CN111477477B - 一种行程碰块转换器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种行程碰块转换器，其中，推杆包括用于接收碰块动作的前端部；瞬动组件包括：齿条、与齿条插接锁止的锁止机构、与齿条齿面啮合的齿轮组；推杆上套设齿条及解锁机构；解锁机构与锁止机构通过在推杆轴向上碰触程度的变化触发锁止机构与齿条的限位锁止状态；齿轮组包括与齿条啮合的齿轮、单向提供齿面啮合传动力的单向离合器、提供齿面啮合传动力的碰块盘、接收外部触碰的自保持盘；自保持盘且通过其回转面的圆弧接触面与自保持机构前端的滚动件来进行连续的转动定格；锁止机构包括：与锁腔配合的锁销、碰撞并使锁销脱离齿条限位的斜接触面；解锁机构包括：与斜接触面接触碰撞的脱开滚动件、与锁止机构产生锁销动作保持的快脱滚动件。

Description

一种行程碰块转换器

技术领域

本发明涉及一种机械行程碰块转换器，具体涉及一种适合于让机械领域中使用的常规的碰块动作，转换为另一种交替变化的、自保持的、瞬动的碰块动作。

背景技术

行程碰块在机械领域中使用很常见。例如，加工中心运动轴方向上的行程碰块，碰压行程开关时，可以触发回零点或超程保护的功能；磨床上左右移动的工作台上的行程碰块，控制着摆杆阀的位置切换，从而切换工作台的运动方向；等等。

这里，我们可以把碰块控制的部件称之为碰块的动作部件，例如行程开关、阀等，因为这些部件的动作都是依靠碰块来执行的。有的碰块安装固定在运动部件上随着运动部件一起运动到相对固定静止的动作部件处让碰块对动作部件实施动作；有的碰块安装固定在相对固定静止的位置如床身上，运动部件带着动作部件运动到碰块处让碰块对动作部件实施动作。

一般来说，我们需要的只是碰块在动作部件上某特定位置点或位置段的动作结果而不是整个动作过程。例如，碰块对行程开关的动作，我们希望得到的是碰块对行程开关动作导致行程开关通或断的这一特定结果；碰块对摆杆阀的动作，我们希望得到的是碰块对摆杆阀的动作导致阀切换到并执行的是阀的哪个位置机能这一特定结果。不管哪种方式，常规的行程碰块对其动作部件的动作性质可以总结为：

◎随动性质：碰块对动作部件进行的动作一定是随着两者之间的相对运动造成二者位置的变化而逐渐进行的；随动性质决定了碰块对动作部件进行的动作不会是瞬动的。

◎非自保持性质：虽然可以在碰块上设计出自保持动作曲线段，但在碰块和动作部件之间相对运动到这段自保持曲线段之外的位置时，就不能让上述特定位置段的动作结果继续处于自保持状态。

发明内容

本发明提供的一种技术方案是一种行程碰块转换器，这种转换器是纯机械结构的，转换器的输入端接收常规碰块的动作，输出端输出另一种交变的、自保持的、瞬动的碰块动作。

本发明的技术方案是：一种纯机械结构性质的机械行程碰块转换器，在提供有安装孔的盒体上装配有：推杆部件、蓄能部件、瞬动部件、推杆部件和瞬动部件的复位机构、瞬动部件的锁止机构和解锁机构、中间含有单向离合器的传动副、碰块盘、碰块盘的自保持机构等。推杆部件和瞬动部件的复位机构、碰块盘的自保持机构，也是由蓄能部件和相关附件组成；蓄能部件其自身可在外力的作用下发生形变而积蓄势能，而在外力释放时积蓄的势能可以释放出来转化为动能，例如弹簧。

推杆部件的前端部是一个滚动轴承，其用于接收外部碰块的动作。推杆部件的前端还套装并固定在一个推杆限位板中，且推杆限位板与推杆之间嵌入安装有防尘圈。

推杆部件的中部套装了解锁机构和瞬动部件，瞬动部件包括齿条、解锁机构和锁止机构。齿条的侧面设置一个内凹的锁腔，在推杆部件的一侧同时布置一个锁止机构。锁止结构前端的锁销与齿条侧面的锁腔匹配，锁腔随着齿条同轴套装在推杆部件上形成了在推杆轴向上对锁止机构的限位。

锁止机构的上侧为解锁机构，解锁机构的前端套装在推杆部件上，且解锁机构与齿条之间通过套装在推杆部件上的弹簧进行蓄能。因此，齿条、解锁机构和锁止机构形成了弹性碰撞解锁的内置结构。

具体的，锁止机构包括了设置在导向座内的：锁销、弹簧柱、弹簧座。锁销和弹簧座之间通过弹簧柱配合，在弹簧弹力作用下，锁销向前伸出与齿条上的锁腔配合，弹簧座向后伸出与解锁机构的凸轮板配合。

同时，锁止机构上还有用于与解锁机构动作配合的解锁碰块。对应的在解锁机构上则设置了相应的脱开滚动件，随着解锁机构与锁止结构之间的间距变小，脱开滚动件与解锁碰块接触，并不断的将解锁碰块沿着推杆径向而向外侧顶开，从而是的锁销从齿条上的锁腔中脱离出来。弹簧座末端的滚动件则随着凸轮板的上的内凹面滚动导向，并在内凹面底部限位压缩弹簧柱。

解锁机构包括了：脱开滚动件、快脱组件、凸轮板。其中，快脱组件包括了弹性力支持的快脱滚动件。快脱滚动件作用在锁销的上表面，锁销的上表面设置了两个连续接触面。第一个接触面用于锁销在锁腔内锁止位置的保持，第二个接触面则用于锁销脱离锁腔位置时的保持。

同时，在锁止机构和解锁结构之间还设置了两根弹簧柱用于两者之间的自动复位。

齿条的上段设置了齿条上限位板用于齿条与解锁机构之间的最小压缩距离的限制；齿条的下端设置了齿条下限位板，且齿条下限位板之间与齿条之间设置了齿条缓冲弹簧。

推杆部件的后端通过具有弹性力复位机构固定安装于盒体中，齿条下限位板及齿条缓冲弹簧配合于复位机构中，复位机构下端为复位机构弹簧座。

瞬动组件还包括与齿条齿面啮合的齿轮组，齿轮组包括与齿条啮合的齿轮、单向提供齿面啮合传动力的单向离合器、提供齿面啮合传动力的碰块盘。

具体的，齿轮组包括与齿条啮合的第一齿轮、与第一齿轮啮合的第二齿轮、与第二齿轮啮合的第三齿轮。第一齿轮与齿条直接传动，在第二齿轮的轴上装配有单向离合器，第三齿轮叠套在一个碰块盘和自保持盘的双联件上。碰块盘盘的圆周上布置有n/2个缺口。缺口的底部为同一直径大小的圆弧段(圆弧段与圆盘圆周同心)，两侧面与未切除部分(凸台)平滑过渡；切口开出后，每个缺口和每个凸台都将占据360°/n的扫掠角度。n必须是大于零的偶数，这样确保任一凸台的相邻两侧必然是缺口；而任一缺口的相邻两侧必然是凸台。当触碰的动作部件位于缺口处时，则相当于触碰对动作部件处于释放状态。而触碰的动作部件位于凸台处时，则相当于触碰对动作部件处于动作到位状态。而自保持盘的圆周上布置有n个缺口，因此碰块盘每旋转360°/n的角度，在既定位置就将交替出现凸台和缺口，凸台和缺口的圆弧半径差，就相当于碰块输出的动作深度。

在碰块盘及自保持盘的上侧布置有自保持机构，自保持机构包括其前端的滚动件、及弹性支撑其滚动件的弹性部件，自保持盘则通过其回转面的圆弧接触面与自保持机构前端的滚动件来进行连续的转动定格。

本发明的优点是：

让普通的碰块动作，转换为瞬动的、可以自保持的、交替变化的碰块动作，扩大了碰块的适用范围，可以满足更多更广的使用需求。

附图说明

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：

图1：本发明机械行程碰块转换器的整体外观。

图2：本发明机械行程碰块转换器的内部结构。

图3：本发明机械行程碰块转换器初始状态下，推杆、锁止、解锁部分的状态。

图4：本发明机械行程碰块转换器初始状态下，碰块盘部分的状态。

图5：本发明机械行程碰块转换器初始状态下，碰块盘的剖面图。

图6：本发明机械行程碰块转换器外部碰块压下推杆状态，未到临界点之前，推杆、锁止、解锁部分的状态。

图7：图6中外部碰块压下推杆状态在临界点之前的区域放大图。

图8：本发明机械行程碰块转换器外部碰块压下推杆状态，临界点。

图9：本发明机械行程碰块转换器外部碰块压下推杆状态，临界点时，碰块盘的动作第1阶段。

图10：本发明机械行程碰块转换器外部碰块压下推杆状态，临界点时，碰块盘的动作第2阶段。

图11：本发明机械行程碰块转换器中传动副的运动简图。

图12：本发明机械行程碰块转换器中使用的单向离合器工作原理。

图13：本发明机械行程碰块转换器外部碰块压下推杆状态，越过临界点后的状态。

图14：本发明机械行程碰块转换器外部碰块释放推杆状态，复位后的状态。

图15：本发明机械行程碰块转换器外部碰块再次压下推杆状态，越过临界点后的状态。

图16：本发明机械行程碰块转换器外部碰块再次释放推杆状态，复位后的状态。

图17：本发明机械行程碰块转换器外部齿条与齿条上限位板的间隙。

图18：本发明机械行程碰块转换器外部齿条与锁销的间隙。

图19：本发明机械行程碰块转换器初始状态下齿条复位机构与下侧推杆台阶面的间隙。

图20：本发明机械行程碰块转换器初始状态下齿条复位机构与上侧推杆台阶面的间隙。

图21：碰块的动作性质分析图a。

图22：碰块的动作性质分析图b。

图23：碰块的动作性质分析图c。

图24：碰块和一个两位五通机控阀的组合，控制一个气缸进行自动换向。

图25：碰块和一个两位四通机控阀、一个两位五通气控阀的组合，控制一个气缸进行自动换向。

图26：假想在图25的基础上，在碰块和机控阀之间有一个碰块转换器的效果。

图27：图26中假想的碰块转换器的动作性质分析图a。

图28：图26中假想的碰块转换器的动作性质分析图b。

图29：图26中假想的碰块转换器的动作性质分析图c。

图30：图26中假想的碰块转换器的动作性质分析图d。

图31：图26中假想的碰块转换器的动作性质分析图e。

图32：图26中假想的碰块转换器的动作性质分析图f。

图33：图26中假想的碰块转换器的动作性质分析图g。

图34：本发明机械行程碰块转换器的功能构成。

图35：本发明机械行程碰块转换器中碰块盘的输出原理。

图中：1、盒体；2、推杆部件；21、推杆；22、推杆上限位板；23、复位机构弹簧座；24、防尘圈；25、齿条下限位板；26、缓冲弹簧；27、齿条；3、蓄能部件；4、瞬动部件；41、锁止机构；411、导向座；412、锁销；413、弹簧座；42、解锁机构；421、脱开机构；422、快脱机构；423、凸轮板；5、传动副；51、单向离合器；6、碰块盘；61、自保持机构；62、自保持盘；7、碰块。

具体实施方式

实施例1

如图1，转换器整体呈方盒形状，其底板提供安装螺栓用通孔，在输出端碰块盘的位置为开放形式，碰块盘漏出盒体外，以方便碰块盘对其动作部件的输出。输入端的推杆部件也伸出盒体外，以方便常规碰块对推杆部件的输入。

如图2，盒体1内装配有推杆部件2、蓄能部件3、瞬动部件4、推杆部件和瞬动部件的复位机构、瞬动部件4的锁止机构41和解锁机构42、中间含有单向离合器51的传动副5、碰块盘6、碰块盘的自保持机构61等。其中蓄能部件选用的是弹簧，瞬动部件是一根齿条，传动副是齿轮传动副。

如图3，一根类似台阶轴的推杆21顶端安装有滚动轴承来接收常规碰块的动作，这是为了减小碰块对推杆动作驱动力矩的需要。推杆可以采取类似空心轴的方式来减重。推杆被装配在固定于盒体上的推杆上限位板22和复位机构弹簧座23的孔中，由于紧定螺钉和键槽的配合，推杆只能沿轴心线上下位移而不能旋转。可以使用防尘圈24来对推杆进行保护。

解锁机构、齿条、齿条的复位机构，分别与推杆不同的台阶轴配合；解锁机构再根据复位机构所用的弹簧导向销的配合，让解锁机构只能随着推杆一起位移而不能旋转；齿条的防止旋转，依靠的是其下部与齿条下限位板25之间的缓冲弹簧26所用的导向销(缓冲弹簧并不是必需的，只是为了减小齿条瞬间被释放后动作对齿条下限位板的冲击)；齿条的复位机构，则是依靠与齿条下限位板两侧面之间的配合来限制旋转。蓄能部件即弹簧，空套在推杆轴上，上下两个面分别与解锁机构基板的底面和齿条的顶面相接触。推杆底部的复位机构所用的弹簧，空套在推杆轴上，上下两个面分别与推杆台阶面和固定在盒体上的复位机构弹簧座的沉头孔台阶面相接触。齿条的复位机构，其内孔与推杆台阶轴配合，其方槽两个侧面与齿条下限位板侧面配合，从而限制其旋转；弹簧空套在复位机构的台阶轴上，上下两个面分别与复位机构的台阶台阶面和固定在盒体上的复位机构弹簧座的上表面相接触。

锁止机构41，是在固定在盒体上的导向座411上，安装有锁销412、弹簧、弹簧座413等；锁销和弹簧座，其外圆柱面与导向座孔配合，并分别依靠紧定螺钉和键槽的配合限制旋转；弹簧位于锁销后端面和弹簧座前端面之间；弹簧座后端安装有滚动轴承，其与解锁机构42后端的凸轮板423上左侧的曲面配合，弹簧座向右后退的位置将被受到限制。

解锁机构42是在基板上安装有脱开机构421、快脱机构422、凸轮板423等。脱开机构其底部安装一滚动轴承，当解锁机构被迫下移时，轴承外圆柱面与锁销上的斜面配合，会迫使锁销向右位移；快脱机构的底部也安装一滚动轴承，轴承外圆柱面与锁销上的两段中凹和一段中凸所组成的凸轮曲面贴合(受力于自重或者快脱机构中被压缩的弹簧)。

如图3，初始状态下，由于复位机构的弹簧力作用，齿条将被推到顶部紧靠齿条上限位板的底面；推杆也将被推到顶部紧靠推杆上限位板台阶孔的底面；解锁机构也随之位于顶部紧靠推杆的台阶面。脱开机构的轴承与锁销斜面完全分开并有一定距离，快脱机构中，其弹簧被完全释放；凸轮板推动弹簧座位于左侧同时压缩弹簧再推动锁销向左位移直到紧靠齿条缺口的侧面，同时锁销和齿条的锁止配合面贴合让齿条处于锁止状态。

如图4和5，一个双联件上分别加工出碰块盘6和自保持盘62，台阶孔圆柱面与一滚动轴承的外圈配合，滚动轴承内圈被固定，双联件能够自由旋转但不能轴向移动。在碰块盘的圆周上，均布切出n/2个缺口，缺口的底部为同一直径大小的圆弧段(圆弧段与圆盘圆周同心)，两侧面与未切除部分(凸台)平滑过渡；缺口开出后，每个缺口和每个凸台都将占据360°/n的扫掠角度。n必须是偶数，这样确保任一凸台的相邻两侧必然是缺口；而任一缺口的相邻两侧必然是凸台。凸台顶部的圆弧半径，与缺口底部的圆弧半径之差，就是碰块盘输出的碰块动作深度。在自保持盘的圆周上，均布切出n个缺口，每个缺口的圆弧与自保持机构的滚动轴承的外圆柱面匹配，两个缺口之间凸出的部分，采用平滑圆弧过渡；自保持机构中的弹簧，将会推动滚动轴承卡在自保持盘的某一缺口中，从而让碰块盘保持在相对固定的位置上。滚动轴承所在的锁销，将被紧定螺钉和键槽的配合限制旋转。使用滚动轴承，也是为了降低蓄能部件对碰块盘的驱动力矩。在自保持盘上叠加安装传动副的终端齿轮，以接收齿条瞬动带来的传动，让碰块盘发生一定角度的旋转。

如图6，当推杆开始接收到碰块7的下压动作时，推杆往下位移，同时压缩蓄能部件和复位机构的弹簧；解锁机构中脱开机构下方的滚动轴承会接触上锁止机构中锁销的斜面，并推动锁销逐渐往右位移；但锁销412依然保持与齿条27的面接触，让齿条保持在锁止状态，碰块盘也因此依然保持在如图4的原位；解锁机构中快脱机构下方的滚动轴承，与锁销上的曲面紧密贴合直至到达并越过锁销上中凸段曲面的顶点，快脱机构中弹簧被逐渐压缩；解锁机构中凸轮板，将把锁止机构的弹簧座右限位位置不断右移，直到弹簧座后端的滚动轴承并不与凸轮板接触，这是因为锁止机构中的弹簧被完全释放到自由长度了。

如图6，当推杆接收到碰块的下压动作往下位移到临界位置点(这个位置点，就是锁销和齿条锁止接触面刚刚脱离的那一刻，如图7的放大部分)时，解锁机构中快脱机构下方的滚动轴承，与锁销上的曲面紧密贴合已经越过锁销上中凸段顶点到达左侧向下的曲面上，锁止机构中的弹簧也被完全释放到自由长度。同时，齿条的复位机构的上表面，已经被推压到齿条下限位板上表面下方一定距离的位置。

如图8，此时快脱机构中的弹簧蓄能将被释放，和齿条和锁销的斜面共同作用推动锁销快速向右位移，与齿条快速分离；锁销的向右位移，会通过弹簧推动弹簧座向右位移让弹簧座的轴承紧贴凸轮板左侧凸轮曲面；锁销的向右位移位置，到锁止机构的弹簧被压缩后与快脱机构的弹簧力相平衡的位置为止；锁销向右位移停止时，已经完全与齿条分离并有一定的间隙。与此同时，蓄能部件的弹簧蓄能被释放，推动齿条向下瞬动到紧贴齿条下限位板的上表面而停止。齿条的瞬动，通过传动副带动碰块盘克服自保持机构和碰块盘动作部件的摩擦力矩而发生一定角度的旋转。齿条瞬动的动作时间长度，外部条件既定的情形下，主要取决于蓄能部件的弹性模量和齿条的质量。

实施例2：

碰块盘旋转的过程，应该分为三个连续的阶段：

第一个阶段，从图3到图8，齿条瞬动驱使碰块盘克服自保持机构和碰块盘动作部件的摩擦力矩产生旋转，自保持机构中滚动轴承被自保持盘驱动向上位移直至到达自保持盘中凸圆弧段最高点，此时自保持机构中弹簧被压缩到最短。

第二个阶段，从图8到图9，自保持机构中滚动轴承将被弹簧蓄能释放驱动往下位移，与齿条瞬动产生的驱动力同时作用，让碰块盘继续旋转到图9。

第三个阶段，从图9到图10，齿条的瞬动已经结束，碰块盘继续旋转的动力则完全来自于自保持机构中滚动轴承被弹簧蓄能继续释放驱动其往下位移，直到轴承外圆柱面到达自保持盘的中凹圆弧段的最低点。此阶段碰块盘能够继续旋转，是因为传动副中有单向离合器的存在：如图2，当齿条向下瞬动时，传动副中左上齿轮将逆时针旋转；如图12，通过单向离合器将会驱动齿轮同步旋转，从而驱动碰块盘逆时针旋转；如图13，当齿条瞬动驱动结束停止时，因为单向离合器，自保持机构中弹簧蓄能可以驱动碰块盘继续逆时针旋转，直至自保持机构中滚动轴承外圆柱面到达自保持盘的中凹圆弧段的最低点。基于此，让齿条瞬动的行程非常精确地驱动碰块盘正好转过360°/n的角度是没有必要的(精确控制的成本高，且一旦没控制精确而让转过的角度大于360°/n，此误差会逐渐累积反而得不到消弭)，因此适当偏小一点就好。

如图13，在齿条瞬动的同时或者是瞬动之后的时间里，推杆依然可以被继续下压直至到允许的最大深度；推杆继续被碰块再往下压一点是必需的，只有这样才可以确保碰块盘瞬动输出的发生；设定一个允许的最大深度也是必需的，因为需要确保机械行程转换器部件不被破坏。推杆向下位移的同时，上述解锁机构、锁止机构、齿条、传动副、碰块盘的动作一如既往地动作直至并保持在动作终止时的状态。

如图14，当碰块逐渐直到完全释放推杆的过程中(一般来说，碰块是按照原来前进的反方向后退)，复位机构的弹簧蓄能逐渐释放把齿条、推杆、解锁机构往上推到顶部，回复到初始状态；解锁机构中凸轮板推动锁止机构弹簧座向左位移再通过压缩弹簧推动锁销向左位移，从而把齿条再次锁止，回复到初始状态；单向离合器和自保持机构，让碰块盘保持如图13的状态而不随齿条齿轮副中部分反转的影响。

如图15，当推杆再次接收到碰块的下压甚至到允许的最大深度时(一般来说，这次碰块来自的方向与如图5的那次相反)，解锁机构、锁止机构、齿条、传动副、碰块盘等，将会再发生一次如图5到如图13的动作，直到碰块盘完成瞬动输出并自保持在瞬动后的状态。与图13不同的是，由于碰块盘是再次输出，因此其碰块盘的凸台和缺口的位置刚好发生了一次交替变化。

如图16，当碰块再次逐渐直到完全释放推杆的过程中，复位机构的弹簧蓄能逐渐释放把齿条、推杆、解锁机构往上推到顶部，回复到初始状态；解锁机构中凸轮板推动锁止机构弹簧座再通过压缩弹簧把锁销向左推，从而把齿条再次锁止，回复到初始状态；单向离合器和自保持机构，让碰块盘保持如图15状态而不随齿条齿轮副中部分反转的影响。

如此往复，当推杆每接收一次碰块的下压到既定深度后，碰块盘就交变地、瞬动地输出一次并自保持。

需要补充说明的是，机械行程碰块转换器中，存在两个间隙值：

1、锁止机构中锁销要能够灵活地进行左右位移，那么锁销与齿条的配合的面，到齿条上限位板与齿条的配合的面之间的距离，一定是大于齿条上分别与锁销和齿条上限位板配合的面之间的距离的。初始状态下，齿条顶面与齿条上限位板下表面紧贴，此时齿条与锁销应该配合的上下表面之间实际上会有一定距离δ的间隙；当推杆开始接收到碰块下压时，齿条会随着推杆一起先下移这段间隙距离而让齿条与锁销的两个面紧贴，这个间隙就体现在齿条顶面与齿条上限位板下表面之间。这个间隙很小，但也是必需的；因为只有这个间隙的存在，才能确保锁销能够轻松地左右位移。由于间隙很小，因此齿条初期的这段位移并不会让碰块盘发生质的变化而是非常近似于保持原来的状态。

2、在初始状态或者说复位状态下，复位机构中弹簧把齿条推到紧贴齿条上限位板的同时也把推杆推到紧贴推杆上限位板，在实际中是很难的，这存在一个重复定位问题。实际上，如图19，初始状态下推杆紧贴推杆上限位板时，齿条复位机构与推杆的台阶面存在一个间隙δ。齿条和推杆等复位过程中，齿条会被先复位，推杆等则再被复位弹簧推过间隙δ后再到位；当推杆开始接收到碰块下压时，推杆向下位移δ长度后再推动齿条复位机构离开齿条。只要这个间隙δ，小于图6中临界深度时齿条复位机构上表面低于齿条下限位板上表面的深度值t(如图20)，那么齿条瞬动的位置就能正确抵达齿条下限位板上表面，让整个机构正常运转。

实施例3：

本实施例中描述了转换器的一个使用场景，当然本转换器也适用于其他场合。

图21解析了这种常规的碰块对其动作部件动作的性质(a～c)：如图21，某个运动部件上固定安装了一个行程开关，运动部件带着行程开关远离碰块时，行程开关处于完全释放状态。如图22，如果运动部件带着行程开关向左靠上碰块，碰块随着运动的逐渐向左逐渐地对行程开关进行动作。如图23，如果碰块设计有极限动作保持段(图中碰块的上边)，那么运动部件带着行程开关向左继续运动，碰块对行程开关的动作会随着继续运动的进行保持在极限动作段。但是，这个保持只适用于运动部件带着行程开关运动到的这一段位置。如图22，如果运动部件带着行程开关向右离开碰块，碰块随着运动的逐渐向右逐渐地对行程开关进行动作释放。如图21，直到向右运动让碰块与行程开关完全脱开的时候，行程开关将处于完全释放状态。

但实际运用中，有时候我们却希望行程碰块对其作用部件的动作不是逐渐进行而是瞬时动作的，甚至还希望这个动作是自动保持的、交替变化的。

例如：如图24，用一个机控阀来控制一个气缸作自动往返运动；或者升级如图25，用一个机控阀和一个气控阀组合来控制一个气缸作自动往返运动。如果碰块对机控阀的动作性质是瞬动的、自保持的、交替变化的，那么控制就是这么简单就实现了。试想：如图24，假如机控阀在弹簧位，接通气源，气缸押出，碰块向左运动到一定位置时让机控阀瞬间切换并保持在杠杆位，气缸退回，碰块向右运动到一定位置时让机控阀瞬间切换并保持在弹簧位；如此往复，一旦气源接通气缸就作自动往返运动了。图25相对于图24，碰块先控制先导阀(机控阀)，再通过先导阀控制换向阀(气控阀)，可以保证换向阀的位置切换更加彻底可靠。

但由于实际上碰块对机控阀的动作性质是非瞬动的、不能自保持的、不能交变的，我们在实际使用中就很难这么简单地就实现了。碰块的动作性质，决定了很难克服阀自身必然存在的“换向死点”区间的弊端，尤其是运动部件处于低速运行的时候。使用电磁阀当然是一个解决方案，电磁阀在电磁铁得电时、或失电时让弹簧回弹的动作，都是一旦触发就不可逆转地、迅速地、彻底地动作到位，“换向死点”区间的影响就被规避掉了。问题是有时候不想使用电磁阀或不能使用电磁阀，大家在解决这类问题时，就必须在阀的使用上考虑组合更多，甚至不得不设计出更复杂的专用组合控制阀。

如何把一般碰块对机控阀的动作转换成类似于电磁阀上电磁铁或弹簧对阀的动作呢？如图26，假如在碰块和机控阀之间有这么一个转换器(此转换器应是一个纯机械结构，如果尚需外接电控之类的话意义就不大了)，且这个转换器具有如图34那样的动作性质，那么理想将变为现实：

如图27，随着运动部件左右移动的碰块，其控制的是转换器的输入端的压轮，再通过转换器的输出端来控制机控阀，此时转换器的输出端碰块一直自保持在左侧位置，因此机控阀一直保持在弹簧侧的位置，保持执行的是图中阀的下部位置机能。

如图28，假如碰块随着运动部件从左向右移动，即使碰块把转换器上部输入端的压轮逐渐往下压只要还不到既定的触发深度时，转换器的输出端碰块就一直自保持在左侧位置，因此机控阀一直保持在弹簧侧的位置，保持执行的是图中阀的下部位置机能。

如图29，只有当碰块把转换器上部输入端的压轮下压到既定的触发深度时，转换器的输出端碰块此时瞬时切换到右端位置，这个切换动作会连贯地彻底地执行到位，并且切换动作完成后自动保持在右端位置。此时转换器的输出端碰块会操作机控阀切换位置，因此机控阀一直切换并保持在滚轮侧的位置，保持执行的是图中阀的上部位置机能。

如图30，即使机控阀控制换向的延迟和运动部件的惯性存在，让碰块随着运动部件继续从左向右移动继续把转换器上部输入端的压轮再往下压到设定的最大深度(转换器允许滚轮下压的深度不可能设计为无穷大，因为这样的设计没有意义；碰块设计为最大下压深度是简单有用的保护手段)时，转换器的输出端碰块还是继续保持在右端位置。

此时转换器的输出端碰块会让机控阀继续保持在滚轮侧的位置，保持执行的是图中阀的上部位置机能，等待运动部件换向的执行。

如图31，运动部件换向后从右向左移动，左侧的碰块逐渐放开对转换器上部输入端的压轮的下压动作直至完全释放，此时转换器的输出端碰块还是继续保持在右端位置。

此时转换器的输出端碰块会让机控阀保持在滚轮侧的位置，保持执行的是图中阀的上部位置机能。

如图32，只有当机控阀让运动部件带着碰块从右向左继续移动，直到右侧的碰块逐渐把转换器上部输入端的压轮下压到既定的触发深度时，转换器的输出端碰块此时才瞬时切换到左端位置，这个切换动作会连贯地彻底地执行到位，并且切换动作完成后自动保持在左端位置。此时转换器的输出端碰块会操作机控阀切换位置，因此机控阀一直切换并保持在弹簧侧的位置，保持执行的是图中阀的下部位置机能。

如图33，和图30一样，即使机控阀控制换向的延迟和运动部件的惯性存在，让碰块随着运动部件继续从右向左移动继续把转换器上部输入端的压轮再往下压到设定的最大深度时，转换器的输出端碰块还是继续保持在左端位置。此时转换器的输出端碰块会让机控阀保持在弹簧侧的位置，保持执行的是图中阀的下部位置机能，等待换向动作的到来。

图27到图33，作为一个循环；如此往复，转换器的输入端滚轮每受到一次行程碰块既定深度的下压触发动作，其输出端碰块就交变地、自保持地、瞬动地动作一次。于是机控阀就完全可以类似于电磁阀的控制一样，做到完全无“换向死点”的自动换向控制。

本发明实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明的。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明的所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (12)

1.一种行程碰块转换器，包括盒体，其特征在于：盒体内装配有推杆、弹簧、瞬动组件；

所述推杆包括用于接收碰块动作的前端部；推杆的后端通过具有弹性力复位机构固定安装于盒体中；

瞬动组件包括：齿条、与齿条插接锁止的锁止机构、与齿条齿面啮合的齿轮组；

所述推杆上套设齿条及解锁机构；所述解锁机构与所述锁止机构通过在推杆轴向上碰触程度的变化触发锁止机构与齿条在推杆径向上的限位锁止状态；在齿条与解锁机构之间、锁止机构与解锁机构之间均设置有沿推杆轴向形变的蓄能的弹簧；

所述齿轮组包括与齿条啮合的齿轮、单向提供齿面啮合传动力的单向离合器、提供齿面啮合传动力的碰块盘、接收外部触碰的自保持盘；碰块盘与自保持盘的回转面上均布置圆弧接触面；所述自保持盘通过其回转面的圆弧接触面与自保持机构前端的滚动件来进行连续的转动定格；

所述锁止机构包括：与齿条上锁腔配合的锁销、与解锁机构接触碰撞并使锁销脱离所述齿条限位的斜接触面；

所述解锁机构包括：与所述斜接触面接触碰撞的脱开滚动件、与锁止机构上连续接触面产生锁销动作保持的快脱滚动件。

2.根据权利要求1所述的一种行程碰块转换器，其特征在于：所述锁止机构包括：与锁销保持轴向弹压力的弹簧座、与弹簧座末端滚动件保持接触导向的凸轮板、配套安装弹簧座及锁销的导向座。

3.根据权利要求1所述的一种行程碰块转换器，其特征在于：所述锁销上可分离的安装有设置所述斜接触面的解锁碰块。

4.根据权利要求2所述的一种行程碰块转换器，其特征在于：所述解锁机构上可分离的安装有所述凸轮板；所述凸轮板包括一个用于接触弹簧座末端滚动件的内凹面。

5.根据权利要求1所述的一种行程碰块转换器，其特征在于：所述解锁机构包括快脱组件，快脱组件包括：所述快脱滚动件、及弹性支撑所述快脱滚动件的弹性部件。

6.根据权利要求1所述的一种行程碰块转换器，其特征在于：所述齿轮组包括与齿条啮合的第一齿轮、与第一齿轮啮合的第二齿轮、与第二齿轮啮合的第三齿轮；所述第二齿轮的轴上装配有单向离合器；所述第三齿轮叠套在碰块盘上。

7.根据权利要求1所述的一种行程碰块转换器，其特征在于：所述齿条的上下两端均设置有限位板；所述齿条与其下端的限位板之间布置有缓冲弹簧。

8.根据权利要求1所述的一种行程碰块转换器，其特征在于：所述推杆的前端还套装并固定有推杆限位板；推杆限位板与推杆之间嵌入安装有防尘圈。

9.根据权利要求2所述的一种行程碰块转换器，其特征在于：所述解锁机构与所述导向座之间设置有沿推杆轴向形变的蓄能的弹簧。

10.根据权利要求1所述的一种行程碰块转换器，其特征在于：所述碰块盘与自保持盘同轴布置安装；所述碰块盘的圆周上布置有n/2个缺口；所述自保持盘的圆周上布置有n个缺口；同一盘体上的缺口的底部为同一直径尺寸的圆弧接触面；且n为大于零的偶数。

11.根据权利要求1所述的一种行程碰块转换器，其特征在于：初始状态下，所述齿条上锁腔与锁销配合的上、下表面之间设有间隙δ₁。

12.根据权利要求1所述的一种行程碰块转换器，其特征在于：所述推杆套设于复位机构的轴孔中，推杆与复位机构的轴孔通过台阶面配合；初始状态下，复位机构与推杆配合处的台阶面之间存在一个间隙δ₂。

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