CN109460081B - 一种用于小转矩执行机构的力矩信号检测与放大机构 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种用于小转矩执行机构的力矩信号检测与放大机构，包括与执行机构固定的上盖板、设置在上盖板上的微动开关、设置在上盖板下部的扇形内齿轮、力矩小齿轴、开向力矩凸轮和关向力矩凸轮，扇形内齿轮的中心处设有轴，轴穿过上盖板设置，在扇形内齿轮的底部设有小轴，小轴卡入执行机构的蜗杆轴一端的环槽，扇形内齿轮与力矩小齿轴上的齿轮内啮合配合，力矩小齿轴穿过上盖板后依次套装关向力矩凸轮和开向力矩凸轮，轴和力矩小齿轴的顶端均通过一开口挡圈轴向固定，开向力矩凸轮和关向力矩凸轮交错布置，开向力矩凸轮和关向力矩凸轮各与一微动开关的簧片相配合，两个微动开关上下交错布置。本发明结构紧凑、控制重复精度较高、调整方便。
Description
技术领域
本发明属于电动执行机构技术领域，尤其是涉及一种用于小转矩执行机构的力矩信号检测与放大机构。
背景技术
阀门电动执行机构的转矩检测与控制机构是用来设定阀门电动执行机构的额定输出转矩的，在电动执行机构在操作过程中，当操作转矩达到规定的设定值时，转矩机构动作，使电触点断开，从而切断电源，使电动执行机构停止工作，从而确保在阀门电动执行机构(或阀门电动装置)发生过转矩故障时，对阀门和执行机构本身进行保护。转矩检测信号来源于电动执行机构帯载运行过程中，其蜗杆轴的轴向位移信号，再通过曲拐机构将直线位移转换为角度信号。蜗杆轴的轴向直线位移与执行机构输出转矩的大小正相关，特别是在阀门电动执行机构额定输出转矩较小时，其蜗杆轴的轴向直线位移很小，经过曲拐转换后的角度也非常小，执行机构额定输出转矩的出厂设置调试非常不便、重复偏差较大。因而有必要设计一种结构紧凑、控制重复精度较高、调整方便的转矩检测与控制机构，以满足阀门对执行机构的转矩控制与保护要求。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种用于小转矩执行机构的力矩信号检测与放大机构，结构紧凑、控制重复精度较高、调整方便。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种用于小转矩执行机构的力矩信号检测与放大机构，包括与执行机构固定的上盖板、设置在上盖板上的微动开关、设置在上盖板下部的扇形内齿轮、力矩小齿轴、开向力矩凸轮和关向力矩凸轮，所述的扇形内齿轮中心部位处设有轴，所述的轴穿过上盖板设置，在所述的扇形内齿轮的底部设有小轴，所述的小轴卡入执行机构的蜗杆轴一端的环槽，所述的扇形内齿轮与力矩小齿轴上的齿轮内啮合配合，所述的力矩小齿轴穿过上盖板后依次套装关向力矩凸轮和开向力矩凸轮，所述的轴和所述的力矩小齿轴的顶端均通过一开口挡圈轴向固定，所述的开向力矩凸轮和关向力矩凸轮交错布置，所述的开向力矩凸轮和关向力矩凸轮各与一个微动开关的簧片相配合，两个微动开关上下交错布置。
进一步的，所述开向力矩凸轮和关向力矩凸轮均通过内六角凹端紧定螺钉4固定在力矩小齿轴上。
进一步的，所述开向力矩凸轮和关向力矩凸轮之间设有凸轮调整垫。
进一步的，所述微动开关通过十字槽盘头螺钉、弹簧垫圈及小垫圈固定在上盖板上。
进一步的，所述扇扇形内齿轮、轴和小轴一体注塑制造，且材料均为POM。
进一步的，所述力矩小齿轴的齿轮材料为POM，齿轴的材料为铜。
相对于现有技术，本发明所述的一种用于小转矩执行机构的力矩信号检测与放大机构具有以下优势：
本发明所述的一种用于小转矩执行机构的力矩信号检测与放大机构，对转换后的角度进行了倍数放大，结构紧凑，控制重复精度较高、转矩设置调整方便，较好地满足了阀门对执行机构的转矩控制与保护要求；小转矩阀门电动执行机构工作时，蜗杆轴产生开(关)向小位移轴向移动，通过扇形内齿轮下部底面上凸出来的小轴驱动扇形内齿轮产生小角度转角位移(摆动)，经过扇形内齿轮传动倍数放大后，带动力矩小齿轴转大角度转动，从而带动套装在力矩小齿轴上的开(关)向力矩凸轮转动并压向相应的微动开关，切断电源，使电动执行机构停止工作，执行转矩的控制和保护功能。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例所述的一种用于小转矩执行机构的力矩信号检测与放大机构的结构示意图；
图2为本发明实施例所述的一种用于小转矩执行机构的力矩信号检测与放大机构的局部俯视图；
图3为扇形内齿轮的结构示意图；
图4为图2的A-A向剖视图。
附图标记说明：
1-扇形内齿轮，2-开口挡圈，3-力矩小齿轴，4-内六角凹端紧定螺钉，5-凸轮调整垫，6-开向力矩凸轮，7-十字槽盘头螺钉，8-弹簧垫圈，9-小垫圈，10-微动开关，11-上盖板，12-关向力矩凸轮，13-轴，14-小轴，15-蜗杆轴。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
如图1-图4所示，一种用于小转矩执行机构的力矩信号检测与放大机构，包括与执行机构固定的上盖板11、设置在上盖板11上的微动开关10、设置在上盖板11下部的扇形内齿轮1、力矩小齿轴3、开向力矩凸轮6和关向力矩凸轮12，所述的扇形内齿轮1的中心部位设有轴13，所述的轴13穿过上盖板11设置，在所述的扇形内齿轮1的底部设有小轴14，所述的小轴14卡入执行机构的蜗杆轴15一端的环槽，所述的扇形内齿轮1与力矩小齿轴3上的齿轮内啮合配合，所述的力矩小齿轴3穿过上盖板11后依次套装关向力矩凸轮6和开向力矩凸轮12，所述的轴13和所述的力矩小齿轴3的顶端均通过一开口挡圈2轴向固定，所述的开向力矩凸轮6和关向力矩凸轮12交错布置，所述的开向力矩凸轮6和关向力矩凸轮12各与一个微动开关10的簧片相配合，两个微动开关10上下交错布置。
开向力矩凸轮6和关向力矩凸轮12均通过内六角凹端紧定螺钉4固定在力矩小齿轴3上。
开向力矩凸轮6和关向力矩凸轮12之间设有凸轮调整垫5。
微动开关10通过十字槽盘头螺钉7、弹簧垫圈8及小垫圈9固定在上盖板11上。
扇形内齿轮1、轴13和小轴14一体注塑制造，且材料均为POM。
力矩小齿轴3的齿轮材料为POM，齿轴的材料为铜，注塑时，将加工好的齿轴嵌入齿轮中，成为一体。
轴13和力矩小齿轴3的端部均设有容纳开口挡圈2的凹槽。
图4为图2的A-A向视图，显示了一种用于小转矩执行机构的力矩信号检测与放大机构与蜗杆轴接触，本发明的工作过程是：小转矩阀门电动执行机构帯载工作时，蜗杆轴15产生开(关)向小位移轴向移动，通过扇形内齿轮1下部底面上凸出来的小轴14驱动扇形内齿轮1产生小角度转角位移(摆动)，由于扇形内齿轮1与力矩小齿轴3上的齿轮内啮合配合，因此经过扇形内齿轮1传动，带动力矩小齿轴3转大角度转动，从而带动套装在力矩小齿轴3上的开(关)向力矩凸轮转动并压向相应的微动开关10，切断电源，使电动执行机构停止工作，执行转矩的控制和保护功能。
实例说明力矩信号检测与放大机构的放大原理：扇形内齿轮1左下部底面上凸出来的小轴14与其右上部轴13之间中心距为15mm,扇形内齿轮1的齿数为55，力矩小齿轴3的小齿轮齿数为10。力矩小齿轴3转角放大说明如下：如小转矩阀门电动执行机构输出额定转矩时蜗杆轴的轴向位移为2mm,则扇形内齿轮1产生的摆角为α＝asin(2/15)＝7.66°，扇形内齿轮1的传动速比为i＝55/10＝5.5，经过扇形内齿轮1传动后，摆角便放大了5.5倍，摆角值为7.66×5.5＝42.14°。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种用于小转矩执行机构的力矩信号检测与放大机构，其特征在于：包括与执行机构固定的上盖板(11)、设置在上盖板(11)上的微动开关(10)、设置在上盖板(11)下部的扇形内齿轮(1)、力矩小齿轴(3)、开向力矩凸轮(6)和关向力矩凸轮(12)，所述的扇形内齿轮(1)中心部位处设有轴(13)，所述的轴(13)穿过上盖板(11)设置，在所述的扇形内齿轮(1)的底部设有小轴(14)，所述的小轴(14)卡入执行机构的蜗杆轴(15)一端的环槽，所述的扇形内齿轮(1)与力矩小齿轴(3)上的齿轮内啮合配合，所述的力矩小齿轴(3)穿过上盖板(11)后依次套装开向力矩凸轮(6)和关向力矩凸轮(12)，所述的轴(13)和所述的力矩小齿轴(3)的顶端均通过一开口挡圈(2)轴向固定，所述的开向力矩凸轮(6)和关向力矩凸轮(12)交错布置，所述的开向力矩凸轮(6)和关向力矩凸轮(12)各与一个微动开关(10)的簧片相配合，两个微动开关(10)上下交错布置；
小转矩阀门电动执行机构工作时，蜗杆轴产生开或关向小位移轴向移动，通过扇形内齿轮下部底面上凸出来的小轴驱动扇形内齿轮产生小角度转角位移，经过扇形内齿轮传动倍数放大后，带动力矩小齿轴转大角度转动，从而带动套装在力矩小齿轴上的开或关向力矩凸轮转动并压向相应的微动开关，切断电源，使电动执行机构停止工作；
所述扇形内齿轮(1)、轴(13)和小轴(14)一体注塑制造，且材料均为POM；
所述力矩小齿轴(3)的齿轮材料为POM，齿轴的材料为铜。
2.根据权利要求1所述的一种用于小转矩执行机构的力矩信号检测与放大机构，其特征在于：所述开向力矩凸轮(6)和关向力矩凸轮(12)均通过内六角凹端紧定螺钉(4)固定在力矩小齿轴(3)上。
3.根据权利要求2所述的一种用于小转矩执行机构的力矩信号检测与放大机构，其特征在于：所述开向力矩凸轮(6)和关向力矩凸轮(12)之间设有凸轮调整垫(5)。
4.根据权利要求1所述的一种用于小转矩执行机构的力矩信号检测与放大机构，其特征在于：所述微动开关(10)通过十字槽盘头螺钉(7)、弹簧垫圈(8)及小垫圈(9)固定在上盖板(11)上。
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