CN109115388B - 一种推拉力测力推杆 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种推拉力测力推杆，包含：壳体，内设有导向槽；输入轴套，与马达、电动机连接，输入外部转动和扭矩；螺杆，与输入轴套连接，传导外部输入的转动和扭矩；输出杆，外壁设有导向凸缘，通过导向凸缘装配在导向槽内；输出杆还与螺杆连接，外部转动和扭矩通过螺杆传导到输出杆上,由于导向槽和导向凸缘配合，使输出杆在壳体内轴向直线运动，而不能转动，外部转动扭矩转换为输出杆的轴向运动和轴向推拉力输出；弹簧，输出杆轴向输出的推拉力通过螺杆的轴向运动反作用于弹簧；指针，安装在螺杆上，根据弹簧的压缩量显示测量的轴向推拉力。本发明能将输入的转动和扭矩转换为轴向直线运动和推拉力的输出，无需其他装置即可显示输出推拉力大小。

Description

一种推拉力测力推杆

技术领域

本发明涉及一种测力装置，具体是一种将输入的转动和扭矩转换为轴向直线运动和推拉力的输出,并显示所输出推拉力的大小的装置。

背景技术

当前市场上，已有装置能够将输入的转动和扭矩转换为轴向直线运动和力的输出。如推杆和螺旋升降机等。但是目前已有的装置不能直接显示输出力的大小，必须通过其他传感器检测、显示。额外的检测、显示装置需要累加多余的系统并占用额外的空间。尤其当外加的传感显示系统是电气系统且需要防爆的情况下，还要考虑防爆的因素，造成系统过于复杂且增加成本。

发明内容

本发明能够将输入的转动和扭矩转换为轴向直线运动和力的输出，并显示出所输出推拉力的大小。本发明对轴向输出推拉力的测量和显示不需要累加额外的系统，不仅降低成本且保证安全。

为达到上述目的，本发明提供了一种推拉力测力推杆，能够将马达、电动机输入的转动和扭矩转换为轴向直线运动和推拉力的输出，并显示出所输出推拉力的大小，包含：

壳体，所述壳体的内壁设有一个台阶，以所述台阶为起始位置，壳体的内壁还轴向设有多个相同的导向槽；工作时所述壳体径向和轴向均保持不动；

输入轴套，所述输入轴套第一端位于壳体外部，连接马达或电动机，用于输入外部转动和扭矩，输入轴套第二端设有内花键，且输入轴套第二端位于壳体内；

螺杆，所述螺杆第一端设有与输入轴套内花键相匹配的外花键，通过所述内、外花键连接螺杆与输入轴套,将外部输入的转动和扭矩由输入轴套传导到螺杆；所述螺杆的第二端设有传动外螺纹；

输出杆，所述输出杆外壁轴向设有与所述导向槽相匹配的导向凸缘，导向凸缘的数量与导向槽的数量相等；通过所述导向凸缘与导向槽配合，将输出杆装配在壳体导向槽内；输出杆内壁设有与螺杆的传动外螺纹相匹配的传动内螺纹；通过输出杆的传动内螺纹与螺杆的传动外螺纹连接，将外部转动和扭矩由螺杆传导到输出杆；通过导向凸缘与导向槽配合，输出杆只能在壳体内轴向直线运动,不能径向旋转；当外部转动和扭矩转换为输出杆内收回壳体内的轴向运动时，输出杆输出轴向拉力；当外部转动和扭矩转换为输出杆外伸出壳体的轴向运动时，输出杆输出轴向推力；

两个弹簧，装配在壳体与螺杆之间；由输出杆输出的轴向推、拉力对螺杆产生反作用力，使螺杆径向旋转的同时还进行与输出杆反向的轴向运动，所述轴向推拉力传导给弹簧，弹簧产生变形，弹簧的变形量匹配输出的轴向推拉力的大小；

指针，安装在螺杆上，跟随螺杆同步轴向运动，根据弹簧的变形量显示输入的扭矩转换的轴向推拉力大小。

所述推拉力测力推杆，还包括端盖，所述端盖设置在输入轴套的第二端与壳体之间，并与壳体通过螺纹连接；所述端盖用于定位输入轴套，限制输入轴套与壳体产生轴向相对运动。

在所述壳体和所述端盖之间还设有第一挡圈，所述第一挡圈限制端盖和壳体产生轴向相对运动。

所述壳体上还设有窗口，窗口设有具体的刻度值。

所述推拉力测力推杆，还包括挡环，所述挡环设置在壳体内壁与螺杆第二端的外壁之间，且抵住壳体内壁的台阶端面。

所述螺杆还设有螺杆凸缘，所述螺杆凸缘上径向设置有凹陷的螺杆凸缘槽。

所述推拉力测力推杆，还包括四个止推轴承，用于消除弹簧变形时轴向扭矩产生的摩擦力对测量结果的影响；第一止推轴承装配在输入轴套第二端端面与第一弹簧的第一端之间，第二止推轴承装配在螺杆的凸缘端面和第一弹簧的第二端之间，第三止推轴承装配在螺杆的凸缘端面和第二弹簧的第一端之间，第四止推轴承装配在挡环端面和第二弹簧第二端之间。

所述第一弹簧的第一端由第一止推轴承支承，第一弹簧的第二端由第二止推轴承支承，第二弹簧的第一端由第三止推轴承支承，第二弹簧的第二端由第四止推轴承支承，第一弹簧和第二弹簧安装时均有预压缩量。

所述指针的底部为圆环结构，套在所述螺杆凸缘槽内；指针的顶部，与圆环结构相连接的为一个突起,所述突起自壳体窗口伸出；根据指针突起的位置在壳体窗口对应的刻度值，读出转换后的轴向推拉力的具体数值。

所述推拉力测力推杆，还包括第二挡圈，套在所述螺杆凸缘槽上；所述第二挡圈对指针轴向定位，使指针可以随螺杆轴向运动，且指针不能径向转动；所述第二挡圈不影响螺杆的径向转动。

与现有技术相比，本发明结构紧凑，设计简单，测量准确，易于安装使用，成本低；且本发明不需要安装额外的推拉力测量和输出显示系统，不仅降低成本且保证使用安全，有广泛的推广价值。

附图说明

为了更清楚地说明本发明技术方案，下面将对描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一个实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图：

图1是本发明的整体结构图；

图2是本发明的指针结构示意图；

图3是本发明的第二挡圈、指针、螺杆凸缘安装方式的截面立体图；

图4是本发明的第二挡圈、指针、螺杆凸缘安装方式的外观立体图；

图5是本发明的挡环与壳体内壁台阶端面的连接示意图；

图6是本发明的壳体、螺杆、输出杆连接的横截面示意图。

图中：1、输入轴套；2、第一挡圈；3、壳体；4、第一止推轴承；5、第一弹簧；6、螺杆；7、第二挡圈；8、指针；9、输出杆；10、窗口；11、挡环；12、第二止推轴承；13、第三止推轴承；14、第四止推轴承；15、螺杆凸缘；16、端盖、17、第二弹簧。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明提供了一种推拉力测力推杆，能够将马达、电动机输入的转动和扭矩转换为轴向直线运动和推拉力的输出，并显示出所输出推拉力的大小，包含：

壳体3，如图1和图5所示，所述壳体3的内壁设有一个台阶；如图1和图6所示，以所述台阶为起始位置，壳体3的内壁还轴向设有多个相同的导向槽；优选的本实施例中为3个导向槽。工作时所述壳体3径向和轴向均保持不动；如图1所示，所述壳体3上还设有窗口10，窗口10设有具体的刻度值。

输入轴套1，如图1所示，所述输入轴套1第一端位于壳体3外部，连接马达或电动机，用于输入外部转动和扭矩，工作时输入轴套1在壳体3内转动；输入轴套1第二端设有内花键，且输入轴套1第二端位于壳体3内；如图1所示，所述输入轴套1的第二端与壳体3之间还设有端盖16，所述端盖16与壳体3通过螺纹连接；所述端盖16用于定位输入轴套1，限制输入轴套1与壳体3产生轴向相对运动。如图1所示，在壳体3和端盖16之间还设有第一挡圈2，所述第一挡圈2限制端盖16和壳体3产生轴向相对运动。

螺杆6，如图1所示，所述螺杆6第一端设有与输入轴套1内花键相匹配的外花键，通过所述内、外花键实现螺杆6与输入轴套1连接,将外部输入的转动和扭矩由输入轴套1传导到螺杆6；所述螺杆6的第二端设有传动外螺纹；如图1、图3、图4所示，所述螺杆6还设有螺杆凸缘15，所述螺杆凸缘15上径向设置有凹陷的螺杆凸缘槽。在壳体3内壁与螺杆6第二端的外壁之间还设有挡环11，所述挡环11抵住壳体3内壁的台阶端面。

输出杆9，所述输出杆9外壁轴向设有与所述导向槽相匹配的导向凸缘，导向凸缘的数量与导向槽的数量相等，本实施例中为3个导向凸缘；通过所述导向凸缘与导向槽配合，将输出杆9装配在壳体3导向槽内；输出杆9内壁设有与螺杆6的传动外螺纹相匹配的传动内螺纹；通过输出杆9的传动内螺纹与螺杆6的传动外螺纹连接，将外部转动和扭矩由螺杆6传导到输出杆9；通过导向凸缘与导向槽配合，输出杆9只能在壳体3内轴向直线运动,不能径向旋转；当外部转动和扭矩转换为输出杆9内收回壳体3内的轴向运动时，输出杆9输出轴向拉力；本发明所述的轴向拉力方向为输出杆9轴向运动缩回壳体3内的方向。当外部转动和扭矩转换为输出杆9外伸出壳体3的轴向运动时，输出杆9输出轴向推力；本发明所述的轴向推力方向为输出杆9轴向运动外伸出壳体3的方向。

弹簧5，如图1所示，装配在壳体3与螺杆6之间，输出杆9输出的轴向推拉力对螺杆6产生反作用力，使螺杆6径向旋转的同时还进行与输出杆9反向的轴向运动，通过螺杆6的轴向运动，输出的推拉力传导给弹簧；当输出杆9输出轴向拉力时，第一弹簧5被拉伸，第二弹簧17被压缩；当输出杆9输出轴向推力时，第一弹簧5被压缩，第二弹簧17被拉伸；第一弹簧5和第二弹簧17的变形量匹配所述轴向推拉力的大小。

指针8，如图2所示，所述指针8的底部为圆环结构，套在所述螺杆6的凸缘槽上；如图3和图4所示，所述凸缘槽上还套有第二挡圈7，所述第二挡圈7与指针8底部圆环结构的宽度之和匹配所述凸缘槽的宽度，第二挡圈7卡住指针8底部的圆环结构，实现对指针8轴向定位，使指针8可以随螺杆6轴向运动，不能径向转动；所述第二挡圈7不影响螺杆6的径向转动。如图2所示，所述指针8的顶部，与圆环结构相连接的为一个突起；如图1所示，所述突起自壳体窗口10伸出；指针8突起在窗口10对应的刻度值与弹簧5的压缩量相关，根据指针8突起在壳体窗口10对应的刻度值，读出转换后的轴向推拉力的具体数值。

如图1所示，所述推拉力测力推杆，还包括四个止推轴承，用于消除弹簧变形时，轴向扭矩产生的摩擦力对测量结果的影响，第一止推轴承4装配在输入轴套1第二端端面与第一弹簧5的第一端之间，第二止推轴承12装配在螺杆凸缘端面15和第一弹簧5的第二端之间，第三止推轴承13装配在螺杆凸缘15端面和第二弹簧17的第一端之间，第四止推轴承14装配在挡环11端面和第二弹簧17第二端之间。

所述第一弹簧5的第一端由第一止推轴承支承4，第一弹簧5的第二端由第二止推轴承12支承，第二弹簧17的第一端由第三止推轴承13支承，第二弹簧17的第二端由第四止推轴承14支承，第一弹簧5和第二弹簧17安装时均有预压缩量。

如图1所示，本发明的具体的工作流程为：

S1、输入轴套1位于壳体3外的第一端连接马达或电动机，工作时壳体3固定不动，输入轴套1在马达或电机的带动下在壳体3内转动，输入外部转动和扭矩；

S2、通过螺杆6外花键与输入轴套1的内花键连接，外部输入的转动和扭矩由输入轴套1传导到螺杆6；

S3、通过螺杆6的传动外螺纹与输出杆9的传动内螺纹连接，将外部转动和扭矩由螺杆6传导到输出杆9；

S4、通过输出杆9外壁的导向凸缘与壳体3内导向槽相匹配，输出杆9装配在壳体3导向槽内；工作时传导给输出杆9的外部转动和扭矩，只能转换为输出杆9轴向直线运动和轴向力的输出，输出杆9不能径向旋转；当输入轴套1顺时针转动时，进入S5；当输入轴套1逆时针转动时，进入S6；

S5、输出杆9进行向左缩回壳体3内的轴向运动，输出杆9输出轴向拉力，所述轴向拉力传导到螺杆6上，使螺杆6径向旋转的同时还产生向右轴向运动。此时第一弹簧5被拉伸，第二弹簧17被压缩；第一弹簧5的拉伸量与第二弹簧17的压缩量匹配所述轴向拉力的大小，通过指针8在窗口10对应的刻度值直接读出输出拉力的大小。

S6、输出杆9进行向右伸出壳体3外的轴向运动，输出杆9输出轴向推力，所述轴向推力传导到螺杆6上，使螺杆6径向旋转的同时还产生向左轴向运动。此时第一弹簧5被压缩，第二弹簧17被拉伸；第一弹簧5的压缩量与第二弹簧17的拉伸量匹配所述轴向推力的大小，通过指针8在窗口10对应的刻度值直接读出输出推力的大小。

与现有技术相比，本发明结构紧凑，设计简单，测量准确，易于安装使用，成本低；且本发明不需要安装额外的推拉力测量和输出显示系统，不仅降低成本且保证使用安全，有广泛的推广价值。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种推拉力测力推杆，能够将马达、电动机输入的转动和扭矩转换为轴向直线运动和推拉力的输出，并显示出所输出推拉力的大小，其特征在于，包含：

壳体，所述壳体的内壁设有一个台阶，以所述台阶为起始位置，壳体的内壁还轴向设有多个相同的导向槽；工作时所述壳体径向和轴向均保持不动；所述壳体上还设有窗口，所述窗口设有具体的刻度值；

输入轴套，所述输入轴套第一端位于壳体外部，连接马达或电动机，用于输入外部转动和扭矩，输入轴套第二端设有内花键，且输入轴套第二端位于壳体内；

螺杆，所述螺杆第一端设有与输入轴套内花键相匹配的外花键，通过所述内、外花键连接螺杆与输入轴套, 将外部输入的转动和扭矩由输入轴套传导到螺杆；所述螺杆的第二端设有传动外螺纹；所述螺杆还设有螺杆凸缘，所述螺杆凸缘上径向设置有凹陷的螺杆凸缘槽；

输出杆，所述输出杆外壁轴向设有与所述导向槽相匹配的导向凸缘，导向凸缘的数量与导向槽的数量相等；通过所述导向凸缘与导向槽配合，将输出杆装配在壳体导向槽内；输出杆内壁设有与螺杆的传动外螺纹相匹配的传动内螺纹；通过输出杆的传动内螺纹与螺杆的传动外螺纹连接，将外部转动和扭矩由螺杆传导到输出杆；通过导向凸缘与导向槽配合，输出杆只能在壳体内轴向直线运动,不能径向旋转；当外部转动和扭矩转换为输出杆内收回壳体内的轴向运动时，输出杆输出轴向拉力；当外部转动和扭矩转换为输出杆外伸出壳体的轴向运动时，输出杆输出轴向推力；

两个弹簧，装配在壳体与螺杆之间；由输出杆输出的轴向推拉力对螺杆产生反作用力，使螺杆径向旋转的同时还进行与输出杆反向的轴向运动，所述轴向推拉力传导给弹簧，弹簧产生变形，弹簧的变形量匹配输出的轴向推拉力的大小；

指针，安装在螺杆上，跟随螺杆同步轴向运动，根据弹簧的变形量显示输入的扭矩转换的轴向推拉力大小；

所述指针的底部为圆环结构，套在所述螺杆凸缘槽内；指针的顶部，与圆环结构相连接的为一个突起, 所述突起自壳体窗口伸出；根据指针突起的位置在壳体窗口对应的刻度值，读出转换后的轴向推拉力的具体数值。

2.如权利要求1所述的推拉力测力推杆，其特征在于，还包括端盖，所述端盖设置在输入轴套的第二端与壳体之间，并与壳体通过螺纹连接；所述端盖用于定位输入轴套，限制输入轴套与壳体产生轴向相对运动。

3.如权利要求2所述的推拉力测力推杆，其特征在于，在所述壳体和所述端盖之间还设有第一挡圈，所述第一挡圈限制端盖和壳体产生轴向相对运动。

4.如权利要求1所述的推拉力测力推杆，其特征在于，还包括挡环，所述挡环设置在壳体内壁与螺杆第二端的外壁之间，且抵住壳体内壁的台阶端面。

5.如权利要求1所述的推拉力测力推杆，其特征在于，还包括四个止推轴承，用于消除弹簧变形时轴向扭矩产生的摩擦力对测量结果的影响；第一止推轴承装配在输入轴套第二端端面与第一弹簧的第一端之间，第二止推轴承装配在螺杆的凸缘端面和第一弹簧的第二端之间，第三止推轴承装配在螺杆的凸缘端面和第二弹簧的第一端之间，第四止推轴承装配在挡环端面和第二弹簧第二端之间。

6.如权利要求5所述的推拉力测力推杆，其特征在于，所述第一弹簧的第一端由第一止推轴承支承，第一弹簧的第二端由第二止推轴承支承，第二弹簧的第一端由第三止推轴承支承，第二弹簧的第二端由第四止推轴承支承，第一弹簧和第二弹簧安装时均有预压缩量。

7.如权利要求1所述的推拉力测力推杆，其特征在于，还包括第二挡圈，套在所述螺杆凸缘槽上；所述第二挡圈对指针轴向定位，使指针可以随螺杆轴向运动，且指针不能径向转动；所述第二挡圈不影响螺杆的径向转动。