因间接制动单元的转速低于固有转速，使直接制动单元的转速高于固有转速。
进一步的，所述换向加速机构包括第一齿圈、与丝杠螺母相互固定的第二齿圈；第一齿圈与第二齿圈之间设有若干惰轮，惰轮同时与第一齿圈和第二齿圈啮合；所述第一齿圈为间接制动单元的一部分，或者与间接制动单元固定连接。
进一步的，直接制动单元和间接制动单元上均固定有永磁体，所述制动装置包括磁感应体；制动时，制动装置通过将磁感应体接近直接制动单元或间接制动单元，实现制动。
进一步的，磁感应体优选为低电阻率导体。
进一步的，所述丝杠螺母机构包括但不局限于梯形丝杠螺母副，滚珠丝杠螺母副，行星丝杠螺母副。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
本发明通过设置与被调节转子联接的制动式转子双向位移调节机构，该制动式转子双向位移调节机构包括一个间接制动单元和一个直接制动单元；转子以固有转速旋转时，控制直接制动单元制动，使得转子能够在主轴轴向上朝第一方向运动；控制间接制动单元制动时，间接制动单元通过换向机构带动直接制动单元相对于转子超过固有转速旋转，使得转子能够在主轴轴向上朝第二方向运动。本发明结构简单，避免采用轴承，采用磁力制动可实现非接触式转子位移调节，采用丝杠螺母机构，调节精度高，可调节位移范围大，制作成本更低，并且易于操控，可使系统的寿命倍增。
附图说明
图1是本发明实施例1的结构示意图；
图1-1是图1所示的转子向右移动后，间距EF减小的结构示意图；
图2是本发明实施例1的直接制动单元与间接制动单元部分结构示意图；
图3是本发明实施例1电磁磁力制动部分结构示意图；
图4是本发明实施例2永磁磁力制动部分结构示意图；
附图标号：1主轴，1-1轴肩，1-2档圈，2转子，2-1丝杠螺纹，3间接制动单元，3-1第一齿圈，3-2第一定位夹板，3-3第二定位夹板，3-4间接制动单元的磁感应体，4直接制动单元，4-1第二齿圈，4-2丝杠螺母，4-21螺母螺纹，4-3直接制动单元的磁感应体，5惰轮，6磁隙，3A间接制动电磁铁轭，4A直接制动电磁铁轭，3B间接制动永磁磁轭，4B直接制动永磁磁轭。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细描述。
实施例1
请参与图1至图3所示，本发明一种制动式转子双向位移调节机构，包括主轴1、转子2、间接制动单元3和直接制动单元4。
转子2安装于主轴1上，能够随主轴1同步旋转，且能够相对于主轴1进行轴向滑移。转子2上绕主轴1轴向设有丝杠螺纹2-1。
主轴1上设有轴肩1-1；间接制动单元3包括轴向定位夹板，轴向定位夹板套在轴肩1-1上，使间接制动单元3能够相对于主轴1旋转，但是不能在主轴1轴向进行滑移。轴向定位夹板包括相互固定连接的第一定位夹板3-2和第二定位夹板3-3。
直接制动单元4包括相互固定的第二齿圈4-1和丝杠螺母4-2；第二齿圈4-1套在主轴1上，并由主轴1上设置的档圈1-2进行轴向限位，使得第二齿圈4-1能够相对于主轴1旋转，但是不能在主轴1轴向进行滑移。丝杠螺母4-2的螺母螺纹4-21与转子2的丝杠螺纹2-1配合，形成一对丝杠螺母机构。
间接制动单元3还包括固定连接轴向定位夹板的连接第一齿圈3-1；第一齿圈3-1套设于第二齿圈4-1外周；第一齿圈3-1与第二齿圈4-1之间设有多个惰轮5，惰轮5同时与第一齿圈3-1和第二齿圈4-1啮合。惰轮5的旋转轴固定在轴肩1-1上。
间接制动单元3还包括间接制动单元的磁感应体3-4；间接制动单元的磁感应体3-4与轴向定位夹板和第一齿圈固定连接；间接制动单元的磁感应体3-4套设于轴向定位夹板外周；间接制动单元的磁感应体3-4外部设有若干间接制动电磁铁轭3A。
直接制动单元4还包括固定于丝杠螺母4-2外周的直接制动单元的磁感应体4-3，直接制动单元的磁感应体4-3外部设有若干直接制动电磁铁轭4A。
本发明一种制动式转子双向位移调节机构使用时，主轴1被驱动旋转，主轴1带动转子2同步旋转；在螺纹配合和摩擦力的作用下，直接制动单元4、间接制动单元3与转子2同步旋转；需要调整转子2在主轴1轴向上朝第一方向运动时，向直接制动电磁铁轭4A励磁使直接 制动单元4制动，使得直接制动单元4与转子2之间形成了旋转转速差，此时，在丝杠螺母机构的作用下，转子2在主轴1轴向上朝第一方向运动；运动至设定位置后，直接制动电磁铁轭4A失磁，直接制动单元4恢复与转子2同步旋转，转速差消失，转子2停止在主轴1轴向上朝第一方向运动。
需要调整转子2在主轴1轴向上朝相反的第二方向运动时，向间接制动电磁铁轭3A励磁，使间接制动单元3制动，此时，间接制动单元3通过惰轮使得直接制动单元4朝原有旋转方向加速旋转，使得直接制动单元4与转子2之间形成了旋转转速差，此时，在丝杠螺母机构的作用下，转子2在主轴1轴向上朝第二方向运动；运动至设定位置后，间接制动电磁铁轭3A失磁，间接制动单元3、直接制动单元4恢复与转子2同步旋转，转速差消失，转子2停止在主轴1轴向上朝第二方向运动。
制动单元与电磁铁轭之间设置磁隙6。
实施例2
请参阅图4所示，实施例2与实施例1基本相同；区别点在于将间接制动电磁铁轭3A和直接制动电磁铁轭4A替换为间接制动永磁磁轭3B和直接制动永磁磁轭4B，制动时，将间接制动永磁磁轭3B或直接制动永磁磁轭4B靠近间接制动单元3或直接制动单元4，使间接制动单元3或直接制动单元4制动，进而控制转子2在主轴1轴向上进行相对滑移。
非制动时，不在磁感应体上施加磁场；制动时将永磁体具有的磁场施加在磁感应体上，施加方法可以是位移接近，磁极旋转、解除磁极短路等。
制动单元与永磁磁轭之间设置磁隙6。
实施例3
请参阅图4所示，实施例3与实施例2基本相同，在直接制动单元和间接制动单元上装入永磁体，制动时，将磁感应体接近直接制动单元或间接制动单元，实现制动，从而实现转子位 移。
制动单元与磁感应体之间设置磁隙。
当然，本发明还可以采用机械或其他类制动装置对间接制动单元3或直接制动单元4进行制动，以控制转子2在主轴1轴上进行双向滑移。

Claims (8)

1.一种制动式转子双向位移调节机构，其特征在于，包括主轴(1)、转子(2)、间接制动单元(3)、直接制动单元(4)、制动换向机构以及制动装置；
转子(2)安装于主轴(1)上，能够随主轴(1)以固有转速同步旋转，且能够相对于主轴(1)进行轴向滑移；转子(2)上绕主轴(1)轴向设有丝杠螺纹(2-1)；
间接制动单元(3)和直接制动单元(4)套设于主轴(1)上，能够相对于主轴(1)进行旋转，轴向通过限位机构限位；
直接制动单元(4)包括丝杠螺母(4-2)；丝杠螺母的螺母螺纹(4-21)与转子的丝杠螺纹配合，形成一对丝杠螺母机构；
所述制动装置用于选择对间接制动单元(3)或直接制动单元(4)施加制动力；
直接制动单元与间接制动单元之间设置制动换向机构；所述制动换向机构用于在间接制动单元上施加制动力时，使转子的轴向位移方向与在直接制动单元上施加制动力时转子的轴向位移方向相反。
2.根据权利要求1所述的一种制动式转子双向位移调节机构，其特征在于，所述制动装置为电磁/永磁制动装置、磁感应体制动装置或机械制动装置。
3.根据权利要求1所述的一种制动式转子双向位移调节机构，其特征在于，直接制动单元(4)包括与丝杠螺母(4-2)相互固定的第二齿圈(4-1)；直接制动单元还包括固定于丝杠螺母外周的直接制动单元的磁感应体(4-3)；
间接制动单元包括第一齿圈(3-1)；第一齿圈与第二齿圈之间设有若干惰轮，惰轮同时与第一齿圈和第二齿圈啮合；间接制动单元还包括间接制动单元的磁感应体(3-4)；间接制动单元的磁感应体与第一齿圈固定连接。
4.根据权利要求3所述的一种制动式转子双向位移调节机构，其特征在于，所述制动装置包括设置于间接制动单元的磁感应体外周的若干间接制动电磁铁轭(3A)或间接制动永磁磁轭(3B)；
所述制动装置还包括设置于直接制动单元的磁感应体外部的若干直接制动电磁铁轭(4A)或直接制动永磁磁轭(4B)。
5.根据权利要求3所述的一种制动式转子双向位移调节机构，其特征在于，外部动力带动主轴旋转，主轴带动转子同步旋转，直接制动单元、间接制动单元与转子同步旋转；
调整转子延轴向朝第一方向移动时，通过制动装置使直接制动单元被制动减速，使得直接制动单元与转子之间形成了旋转转速差，此时，在丝杠螺母机构的作用下，转子在主轴轴向上朝第一方向运动；移动至设定位置后，制动装置取消对直接制动单元的制动力，直接制动单元恢复与转子同步旋转，转速差消失，转子停止延主轴轴向朝第一方向移动；
调整转子延主轴轴向朝相反的第二方向运动时，通过制动装置使间接制动单元被制动减速，此时，间接制动单元通过惰轮使得直接制动单元朝原有旋转方向加速旋转，使得直接制动单元与转子之间形成了旋转转速差，此时，在丝杠螺母机构的作用下，转子延主轴轴向朝第二方向移动；移动至设定位置后，制动装置取消对间接制动单元的制动力，间接制动单元、直接制动单元恢复与转子同步旋转，转速差消失，转子停止延主轴轴向朝第二方向运动。
6.根据权利要求1所述的一种制动式转子双向位移调节机构，其特征在于，所述制动换向机构在间接制动单元制动时，使直接制动单元的转速高于固有转速。
7.根据权利要求6所述的一种制动式转子双向位移调节机构，其特征在于，所述换向机构包括第一齿圈、与丝杠螺母(4-2)相互固定的第二齿圈(4-1)；第一齿圈与第二齿圈之间设有若干惰轮，惰轮同时与第一齿圈和第二齿圈啮合；所述第一齿圈为间接制动单元的一部分，或者与间接制动单元固定连接。
8.根据权利要求1所述的一种制动式转子双向位移调节机构，其特征在于，直接制动单元和间接制动单元上均固定有永磁体，所述制动装置包括磁感应体；制动时，制动装置通过将磁感应体接近直接制动单元或间接制动单元，实现制动。
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