CN110388347A - 旋转执行器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种旋转执行器，其包括：壳体；活塞；弹性元件，其一端抵靠活塞并且对其施加弹力，而另一端抵靠在壳体上；传动轴，其一端固定在所述活塞上，并且所述传动轴设置成在所述活塞的带动下仅能在其长度方向上移动；转动件，其与传动轴保持转动连接且仅能围绕其轴线转动，并且转动件与转动输出件保持固定连接；以及滚动轴承，其轴承座固定在所述壳体上，并且所述转动件安装在滚动轴承的内圈内，其中，所述活塞在驱动装置的推动下沿着壳体的内壁移动，并且传动轴在所述活塞的带动下在其长度方向上移动，从而带动所述转动件转动所述转动输出件。本发明的旋转执行器具有结构简单、可操作性强等优势，并且能够很好地满足工业自动化的需求。

Description

旋转执行器

技术领域

本发明涉及一种旋转执行器，属于机械自动化领域。

背景技术

随着科技的进步和发展，工业自动化程度不断提高。在现今机械传动的动力输出方式中，直线往复运动和转动都是较为常见的运动。目前比较传统的直线运动转换成旋转运动的装置一般采用直齿条和齿轮的啮合传动，通过齿条的推动实现齿轮的转动。

中国发明专利申请CN107762628A公开了一种进行直线往复运动与转动转换的结构，该结构包括有L形齿条连杆、齿轮轴、限位凸轮、支撑轮、缓冲推杆和缓冲弹簧；其中，L形齿条连杆的左端前面设有卡扣，L形齿条连杆的右端前面设有与卡扣相配合的卡槽，L形齿条连杆的右端上下对称地设有限位凸台，L形齿条连杆的中部前面设有传动齿Ⅰ，传动齿Ⅰ包含位于中部的5个全齿和分别位于左右两端的两个半齿，传动齿Ⅰ中最右端的全齿顶部切去50％的模数高度形成切齿Ⅰ。

中国实用新型专利CN203515801U提出了一种直线运动转换为旋转运动的动力装置，包括主功气缸，主功气缸内设有能在其内往复运动的主功活塞，主功活塞上连接有活塞杆，活塞杆远离主功活塞一端连接有能相对其左右活动的离合内齿板，离合内齿板上设有环形槽，环形槽包括两段直侧壁和两段圆弧过渡面，直侧壁上向内侧延伸设有左内齿和右内齿，环形槽内设有与左内齿和右内齿交替啮合的齿轮，齿轮中部设有穿过环形槽的传动轴。

然而，上述的旋转执行器内部结构复杂，并且齿轮和齿条或者齿轮与齿轮的之间的配合容易出现卡死等问题。

发明内容

有鉴于此，根据本发明，它提供了一种旋转执行器，从而有效地解决了现有技术中存在的上述问题和其他方面的问题。在根据本发明的旋转执行器中，所述旋转执行器包括：

壳体；

活塞，其位于所述壳体内，并且与所述壳体的内壁形成可封闭的空间；

弹性元件，其一端抵靠所述活塞并且对其施加弹力，而另一端抵靠在所述壳体上；

传动轴，其一端固定在所述活塞上，并且所述传动轴设置成在所述活塞的带动下仅能在其长度方向上移动；

转动件，其与所述传动轴保持转动连接且仅能围绕其轴线转动，并且所述转动件与转动输出件保持固定连接；以及

滚动轴承，其轴承座固定在所述壳体上，并且所述转动件安装在所述滚动轴承的内圈内，

其中，所述活塞在驱动装置的推动下沿着壳体的内壁移动，并且所述传动轴在所述活塞的带动下在其长度方向上移动，从而带动所述转动件转动所述转动输出件。

在根据本发明的旋转执行器的再一个实施方式中，所述旋转执行器还包括用于防止所述传动轴转动的防转机构。

在根据本发明的旋转执行器的另外一个实施方式中，所述防转机构是防转块，所述防转块固定在所述活塞与所述壳体的端盖之间，在所述防转块的表面上设置有用于限制所述传动轴仅能沿其长度方向移动的限位突起，并且在所述传动轴的表面上设置有与所述防转块的限位突起适配的凹槽。

在根据本发明的旋转执行器的又一个实施方式中，所述防转机构是防转杆，所述防转杆的一端固定在所述活塞上，另一端插装在所述壳体的端盖的通孔中。

在根据本发明的旋转执行器的另一个实施方式中，所述传动轴是丝杠，并且所述转动件是丝杠螺母，所述丝杠与所述丝杠螺母组成螺旋副。

在根据本发明的旋转执行器的又一个实施方式中，在所述传动轴的表面上设置有绕着所述传动轴的周向并且沿着所述传动轴的长度方向延伸的第一滑槽，并且在所述转动件的表面上设置有与所述第一滑槽适配的凸起部；或者在所述转动件的靠近所述传动轴的表面上设置有绕着所述转动件的周向并且沿着所述转动件的长度方向延伸的第二滑槽，并且在所述传动轴的外表面上设置有与所述第二滑槽适配的凸起部。

在根据本发明的旋转执行器的另外一个实施方式中，所述活塞的横截 面形状为椭圆形、三角形、方形和多边形中的一种或多种。

在根据本发明的旋转执行器的再一个实施方式中，在所述防转杆上设置有用于显示旋转角度的刻度。

在根据本发明的旋转执行器的又一个实施方式中，在所述可封闭的空间内设置有用于预旋转所述转动输出件的预旋转装置。

在根据本发明的旋转执行器的另一个实施方式中，所述旋转执行器还包括通过调整所述空间内的气体压力来控制所述转动输出件的旋转角度的调压阀。

本领域的技术人员容易理解，虽然本发明中可能没有全部例举，但前述技术方案的合理的组合，应该也是本发明的精髓并且在本发明的保护范围之内。

可以了解，本发明的旋转执行器不仅结构简单、可操作性强，而且能够很好地满足工业自动化领域中将直线运动转换成旋转运动的需求。

附图说明

以下将结合附图和实施例，对本发明的技术方案作进一步的详细描述，其中：

图1是本发明的旋转执行器的第一实施例在关闭时的纵向截面图；

图2是图1的旋转执行器的在打开时的纵向截面图；

图3是图1的旋转执行器的横向截面图；

图4是本发明的旋转执行器的第二实施例在关闭时的纵向截面图；

图5是图4的旋转执行器的在打开时的纵向截面图；以及

图6是图4的旋转执行器的横向截面图。

附图标记说明

具体实施方式

下面将结合附图详细描述本发明的一个实施例。应当理解的是，对具体实施例的详细说明用于说明和解释本发明，但并不用于限制本发明。

如图1所示，它在总体上示意性地图示出了本发明的旋转执行器的一个实施例的结构。从所示的实施例中可见，所述旋转执行器101由壳体102、活塞103、弹性元件104、传动轴105、转动件106和滚动轴承107等部件组成。从图1中可见，所示活塞103位于所述壳体102的内部，并且与所述壳体102的内壁形成可封闭的空间。在壳体102的外侧可安装有气阀（未示出），其作为驱动装置可以向所述空间供气从而推动所述活塞103移动。所述弹性元件104可以采用弹簧等部件，其一端抵靠所述活塞103并且对其施加弹力，而另一端抵靠所述壳体102上、例如所述壳体的端盖上。所述传动轴105的一端固定在所述活塞103上，并且所述传动轴105设置成在所述活塞103的带动下仅能在其长度方向上移动。所述转动件106与用于旋转开启例如气瓶的转动输出件108固定连接，并且同时与所述传动轴105保持转动连接，且所述转动件106设置成仅能围绕所述传动轴105的轴线转动。所述滚动轴承107的轴承座固定在所述壳体102上，并且所述转动件106安装在所述滚动轴承107的内圈内，其中，所述转动件106与所述滚动轴承107的内圈可优选地构造成一体成型。需要说明的是，所述活塞103在驱动装置的推动下沿着壳体102的内壁移动，并且所述传动轴105在所述活塞103的带动下在其长度方向上移动，从而带动所述转动件106转动所述转动输出件108。

为了将上述直线运动转化为旋转运动，具体而言，所述旋转执行器还可以包括用于防止所述传动轴转动的防转机构，同时使得所述活塞103可以相对于所述壳体102的内壁无法转动地沿着所述壳体102的长度方向滑动。在上述实施方式中，所述防转机构可以是防转块109，所述防转块109位于所述活塞103与所述壳体102的端盖之间通过螺栓110等固定在所述壳体102上。此外，在所述防转块109的表面设置有用于限制所述传动轴仅能沿其长度方向移动的限位突起，并且在所述传动轴上设置有与所述防转块109的限位突起适配的、例如沿着所述传动轴的周向均匀布置在所述传动轴的长度上的凹槽111（见图1-2）。优选地，在本实施例中，所述活塞103的横截面形状可以设置为圆形，如图3所示。

在如图1-2所示的实施例中，所述传动轴105构造成丝杠的形式，而所述转动件106则构造成丝杠螺母的形式，使得所述丝杠与所述丝杠螺母组成螺旋副，也就是说，所述丝杠与所述丝杠螺母可以采用螺纹连接等方式进行连接。

本领域技术人员同样可以理解的是，上文中提到的“所述转动件与所述传动轴保持转动连接”中的“转动连接”还可以设置成如下的形式：在所述传动轴105的表面上设置有绕着所述传动轴105的周向并且沿着所述传动轴105的长度方向延伸的第一滑槽，并且在所述转动件106的表面上设置有与所述第一滑槽适配的凸起部；或者在所述转动件106的靠近所述传动轴105的表面上设置有绕着所述转动件106的周向并且沿着所述转动件106的长度方向延伸的第二滑槽，并且在所述传动轴105的外表面上设置有与所述第二滑槽适配的凸起部。

下面结合图1和图2以气阀作为驱动装置来详细介绍所述旋转执行器101的运转方式：一开始，所述旋转执行器101处于关闭位置、即断气状态，如图1所示，当气阀的开关被操作人员打开后，所述气阀开始向所述空间供气，所述活塞103受到气体的作用向下运动，同时所述丝杠在活塞103的带动下向下移动。在所述防转块109的作用下，所述丝杠只能沿其长度方向移动。在另一方面，由于所述丝杠与所述丝杠螺母保持转动连接，因此所述丝杠螺母可以围绕所述丝杠的轴线发生转动，从而带动安装在所述丝杠螺母上的转动输出件108发生同步转动，此时所述旋转执行器101处于打开位置、即通气状态，如图2所示。当上述气阀关闭之后，所述空间内的气体被排空，所述弹性元件104依靠自身的弹力推动所述活塞103回到原位。

根据本发明的另一种的实施例，如图4-6所示，所述活塞203的横截面的形状可以设计为椭圆形、三角形、方形和多边形中的一种或多种（见图6）。由于所述活塞203的横截面并未构造成圆形，因而所述活塞203无法相对于所述壳体202的内壁发生旋转，即同样起到了防止所述活塞203转动的功能，进而有效地避免了所述传动轴205绕其自身轴线转动，因此可以有利地省去上述实施例中安装在壳体202上的防转机构。另外，关于本实施例中的壳体202、活塞203、弹性元件204、传动轴205、转动件206和滚动轴承207等部件的描述可以参考前文所述实施例，在此不再赘述。

下面结合图4和图5以气阀作为驱动装置来详细介绍所述旋转执行器201的运转方式：一开始，所述旋转执行器201处于关闭位置、即断气状态，如图4所示，当气阀的开关被操作人员打开后，所述气阀中的供气系统214开始向所述空间供气，所述活塞203受到气体的作用向下运动，同时所述传动轴205在活塞203的带动下向下移动。由于所述活塞203的横截面构造成椭圆形、三角形、方形和多边形中的一种或多种，因而所述活塞203无法相对于所述壳体202发生旋转。在另一方面，由于所述传动轴205与所述转动件206保持转动连接，因此所述转动件206绕着所述传动轴205的轴线发生转动，从而带动安装在所述转动件206上的转动输出件208发生同步转动，此时所述旋转执行器201处于打开位置、即通气状态，如图2所示。当气阀关闭之后，所述空间内的气体被排空，所述弹性元件204依靠自身的弹力推动所述活塞203回到原位。

结合上述实施方式在其它优选的实施方式中，用于防止所述传动轴转动的防转机构还可以采用防转杆209的形式。由于图4-5的实施例可以省去防转机构，在图4-5中增加防转杆209仅作为示意以便于理解。所述防转杆209的一端固定在所述活塞203上，另一端插装在所述壳体202的端盖的通孔中。由于所述端盖的通孔的限制，所述防转杆209仅能沿其长度方向移动，从而进一步限制所述活塞203转动，同时也防止所述传动轴205围绕其自身轴线转动。因此，在设有防转杆209的情形下，所述活塞203的横截面不限于构造成椭圆形、三角形、方形和多边形中的一种或多种。另外，为了便于操作人员知晓所述转动输出件208的转动角度，在所述防转杆209的表面上设置有用于显示旋转角度的刻度。

在本发明的上述实施例中，所述旋转执行器202还包括通过调整所述空间内的气体压力来控制所述转动输出件208的旋转角度的调压阀（未示出）。此外，也可考虑在所述可封闭的空间内设置有用于预旋转所述转动输出件208的预旋转装置213。需要解释的是，“预旋转”意味着所述转动输出件208按预设转动一定的角度。本实施例的旋转执行器202可以应用于关闭气瓶上的阀门。为了确保在断气时旋转执行器202能完全关闭气瓶阀门不产生泄露，在所述转动输出件208安装于气瓶上之前预旋转一定角度，从而在断气时由弹性元件204驱动转动输出件208回转，将气瓶的阀门关闭，并保证转动输出件208仍然持续施加关闭气瓶阀门的力。当然，本领域技术人员可以理解的是，所述预旋转装置213并非是必要部件，出于节省成本的目的，也可以省去预旋转装置213。

综上所述，鉴于本发明的旋转执行器具有结构简单、可操作性强等优势点，能够很好地满足工业自动化领域将直线运动转换为旋转运动的需求，因此非常值得将本发明的旋转执行器在工业自动化领域进行推广使用。

以上列举了若干具体实施例来详细阐明本发明的旋转执行器，这些个例仅供说明本发明的原理及其实施方式之用，而非对本发明的限制，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，本领域的普通技术人员还可以做出各种变形和改进。例如，上文中提到的驱动装置除了气阀还可以采用液压阀，通过液体等推动活塞运动。因此，所有等同的技术方案均应属于本发明的范畴并为本发明的各项权利要求所限定。

Claims (10)

1.一种旋转执行器，其特征在于，所述旋转执行器包括：

壳体；

活塞，其位于所述壳体内，并且与所述壳体的内壁形成可封闭的空间；

弹性元件，其一端抵靠所述活塞并且对其施加弹力，而另一端抵靠在所述壳体上；

传动轴，其一端固定在所述活塞上，并且所述传动轴设置成在所述活塞的带动下仅能在其长度方向上移动；

转动件，其与所述传动轴保持转动连接且仅能围绕其轴线转动，并且所述转动件与转动输出件保持固定连接；以及

滚动轴承，其轴承座固定在所述壳体上，并且所述转动件安装在所述滚动轴承的内圈内，

其中，所述活塞在驱动装置的推动下沿着壳体的内壁移动，并且所述传动轴在所述活塞的带动下在其长度方向上移动，从而带动所述转动件转动所述转动输出件。

2.根据权利要求1所述的旋转执行器，其特征在于，所述旋转执行器还包括用于防止所述传动轴转动的防转机构。

3.根据权利要求2所述的旋转执行器，其特征在于，所述防转机构是防转块，所述防转块固定在所述活塞与所述壳体的端盖之间，在所述防转块的表面上设置有用于限制所述传动轴仅能沿其长度方向移动的限位突起，并且在所述传动轴的表面上设置有与所述防转块的限位突起适配的凹槽。

4.根据权利要求2所述的旋转执行器，其特征在于，所述防转机构是防转杆，所述防转杆的一端固定在所述活塞上，另一端插装在所述壳体的端盖的通孔中。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的旋转执行器，其特征在于，所述传动轴是丝杠，并且所述转动件是丝杠螺母，所述丝杠与所述丝杠螺母组成螺旋副。

6.根据权利要求1-4中任一项所述的旋转执行器，其特征在于，在所述传动轴的表面上设置有绕着所述传动轴的周向并且沿着所述传动轴的长度方向延伸的第一滑槽，并且在所述转动件的表面上设置有与所述第一滑槽适配的凸起部；或者在所述转动件的靠近所述传动轴的表面上设置有绕着所述转动件的周向并且沿着所述转动件的长度方向延伸的第二滑槽，并且在所述传动轴的外表面上设置有与所述第二滑槽适配的凸起部。

7.根据权利要求1所述的旋转执行器，其特征在于，所述活塞的横截面形状为椭圆形、三角形、方形和多边形中的一种或多种。

8.根据权利要求4所述的旋转执行器，其特征在于，在所述防转杆上设置有用于显示旋转角度的刻度。

9.根据权利要求1-4中任一项所述的旋转执行器，其特征在于，在所述可封闭的空间内设置有用于预旋转所述转动输出件的预旋转装置。

10.根据权利要求1-4中任一项所述的旋转执行器，其特征在于，所述旋转执行器还包括通过调整所述空间内的气体压力来控制所述转动输出件的旋转角度的调压阀。