CN111550540B - 回转驱动装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种回转驱动装置，包括一盒体，盒体的第一端和第二端分别设置有一活塞腔，两个活塞腔在盒体的内部连通，每个活塞腔内分别活动设置有一活塞组件，两个活塞组件之间固定设置有一齿条，活塞组件将对应的活塞腔密封隔离为内腔与外腔，齿条所在的腔室为内腔，盒体内转动设置有一输出转轴，输出转轴上设置有一与齿条啮合的齿轮，盒体上设置有通气口，通气口通过气管与所述活塞腔的外腔连通。本发明通过两端的活塞腔气压变化驱动活塞组件和齿条往复位移，从而带动输出转轴产生回转运动，实现回转驱动的技术效果。

Description

回转驱动装置

技术领域

本发明涉及回转驱动技术领域，特别涉及一种回转驱动装置。

背景技术

回转驱动，是一种集成了驱动动力源的回转减速传动机构，典型的回转驱动可以分为齿式回转驱动和蜗轮蜗杆式回转驱动，在承载能力方面，蜗轮蜗杆式的表现优于齿式，并且当采用蜗杆传动时，其承载能力、抗变形能力以及传动刚性有更进一步的提高，但蜗轮蜗杆式回转驱动在效率方面则劣于齿式回转驱动。常见的齿式回转驱动和蜗轮蜗杆式回转驱动均通过电机驱动主动件，如主动齿轮、涡轮蜗杆等旋转，然而采用电机驱动的回转驱动在某些场合的应用将会受到限制，例如需要输出固定的相位角、或需要进行无级调速时，上述类型的回转驱动难以很好地满足需求，或导致机构的可靠性以及使用寿命明显降低。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种采用气压驱动、可输出固定相位角、且能进行无级调速的回转驱动装置。

为了达到上述目的，本发明提供了一种回转驱动装置，包括盒体，所述盒体的第一端和第二端分别设置有一活塞腔，两个所述活塞腔在所述盒体的内部连通，每个所述活塞腔内分别活动设置有一活塞组件，两个所述活塞组件之间固定设置有一齿条，所述活塞组件将对应的所述活塞腔密封隔离为内腔与外腔，所述齿条所在的腔室为内腔，所述盒体内转动设置有一输出转轴，所述输出转轴上设置有一与所述齿条啮合的齿轮，所述盒体上设置有通气口，所述通气口通过气管与所述活塞腔的外腔连通。

进一步地，所述盒体的第一侧开设有第一轴孔，所述输出转轴的第一端从所述第一轴孔伸出至所述盒体外部。

进一步地，所述输出转轴与所述齿条相互垂直布置。

进一步地，所述齿条的背面成型有多个锁紧槽，所述盒体的第二侧开设有一安装孔，所述安装孔内设置有一平衡锁，所述平衡锁内设置有一通孔，所述通孔的第一端设置有一活动的锁紧体，所述通孔内设置有一弹簧，所述弹簧保持压缩状态，与所述锁紧体挤压接触，通过所述弹簧使所述锁紧体与所述齿条的背面保持弹性接触。

进一步地，所述锁紧槽设置两个，当所述锁紧体位于其中一个所述锁紧槽内时，所述锁紧槽同一侧的所述活塞组件与所述活塞腔的内端面接触并被阻挡限位。

进一步地，所述锁紧体为钢珠，所述钢珠与所述平衡锁的通孔内侧壁以及所述齿条背面均滚动接触。

进一步地，所述安装孔设置在所述齿条与所述齿轮啮合点正对的位置，同时所述安装孔设置有内螺纹，与所述平衡锁设置的外螺纹螺接。

进一步地，所述盒体的第三侧开设有第二轴孔，所述输出转轴的第二端从所述第二轴孔伸出至所述盒体外部，所述输出转轴的第二端设置有一凸轮，所述凸轮上设置有一凹槽，所述盒体第三侧的侧壁上设置有一感应组件，所述感应组件的两个感应探头与所述凹槽相对应。

进一步地，所述盒体上设置两个所述通气口，每个所述通气口分别对应一所述活塞腔，所述通气口与设置在所述盒体内的第一通气管连通，所述活塞腔的外腔与设置在所述盒体内的第二通气管连通，所述第一通气管与所述第二通气管之间设置有两个连通管，每个所述连通管内均设置有一调速阀和一单向阀，两个所述连通管内的单向阀方向设置相反。

进一步地，其中一个所述通气口与对应的所述第一通气管通过一连接管连通。

本发明的上述方案有如下的有益效果：

本发明的回转驱动装置，通过两端的活塞腔气压变化驱动活塞组件和齿条往复位移，从而带动输出转轴产生回转运动，实现回转驱动的技术效果；且通过平衡锁上的弹簧、锁紧体与齿条配合，可输出预设角度的相位角，提高齿轮齿条传动的稳定性，适用于开关等装置；压缩空气的输送通过通气管中的调速阀和单向阀配合，不仅能实现输出转轴的无级调速，而且不同方向驱动时空气通过的通气管不同，从而能减少对调速阀的调整，提高可靠性和使用寿命；本发明结构设计合理，衔接配合紧凑，整体能集成在一个尺寸较小的盒体内，提高了装置的适用范围以及安装维护的方便性。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明的俯视图；

图3为图2的A-A剖视图；

图4为本发明的横剖视图；

图5为本发明的正视图；

图6为图5的B-B视图。

【附图标记说明】

1-盒体；2-活塞腔；3-活塞组件；4-齿条；5-安装螺栓；6-第一轴孔；7-输出转轴；8-齿轮；9-锁紧槽；10-安装孔；11-平衡锁；12-锁紧体；13-弹簧；14-第二轴孔；15-凸轮；16-感应组件；17-凹槽；18-感应探头；19-调速阀；20-单向阀；21-通气口；22-第一通气管；23-第二通气管；24-连通管；25-连接管。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。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。此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

如图1-图4所示，本发明的实施例提供了一种回转驱动装置，包括盒体1，在盒体1的第一端和第二端分别设置有一活塞腔2，两个活塞腔2在盒体1的内部连通，每个活塞腔2内分别活动设置有一活塞组件3，两个活塞组件3之间固定设置有一齿条4，即齿条4穿过两个活塞腔2连通的通道，同时齿条4的两端分别与两个活塞组件3通过安装螺栓5固定连接。其中，每个活塞腔2内的活塞组件3将活塞腔2密封隔离为两个腔室，齿条4所在的腔室为内腔，另一腔室为外腔。

在盒体1的第一侧开设第一轴孔6，其内转动设置有一输出转轴7，输出转轴7的第一端从第一轴孔6伸出至盒体1外部，作为装置的输出端，可安装联轴器等部件。输出转轴7与齿条4相互垂直布置，在输出转轴7上设置有一与齿条4啮合的齿轮8，从而通过齿条4的位移带动齿轮8旋转，进而带动输出转轴7旋转，且通过齿条4的往复位移产生输出转轴7的回转输出。

其中，活塞组件3在活塞腔2内的位移是通过气压驱动控制的，由盒体1上对应的通气口21和连接的气管将压缩空气输入活塞腔2的外腔中，使得活塞组件3向内腔位移。由于齿条4需要来回移动，因此向其中一个活塞腔2的外腔输送压缩空气时，此处的活塞组件3向内腔移动，造成内腔逐渐减小，而另一个活塞腔2的内腔则会逐渐增大，其外腔中的压缩空气将通过对应的通气口外排。若需要使齿条4反向位移，则将上述输气和排气的过程相反进行即可。

为使输出转轴7旋转至一定角度时被锁紧，从而在回转驱动过程中输出不同的相位角，本实施例中在齿条4的背面成型有多个锁紧槽9，同时在盒体1的第二侧开设有一安装孔10，安装孔10内设置有一平衡锁11，平衡锁11内设置有一通孔，通孔的第一端设置有一活动的锁紧体12，通孔内还设置有一弹簧13，弹簧13保持压缩状态，第一端与锁紧体12挤压接触，第二端与通孔第二端的限位台阶挤压接触。通过弹簧13使锁紧体12与齿条8的背面保持弹性接触，并且当锁紧体12移动至其中一个锁紧槽9内时被锁紧，形成锁位的效果，限制齿条4继续位移或发生旋转偏移，达到控制齿条4的位置、输出转轴7输出预设相位角的技术效果。

当然，锁紧体12也无法完全将锁紧槽9锁位，只要改变两个外腔的气压就能重新驱动活塞组件3和齿条4移动，锁紧槽9的作用是为了使具有一定速率的齿条4移动至对应位置时能快速停止，且在锁紧的位置被限制而防止齿条4偏移、旋转等，导致输出的相位角发生偏差。

在本实施例中，锁紧槽9的数量设置两个，对应于输出转轴7的两个相位角，同时当锁紧体12位于其中一个锁紧槽9内时，与此锁紧槽9同一侧的活塞腔2中向内腔移动的活塞组件3正好移动至极限位置，被活塞腔2的内端面阻挡限位，因此齿条4移动时可同时被活塞腔2的内端面和锁紧体12限制而骤停。这种结构适用于开关设备的驱动结构，具有两个控制位置，以切换开闭状态。

锁紧体12与齿条4的背面最好是滚动接触的，可以减少滑动摩擦，提高齿条4移动的稳定性和使用寿命。因此，采用钢珠作为锁紧体12，与平衡锁11的通孔内侧壁和齿条4背面均保持滚动接触。

在本实施例中，安装孔10最好设置在与齿条4齿轮8啮合点正对的位置，同时安装孔10设置有内螺纹，与平衡锁11设置的外螺纹螺接，通过拧转平衡锁11可以改变其与齿条4背面的距离，从而改变弹簧13的压缩量，调整钢珠挤压齿条4背面的预紧力，确保齿条4和齿轮8能平稳进行传动，输出转轴4的回转输出稳定，防止由于装配误差造成齿轮8齿条4中心距产生偏差等原因导致的传动稳定性降低。

请同时参阅图5，为了确认输出转轴7所在的相位角，从而判断其驱动的装置所处的状态，在盒体1的第三侧开设第二轴孔14，输出转轴7的第二端从第二轴孔14伸出至盒体1外部，且在输出转轴7的第二端设置一凸轮15，与盒体1第三侧侧壁上设置的感应组件16相对应。当凸轮15旋转至两个不同的相位角时，凸轮15上的凹槽17分别正对感应组件16的两个感应探头18，从而通过对凹槽17的感应输出凸轮15以及输出转轴7的相位角信号，确认驱动的装置所处状态、例如开关的开闭状态。

进一步地，本实施例的输出转轴7能进行无级回转调速，通过调速阀19和单向阀20实现。具体请同时参阅图6，盒体1上分别设置有两个通气口21，每个通气口21分别对应一活塞腔2，通气口21与设置在盒体1内的第一通气管22连通，活塞腔2的外腔与设置在盒体1内的第二通气管23连通，第一通气管22与第二通气管23之间分别设置两个连通管24，每个连通管24内均设置有一调速阀19和一单向阀20。其中，调速阀19可控制连通管24的通气口径大小，单向阀20使连通管24仅能单通，且两个连通管24内的单向阀20方向设置相反。

因此，驱动活塞组件3移动时，将压缩空气输入至其中一个外腔内，例如右侧的外腔，空气依次穿过第一通气管22、进气方向单通的连通管24和第二通气管23，而左侧的外腔中的空气依次穿过第二通气管23、排气方向单通的连通管24和第一通气管22排出。从而可以通过对应的调速阀19任意调整两端进气方向单通和排气方向单通的连通管24通气口径，控制进气与排气流量，达到无级调速的目的。而需要反向驱动活塞组件3和齿条4移动时，则通过左侧进气方向单通的连通管24和右侧排气方向单通的连通管24进行控制，并通过对应的调速阀19调整通气口径，使得活塞组件3和齿条4往复运动的过程中，空气通过不同的连通管24组，从而无需循环调整调速阀19改变通气口径，提高可靠性和使用寿命。

盒体1上的两个通气口21最好设置在同一区域位置，利于整体结构的紧凑性和外接气泵的方便性。因此其中一个通气口21与其对应的第一通气管22通过一长的连接管25连通，形成空气的通路。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种回转驱动装置，其特征在于，包括盒体，所述盒体的第一端和第二端分别设置有一活塞腔，两个所述活塞腔在所述盒体的内部连通，每个所述活塞腔内分别活动设置有一活塞组件，两个所述活塞组件之间固定设置有一齿条，所述活塞组件将对应的所述活塞腔密封隔离为内腔与外腔，所述齿条所在的腔室为内腔，所述盒体内转动设置有一输出转轴，所述输出转轴上设置有一与所述齿条啮合的齿轮，所述盒体上设置有通气口，所述通气口通过气管与所述活塞腔的外腔连通；

所述齿条的背面成型有多个锁紧槽，所述盒体的第二侧开设有一安装孔，所述安装孔内设置有一平衡锁，所述平衡锁内设置有一通孔，所述通孔的第一端设置有一活动的锁紧体，所述通孔内设置有一弹簧，所述弹簧保持压缩状态，与所述锁紧体挤压接触，通过所述弹簧使所述锁紧体与所述齿条的背面保持弹性接触；

所述安装孔设置在所述齿条与所述齿轮啮合点正对的位置，同时所述安装孔设置有内螺纹，与所述平衡锁设置的外螺纹螺接；

所述锁紧槽设置两个，当所述锁紧体位于其中一个所述锁紧槽内时，所述锁紧槽同一侧的所述活塞组件与所述活塞腔的内端面接触并被阻挡限位；

所述锁紧体为钢珠，所述钢珠与所述平衡锁的通孔内侧壁以及所述齿条背面均滚动接触。

2.根据权利要求1所述的回转驱动装置，其特征在于，所述盒体的第一侧开设有第一轴孔，所述输出转轴的第一端从所述第一轴孔伸出至所述盒体外部。

3.根据权利要求1所述的回转驱动装置，其特征在于，所述输出转轴与所述齿条相互垂直布置。

4.根据权利要求1所述的回转驱动装置，其特征在于，所述盒体的第三侧开设有第二轴孔，所述输出转轴的第二端从所述第二轴孔伸出至所述盒体外部，所述输出转轴的第二端设置有一凸轮，所述凸轮上设置有一凹槽，所述盒体第三侧的侧壁上设置有一感应组件，所述感应组件的两个感应探头与所述凹槽相对应。

5.根据权利要求1所述的回转驱动装置，其特征在于，所述盒体上设置两个所述通气口，每个所述通气口分别对应一所述活塞腔，所述通气口与设置在所述盒体内的第一通气管连通，所述活塞腔的外腔与设置在所述盒体内的第二通气管连通，所述第一通气管与所述第二通气管之间设置有两个连通管，每个所述连通管内均设置有一调速阀和一单向阀，两个所述连通管内的单向阀方向设置相反。

6.根据权利要求5所述的回转驱动装置，其特征在于，其中一个所述通气口与对应的所述第一通气管通过一连接管连通。

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