CN113328604A - 一种止转机构 - Google Patents

Abstract

本发明属于机械锁止技术领域，提供了一种止转机构，用于停止能够相对旋转的定子和转子之间的旋转运动，包括：与定子固定连接的固定磁块、与转子滑动连接的旋转磁块；旋转磁块通过设置在转子上的竖向移动部件驱动实现旋转磁块沿垂直固定磁块方向直线运动；旋转磁块运动到第一位置时，旋转磁块靠近固定磁块并相互产生吸引力使定子和转子之间的旋转运动停止；旋转磁块运动到第二位置时，旋转磁块远离固定磁块并吸引力消失，定子和转子进行正常的旋转运动。解决了现有技术中转子和止转机构必须同轴安装的问题，本机构具有体积小、适用范围广的优点。

Description

一种止转机构

技术领域

本发明涉及机械锁止技术领域，尤其涉及一种止转机构。

背景技术

在机械领域经常需要控制两个能够相对旋转的物体之间的旋转运动的开启与关闭，比如光电仪器的设计中，经常会遇到具有相对旋转一周以上的光电转台，转台工作时上电，要求系统无拘束相对一周以上旋转；转台不工作、断电时，要求系统不能相对转动。

在现有的技术中，有一种通过一只电磁铁控制的止转机构，该机构的结构如图1所示，工作状态时，系统上电，两个推式电磁铁1＇加电，两个压缩弹簧2＇被压缩，两个磁铁芯吸合，推动止齿杆3＇与止齿轮4＇齿齿脱开，使旋转轴5＇能够旋转。系统断电后，两个磁铁芯失去吸合力，在两个压缩弹簧2＇的作用下，将止齿杆3＇拉回，与止齿轮4＇插接在一起，旋转轴不再能够转动但缺点是此止转机构的安装必须与旋转体转轴同轴，安装在旋转轴端。

现有止转机构必须是同轴安装，占用轴向空间，增大了光电转台尺寸，适用范围比较小；并且是将止转机构分成不随旋转轴运动的止齿杆3＇和随旋转轴运动的止齿轮4＇，依靠这两部分的插接的接触方式的制动，或多或少存在着“磕碰”情况，甚至产生噪声。亟需一种不需要同轴、不受轴向空间限制的小型的止转机构。

发明内容

本发明为了解决止转机构与旋转轴同轴安装带来体积大的问题，提出了一种能够减小体积并安全可靠的一种用于相对旋转的定子和转子之间的止转机构。为实现上述目的，本发明采用以下具体技术方案：

一种止转机构，用于停止相对旋转的定子和转子之间的旋转运动，所述定子和所述转子相对布置，包括：与所述定子固定连接的固定磁块、与所述转子滑动连接的旋转磁块、以及竖向移动部件；

所述固定磁块的轴线与所述定子的轴线平行，所述旋转磁块的轴线与所述定子的轴线平行，所述旋转磁块设置在所述转子靠近所述定子的一端；

所述旋转磁块与所述转子沿所述旋转磁块的轴线方向滑动连接；

所述竖向移动部件设置在所述转子上，并驱动所述旋转磁块在滑动方向上的第一位置和第二位置之间运动；

所述旋转磁块运动至所述第一位置时，所述固定磁块和所述旋转磁块同轴，所述旋转磁块靠近所述固定磁块并相互产生吸引力；

所述旋转磁块运动至所述第二位置时，所述旋转磁块远离所述固定磁块且所述吸引力消失。

进一步的，所述止转机构还包括相互滑动配合的齿条导轨和滑块；

所述齿条导轨与所述转子固定连接，并沿平行于所述转子轴线的方向布置；

所述滑块与所述旋转磁块固定连接；

所述竖向移动部件驱动所述滑块沿所述齿条导轨直线运动，实现所述旋转磁块与所述转子的所述滑动连接。

进一步的，所述止转机构还包括微动开关，两个所述微动开关分别设置在所述齿条导轨的两端。

进一步的，所述竖向移动部件包括齿轮轴和驱动所述齿轮轴转动的动力装置；

所述齿轮轴的一端设有与所述齿条导轨上的齿啮合的齿轮，所述齿轮轴的另一端连接所述动力装置；

所述滑块与所述齿轮轴转动连接；

所述动力装置驱动所述齿轮沿所述齿条导轨的长度方向进行运动，实现所述滑块带动所述旋转磁块远离或靠近所述固定磁块。

进一步的，所述动力装置包括电机，所述电机的输出端通过联轴器与所述齿轮轴连接。

进一步的，所述电机与所述齿轮轴同轴布置。

进一步的，所述齿轮轴穿设所述滑块。

进一步的，所述止转机构还包括轴承，两个所述轴承设置于所述滑块的内部并套设在所述齿轮轴上。

进一步的，所述齿轮置于两个所述轴承之间。

进一步的，所述止转机构还包括套设在所述齿轮轴上的轴承内压环，两个所述轴承内压环设置于所述轴承远离所述齿轮的一侧，使每个所述轴承置于两个所述轴承内压环和所述齿轮之间。

本发明能够取得以下技术效果：

本发明将非接触式的止转机构安装在转子和定子相靠近的位置，与传统技术相比止转机构没有同轴安装在转子的端部；尽量小型化止转机构，不占用轴向空间，结构简捷；另外使利用磁块之间的吸引力，止转时，振动状态下没有接触声响，降低噪声，安全实现止转功能。

附图说明

图1为现有技术中止转机构的示意图；

图2为本发明公开的止转机构的结构示意图；

图3为本发明公开的止转机构的侧视结构示意图；

图4为图3的A-A向剖视结构示意图；

图5为本发明公开的止转机构在光电转台中的位置简图；

图6为本发明公开的固定架的结构示意图；

图7为本发明公开的止转机构在不同轴布置的定子和转子中的位置简图。

附图标记：

1、固定磁块；2、旋转磁块；31、齿轮轴；32、电机；33、联轴器；4、齿条导轨；5、滑块；6、微动开关；7、轴承；8、轴承内压环；9、轴承外压盖；10、旋转磁块架；11、齿轮轴系；14、定子；15、转子；16、固定架。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，而不构成对本发明的限制。

本发明的目的是提供非轴向安装、更安全锁住旋转轴的一种应用于旋转轴的止转机构。下面将对本发明提供的一种止转机构，通过具体实施例来进行详细说明。

图2示出了本发明的非接触式止转结构的主结构，如图2所示，用于停止能够相对旋转的定子14和转子15之间的旋转运动，定子14和转子15相对布置。本止转机构包括与定子14固定连接的固定磁块1、与转子15滑动连接的旋转磁块2、以及竖向移动部件；固定磁块2的轴线与定子14的轴线平行，旋转磁块2的轴线与定子14的轴线平行，旋转磁块2设置在转子15靠近定子14的一端；旋转磁块2与转子15沿旋转磁块2的轴线方向滑动连接；竖向移动部件设置在转子15上，并能够驱动旋转磁块2在滑动方向上设有的第一位置和第二位置的两个位置之间进行运动；

旋转磁块2运动至第一位置时，固定磁块1和旋转磁块2同轴，同时旋转磁块2靠近固定磁块1并相互产生吸引力，从而约束定子14和转子15停止相对旋转运动；

旋转磁块2运动至第二位置时，旋转磁块2远离固定磁块1且吸引力减至极小以至消失，从而定子14和转子15之间没有吸引力的约束。本领域人员应该想到，使用这个止转机构时，旋转磁块2从第一位置运动到第二位置的这个过程中，为了更快的使定子14和转子15克服吸引力而分开，可以令定子14和转子15继续开始相对旋转运动，同时竖向移动部件驱动旋转磁块2运动至第二位置。容易想到理想条件下，第二位置的两磁块之间的吸引力是消失时效果最好，但实际加工或实际工况下，很难做到吸引力完全消失，两磁块之间的磁场是一直存在的，只能尽量保证两磁块的吸引力减至极小，减小到对定子14和转子15之间的影响可以忽略不计，使定子14和转子15之间的旋转自如。

旋转磁块2和竖向移动部件都安装在转子15上，跟随转子15一起做相对定子14的相对旋转运动。与传统技术相比止转机构没有同轴安装在转子的端部，而是并轴安装的，这样尽量小型化止转机构，不占用轴向空间，结构简捷；另外使利用磁块之间的吸引力，止转时，振动状态下没有接触声响，降低噪声，安全实现止转功能。

本发明的一个优选实施例中，图5示出了止转机构在光电转台的位置，该止转机构安装在光电转台两个相对旋转的结构之间，此结构固定不动部分简称定子14、旋转部分称作转子15。定子14是个空心的圆筒，转子15是个空心的圆筒。如图5所示，定子14和转子15同轴布置，转子15绕定子14的中心轴线进行旋转。固定磁块1安装在定子14的筒底上，旋转磁块2安装置于转子15内部，并安装在筒顶上。这样便于保证光电转台的外观整洁。

随着旋转磁块2的上下移动使旋转磁块2轴向靠近和远离固定磁块1，接近时两个磁块之间产生吸引力，远离时吸引力减至极小，以至消失。两个磁块随着轴向距离的接近相吸引，相吸引时距离越近越好。

固定磁块1和旋转磁块2优选直径25mm，厚度4mm。竖向移动部件使旋转磁块2上升到第一位置时几乎在转子15的顶部，使两磁块在同轴位置时尽量达到最小间距。旋转磁块2运动到第一位置时，旋转磁块2与固定磁块1间的轴向距离最近，优选为4mm，此时异向的吸引力比较大，能控制住转子15的转动。通常情况下，要分开这两个磁块所需要的轴向力也是需要很大的驱动电机，为了使结构小巧，利用了转子15和定子14之间的旋转(光电转台开机自检过程)，转子15和定子14继续开始相对旋转运动，旋转磁块2随着转子15的旋转离开了与固定磁块1相吸的同轴位置，旋转磁块2与固定磁块1间的轴向距离优选为40mm，此时异向的吸引力减至极小，以至消失。

图7示出了止转机构在不同轴布置的定子和转子中的位置。本发明的一个优选实施例中，定子14和转子15不是同轴布置，转子15绕定子14的中心轴线做旋转运动。但定子14和转子15的相对转动运动中，沿轴向投影具有重叠的区域，将固定磁块1和旋转磁块2同轴相对安装到该区域时，配合竖向移动部件的驱动使两磁块靠近仍会产生吸引力；随着定子14转动，同时竖向移动部件的驱动两磁块远离，吸引力减至极小，以至消失。止转原理与定子14和转子15同轴布置相同，这里不再赘述。

本发明的一个优选实施例中还包括相互配合的齿条导轨4和滑块5，图6示出了固定架16的结构。如图6所示，转子15用螺钉固定连接有长条状的固定架16，齿条导轨4固定连接在固定架16上，实现整个除了固定磁块1以外的止转机构都固定在这个固定架16上。旋转磁块2通过旋转磁块架10固定安装在滑块5顶部；竖向移动部件驱动滑块5沿齿条导轨4反复直线运动。

齿条导轨4和滑块5为调质45钢，它们之间为燕尾槽式滑动配合连接，齿条导轨4的设有与齿轮啮合的直齿条结构。齿轮通过被竖向移动部件驱动，带着与滑块5固定连接的旋转磁块2上下滑动。采用齿条导轨4和滑块5使止转机构结构简单紧凑。

本发明的一个优选实施例中，齿条导轨4的两端安装有微动开关6，限制滑块5的移动位置。两个微动开关6分别安装在齿条导轨4的两端，其安装位置可控制旋转磁块2与固定磁块1间的轴向距离最近时处于第一位置，轴向距离最远时处于第二位置。微动开关6的设置能够精确限定滑块5的滑动位置。

本发明的一个优选实施例中，参见图3，竖向移动部件包括齿轮轴31、驱动齿轮轴31转动的动力装置；齿轮轴31的一端固定有与齿条导轨4上的齿啮合的齿轮，齿轮轴31的另一端固定连接动力装置；滑块5转动连接齿轮轴31；动力装置驱动齿轮沿齿条4的长度方向进行直线反复运动，实现滑块5带动旋转磁块2运动。齿条导轨4竖向布置，齿轮轴31水平布置，动力装置驱动齿轮转动从而实现齿轮轴31竖向上下移动。而齿轮轴31又是由滑块5转动支撑的，齿轮轴31的上下移动，实现滑块5上下移动。

优选的，如图6所示，齿形导轨4包括燕尾槽板和垂直燕尾槽板的齿条板，齿形导轨4长度方向上的截面形状整体为T型。齿条导轨4的宽度方向上，燕尾槽板的两端都设有燕尾型导轨，保证齿条导轨4与滑块5运行平稳。燕尾槽板的中间位置伸出齿条板。滑块5整体是一个长方体框架结构，沿竖向开有U型通孔，便于齿条板深入到滑块5内部，从而和滑块5内部的齿轮轴31啮合连接。滑块5的水平方向两端轮廓与燕尾型导轨配合。

本发明的一个优选实施例中，动力装置包括电机32，电机32的输出端通过联轴器33插接齿轮轴31。电机32驱动齿轮轴31带动滑块5下移，完成旋转磁块2与固定磁块1运动至第二位置，两磁块基本没有吸引力的约束，使转子15与定子14之间可以无拘束的多周旋转，不影响转子15和定子14的旋转运动。利用转子15与定子14的相对转动，使两个同轴的旋转磁块2与固定磁块1进行分开，电机32工作使旋转磁块2下移到第二工作位置，电机32所需的扭矩不需很大，使电机32的体积减小。不仅降低了止转机构和转子15的轴向体积，更进一步降低了止转机构和转子15的整体体积。

本发明的一个优选实施例中，电机32与齿轮轴31同轴布置在滑块5上，减少止转机构的轴向体积。电机31安装在滑块5外端，与齿轮轴31尽量同轴，电机31通过联轴器33驱动齿轮轴31旋转，联轴器33为受力件，采用调质45钢。

本发明的一个优选实施例中，齿轮轴31一端穿设在滑块5内，另一端连接电机32。滑块5的内部安装有轴承7，滑块5的两端通过轴承7转动支撑齿轮轴31。更为具体的轴承7布置在齿轮的两侧，保证齿轮轴31运行平稳。

滑块5的两端固定安装有轴承外压盖9。滑块5在放置轴承处的内侧有台肩，每个轴承7的外环都夹在轴承外压盖9和滑块5的台肩之间。齿轮轴31是一个阶梯轴结构，也就是在齿轮的两端设有台肩，每个轴承7的内环都夹在轴承内压环8和台肩之间，进行轴向的定位限制。轴承7的安装属于机械领域的现有技术，这里不再赘述。

图4示出了本发明的齿轮轴31的具体安装方法，如图4所示，本发明的一个优选实施例中，齿轮轴31在每个轴承7的外部安装有两个轴承内压环8。齿轮轴31材料是调质45钢。电机31通过齿轮轴系11传动连接齿条导轨4。电机31和齿轮轴系11同轴安装设置在滑块5上，电机31驱动齿轮轴系11旋转，使滑块5在齿条导轨4长度方向上上下移动。齿轮轴系11的结构包括联轴器33、轴承内压环8、轴承外压盖9、轴承7和齿轮轴31，为减轻重量，四个轴承内压环8采用铝合金材料，为了防松俩俩拧压在齿轮轴31两侧、轴承7的内环外，两个轴承外压盖9采用铝合金材料，安装在滑块5上、轴承7的两侧，使齿轮轴31相对滑块5可无阻碍旋转。轴承外压盖9是对轴承7的外环进行轴向限位，轴承内压环8是在轴承7的径向内侧对轴承7的内环进行轴向限位；三者同轴布置。轴承外压盖9开有通孔，供轴承内压环8穿设。轴承7、轴承内压环8、轴承外压盖9的安装是机械领域的现有技术，这里不再赘述。齿轮轴31穿过滑块5的内部并通过轴承7实现和滑块5的转动连接，齿轮轴31受电机32驱动会带动滑块5向上运动。

使用时，当光电转台正常工作时，开机自检，使转子15开始旋转时，同时电机32工作，完成旋转磁块2下移，轴向远离固定磁块1，当触碰到微动开关6时，电机32停止工作，完成拉长两磁块的轴向距离，使光电仪器的转台可以无拘束多周旋转工作；仪器断电时会处于仪器回收状态，也是两磁块同轴状态，同时电机32反转工作，完成滑块5所连接的结构上移，缩小两磁块的轴向距离，当滑块5触碰到微动开关6时，电机32停止工作，使两磁块处于同轴异向相吸状态，产生吸引力，控制光电转台的定子14和转子15不会轻易相对旋转，达到止转目的。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制。本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

以上本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所做出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种止转机构，用于停止相对旋转的定子(14)和转子(15)之间的旋转运动，所述定子(14)和所述转子(15)相对布置，其特征在于，包括：与所述定子(14)固定连接的固定磁块(1)、与所述转子(15)滑动连接的旋转磁块(2)、以及竖向移动部件；

所述固定磁块(1)的轴线与所述定子(14)的轴线平行，所述旋转磁块(2)的轴线与所述定子(14)的轴线平行，所述旋转磁块(2)设置在所述转子(15)靠近所述定子(14)的一端；

所述旋转磁块(2)与所述转子(15)沿所述旋转磁块(2)的轴线方向滑动连接；

所述竖向移动部件设置在所述转子(15)上，并驱动所述旋转磁块(2)在滑动方向上的第一位置和第二位置之间运动；

所述旋转磁块(2)运动至所述第一位置时，所述固定磁块(1)和所述旋转磁块(2)同轴，所述旋转磁块(2)靠近所述固定磁块(1)并相互产生吸引力；

所述旋转磁块(2)运动至所述第二位置时，所述旋转磁块(2)远离所述固定磁块(1)且所述吸引力消失。

2.根据权利要求1所述的一种止转机构，其特征在于，所述止转机构还包括相互滑动配合的齿条导轨(4)和滑块(5)；

所述齿条导轨(4)与所述转子(15)固定连接，并沿平行于所述转子(15)轴线的方向布置；

所述滑块(5)与所述旋转磁块(2)固定连接；

所述竖向移动部件驱动所述滑块(5)沿所述齿条导轨(4)直线运动，实现所述旋转磁块(2)与所述转子(15)的所述滑动连接。

3.根据权利要求2所述的一种止转机构，其特征在于，所述止转机构还包括微动开关(6)，两个所述微动开关(6)分别设置在所述齿条导轨(4)的两端。

4.根据权利要求2所述的一种止转机构，其特征在于，所述竖向移动部件包括齿轮轴(31)和驱动所述齿轮轴(31)转动的动力装置；

所述齿轮轴(31)的一端设有与所述齿条导轨(4)上的齿啮合的齿轮，所述齿轮轴(31)的另一端连接所述动力装置；

所述滑块(5)与所述齿轮轴(31)转动连接；

所述动力装置驱动所述齿轮沿所述齿条导轨(4)的长度方向进行运动，实现所述滑块(5)带动所述旋转磁块(2)远离或靠近所述固定磁块(1)。

5.根据权利要求4所述的一种止转机构，其特征在于，所述动力装置包括电机(32)，所述电机(32)的输出端通过联轴器(33)与所述齿轮轴(31)连接。

6.根据权利要求5所述的一种止转机构，其特征在于，所述电机(32)与所述齿轮轴(31)同轴布置。

7.根据权利要求4所述的一种止转机构，其特征在于，所述齿轮轴(31)穿设所述滑块(5)。

8.根据权利要求7所述的一种止转机构，其特征在于，所述止转机构还包括轴承(7)，两个所述轴承(7)设置于所述滑块(5)的内部并套设在所述齿轮轴(31)上。

9.根据权利要求8所述的一种止转机构，其特征在于，所述齿轮置于两个所述轴承(7)之间。

10.根据权利要求9所述的一种止转机构，其特征在于，所述止转机构还包括套设在所述齿轮轴(31)上的轴承内压环(8)，两个所述轴承内压环(8)设置于所述轴承(7)远离所述齿轮的一侧，使每个所述轴承(7)置于两个所述轴承内压环(8)和所述齿轮之间。

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