发明内容
针对以上很多传动装置使用场合、安装空间、运转空间受限制,成本控制不足,系统集成度复杂,故障检测耗时,故障整改效率低的问题,本发明提供了一种机械式传动装置,可以解决现有技术中的上述缺陷中至少之一。
本发明的技术方案如下:
一种机械式传动装置,包括外锁套和远端端盖,所述外锁套和远端端盖相互连接,所述远端端盖为固定端,且所述外锁套能相对于所述远端端盖进行轴向相向移动;
还包括设置在所述外锁套和所述远端端盖之间的被压缩的第一弹性储能元件、可拆卸式连接所述远端端盖并套设在所述外锁套之内的内锁套、套设在所述内锁套之内并穿过所述外锁套的推杆、位于所述推杆之内且设置在所述推杆和所述远端端盖之间的被压缩的第二弹性储能元件;其中,
所述外锁套具有解锁槽;
所述内锁套上具有向内凸出的突起特征,所述推杆上对应设有容置所述突起特征的通孔;
当所述外锁套受力而相对所述远端端盖发生移动后,所述第一弹性储能元件受压而进一步储能,当所述外锁套的解锁槽随所述外锁套移动至所述内锁套的突起特征之外,所述第二弹性储能元件推动所述推杆,使所述内锁套的突起特征向外顶出,所述推杆被所述第二弹性储能元件推动而沿轴向移动。
作为本发明所述的机械式传动装置的一种优选,所述内锁套的突起特征面向所述远端端盖的一表面为斜面,所述斜面的倾斜方向设置为便于所述内锁套的突起特征从所述推杆滑动离开,所述推杆上的所述通孔对应上述斜面的表面与所述斜面相贴合,且也为斜面。
作为本发明所述的机械式传动装置的一种优选,所述突起特征设置在一杆件上,所述杆件的一端固定于所述内锁套,另一端为自由端;所述突起特征和所述杆件设置一个或多个。
作为本发明所述的机械式传动装置的一种优选,所述外锁套设有表面突起,所述远端端盖在对应位置设有滑槽;所述表面突起设置于所述远端端盖对应位置的滑槽内,实现了所述外锁套与所述远端端盖的相互连接;并且,所述表面突起能够在所述滑槽内沿轴向滑动。
作为本发明所述的机械式传动装置的一种优选,所述外锁套的表面突起与所述解锁槽相比更靠近所述外锁套的端部。
作为本发明所述的机械式传动装置的一种优选,所述内锁套具有末端突起,所述远端端盖在对应位置设有末端槽,所述内锁套的末端突起与所述远端端盖的末端槽对应扣合,将所述内锁套的一端与所述远端端盖相固定。
作为本发明所述的机械式传动装置的一种优选,所述远端端盖还设有中心杆,所述第二弹性储能元件套设在所述中心杆上,并且一端抵在所述远端端盖端部,另一端抵在所述推杆的端部内表面。
作为本发明所述的机械式传动装置的一种优选,所述外锁套设置有限制旋转部,所述限制旋转部限制所述机械式传动装置相对于外部设备的圆周旋转。
作为本发明所述的机械式传动装置的一种优选,所述限制旋转部为设置在所述外锁套的外表面的导向突起,所述机械式传动装置安装在所述外部设备中后,所述导向突起位于所述外部设备内部设置的滑槽或轨道里,进而限制圆周旋转。
作为本发明所述的机械式传动装置的一种优选,所述远端端盖上设有限制分离部,所述限制分离部限制所述机械式传动装置与外部设备的轴向分离。
作为本发明所述的机械式传动装置的一种优选,所述限制分离部为悬臂突起,所述悬臂突起突出设置在所述远端端盖的外表面,所述远端端盖通过所述悬臂突起与所述外部设备固定连接。
作为本发明所述的机械式传动装置的一种优选,所述外锁套具有内孔,所述机械式传动装置还包括由外向内依次设置在所述外锁套的内孔中的齿槽和齿环,所述齿槽固定在所述外锁套上,所述推杆穿过所述齿槽和所述齿环;所述齿槽与所述推杆为孔轴配合,且不能相对旋转;所述推杆上设有螺旋轨道,所述齿环的内孔中设有滑块突起,所述滑块突起设置在所述螺旋轨道内;所述齿环外表面设有弹性臂,所述齿槽在内孔对应位置设有周向齿槽,所述弹性臂末端具有能插入所述周向齿槽的齿。此处的推杆上的螺旋轨道、齿槽和齿环共同执行了信号反馈功能。
作为本发明所述的机械式传动装置的一种优选,还包括复位锁套,所述复位锁套套设在所述外锁套内;所述复位锁套包括复位斜面,所述复位斜面可被所述外锁套所受的力推动而使所述复位锁套旋转;所述复位锁套还包括复位锁止,所述外锁套对应所述复位锁止还设有复位止档,其中,所述复位锁套旋转后,及所述外锁套在第一弹性储能元件的推动下回到原位后,所述复位止档挡在所述复位锁止的端面延长线位置。此处的复位锁套、外锁套和第一弹性储能元件共同执行了复位和运行完毕后的自锁功能。
作为本发明所述的机械式传动装置的一种优选,所述外锁套具有内孔,所述机械式传动装置还包括由外向内依次设置在所述外锁套的内孔中的齿槽和齿环,所述齿槽固定在所述外锁套上,所述推杆穿过所述齿槽和所述齿环;所述齿槽与所述推杆为孔轴配合,且不能相对旋转;所述推杆上设有螺旋轨道,所述齿环的内孔中设有滑块突起,所述滑块突起设置在所述螺旋轨道内;所述齿环外表面设有弹性臂,所述齿槽在内孔对应位置设有周向齿槽,所述弹性臂末端具有能插入所述周向齿槽的齿;
所述的机械式传动装置还包括复位锁套,所述复位锁套套设在所述外锁套内,所述齿槽和齿环套设在所述复位锁套内;所述复位锁套包括复位斜面,所述复位斜面可被所述外锁套所受的力推动而使所述复位锁套旋转;所述复位锁套还包括复位锁止,所述外锁套对应所述复位锁止还设有复位止档,其中,所述复位锁套旋转后,及所述外锁套在第一弹性储能元件的推动下回到原位后,所述复位止档挡在所述复位锁止的端面延长线位置。在该实施例中,机械式传动装置同时具有信号反馈功能、复位和运行完毕后的自锁功能。
作为本发明所述的机械式传动装置的一种优选,所述外锁套具有粗部和细部,所述齿槽和齿环设置在所述外锁套的粗部的内孔中;所述复位锁套包括大口径部和小口径部,所述复位锁套的大口径部位于所述外锁套的粗部的内孔中,所述复位锁套的小口径部位于所述外锁套的细部的内孔中;所述复位锁套的小口径部与所述内锁套的端部相对设置。
作为本发明所述的机械式传动装置的一种优选,所述齿槽具有卡扣特征,相应地,所述外锁套具有容置槽,所述卡扣特征的形状与所述容置槽的形状适配,将所述齿槽的卡扣特征安装在所述外锁套的容置槽内,进而将所述齿槽固定在所述外锁套上。
作为本发明所述的机械式传动装置的一种优选,所述复位锁止为在所述复位锁套的大口径部的边缘沿轴向延伸的杆状,并且其端部具有沿径向往外延伸的外延部。
作为本发明所述的机械式传动装置的一种优选,所述外锁套的内表面设有限位条,所述复位锁套的大口径部的底面边缘设有对应卡槽,所述外锁套的限位条卡设在所述复位锁套的卡槽内,阻止了所述复位锁套与外锁套之间的相对旋转;并且,所述限位条的长度还设置为能够保证在所述复位锁套被推动时,所述限位条脱离所述卡槽,使所述复位锁套能够相对于所述外锁套沿周向旋转。
一种系统,其包括上述任一的机械式传动装置。
一种使用上述的机械式传动装置的机械传动方法,其包括:
向所述外锁套施加触发力或触发信号,使所述外锁套相对所述远端端盖移动,同时所述第一弹性储能元件被进一步压缩;
所述外锁套的解锁槽移动至所述内锁套的突起特征之外时,所述第二弹性储能元件推动所述推杆,使所述内锁套的突起特征向外顶出,所述推杆被所述第二弹性储能元件推动而移动,实现进给;
进给完成后,移除所述触发力或触发信号,所述第一弹性储能元件推动所述外锁套复位。
一种使用上述的机械式传动装置的信号反馈及锁止方法,其包括:
向所述外锁套施加触发力或触发信号,使所述外锁套相对所述远端端盖移动,同时所述第一弹性储能元件被进一步压缩;预定时间或距离后,所述触发力或触发信号同时施加至所述复位锁套,使所述复位锁套发生旋转;
所述外锁套的解锁槽移动至所述内锁套的突起特征之外时,所述第二弹性储能元件推动所述推杆,使所述内锁套的突起特征向外顶出,所述推杆被所述第二弹性储能元件推动而移动,实现进给;同时所述推杆带动所述齿环在所述齿槽内旋转,所述齿环的弹性臂碰撞所述齿槽的周向齿槽发出声音,实现信号反馈;
进给完成后,移除所述触发力或触发信号,所述第一弹性储能元件推动所述外锁套复位,复位完成后所述外锁套的复位止档挡在所述复位锁套的复位锁止之外,防止所述机械式传动装置再次被触发。
与现有技术相比,本发明的有益效果如下:
1.本发明的传动装置是一种纯机械结构的模块化装置,因此具备机械结构可靠性高、稳定性好的固有属性。
2.本发明装置的触发、蓄能、信号反馈、复位、锁定功能,均可以集成在一种机械传动装置内,技术方案本身具备多种的功能特性和自动运行特性,可以实现具体机械传动装置的多功能性。
3.本发明装置的信号反馈功能可以作为信息交互的接口,通过具体的声音反馈、触觉反馈,向外部发送信号,使装置本身的功能状态可以被使用者或者传感器监测,从而便于使用者或者设备进行下一步的控制或决策执行,因此装置本身具备闭环系统的属性,可以大大提高应用设备的安全性、可靠性,降低了系统复杂程度,提高故障发生后的排查效率。
4.本发明作为一种多功能性的机械传动装置,可以结合应用在多种领域中(例如机械工程、检验、生产、精密仪器、能源化工、医用器械器材、农林、运输等具体领域的设备),技术方案的适用性广泛。
5.本发明的传动装置所包含的触发、蓄能、信号反馈、复位、锁定的功能,可以根据不同的使用目标群体(例如高等院校,科研单位,企业,教育系统,医疗系统等),进行合理的产品化适配,可以使用金属材质或高分子材质制造,可以作为重复性使用或一次性使用的传动装置。
当然,实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
具体实施方式
本发明涉及配置成机构触发、机构蓄能、机构信号反馈、机构复位、机构锁定功能相结合的一种机械式传动装置。本发明还涉及包括这种装置的相关集成系统。本发明还涉及配置成机构触发、机构蓄能、机构信号反馈、机构复位、机构锁定功能相结合的一种机械传动布局和/或方法。
本发明的传动装置主要针对人员操作不便的机械工程、检验、生产、精密仪器、医用器械器材、农林、运输等领域的设备中对机械机构运转自动化程度要求较高的领域和/或使用场合。
通过合理布置机械传动装置传动组件上的各个传动件,以及包括在各个传动件上所布置的结构特征,本发明提供了一种可自动触发、触发后自动执行进给动作、结束进给动作后可自动复位并自动锁止的传动装置。同时,针对不同使用领域和/或使用场合的需求,可在传动装置内灵活设置信号反馈装置和/或信号反馈结构特征,进而进一步扩展传动装置的信号反馈功能,加强装置的可操作性,可适应多种运转场景。
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例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。
在本发明的描述中,需要说明的是,术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。此外,术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例
本发明的实施例涉及配置成触发、蓄能、进给、信号反馈、复位、锁定等功能相结合的一种机械式传动装置。该传动装置可以作为独立组件应用到设备中,以完成不同使用时序下的多任务目标。
请参见图1,其展示了本实施例提供的一种传动装置A经过生产及组装后的原始状态。
请参见图2,其展示了传动装置A的零部件分解图,图2中可见,传动装置A包括如下零部件:
齿槽1;
齿环2;
复位锁套3;
外锁套4;
推杆5;
内锁套6;
远端端盖7;
复位弹簧8;
进给弹簧9。
以下将结合其他附图说明上述各零部件的结构和安装关系。
请结合参见图3和图4,其展示了传动装置A在原始状态下的不同截面方向的轴向剖面图。
在图3和图4中,设置位于该传动装置A两端及外侧的零件分别为外锁套4和远端端盖7。该外锁套4和远端端盖7相互连接,并且外锁套4和远端端盖7能发生轴向相对位移;复位弹簧8设置在外锁套4和远端端盖7之间,且在外锁套4向远端端盖7移动时储能。
此处,定义外锁套4所处位置为近端,远端端盖7所处位置为远端。所述近端为传动装置A的执行端,用于接收外部设备或系统的触发力或触发信号;所述远端为传动装置A的固定端,实现传动装置A与设备或系统的固定连接。
请结合参见图3、图4、图5、图6,其中图5为外锁套4的立体结构示意图,图6为远端端盖7的立体结构示意图。结合上述各图中所示,外锁套4与远端端盖7的相互连接结构具体为:
外锁套4设有表面突起406,在图5中,外锁套4设有两个表面突起406,两个表面突起406相背设置;更具体地,在图3和图5所示的外锁套4包括粗部41和细部42两个部分,两个表面突起406设置在外锁套4的细部42上;
远端端盖7设有滑槽702,在图6中,远端端盖7设有两个滑槽702,两个滑槽702相对设置;
将表面突起406设置于对应位置的滑槽702内,即实现了外锁套4与远端端盖7的相互连接;并且,表面突起406能够在滑槽702内沿轴向滑动。
更优地,表面突起406沿外锁套4周向的长度与滑槽702沿远端端盖7周向的长度相匹配,阻止外锁套4与远端端盖7的相对旋转。
此外,外锁套4还包括如下结构:
设置在细部42上的解锁槽405,具体地,解锁槽405设置两个,两个所述解锁槽405相对设置;解锁槽405相对于表面突起406更加靠近近端,且与表面突起406在周向错开设置;
设置在粗部41上的导向突起404,具体地,导向突起404设置两个,两个所述导向突起404相对设置;导向突起404可以限制传动装置A相对于外部设备B的圆周旋转,具体地,传动装置A安装在外部设备B中后,导向突起404设置在外部设备B内部设置的滑槽或轨道里,进而限制圆周旋转。传动装置A的导向突起404与外部设备B的滑槽或轨道的一个具体结构如图7所示。
设置在粗部41上的滑槽403,具体地,滑槽403设置两个,两个所述滑槽403相对设置;在图5中,滑槽403具体呈T字形;
设置在粗部41上的复位止档402,具体地,复位止档402设置两个,两个所述复位止档402相对设置;在图5中,复位止档402是由呈L形的孔形成的挡块,所述L形的孔的一端向外连通;
设置在粗部41上的触发面401,具体地,触发面401为V型槽的内表面。
远端端盖7还包括如下结构:
基底71,在图6中为一圆板状;
圆筒部72,为沿基底71的一表面垂直向外延伸形成的,并且圆筒部72的中心轴与远端端盖7的中心轴一致;滑槽702设置在该圆筒部72上;
中心杆701,沿远端端盖7的轴心方向设置,一端固定于远端端盖7的基底71上,另一端为自由端;并且,中心杆701位于圆筒部72内部;
末端槽703,设置在圆筒部72的底部位置;按照图6中所示,末端槽703设置两个,两个所述末端槽703相对设置;在图6中,每个末端槽703还包括设置在槽体两侧的凸起703a;
悬臂突起704,突出设置在圆筒部72的外表面,在图6所示的结构中,共设置两个悬臂突起704,两个所述悬臂突起704相背设置。远端端盖7通过悬臂突起704与外部设备B固定连接,悬臂突起704可以限制传动装置A与设备B的轴向分离。悬臂突起704与外部设备B固定连接的一个具体结构可以如图8所示,通过将传动装置A的悬臂突起704设置在外部设备B的卡槽之内限制传动装置A与设备B的轴向分离。
请再次参见图3,复位弹簧8被压缩在外锁套4与远端端盖7之间,以使外锁套4相对于远端端盖7发生相向轴向移动时,复位弹簧8能被逐渐压缩而储能。具体地,请参见图4并结合图6所示,复位弹簧8的一端抵在外锁套4的粗部41的端部,另一端设置在远端端盖7的悬臂突起704的内表面与圆筒部72之间的空间内。
请参见图2,并结合参见图3和图4,传动装置A的推杆5为进给部件,通过向图3和图4所示方位的左侧运动实现进给。具体地,推杆5与内锁套6、外锁套4共同配合实现触发后的解锁及进给功能。具体地,
请结合参见图2、图4和图9、图10,其中图9为内锁套6的立体结构示意图,图10为推杆5的立体结构示意图。
首先请参见图3,内锁套6位于外锁套4与远端端盖7形成的空腔内,具体地,内锁套6整体位于外锁套4之内,具体地在图3中可见,内锁套6的一部分位于远端端盖7之内,另一部分套设在外锁套4之内,并且内锁套6靠近远端端盖7的一段与远端端盖7之间具有一环形空间,在外锁套4向远端端盖7移动时,所述环形空间为移动后的外锁套4的细部42的端部一段提供容纳空间,从而实现所述外锁套4在远端端盖7内的滑动。
请再次参见图3,内锁套6可拆卸式连接在远端端盖7上。具体地,内锁套6的远端具有末端突起602,其中在图9所示的结构中,末端突起602设置有两个,且两个末端突起602相对设置;请结合参见图3以及图6中的远端端盖7,内锁套6的末端突起602与远端端盖7的末端槽703对应扣合,将内锁套6的远端与远端端盖7相固定,从而固定了内锁套6。
请结合参见图2、图3、图9和图10,其中如图3和图4所示,推杆5的远端的一段套设在内锁套6之内。具体地,请结合参见图9和图10,推杆5的位于内锁套6之内的一段上具有两个对称的通孔503(如图9和图4所示),内锁套6向内凸设有两个突起特征部601(如图10和图4所示),这两个突起特征部601相对设置。传动装置A在原始状态下,内锁套6的每个突起特征部601插入对应的推杆5的通孔503内,将推杆5固定于内锁套6。具体地,请参见图9,每个突起特征部601分别设置在一杆件61上。更优地,内锁套6的突起特征601面向所述远端端盖7的一表面为斜面,该斜面的倾斜角度便于进给弹簧9将内锁套6的突起特征部601从推杆5的通孔503中推出,所述推杆5上的所述通孔503对应上述斜面的表面与所述斜面相贴合,且也为斜面。
推杆5的近端穿过外锁套4、复位锁套3、齿槽1、齿环2组成的组件。请参见图3,齿环2、齿槽1、复位锁套3按照由内向外的顺序依次套设在外锁套4之内,推杆5穿过外锁套4、复位锁套3、齿槽1、齿环2套设后形成的中心孔,并且推杆5的近端露出在外锁套4、复位锁套3、齿槽1、齿环2组成的组件的近端之外。
以下详细介绍外锁套4、复位锁套3、齿槽1、齿环2组成的组件的具体结构。
请结合参见图2、图3、图4、图5和图11,其中图11为复位锁套3的立体结构示意图。如图11所示,复位锁套3包括大口径部31和小口径部32,复位锁套3的大口径部31套设于外锁套4的粗部41之内,复位锁套3的小口径部32套设于外锁套4的细部42之内,推杆5的一段套设在复位锁套3的小口径部32之内。
在传动装置A的原始状态下,复位锁套3与外锁套4设有防止相对旋转的结构。具体地,请结合参见图5和图11,外锁套4的内表面设有相对设置的两根限位条407,复位锁套3的大口径部31的底面边缘设有对应的两个卡槽311;在传动装置A的原始状态下,外锁套4的限位条407卡设在复位锁套3的卡槽311内,阻止了复位锁套3与外锁套4之间的相对旋转;并且,由于在传动装置A的复位状态下,还需要复位锁套3能够相对于外锁套4旋转,因此限位条407的长度还设置为能够保证在复位状态下,限位条407脱离卡槽311,进而复位锁套3能够相对于外锁套4沿周向旋转。
以下介绍复位锁套3的一种具体结构。请参见图11,复位锁套3的大口径部具有复位锁止301,复位锁止301在相对方向分别设置一个,共设置两个,复位锁止301为在复位锁套3的大口径部31的边缘沿轴向向近端延伸的杆状,并且其端部具有沿径向往外延伸的外延部3011;此外,复位锁套3的大口径部31还设有具有复位斜面302的复位部303,复位部303在相对方向分别设置一个,共设置两个;并且复位部303在复位锁套3的大口径部31的边缘沿轴向向近端延伸设置。
外锁套4上设有与复位锁套3的复位锁止301相配合的结构。具体地,请参见图5,外锁套4设有分别与每个复位锁止301配套的两个复位止档402,每个复位止档402具体由L形槽限定而形成,该L形槽的一条边贯通至外锁套4的端面,另一条边与外锁套4的端面边缘平行。
以下介绍齿槽1与齿环2的具体结构。
请结合参见图2、图3、图4、图5和图12,其中图12为齿槽1的立体结构示意图。齿槽1固定于外锁套4上。具体地,齿槽1具有卡扣特征103,相应地,外锁套4的粗部41具有容置槽403,卡扣特征103的形状与容置槽403的形状适配,将卡扣特征103安装在容置槽403内,即实现了将齿槽1固定在外锁套4上。在图5和图12所示的结构中,卡扣特征103和容置槽403分别设置两个,并且卡扣特征103和容置槽403的形状均为T字形。
请结合参见图2、图3、图4、图12和图13,其中图13为齿环2的立体结构示意图。如图3和图4所示,齿环2嵌套在齿槽1的内孔中。具体地,在图13中,齿环2具有弹性臂201,弹性臂201的一端固定在齿环2的外周侧,另一端为自由端;对应弹性臂201,在图12中,齿槽1的内孔中具有周向齿槽102。齿环2通过弹性臂201在齿槽1的周向齿槽102内张紧,并且,弹性臂201的自由端具有能够插入周向齿槽102内的齿2011。在图13所示的齿环2的结构中,共设置两条弹性臂201,两条弹性臂201沿齿环2周向呈中心对称设置。
在本实施例的该传动装置A中,齿槽1与推杆5分别设有限制推杆5旋转运动的配合结构,具体地,齿槽1的端面孔101为非圆形,推杆5的端面特征501为与齿槽1的端面孔101匹配的非圆形,齿槽1与推杆5为非圆形的孔轴配合,进而齿槽1通过端面孔101限制了推杆5的旋转运动,使推杆5只能沿轴向执行平移运动。
在本实施例的该传动装置A中,齿环2与推杆5分别设有相配合以使齿环2旋转的结构。具体地,推杆5的外表面具有两条向下凹的螺旋轨道502(如图10所示),并且两条螺旋轨道502在推杆5的外表面为180度对称布置;齿环2的内孔203中在对应位置具有两个滑块突起202。齿环2的滑块突起202分别位于推杆5的对应螺旋轨道502内,并且齿环2的滑块突起202与推杆5的螺旋轨道502为间隙配合。
综合上述结构,并参见图3和图4,可见推杆5由远端向近端依次穿过内锁套6、复位锁套3的小口径部32、齿环2的内孔203、齿槽1的端面孔101,其近端露出外锁套4之外。
以下具体说明进给弹簧9的安装结构。
请结合参见图2、图3、图4及图6,远端端盖7的内部沿轴心方向设有一中心杆701,进给弹簧9套设在该中心杆701上,推杆5套设在中心杆701和进给弹簧9之外,并且进给弹簧9的一端抵在远端端盖7设置中心杆701的表面上,进给弹簧9的另一端抵在推杆5的内端面上。
本实施例的传动装置A的触发、蓄能、进给、复位、锁定、信号反馈功能通过在具体的产品任务完成过程中得以清楚的体现。具体的产品任务过程包括但不限于原始状态、触发状态、运行状态、结束状态。传动装置A通过不同的功能组合,从而完成产品既定的上述任务。传动装置A的不同功能伴随产品任务完成过程的详述示例性说明如下。
第一、当产品处于原始状态时,传动装置A具备锁定和蓄能功能。
图3和图4所示为本实施例的传动装置A的原始状态。
其中,图3为传动装置A在原始状态下的轴向剖面图。在图3中,布置于传动装置A两端的零件分别为外锁套4和远端端盖7,并定义外锁套4所处位置为近端,远端端盖7所处位置为远端。所述近端为传动装置A的执行端,用于接收外部设备或系统的触发力或触发信号,从而释放内部蓄能。所述远端为传动装置A的固定端,传动装置A的固定结构也布置在远端,用于实现传动装置A与外部设备或系统的固定连接。
图3可以清楚的表明各零部件的安装关系,图中可见,传动装置A从内向外依次为进给弹簧9、推杆5、齿环2、齿槽1、复位锁套3、内锁套6、外锁套4、复位弹簧8、远端端盖7,进给弹簧9套设在远端端盖7的中心杆701上。
其中,传动装置A在安装时,复位锁套3、齿环2、齿槽1从近端安装在外锁套4的粗部41的近端内孔中;推杆5、内锁套6从远端安装在外锁套4的细部42的远端内孔中。然后,依次从远端将复位弹簧8嵌套在外锁套4的外表面,将进给弹簧9嵌套进推杆5的内孔中。最后,从远端安装远端端盖7。
如图3所示,当安装远端端盖7安装到位后,外锁套4的表面突起406与远端端盖7的滑槽702 扣合,内锁套6的末端突起602与远端端盖7的末端槽703扣合,此时,复位弹簧8被压缩在外锁套4与远端端盖7之间,进给弹簧9被压缩在推杆5和远端端盖7之间,在复位弹簧8和进给弹簧9张力作用下,内锁套6的末端突起602与远端端盖7的末端槽703扣合紧密,外锁套4的表面突起406和远端端盖7的滑槽702扣合紧密。
由此,传动装置A在产品原始状态下,具备自我锁定的功能,同时,由于复位弹簧8和进给弹簧9在传动装置A锁定功能下被压缩,因此传动装置A也具备蓄能的功能。这将对传动装置A后续触发、复位、信号反馈等时序功能的实现产生有益效果。
图4为图3中传动装置A围绕轴向旋转90度的剖面图。需要特别注意的是,在推杆5的外表面有两个对称的通孔503,分别与内锁套6上向内的两个突起特征601配合。在传动装置A的锁定和蓄能状态下,进给弹簧9有带动推杆5和内锁套6一起向近端运动的趋势,而在外锁套4的细部42的远端内孔中,突起特征601被外锁套4限制无法在进给弹簧9的作用下周向扩张,因此推杆5的通孔503被突起特征601限制,实现了在锁定状态下,传动装置A不会因为受到冲击、振动等环境干扰而被误触发,大大增强了传动装置A的稳定性。
需特别注意的是,在本实施例中,图3、图4中所示的传动装置A所具备的信号反馈功能是一种发声功能,是在具体的产品运行状态中得以体现的。当传动装置A被触发后,产品会进入运行状态,传动装置A会伴随着产品运行状态不断的发出“哒哒”声音。具体的,信号反馈功能在图4所示的组成部分中,主要是通过推杆5的动作传动、以及布置在传动装置A近端的齿槽1和齿环2共同作用实现的,发出“哒哒”的声音效果是通过图2中齿环2的弹性臂201对齿槽1的周向齿槽102的机械碰撞而产生的。具体的发声机理将在产品运行状态时详细描述。
通过此种信号反馈功能,运行状态时,传动装置A可以对外发出声音信号,此功能可作为人机交互或机内交互的接口功能,使传动装置A的功能状态可以被使用者或者传感器监测,从而便于使用者或者设备进行后续的控制或决策执行。
在图4所述的安装状态下,齿槽1嵌套在外锁套4的粗部41的近端内孔中,齿环2嵌套在齿槽1的内孔中。
图14a和图14b是只保留齿槽1、齿环2和推杆5而去掉了其他零部件的示意图。图14a示出了齿槽1、齿环2和推杆5的具体配合关系,图14b示出了齿槽1和齿环2的具体配合关系。具体地,齿槽1与推杆5为孔轴配合,两者不能相对旋转,具体地是图14a中,齿槽1的端面孔101与推杆5的端面特征501相配合;齿环2和推杆5为间隙配合,具体是图14a中,齿环2的滑块突起202与推杆5的螺旋轨道502配合;齿槽1和齿环2为间隙配合,具体是图14b中的弹性臂201的齿2011与周向齿槽102的齿形互相配合。
其中,图14a所示为近端向远端的外部观察视角,图14b所示为远端向近端的内部观察视角。
在图14a中,推杆5的端面特征501与齿槽1的端面孔101配合,并且由图3、图4可知推杆5伸出齿槽1的端面孔101并朝向近端,端面特征501与端面孔101为非圆形的孔轴配合,这样的配合形态有利于齿环1通过端面孔101限制推杆5,使推杆5不能进行旋转运动,而只能沿轴向执行平移运动。
并且,推杆5的外表面有图10所示的180度对称布置的螺旋轨道502。在图14a中,齿环2的滑块突起202与推杆5的螺旋轨道502为间隙配合。图14b中,齿环2通过弹性臂201在齿槽1的周向齿槽102内张紧。
在此原始的锁定和蓄能状态下,信号反馈功能处于待命状态,并不会被触发。
第二、产品的触发状态及进给功能、信号反馈功能。
当产品处于触发状态时,传动装置A会受到来自产品内部其他配合部件的触发力或触发信号,图15为传动装置A触发状态的示意图。
在图15中,当外锁套4的触发面401受到触发力F时,外锁套4向远端移动并逐渐压缩复位弹簧8。在触发力F的持续作用下,传动装置A将会打破锁定状态和进给弹簧的蓄力状态。
图16为传动装置A的触发状态轴向剖面图。如图16所示,在外锁套4向远端压缩复位弹簧8的过程中,外锁套4上的解锁槽405也随着外锁套4向远端轴向移动,当移动到图16位置时,外锁套4在解锁槽405的作用下,解除了图4中对内锁套6上突起特征601的周向扩张限制,进给弹簧9的蓄力将会向近端开始释放,有推动推杆5向近端移动的推动力,在此推动力下,推杆5的通孔503在进给弹簧9的推力作用下,把内锁套6上的突起特征601往周向顶开,如图16所示,当突起特征601被顶到解锁槽405内的时候,推杆5开始向近端移动,传动装置A实现进给功能。
此时,安装在外锁套4内部的齿环2、齿槽1、复位锁套3、内锁套6在轴向上互相支撑(复位锁套3与内锁套6在轴向相对或者相抵),由图3及图4可知,内锁套6的末端突起602与远端端盖7的末端槽703扣合,而远端端盖7通过悬臂突起704与外部设备固定连接。因此当产品处于触发状态时,齿环2、齿槽1、复位锁套3、内锁套6不会随着推杆5发生轴向位移。
在图15中,触发力F除了作用在外锁套4的触发面401上,也会作用在复位锁套3的复位斜面302 上,导致复位锁套3沿轴向发生旋转,结合图17a所示。例如,可以通过自由的设置触发面401 和复位斜面302的相对轴向距离,进而实现先让外锁套4向远端轴向位移,再让复位锁套3沿轴向发生旋转的动作,旋转后的相对位置关系如图17b所示。此时复位锁止301的圆周位置随着复位锁套3的旋转而相对于图17a发生了明显变化,这将对装置后续复位功能的实现是有益的。
当产品处于运行状态时,传动装置A具备进给和信号反馈功能,图18a为传动装置A的进给功能轴向剖面图,图18b为传动装置A的进给功能示意图。
图18a中,推杆5解除锁定后,进给弹簧9直接推动推杆5向近端发生轴向移动,从而完成传动装置A的进给功能。
在推杆5向近端平移的过程中,螺旋轨道502也随着推杆5露出传动装置A,如图18b所示。
图19a、图19b为传动装置A中推杆5、齿槽1、齿环2的信号反馈原始位置及执行状态。图19a中,推杆5的螺旋轨道502在向近端平移过程中驱动齿环2的滑块突起202发生旋转运动,当齿环2在齿槽1内旋转时,齿环2的弹性臂201会发生弹性形变,刮擦齿槽1内部的周向齿槽102。从图19b中可以看出,在推杆5向近端移动的过程中,齿环2绕轴向已经相对于图19a的原始位置发生了一定角度的转动,齿环2的弹性臂201通过刮擦齿槽1的周向齿槽102,从而产生信号声音,用来提示相关操作人员传动装置A正在执行进给功能。
第三、传动装置A的复位、锁定和信号反馈功能。
当进给动作结束后,整个机构处于结束状态时,传动装置A具备复位、锁定和信号反馈功能。值得注意的是,传动装置A的复位和锁定功能是时序功能,是在产品处于初始状态和触发状态时首先进行准备动作,进而在产品结束状态下完成最终实施的时序功能。传动装置A的复位和锁定功能主要通过外锁套 4和复位锁套3实现。具体的时序实现过程将结合图示进行详细说明。
图20a为产品初始状态下传动装置A示意图,图20b为产品触发状态下传动装置A示意图,图20c为产品结束状态下传动装置A示意图。
图21a为产品初始状态下外锁套4与复位锁套3的相对位置,图21b为产品触发状态下外锁套4与复位锁套3的相对位置,图21c为产品结束状态下外锁套4与复位锁套相对位置。
图22a为产品初始状态下复位锁套3的复位锁止301与外锁套4的复位止档402相对位置,图22b为产品触发状态下复位锁套3的复位锁止301与外锁套4的复位止档402相对位置,图22c为产品结束状态下复位锁套3的复位锁止301与外锁套4的复位止档402相对位置。
图20a中,传动装置A保持初始安装状态,在此状态下,复位锁套3安装在外锁套4的近端内孔中,如图21a所示。并且,可以在去除冗余特征的图22a中明显的看到,在初始安装状态下,外锁套4的复位止挡402相对于复位锁套3的复位锁止301更加靠近近端布置。此时,复位弹簧8保持初始压缩状态,未受到来自外部的触发力。
在图20b中,传动装置A被来自外部的触发力F触发。当外锁套4受到沿轴向指向远端的触发力F时,外锁套4将向远端压缩复位弹簧8。由图17b可知,触发力F除了作用在外锁套4上使之向远端轴向位移,也会作用在复位锁套3上使之相对于外锁套4发生旋转。此时,复位锁套3的复位锁止301相对于图21a也发生了旋转变化,如图21b所示。并且,可以在去除冗余特征的图22b中明显的看到,在触发状态下,由于外锁套4向远端轴向发生了位移,因此复位锁套3的复位锁止301相对于外锁套4的复位止挡402更加靠近近端方向,此时,复位弹簧8在触发力F的作用下被外锁套4二次压缩。
图20a,20b,21a,21b,22a,22b清楚的描述了传动装置A进行复位和锁定功能的准备动作。
在图20c中,产品处于结束状态,此时的传动装置A已经完成进给功能。在上一步骤中,由于复位弹簧8被外锁套4压缩,因此当触发力F被移除后,复位弹簧8将对外锁套4向近端释放二次压缩的弹簧蓄力F1,如图20c所示,复位弹簧8将推动外锁套4向近端轴向位移。由于在上一步骤中,复位锁套3的复位锁止301相对于外锁套4的复位止挡402更加靠近近端方向,因此在外锁套4向近端轴向位移的过程中,复位止挡402将会持续抵靠着复位锁止301的斜面特征,使复位锁止301发生弹性变形并沿周向向内收缩,直至复位弹簧8完全释放弹簧蓄力F,复位锁止301落入复位止挡402中,如图21c所示。相比图21b的状态,在图21c中,复位锁止301有一部分被复位止挡402所遮挡,此时外锁套4的复位止挡402相对于复位锁套3的复位锁止301更加靠近近端方向,如去除冗余特征的图22c所示。
对比图20c和图20a,可以清楚的看到在产品初始状态和结束状态下,外锁套4的相对位置没有发生变化,并且复位弹簧8均保持初始压缩状态,因此传动装置A完成了复位功能。
特别的,在图22c中,当外锁套4再次受到来自外部沿轴向指向远端的触发力F时,复位锁套3的复位锁止301可以抵挡外锁套4的复位止挡402,进而,外锁套4无法向远端再次移动,因此传动装置A在完成复位功能的同时,也具备了锁定功能。
特别的,在图22c中,由于复位锁套3的复位锁止301在落入外锁套4复位止挡402的过程中发生了弹性变形沿周向向内收缩,而在落入复位止挡402后,复位锁止301是可以弹性恢复的,因此在复位锁止301瞬间的弹性恢复作用下,与外锁套4的粗部41的近端内孔孔壁发声碰撞,进而产生信号声音,提示人员传动装置A已经完成复位并锁定的功能。
由此,传动装置A伴随着产品的原始状态、触发状态、运行状态、结束状态分别按时序的完成了触发、蓄能、信号反馈、复位、锁定的功能。
本发明及上述实施例的传动装置A在具体的应用场合中,与设备B集成状态例如如图23所示,其中,传动装置A在图3中所示为已经装入设备B中还未开始运行的原始状态。
上述实施例的传动装置A有两个安装接口,分别为远端端盖7上的悬臂突起704和外锁套4上的导向突起404。当传动装置A与设备B连接后,悬臂突起704可以限制传动装置A与设备B的轴向分离,如图8所示,导向突起404可以限制传动装置A与设备B的圆周旋转,如图7所示。通过传动装置A的这两个安装接口,可以确保与设备B连接后,传动装置A不会相对于设备B发生任何移动,从而使传动装置A与设备B的连接效果是牢固可靠的。
在图23所示原始状态中,设备B的内部零件或信号可以对传动装置A施加最初的触发力或触发信号,用来打破传动装置A的原始状态,从而使传动装置完成进行一系列的时序动作。
本发明提供了一种机械式传动装置。
本发明所涉及的传动装置可以作为独立组件,通过物理连接方式例如安装卡扣等与控制系统接合,可以独立完成触发、蓄能、信号反馈、复位、锁定相结合的时序组合功能,因此传动装置故障机理也独立存在,并不会受到电路逻辑、软件控制的干扰影响,更加方便的识别故障机理,快速解决实际问题,便于迅速恢复系统正常运转,提高了系统可靠度,降低系统复杂程度。
本发明传动装置可以独立完成触发、蓄能、信号反馈、复位、锁定时序组合功能,可以作为独立的机械自动化装置,对于对操作空间有要求或对人身安全有要求,不便于人工干预的场合,装置可以独立的完成先后时序功能,进而完成不需要人工干预的复杂传动动作。
本发明的传动装置结构上采用轴向嵌套式设计,机构组合的集成度高,避免了传动空间较小的问题。根据不同的使用空间要求,可选择性的使用金属或高分子材质进行生产制造,当使用高分子材质时可以大幅度降低生产成本。结合高分子产品生产批量大、成本低廉的优势,可以把装置从重复使用的场合,扩展到一次性使用或完成预期的使用需求后进行更换使用的场合,可以有效避免金属传动装置所产生的磨损、维护成本和保养成本。同时,每次用成本低廉的传动装置进行替换,确保传动装置常用常新,提高了产品使用周期内的稳定性。
本发明的传动装置信号反馈机理是使用推杆上的螺纹轨道驱动齿环转动,刮擦齿槽以发出连续或者断续的声音反馈、触觉反馈。
本发明的传动装置的内锁套被嵌套在外锁套内,外锁套要向远端轴向移动较长的距离才可以触发内锁套,因此使用前可以防止误触发。
本发明的传动装置复位时,复位锁套绕轴向旋转后,外锁套与复位锁套在复位弹簧的作用下,复位锁套的锁止可以落入外锁套的止挡内,因此使用后可以防止二次复用,具备更优的安全性。
本发明的机械式传动装置具有以下优势:
1.本发明的传动装置是一种纯机械结构的模块化装置,因此具备机械结构可靠性高、稳定性好的固有属性。
2.本发明装置的触发、蓄能、信号反馈、复位、锁定功能,均可以集成在一种机械传动装置内,技术方案本身具备多种的功能特性和自动运行特性,可以实现具体机械传动装置的多功能性。
3.本发明装置的信号反馈功能可以作为信息交互的接口,通过具体的声音反馈、触觉反馈,向外部发送信号,使装置本身的功能状态可以被使用者或者传感器监测,从而便于使用者或者设备进行下一步的控制或决策执行,因此装置本身具备闭环系统的属性,可以大大提高应用设备的安全性、可靠性,降低了系统复杂程度,提高故障发生后的排查效率。
4.本发明作为一种多功能性的机械传动装置,可以结合应用在多种领域中(例如机械工程、检验、生产、精密仪器、能源化工、医用器械器材、农林、运输等具体领域的设备),技术方案的适用性广泛。
5.本发明的传动装置所包含的触发、蓄能、信号反馈、复位、锁定的功能,可以根据不同的使用目标群体(例如高等院校,科研单位,企业,教育系统,医疗系统等),进行合理的产品化适配,可以使用金属材质或高分子材质制造,可以作为重复性使用或一次性使用的传动装置。
最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。