CN113890267B - 一种力矩电机的扭矩撤销自动锁紧装置和方法及电机 - Google Patents

Abstract

本发明属于电机制造技术领域，公开了一种力矩电机的扭矩撤销自动锁紧装置和方法及电机，包括一个中空的圆柱形锁紧凸轮，所述锁紧凸轮的一端与驱动轴连接，另一端具有制动面，支撑轴贯穿锁紧凸轮，锁紧凸轮可沿支撑轴左右运动，所述制动面能够与电机外壳上靠近制动面位置的摩擦面相契合，当电机提供扭矩时，锁紧凸轮沿支撑轴向左运动，锁紧凸轮上的制动面与摩擦面分离，锁紧凸轮跟随驱动轴转动；当电机断电或扭矩被撤销时，锁紧凸轮沿支撑轴向右运动，锁紧凸轮上的制动面与摩擦面接触，锁紧凸轮被锁紧，驱动轴停止转动。本发明运用机械结构和摩擦力实现控制，具有更好的电磁兼容性；可以更快速锁紧和释放，更安全可靠；且环境适应性更好。

Description

一种力矩电机的扭矩撤销自动锁紧装置和方法及电机

技术领域

本发明属于电机制造技术领域，尤其涉及一种力矩电机的扭矩撤销自动锁紧装置和方法及电机。

背景技术

力矩电机在力矩撤销或者突然断电时，往往有让其回归原位并锁紧的需要。现有的锁紧装置大多采用插销式电磁铁，弹出或落入孔中实现开合。这种方式第一需要电机驱动到制定位置，才能锁紧，当电机突然断电了，它无法转回制定位置，就不能完成锁紧。第二就是它的密封性和环境适应能力不好。在外界环境中如果发生结冰或者进泥都会影响插销的进出。第三它需要手动进行插拔，非常不方便。另一种设计是在插销锁紧装置的基础上利用驱动程序进行额外的程序控制，这种方式同样利用电磁铁，并且程序设计更为复杂。

发明内容

本发明目的在于提供一种力矩电机的扭矩撤销自动锁紧装置和方法及电机，以解决现有锁紧装置不能快速准确锁合的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明的一种力矩电机的扭矩撤销自动锁紧装置和方法及电机的具体技术方案如下：

一种力矩电机的扭矩撤销自动锁紧装置，包括一个中空的圆柱形锁紧凸轮，所述锁紧凸轮的一端与驱动轴连接，另一端具有制动面，支撑轴贯穿锁紧凸轮，锁紧凸轮可沿支撑轴左右运动，所述制动面能够与电机外壳上靠近制动面位置的摩擦面相契合，当电机提供扭矩时，锁紧凸轮沿支撑轴向左运动，锁紧凸轮上的制动面与摩擦面分离，锁紧凸轮跟随驱动轴转动；当电机断电或扭矩被撤销时，锁紧凸轮沿支撑轴向右运动，锁紧凸轮上的制动面与摩擦面接触，锁紧凸轮被锁紧，驱动轴停止转动。

进一步的，所述锁紧凸轮具有内圈和外圈，所述外圈与驱动轴键合；所述内圈的端面具有圆周等分的拱起部；抵座固定在支撑轴外圈上并贴合在内圈的端面；所述抵座上具有弧形凸起部；所述锁紧凸轮的内壁具有环台,弹性件设置在支撑轴外圈端部和锁紧凸轮的环台之间；当电机提供扭矩时，所述驱动轴转动带动锁紧凸轮转动，内圈的端面对准弧形凸起部的位置由拱起部的低处向高处移动，锁紧凸轮被弧形凸起部顶开，朝向支撑轴的左边运动，锁紧凸轮上的制动面与摩擦面分离，锁紧凸轮跟随驱动轴转动，弹性件被压缩；当电机断电或扭矩被撤销时，所述弹性件推动锁紧凸轮向右移动，锁紧凸轮内圈的端面对准弧形凸起部的位置由拱起部的高处向低处移动，直至锁紧凸轮的制动面与摩擦面接触，以此限制锁紧凸轮转动，从而限制驱动轴的转动。

进一步的，所述制动面为斜面，所述斜面与锁紧凸轮外圆面的角度为135度；所述摩擦面与斜面相契合。

进一步的，所述锁紧凸轮的外圈的一端为圆周间隔分布的花键，所述花键的高度大于拱起部起伏的高低落差，所述锁紧凸轮通过花键与驱动轴的键合。

进一步的，所述弧形凸起部为滚珠，在抵座上的位置分布与拱起部同等分，且数量与拱起部的数量相匹配或少于拱起部的数量。

进一步的，调节所述抵座在支撑轴上的前后位置可以调节弹性件的弹力，从而调节电机的扭矩大小。

进一步的，所述外壳外对准支撑轴的位置具有支撑块，支撑块的边缘固定在外壳上，中间位置固定安装支撑轴，支撑轴通过螺丝与支撑块固定连接。

进一步的，所述支撑轴末端外圈驱动轴内部的位置具有轴承。

本发明还公开了一种力矩电机，包括上述任一项所述的自动锁紧装置。

本发明还公开了一种力矩电机的扭矩撤销自动锁紧方法，包括如下步骤：

步骤1：当电机提供扭矩时，锁紧凸轮向左运动，锁紧凸轮上的制动面与摩擦面分离，锁紧凸轮跟随驱动轴转动；

步骤2：当电机断电或扭矩被撤销时，锁紧凸轮向右运动，锁紧凸轮上的制动面与摩擦面接触，锁紧凸轮被锁紧，驱动轴停止转动。

本发明的一种力矩电机的扭矩撤销自动锁紧装置和方法及电机具有以下优点：

1、其他的锁紧用电磁铁或驱动控制，需要额外的控制程序，本发明运用机械结构和摩擦力实现控制，具有更好的电磁兼容性；

2、相对于其他的锁紧方式，本发明可以更快速锁紧和释放，更安全可靠；

3、本发明在环境适应性上更具优势。

附图说明

图1为本发明的力矩电机的扭矩撤销自动锁紧装置打开状态剖视图；

图2为本发明的力矩电机的扭矩撤销自动锁紧装置锁紧状态剖视图；

图3为本发明的锁紧凸轮结构立体图；

图4为本发明的实施例二结构剖视图。

图中标记说明：1、外壳；2、电机；3、驱动轴；4、锁紧凸轮；5、支撑轴；6、抵座；61、弧形凸起部；7、弹性件；8、支撑块；9、轴承；11、摩擦面； 41、制动面；42、内圈；43、外圈；44、环台；431、花键；421、拱起部。

具体实施方式

为了更好地了解本发明的目的、结构及功能，下面结合附图，对本发明一种力矩电机的扭矩撤销自动锁紧装置和方法及电机做进一步详细的描述。

实施例一：

如图1所示，一种力矩电机，包括外壳1，外壳1内部具有电机2，电机2带动连接在电机2上的驱动轴3转动，驱动轴3内具有一自动锁紧装置，自动锁紧装置包括一个中空的圆柱形锁紧凸轮4，锁紧凸轮4的一端与驱动轴3连接，另一端具有制动面41，制动面41呈喇叭状开口的斜面，斜面与锁紧凸轮4外圆面的角度为135度。支撑轴5贯穿锁紧凸轮4，锁紧凸轮4可沿支撑轴5左右运动，外壳1上靠近制动面41的位置具有一圈摩擦面11，摩擦面11与斜面41能够相契合，摩擦面11上具有摩擦片。如图1所示，当电机1提供扭矩时，锁紧凸轮4沿支撑轴5向左运动，锁紧凸轮4上的制动面41与摩擦面11分离，锁紧凸轮4跟随驱动轴3转动；如图2所示，当电机1断电或扭矩被撤销时，锁紧凸轮4沿支撑轴5向右运动，锁紧凸轮4上的制动面41与摩擦面11接触，锁紧凸轮4被锁紧，驱动轴3停止转动。

具体的，如图3所示，锁紧凸轮4具有内圈42和外圈43，外圈43包裹在内圈42外，外圈43的一端为圆周间隔分布的花键431，花键431可以为齿状或柱状等能够与驱动轴3键合的任意形状，锁紧凸轮4通过花键431与驱动轴3的内臂键合，实现锁紧凸轮4与驱动轴3的连动。外圈43的另一端为喇叭状开口的斜面。内圈42的端面具有圆周等分的拱起部421，因此内圈42的端面为上下起伏状。一抵座6固定在支撑轴5外圈上并贴合在内圈42的端面，抵座6上具有弧形凸起部61，弧形凸起部61在抵座5上的位置分布与拱起部421同等分，且数量与拱起部421的数量相匹配或少于拱起部421的数量。例如内圈42的端面具有4个圆周四等分的拱起部421，那么弧形凸起部61在抵座6上的位置也是圆周四等分。弧形凸起部61为滚珠，数量可以为1-4个。锁紧凸轮4在锁紧状态时，内圈42端面的拱起部421的低处与滚珠契合，当电机1提供扭矩时，驱动轴3转动带动锁紧凸轮4转动，内圈42的端面对准滚珠的位置由拱起部421的低处向高处移动，由于滚珠的位置是固定的，因此在锁紧凸轮4的内圈42的端面由拱起部421的低处向高处运动的过程中，锁紧凸轮4被滚珠顶开，朝向支撑轴5的左边运动，锁紧凸轮4上的制动面41与摩擦面11分离，锁紧凸轮4跟随驱动轴3转动。

因锁紧凸轮4的内圈42的端面有起伏高度，运动过程中花键431会随着拱起部的421起伏和驱动轴3有脱离，因此花键431的高度必须大于拱起部421起伏的高低落差，以避免锁紧凸轮4和驱动轴3脱开。

锁紧凸轮4的内壁具有环台44,弹性件7设置在支撑轴5外圈端部和锁紧凸轮4的环台44之间。当电机1提供扭矩时，锁紧凸轮4上的制动面41与摩擦面11分离，弹性件7被压缩；当电机1断电或扭矩被撤销时，弹性件7的弹力将推动锁紧凸轮4向右移动，锁紧凸轮4的内圈42端面对准弧形凸起部61的位置由拱起部的421的高处向低处移动，直至锁紧凸轮4的制动面41与摩擦面11重新接触，限制锁紧凸轮4转动，从而限制驱动轴3的转动，实现自动锁紧。

调节抵座6在支撑轴5上的前后位置可以调节弹性件7的弹力，从而调节电机的扭矩大小。弹性件7优选为弹簧。

在外壳1外对准支撑轴5的位置具有支撑块8，支撑块8的边缘固定在外壳1上，中间位置固定安装支撑轴5，支撑轴5通过螺丝与支撑块8固定连接。

支撑轴5末端外圈驱动轴3内部的位置具有轴承9。

实施例二：

如图4所示，实施例二与实施例一的区别在于，锁紧凸轮4的一端与驱动轴3连接，另一端的制动面41为直角面，摩擦面11为直角摩擦面，直角摩擦面上具有摩擦片。当锁紧凸轮4向右运动时，锁紧凸轮4上的直角面与外壳上的直角摩擦面接触，锁紧凸轮4被锁紧，驱动轴3停止转动。本实施例的其他结构与实施例一相同，因此不再赘述。

实施例三：

实施例三的与实施例一的区别在于，自动锁紧装置在驱动轴3外圈，锁紧凸轮4通过花键431与驱动轴3的外圈键合，实现锁紧凸轮4与驱动轴3的连动。本实施例的其他结构与实施例一相同，因此不再赘述。

实施例四：

实施例四与实施例一的区别在于，抵座6上的弧形凸起部61为固定设置的半圆形凸起，因为是固定设置所以不容易掉落或脱出。本实施例的其他结构与实施例一相同，因此不再赘述。

一种力矩电机的扭矩撤销自动锁紧方法，包括如下步骤：

步骤1：当电机1提供扭矩时，锁紧凸轮4向左运动，锁紧凸轮4上的制动面41与摩擦面11分离，锁紧凸轮4跟随驱动轴3转动；

步骤2：当电机1断电或扭矩被撤销时，锁紧凸轮4向右运动，锁紧凸轮4上的制动面41与摩擦面11接触，锁紧凸轮4被锁紧，驱动轴3停止转动。

可以理解，本发明是通过一些实施例进行描述的，本领域技术人员知悉的，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换。另外，在本发明的教导下，可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本发明的精神和范围。因此，本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本申请的权利要求范围内的实施例都属于本发明所保护的范围内。

Claims (10)

1.一种力矩电机的扭矩撤销自动锁紧装置，其特征在于，包括一个中空的圆柱形锁紧凸轮（4），所述锁紧凸轮（4）的一端与驱动轴（3）连接，另一端具有制动面（41），支撑轴（5）贯穿锁紧凸轮（4），锁紧凸轮（4）可沿支撑轴（5）左右运动，所述制动面（41）能够与电机外壳（1）上靠近制动面（41）位置的摩擦面（11）相契合，当电机（2 ）提供扭矩时，锁紧凸轮（4）沿支撑轴（5）向左运动，锁紧凸轮（4）上的制动面（41）与摩擦面（11）分离，锁紧凸轮（4）跟随驱动轴（3）转动；当电机（2 ）断电或扭矩被撤销时，锁紧凸轮（4）沿支撑轴（5）向右运动，锁紧凸轮（4）上的制动面（41）与摩擦面（11）接触，锁紧凸轮（4）被锁紧，驱动轴（3）停止转动。

2.根据权利要求1所述的力矩电机的扭矩撤销自动锁紧装置，其特征在于，所述锁紧凸轮（4）具有内圈（42）和外圈（43），所述外圈（43）与驱动轴（3）键合；所述内圈（42）的端面具有圆周等分的拱起部（421）；抵座（6）固定在支撑轴（5）外圈上并贴合在内圈（42）的端面；所述抵座（6）上具有弧形凸起部（61）；所述锁紧凸轮（4）的内壁具有环台（44）,弹性件（7）设置在支撑轴（5）外圈端部和锁紧凸轮（4）的环台（44）之间；当电机（2 ）提供扭矩时，所述驱动轴（3）转动带动锁紧凸轮（4）转动，内圈（42）的端面对准弧形凸起部（61）的位置由拱起部（421）的低处向高处移动，锁紧凸轮（4）被弧形凸起部（61）顶开，朝向支撑轴（5）的左边运动，锁紧凸轮（4）上的制动面（41）与摩擦面（11）分离，锁紧凸轮（4）跟随驱动轴（3）转动，弹性件（7）被压缩；当电机（2 ）断电或扭矩被撤销时，所述弹性件（7）推动锁紧凸轮（4）向右移动，锁紧凸轮（4）内圈（42）的端面对准弧形凸起部（61）的位置由拱起部（421）的高处向低处移动，直至锁紧凸轮（4）的制动面（41）与摩擦面（11）接触，以此限制锁紧凸轮（4）转动，从而限制驱动轴（3）的转动。

3.根据权利要求2所述的力矩电机的扭矩撤销自动锁紧装置，其特征在于，所述制动面（41）为斜面，所述斜面与锁紧凸轮（4）外圆面的角度为135度；所述摩擦面（11）与斜面相契合。

4.根据权利要求2所述的力矩电机的扭矩撤销自动锁紧装置，其特征在于，所述锁紧凸轮的外圈（43）的一端为圆周间隔分布的花键（431），所述花键（431）的高度大于拱起部（421）起伏的高低落差，所述锁紧凸轮（4）通过花键（431）与驱动轴（3）的键合。

5.根据权利要求2所述的力矩电机的扭矩撤销自动锁紧装置，其特征在于，所述弧形凸起部（61）为滚珠，在抵座（6 ）上的位置分布与拱起部（421）同等分，且数量与拱起部（421）的数量相匹配或少于拱起部（421）的数量。

6.根据权利要求2所述的力矩电机的扭矩撤销自动锁紧装置，其特征在于，调节所述抵座（6）在支撑轴（5）上的前后位置可以调节弹性件（7）的弹力，从而调节电机的扭矩大小。

7.根据权利要求1所述的力矩电机的扭矩撤销自动锁紧装置，其特征在于，所述外壳（1）外对准支撑轴（5）的位置具有支撑块（8），支撑块（8）的边缘固定在外壳（1）上，中间位置固定安装支撑轴（5），支撑轴（5）通过螺丝与支撑块（8）固定连接。

8.根据权利要求1所述的力矩电机的扭矩撤销自动锁紧装置，其特征在于，所述支撑轴（5）末端外圈驱动轴（3）内部的位置具有轴承（9）。

9.一种力矩电机，其特征在于，包括如权利要求1-8任一项所述的自动锁紧装置。

10.一种利用如权利要求1-8任一项所述的自动锁紧装置对力矩电机进行锁紧的方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：当电机（2 ）提供扭矩时，锁紧凸轮（4）向左运动，锁紧凸轮（4）上的制动面（41）与摩擦面（11）分离，锁紧凸轮（4）跟随驱动轴（3）转动；

步骤2：当电机（ 2 ） 断电或扭矩被撤销时，锁紧凸轮（ 4） 向右运动，锁紧凸轮（4）上的制动面（41）与摩擦面（11）接触，锁紧凸轮（4）被锁紧，驱动轴（3）停止转动。

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