CN112117522B - 一种大吨位天伺馈起竖电动机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种大吨位天伺馈起竖电动机构，其包括蜗轮蜗杆传动箱，所述蜗轮蜗杆传动箱内设有相互啮合的蜗轮和蜗杆，所述蜗杆通过电机驱动，所述蜗轮上设有延伸至蜗轮蜗杆传动箱外的丝杠，所述丝杠与蜗轮同轴布置且能跟随蜗轮一起转动，所述丝杠外套装有缸筒，所述缸筒固定于蜗轮蜗杆传动箱上，所述丝杠上套装有丝杠螺母，所述丝杠螺母与缸筒内侧壁之间设有防止丝杠螺母转动的防转结构，所述丝杠螺母上固定连接有推杆。其目的是为了提供一种大吨位天伺馈起竖电动机构，其承载能力大、工作效率高、自锁性能好、工作可靠性高的电动机构。

Description

一种大吨位天伺馈起竖电动机构

技术领域

本发明涉及电动执行机构领域，特别涉及一种天伺馈的动作执行装置。

背景技术

天伺馈是遥测系统的重要组成部分，天伺馈对其动作执行机构的性能及可靠性有较一般执行机构更高的要求。一般来说，天伺馈机械执行机构要求承载能力高、响应快、定位准确、任意位置可靠自锁、工作可靠性高、维护简单，针对天伺馈系统有限的安装空间以及长期贮存使用等特点，还要求执行机构承载能力高、工作效率高、自锁性能好、工作可靠性高。

起竖机构是天伺馈动作中对输出功率要求最高的部分，既要求快速、稳定执行天伺馈起竖和回平动作，又要防止消耗过多功率、对上位系统造成沉重负担。

现有的起竖机构无法满足天伺馈对其动作执行机构的上述要求，如在位置保持方面，对于现有的小吨位天伺馈的动作执行机构来说，其通常采用电机抱闸自锁或梯形丝杠副自锁的方式，但是电机抱闸自锁具有锁定可靠性较低的缺点，梯形丝杠副自锁具有传动效率低的缺点。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种大吨位天伺馈起竖电动机构，其承载能力大、工作效率高、自锁性能好、工作可靠性高的电动机构。

本发明大吨位天伺馈起竖电动机构，包括蜗轮蜗杆传动箱，所述蜗轮蜗杆传动箱内设有相互啮合的蜗轮和蜗杆，所述蜗杆通过电机驱动，所述蜗轮上设有延伸至蜗轮蜗杆传动箱外的丝杠，所述丝杠与蜗轮同轴布置且能跟随蜗轮一起转动，所述丝杠外套装有缸筒，所述缸筒固定于蜗轮蜗杆传动箱上，所述丝杠上套装有丝杠螺母，所述丝杠螺母与缸筒内侧壁之间设有防止丝杠螺母转动的防转结构，所述丝杠螺母上固定连接有推杆。

本发明大吨位天伺馈起竖电动机构，其中所述蜗杆通过电机驱动的具体方式为：所述蜗轮蜗杆传动箱上固定设有齿轮传动箱，所述蜗杆延伸至齿轮传动箱内，所述齿轮传动箱内设有相互啮合的第一锥形齿轮和第二锥形齿轮，所述第一锥形齿轮固定套装于蜗杆上，所述第二锥形齿轮与电机连接。

本发明大吨位天伺馈起竖电动机构，其中所述丝杠通过轴承转动安装于蜗轮蜗杆传动箱上。

本发明大吨位天伺馈起竖电动机构，其中所述蜗轮的轴孔内设有键槽，所述丝杠上设有与所述键槽相匹配的键，所述丝杠穿插设于蜗轮的轴孔内，所述键位于键槽内。

本发明大吨位天伺馈起竖电动机构，其中所述防转结构为相互配合的滑槽和滑块，所述滑槽设于缸筒内侧壁上，所述滑槽沿缸筒的轴向布置，所述滑块设于丝杠螺母上。

本发明大吨位天伺馈起竖电动机构，其中所述防转结构为相互配合的滑槽和滑块，所述滑槽设于丝杠螺母上，所述滑块设于缸筒内侧壁上，所述滑块沿缸筒的轴向布置。

本发明大吨位天伺馈起竖电动机构，其中所述丝杠螺母上设有导向带，所述丝杠螺母通过导向带与缸筒的内侧壁相抵。

本发明大吨位天伺馈起竖电动机构，其中所述推杆呈筒状，所述推杆固定套装于丝杠螺母上，所述推杆位于缸筒内，所述丝杠位于推杆的筒腔内。

本发明大吨位天伺馈起竖电动机构，其中所述丝杠的远离蜗轮一端固定设有第一止动盘，所述丝杠螺母的与第一止动盘相对一端固定设有第二止动盘，当所述第一止动盘与第二止动盘相抵时，所述第一止动盘和第二止动盘通过凹凸配合的方式相互卡合。

本发明大吨位天伺馈起竖电动机构，其中所述缸筒的外侧壁上设有用于检测推杆位置的检测件，所述检测件包括两个并联设置的电感式传感器。

本发明大吨位天伺馈起竖电动机构在使用的时候，首先将蜗轮蜗杆传动箱铰接于支撑装置上，之后再将推杆与天伺馈铰接，接着启动电机，通过电机驱动蜗杆转动，蜗杆带动蜗轮转动，于是丝杠跟随蜗轮一起转动。由于丝杠螺母与缸筒的内侧壁之间设有防止丝杠螺母转动的防转结构，因此，在丝杠发生转动时，丝杠螺母沿缸筒的轴向运动，于是固定连接于丝杠螺母上的推杆伸出缸筒或缩回缸筒。蜗轮与蜗杆之间具有可靠的机械自锁性能，能够保证电动机构动作过程中在任意位置的位置保持，由此可见，本发明具有承载能力大、工作效率高、自锁性能好、工作可靠性高的优点。

下面结合附图对本发明作进一步说明。

附图说明

图1为本发明大吨位天伺馈起竖电动机构的结构示意图；

图2为本发明的蜗轮蜗杆传动箱和齿轮传动箱的内部结构示意图；

图3为本发明中第一止动盘的安装状态图；

图4为本发明中检测件的结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，并结合图2-4所示，本发明大吨位天伺馈起竖电动机构包括蜗轮蜗杆传动箱13，所述蜗轮蜗杆传动箱13内设有相互啮合的蜗轮14和蜗杆3，相互啮合的蜗轮14和蜗杆3称为蜗轮蜗杆副。蜗杆3通过电机1驱动，所述蜗轮14上设有延伸至蜗轮蜗杆传动箱13外的丝杠4，所述丝杠4与蜗轮14同轴布置且能跟随蜗轮14一起转动。所述丝杠4外套装有缸筒6，所述缸筒6固定于蜗轮蜗杆传动箱13上，所述丝杠4上套装有丝杠螺母15，丝杠4和丝杠螺母15称为滚珠丝杠副。所述丝杠螺母15与缸筒6内侧壁之间设有防止丝杠螺母15转动的防转结构，所述丝杠螺母15上固定连接有推杆5，推杆5位于缸筒6内。

如图2所示，蜗杆3通过电机1驱动的具体方式为：所述蜗轮蜗杆传动箱13上固定设有齿轮传动箱12，所述蜗杆3延伸至齿轮传动箱12内，蜗杆3通过轴承转动安装于蜗轮蜗杆传动箱13和齿轮传动箱12上。所述齿轮传动箱12内设有相互啮合的第一锥形齿轮17和第二锥形齿轮18，相互啮合的第一锥形齿轮17和第二锥形齿轮18称为锥形齿轮副2，所述第一锥形齿轮17固定套装于蜗杆3上，所述第二锥形齿轮18与电机1连接。电机1驱动第二锥形齿轮18转动，由于第一锥形齿轮17与第二锥形齿轮18相互啮合，因此，第二锥形齿轮18带动第一锥形齿轮17转动，第一锥形齿轮17再带动蜗杆3转动。

如图1所示，丝杠4通过轴承10转动安装于蜗轮蜗杆传动箱13上。通过蜗轮蜗杆传动箱13的支撑，使丝杠4转动更加平稳。

如图2所示，蜗轮14的轴孔内设有键槽，所述丝杠4上设有与所述键槽相匹配的键，所述丝杠4穿插设于蜗轮14的轴孔内，所述键位于键槽内。蜗轮14轴孔内的键槽为花键槽，与之相适应，丝杠4上的键为花键。

防转结构为相互配合的滑槽和滑块，所述滑槽设于缸筒6内侧壁上，滑槽沿缸筒6的轴向布置，所述滑块设于丝杠螺母15上。也可以将滑槽和滑块的设置位置相互调换，即所述滑槽设于丝杠螺母15上，所述滑块设于缸筒6内侧壁上，滑块沿缸筒6的轴向布置。在防转结构的作用下，丝杠4发生转动时，丝杠螺母15不随丝杠4转动，而是沿着丝杠4的轴向运动。

本发明大吨位天伺馈起竖电动机构，其中所述丝杠螺母15上设有导向带，所述丝杠螺母15通过导向带与缸筒6的内侧壁相抵。导向带起导向作用，其为现有技术，在此对其结构不予赘述。

如图1所示，推杆5呈筒状，所述推杆5通过螺纹连接的方式固定套装于丝杠螺母15上，所述推杆5位于缸筒6内，所述丝杠4位于推杆5的筒腔内。

如图1所示，并结合图3所示，丝杠4的远离蜗轮14一端(即图1中丝杠4的左端)固定设有第一止动盘11，所述丝杠螺母15的与第一止动盘11相对一端(即图1中丝杠螺母15的左端)固定设有第二止动盘16，当所述第一止动盘11与第二止动盘16相抵时，所述第一止动盘11和第二止动盘16通过凹凸配合的方式相互卡合。第一止动盘11和第二止动盘16凹凸配合的方式为：第一止动盘11的与第二止动盘16相对的盘面为齿面，第二止动盘16的与第一止动盘11相对的盘面也为齿面，在第二止动盘16跟随丝杠螺母15运动至第一止动盘11处并与其相抵时(在此过程中，第二止动盘16跟随丝杠螺母15一起转动)，第二止动盘16的齿面与第一止动盘11的齿面相啮合，于是第二止动盘16停止转动，丝杠螺母15也停止于丝杠4上，从而完成电动机构极限位置的限位。

如图4所示，缸筒6的外侧壁上设有用于检测推杆5位置的检测件，所述检测件包括两个并联设置的电感式传感器7。如图1所示，缸筒6的外侧壁上沿轴向依次设有3个检测件，每个检测件还包括开关罩8，两个并联设置的电感式传感器7置于开关罩8内，开关罩8对电感式传感器7起到防护的作用。开关罩8上还设有电连接器插座9，电连接器插座9用于连接电缆，以便通过电缆输出信号。

本发明大吨位天伺馈起竖电动机构在使用的时候，首先将蜗轮蜗杆传动箱13铰接于支撑装置上，之后再将推杆5与天伺馈铰接，接着启动电机1，通过电机1驱动蜗杆3转动，蜗杆3带动蜗轮14转动，于是丝杠4跟随蜗轮14一起转动。由于丝杠螺母15与缸筒6的内侧壁之间设有防止丝杠螺母15转动的防转结构，因此，在丝杠4发生转动时，丝杠螺母15沿缸筒6的轴向运动，于是固定连接于丝杠螺母15上的推杆5伸出缸筒6或缩回缸筒6。蜗轮14与蜗杆3之间具有可靠的机械自锁性能，能够保证电动机构动作过程中在任意位置的位置保持，由此可见，本发明具有承载能力大、工作效率高、自锁性能好、工作可靠性高的优点。

在本发明中，第一止动盘11和第二止动盘16保证了电动机构极限位置的可靠限位功能，双电感式传感器信号反馈设计保证起竖回平动作到位的稳定性和可靠性。

本发明通过在限定的尺寸空间内，采用蜗轮蜗杆传动保证可靠的机械自锁性能，采用止动盘结构保证极限位置的限位功能，采用双电感式传感器7降低反馈信号在长期使用中的失效风险，满足天伺馈对位置保持、动作和可靠性要求。

如图1所示，并结合图2所示，本发明在工作时，电机1驱动第二锥形齿轮18转动，第二锥形齿轮18带动与其相啮合的第一锥形齿轮17转动，由于第一锥形齿轮17固定套装于蜗杆3上，因此第一锥形齿轮17能够带动蜗杆3转动，又由于蜗杆3与蜗轮14啮合，因此，蜗杆3带动蜗轮14转动，最后蜗轮14带动丝杠4转动。由于缸筒6的内侧壁与丝杠螺母15之间设有防止丝杠螺母15转动的防转结构，于是在丝杠4发生转动时，丝杠螺母15能够沿着缸筒6的轴向运动，即沿着丝杠4的轴向运动。由此可见，在本发明工作时，电机1驱动锥形齿轮副2进行一级减速，通过蜗轮蜗杆副实现二级减速并带动丝杠4转动。丝杠螺母15通过导向带与缸筒6的内侧壁相抵，缸筒6限制丝杠螺母15转动，丝杠螺母15沿丝杠4轴向运动。推杆5通过螺纹连接的方式与丝杠螺母15固定连接，在丝杠螺母15的带动下，推杆5伸出或缩回缸筒6，从而实现天伺馈起竖和回平的动作。当推杆5从电感式传感器7端面滑过时，电感式传感器7产生反馈信号，上位系统控制电动机构停止运动。

如图2所示，本发明采用蜗轮蜗杆传动及自锁的方法，选择摩擦角小于螺旋升角的圆弧蜗杆，具有可靠的机械自锁性能和较高的传动效率，具体实现方案为：蜗轮14与丝杠4共轴，两者通过花键连接，蜗杆3驱动蜗轮14旋转带动丝杠4转动，当电动机构在任意位置需要位置保持时，上位系统控制电动机构停止运动，蜗轮蜗杆副在摩擦力作用下机械自锁。

如图1所示，在电动机构极限位置限位方面，为了提高天伺馈起竖和回平到位的安全可靠性，同时为了避免电动机构极限位置的冲击问题，因此本发明设计止动盘11以实现极限位置的可靠限位，具体实施方案为：如图1所示，丝杠4的远离蜗轮14一端(即图1中丝杠4的左端)固定设有第一止动盘11，丝杠螺母15的与第一止动盘11相对一端(即图1中丝杠螺母15的左端)固定设有第二止动盘16，当电动机构伸出接近极限位置时，第一止动盘11和第二止动盘16上的齿面逐渐相互啮合，限制了丝杠4的旋转运动，实现可靠的极限位置限位功能。

在丝杠螺母15沿着丝杠4运动时，存在两个极限位置：一是丝杠螺母15运动至丝杠4的远离蜗轮14一端(即图1中丝杠4的左端)时，此时推杆5处于最长伸出状态；二是丝杠螺母15运动至丝杠4的连接蜗轮14一端(即图1中丝杠4的右端)时，此时推杆5缩回至缸筒6内的最深处。上述的通过第一止动盘11和第二止动盘16在极限位置的限位指的是在丝杠螺母15运动至丝杠4的远离蜗轮14一端时的限位。

如图1所示，并结合图4所示，在电动机构位置信号反馈方面，为了保证天伺馈对动作高可靠性的要求，同时避免单电感式传感器7故障等问题，本发明选用双电感式传感器7并联形式，本发明在两个极限位置上均设置了检测件。检测件包括了并联的两个电感式传感器7，因此能够形成双冗余信号，只要一个电感式传感器7正常工作，就可以保证检测件的正常工作，从而保证电动机构的正常工作。

如图1所示，并结合图4所示，根据上述位置反馈结构设计，电动机构的缸筒6、电感式传感器7的结构布置为：在电动机构的前后极限位置上并联设计了两个电感式传感器7，形成双冗余信号，只要一组正常工作，就可以保证电动机构正常工作。

以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (5)

1.一种大吨位天伺馈起竖电动机构，其特征在于：包括蜗轮蜗杆传动箱，所述蜗轮蜗杆传动箱内设有相互啮合的蜗轮和蜗杆，所述蜗杆通过电机驱动，所述蜗轮上设有延伸至蜗轮蜗杆传动箱外的丝杠，所述丝杠与蜗轮同轴布置且能跟随蜗轮一起转动，所述丝杠外套装有缸筒，所述缸筒固定于蜗轮蜗杆传动箱上，所述丝杠上套装有丝杠螺母，所述丝杠螺母与缸筒内侧壁之间设有防止丝杠螺母转动的防转结构，所述丝杠螺母上固定连接有推杆，

所述蜗杆通过电机驱动的具体方式为：所述蜗轮蜗杆传动箱上固定设有齿轮传动箱，所述蜗杆延伸至齿轮传动箱内，所述齿轮传动箱内设有相互啮合的第一锥形齿轮和第二锥形齿轮，所述第一锥形齿轮固定套装于蜗杆上，所述第二锥形齿轮与电机连接，

所述丝杠的远离蜗轮一端固定设有第一止动盘，所述丝杠螺母的与第一止动盘相对一端固定设有第二止动盘，当所述第一止动盘与第二止动盘相抵时，所述第一止动盘和第二止动盘通过凹凸配合的方式相互卡合，

所述丝杠通过轴承转动安装于蜗轮蜗杆传动箱上，

所述蜗轮的轴孔内设有键槽，所述丝杠上设有与所述键槽相匹配的键，所述丝杠穿插设于蜗轮的轴孔内，所述键位于键槽内，

所述缸筒的外侧壁上设有用于检测推杆位置的检测件，所述检测件包括两个并联设置的电感式传感器，所述缸筒的外侧壁上沿轴向依次设有3个检测件，每个检测件还包括开关罩，两个并联设置的电感式传感器置于开关罩内，所述开关罩上还设有用于连接电缆的电连接器插座。

2.根据权利要求1所述的大吨位天伺馈起竖电动机构，其特征在于：所述防转结构为相互配合的滑槽和滑块，所述滑槽设于缸筒内侧壁上，所述滑槽沿缸筒的轴向布置，所述滑块设于丝杠螺母上。

3.根据权利要求1所述的大吨位天伺馈起竖电动机构，其特征在于：所述防转结构为相互配合的滑槽和滑块，所述滑槽设于丝杠螺母上，所述滑块设于缸筒内侧壁上，所述滑块沿缸筒的轴向布置。

4.根据权利要求2或3所述的大吨位天伺馈起竖电动机构，其特征在于：所述丝杠螺母上设有导向带，所述丝杠螺母通过导向带与缸筒的内侧壁相抵。

5.根据权利要求4所述的大吨位天伺馈起竖电动机构，其特征在于：所述推杆呈筒状，所述推杆固定套装于丝杠螺母上，所述推杆位于缸筒内，所述丝杠位于推杆的筒腔内。