CN113904498A - 一种回转执行器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种回转执行器，属于执行器技术领域。主要包括箱体、行星机构、驱动器以及传动机构，行星机构包括行星架、转动配合于行星架上的多个行星轮、与多个行星轮啮合配合的齿圈、与齿圈同轴设置并且与多个行星轮啮合的中心轮以及转动配合于箱体上的蜗杆，行星架上设置有用于与被执行件连接的输出轴，齿圈上设置有与蜗杆啮合配合的蜗轮部，传动机构与驱动器和中心轮连接，以在驱动器运转时通过传动机构输出扭矩带动中心轮转动，在驱动器停转时传动机构锁止。本发明的回转执行器，能够在断电情况下照常进行手动模式的操作以及具备防反转的功能。

Description

一种回转执行器

技术领域

本发明涉及执行器技术领域，具体涉及一种回转执行器。

背景技术

回转执行器是一种用于提供旋转运动的驱动装置。现有专利号为CN201920375994.3的中国专利中公开了一种手自一体传动机构，其采用行星机构方便了电动模式与手动模式的切换，但是采用该技术方案的执行器是依靠电机的自锁电路锁定太阳齿轮，以实现手动模式的正常运转，或配合蜗轮蜗杆的自锁特性来防止与输出接口连接的被执行端例如阀门由于惯性发生反转，无法在断电情况下使用手动模式以及实现输出接口的防反转。

因此有必要提供新的一种回转执行器。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种回转执行器，能够在断电情况下照常进行手动模式的操作以及具备防反转的功能。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种回转执行器，包括箱体、行星机构、驱动器以及传动机构，所述行星机构包括行星架、转动配合于所述行星架上的多个行星轮、与多个行星轮啮合配合的齿圈、与所述齿圈同轴设置并且与多个所述行星轮啮合配合的中心轮以及转动配合于所述箱体上的蜗杆，所述行星架上设置有用于与被执行件连接的输出轴，所述齿圈上设置有与所述蜗杆啮合配合的蜗轮部，所述传动机构与所述驱动器和所述中心轮连接，以在所述驱动器运转时通过所述传动机构输出扭矩带动所述中心轮转动，在所述驱动器停转时所述传动机构锁止。

进一步的，所述传动机构包括转动连接在所述箱体上的驱动轴、安装在所述箱体上的止动件、滑动且不可转动地设置于所述驱动轴上以在与所述止动件抵持时锁定于所述止动件上的传动件、用于将所述传动件与所述止动件保持抵持趋势的弹性件、转动配合于所述驱动轴上的启动件以及设置在所述传动件和启动件之间的连接件。

进一步的，所述传动件靠近所述启动件的一端端面上开设有适于部分容置所述连接件的收容槽，所述启动件与所述收容槽相对的面上开设有适于所述连接件于其中做周向滑动的推槽，并且所述推槽呈由中间向两头逐渐变浅的结构。

进一步的，所述连接件为球状结构，所述收容槽呈与连接件的形状相适应的半球状结构，所述连接件部分容置于所述收容槽中并且能够于所述收容槽中滚动，所述推槽包括位于中间并且较深的低位面以及位于两头较浅的高位面，所述低位面与所述高位面构成沿所述启动件的周向延伸的弧形槽，并且所述推槽的截面形状呈与所述连接件相适应的弧形。

进一步的，所述止动件大致呈环状结构，所述止动件的内侧壁形成锥面结构的制动面，所述制动面靠近所述启动件的口径较小，所述制动面用于与传动件配合抵持，以使所述传动件锁定于所述止动件上。

进一步的，所述传动件的外侧面对应所述制动面设有配合面，所述配合面用于在与所述止动件的制动面抵持时使所述传动件锁定于止动件上，所述配合面呈适于所述制动面的锥面形状，所述配合面靠近所述启动件的一端外径较小。

进一步的，所述驱动器为输出圆周运动动力的驱动装置，所述驱动器的输出端上安装有驱动轮，所述启动件上设置有与所述驱动轮相啮合的齿轮部。

进一步的，所述行星机构还包括设置在所述中心轮上的从动轮，所述传动机构还包括设置在所述驱动轴上的传动轮，所述传动轮与所述从动轮相啮合。

进一步的，所述回转执行器还包括安装在箱体上的控制器、第一编码器以及第二编码器，所述第一编码器与所述驱动器的输出端连接，用于获取第一位置信息，所述第一位置信息包括所述驱动器输出端的转角和转速，所述第二编码器用于获取第二位置信息，所述第二位置信息包括所述输出轴的转角和转速。

进一步的，所述控制器与所述第一编码器和所述第二编码器电性连接，所述控制器用于接收所述第一位置信息和所述第二位置信息，并根据所述第一位置信息和所述第二位置信息生成误差值，并根据所述误差值控制驱动器转动至目标位置。

本发明的有益效果是：从而本发明的回转执行器与现有技术相比，在驱动器断电或停转的情况下，由于传动机构锁止，使得行星机构中的中心轮锁定，此时转动蜗杆能够驱动齿圈转动，齿圈转动带动行星轮自转的同时，使行星轮围绕中心轮公转，从而驱使行星架以及输出轴转动，手动模式能够正常使用，并且由于传动机构在驱动器停转时锁定，蜗杆与齿圈上蜗轮部的配合具有反向锁定的特性，因此当驱动器停转时，与输出轴连接的被执行件无法由于惯性等原因发生反转，综述本发明的回转执行器能够在断电情况下照常使用手动模式以及具备防反转的功能。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图中：图1为本发明回转执行器的立体结构示意图。

图2为本发明回转执行器的剖视图，其中传动机构处于锁定状态。

图3为本发明回转执行器中行星机构的分解图。

图4为本发明回转执行器中传动机构的分解图。

图5为本发明回转执行器中传动机构的剖视图。

图6为图4示出的传动机构中传动件的结构示意图。

图7为图4示出的传动机构中启动件的结构示意图。

图8为传动机构在解锁状态时，传动件与启动件和连接件的位置关系示意图。

其中，图中各附图标记：1、箱体。

2、行星机构；21、行星架；211、输出轴；212、芯轴；22、行星轮；23、齿圈；231、蜗轮部；24、中心轮；241、端轴；25、蜗杆；251、手轮；26、从动轮。

3、驱动器；31、驱动轮。

4、传动机构；41、驱动轴；411、滑槽；412、限位件；42、止动件；421、制动面；422、摩擦片；43、传动件；431、收容槽；432、配合面；433、滑孔；434、滑块；44、弹性件；45、启动件；451、推槽；4511、低位面；4512、高位面；452、齿轮部；46、连接件；47、传动轮。

5、第一编码器；6、第二编码器。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作详细的说明。此图为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

如图1和2所示，本发明提供了一种回转执行器，包括箱体1、行星机构2、驱动器3以及传动机构4，行星机构2包括行星架21、转动配合于行星架21上的多个行星轮22、与多个行星轮22啮合配合的齿圈23、与齿圈23同轴设置并且与多个行星轮22啮合配合的中心轮24以及转动配合于箱体1上的蜗杆25，行星架21上设置有用于与被执行件（例如：阀门的阀杆）连接的输出轴211，齿圈23上设置有与蜗杆25啮合配合的蜗轮部231，传动机构4与驱动器3和中心轮24连接，以在驱动器3运转时通过传动机构4输出扭矩带动中心轮24转动，在驱动器3停转时传动机构4锁止。

从而使本发明的回转执行器与现有技术相比，在驱动器3断电或停转的情况下，由于传动机构4锁止，使得行星机构2中的中心轮24锁定，此时转动蜗杆25能够驱动齿圈23转动，齿圈23转动带动行星轮22自转的同时，使行星轮22围绕中心轮24公转，从而驱使行星架21以及输出轴211转动，使手动模式正常使用，并且由于传动机构4在驱动器3停转时锁定，蜗杆25与齿圈23上蜗轮部231的配合具有反向锁定的特性，因此当驱动器3停转时，与输出轴211连接的被执行件无法由于惯性等原因发生反转，综述本发明的回转执行器能够在断电情况下照常使用手动模式以及具备防反转的功能。

如图2所示，在其中一些实施例中，箱体1内部形成有用于收容行星机构2、驱动器3以及传动机构4的安装空间（图中未标示）。

如图2所示，在其中一些实施例中，行星机构2收容于箱体1的安装空间内，行星架21通过轴承转动配合于箱体1上，输出轴211同轴设置在行星架21靠近箱体1外的一端，并且输出轴211延伸至箱体1的外部，以便与被执行件连接，从而输出动力带动被执行件动作，在本实施例中，输出轴211与行星架21一体成型，多个行星轮22沿周向分布于行星架21远离输出轴211一端的端面上，同时参考图3所示，在本实施例中，行星轮22设有四个但不限于此数量，齿圈23转动配合于箱体1上并位于多个行星轮22的外侧，齿圈23内侧壁上具有的齿部与多个行星轮22均啮合，齿圈23上的蜗轮部231设置于齿圈23的外圆柱面上，蜗杆25位于齿圈23的一侧，如图2所示，中心轮24通过轴承转动配合于箱体1上，并位于多个行星轮22的中心位置，另外中心轮24远离行星架21的一端同轴设置有端轴241。

参考图2或3所示，在其中一个实施例中，为了使得传动机构4与中心轮24连接，行星机构2还包括从动轮26，从动轮26同轴设置在中心轮24上，更确切的，从动轮26固定安装在中心轮24的端轴241上。

在其中一些实施例中，驱动器3为输出圆周运动动力的驱动装置，为了使传动机构4与驱动器3连接，驱动器3的输出端上对应传动机构4安装有驱动轮31，在本实施例中，驱动器3为电机。可以理解的是，驱动器3还可以是回转气缸、发动机等。

参考图2、4和5所示，在其中一些实施例中，传动机构4包括转动连接在箱体1上的驱动轴41、安装在箱体1上的止动件42、滑动且不可转动地设置于驱动轴41上以在与止动件42抵持时锁定于止动件42上的传动件43、用于使传动件43与止动件42保持抵持趋势的弹性件44、转动配合于驱动轴41上的启动件45以及设置在传动件43和启动件45之间的连接件46；如图6所示，传动件43靠近启动件45的一端端面上开设有适于部分容置连接件46的收容槽431，同时参考图7所示，启动件45与收容槽431相对的面上开设有适于连接件46于其中做周向滑动的推槽451，并且推槽451呈由中间向两头逐渐变浅的结构。从而当驱动器3断电停转，启动件45空载时，弹性件44具有的弹力迫使传动件43与止动件42保持抵持趋势，此时连接件46趋于滑动至推槽451较深的中间位置，此时由于传动件43与止动件42的锁止，以及齿圈23的锁止，当输出轴211具有带动中心轮24和驱动轴41转动的趋势时将会被抑制，从而达到防反转的作用，而当需要手动模式操作时，同样由于中心轮24锁定无法转动，转动蜗杆25可带动齿圈23以及行星架21连接的输出轴211转动，切换至手动模式，当驱动器3驱动启动件45运转时，由于传动件43周向无法转动，使得连接件46在周向也处于锁定状态，此时启动件45转动将会使连接件46于推槽451中向推槽451的一头滑动，由于推槽451两头变浅，从而使连接件46在滑动的同时趋向于传动件43移动，参考图8所示，从而推动传动件43趋离止动件42最终脱离与止动件42的抵持，最终由于止动件42周向限位解除，传动件43能够随同启动件45一同转动，带动驱动轴41以及传动连接的中心轮24转动，并由于齿圈23与蜗杆25配合反锁，齿圈23固定，驱使行星轮22以及行星架21转动，将扭矩通过输出轴211输出至被执行件。

如图4所示，在其中一些实施例中，驱动轴41的圆柱侧面上沿驱动轴41的轴向设置有用于配合传动件43滑动的滑槽411，同时参考图6，传动件43的中心开设有与驱动轴41滑动配合的滑孔433，滑孔433侧壁上沿传动件43的轴向设置有收容于滑槽411内的滑块434，由此使传动件43滑动且不可转动地安装在驱动轴41上。

参考图5所示，在其中一些实施例中，驱动轴41的第一端对应弹性件44固定安装有限位件412，在本实施例中，弹性件44为螺旋弹簧，弹性件44套设在驱动轴41上并且弹性推抵在限位件412和传动件43之间，从而通过弹性力使传动件43滑向止动件42，使传动件43与止动件42保持抵持趋势。

如图5所示，在其中一些实施例中，止动件42大致呈环状结构，止动件42固定安装在箱体1上并与传动件43呈同轴设置，止动件42的内侧壁形成锥面结构的制动面421，制动面421靠近启动件45的口径较小，制动面421用于与传动件43配合抵持，从而使传动件43锁定于止动件42上，在本实施例中，制动面421上可拆卸地安装有加大制动面421摩擦系数的摩擦片422，一方面提高传动件43与止动件42抵持时产生的摩擦力，另一方面摩擦片422磨损后便于更换而不必更换止动件42整体，可以理解的是，在另一图未示的实施例中，制动面421上沿止动件42的轴向设置凹陷或凸起的纹路，以加大传动件43在与制动面421抵持时对传动件43的周向限位，使传动件43在受到轴向力时易于在驱动轴41上滑动并脱离止动件42，而在单受到扭转力时无法相对于止动件42转动。

参考图6所示，在其中一些实施例中，传动件43的外侧面对应止动件42的制动面421设有配合面432，配合面432用于在与止动件42的制动面421抵持时使传动件43锁定于止动件42上，配合面432呈适于制动面421的锥面形状，配合面432靠近启动件45的一端外径较小，这样使得传动件43沿轴向更易于滑动并脱开与止动件42的抵持接触，可以理解的是，在其他未给出的实施例中，传动件43上配合面432以及止动件42上制动面421也可以是柱面。

如图4所示，在其中一些实施例中，连接件46为球状结构，参考图4和5所示，传动件43上收容槽431呈与连接件46的形状相适应的半球状结构，连接件46部分容置于收容槽431中并且能够于收容槽431中滚动，以降低连接件46与传动件43之间的摩擦，启动件45通过轴承转动配合于驱动轴41上，参考图7所示，启动件45上的推槽451包括位于中间并且较深的低位面4511以及位于两头较浅的高位面4512，低位面4511与高位面4512构成沿启动件45的周向延伸的弧形槽，并且推槽451的截面形状呈与球状的连接件46相适应的弧形，使得连接件46能够在推槽451中做周向移动并能够滚动，减小了连接件46与启动件45之间的摩擦，并且保证启动件45能够顺畅转动。从而在当启动件45相对于传动件43转动时，连接件46将会在传动件43的收容槽431中滚动，同时在启动件45的推槽451中滚动移动，当传动件43移动至推槽451的尽头时，由于连接件46的抵持，使得启动件45与传动件43沿同方向跟转，进而带动驱动轴41转动。

如图7所示，在其中一些实施例中，为了使启动件45与驱动器3传动连接，启动件45的外侧同轴设置有与驱动轮31相啮合的齿轮部452。

如图5所示，在其中一些实施例中，传动机构4还包括同轴固定在驱动轴41上的传动轮47，传动轮47与中心轮24上的从动轮26相啮合，由此使得传动机构4通过驱动轴41上的传动轮47与中心轮24连接。

在其中一些实施例中，为了使传动件43在被连接件46推动时能够受力均匀，从而于驱动轴41上顺畅滑动，连接件46对称设置有两个，对应的传动件43上收容槽431对应两个连接件46开设有两个，同时启动件45上对应连接件46的推槽451也设置有两个。

在其中一些实施例中，为了让本发明的回转执行器在手动模式下操作时易于转动蜗杆25，蜗杆25伸出至箱体1外的位置固定安装有手轮251。

如图2所示，在其中一些实施例中，本发明的回转执行器还包括安装在箱体1上的控制器（图未示）、第一编码器5以及第二编码器6，第一编码器5与驱动器3的输出端连接，用于获取第一位置信息，该第一位置信息包括驱动器3输出端的转角和转速；行星架21远离输出轴211的一端设置有穿过中心轮24与第二编码器6连接的芯轴212，第二编码器6用于获取第二位置信息，该第二位置信息包括行星架21上输出轴211的转角和转速；控制器与第一编码器5和第二编码器6电性连接，控制器用于接收第一位置信息和第二位置信息，并根据第一位置信息和第二位置信息生成由于齿间配合间隙以及传动机构4动作存在的误差值，并根据该误差值控制驱动器3转动至目标位置。

下面结合附图说明本发明回转执行器的工作过程：

可参考图2，当回转执行器切换至电动模式时，驱动器3通过驱动轮31带动传动机构4中的启动件45转动，当启动件45转动至连接件46移动到推槽451的高位面4512时，迫使传动件43于驱动轴41上滑动并脱离止动件42，此时由于传动件43失去止动件42的锁定作用，使传动件43通过连接件46随启动件45旋转，带动驱动轴41旋转，驱动轴41转动进而将扭矩输出至行星机构2并由输出轴211输出扭矩。

当回转执行器切换至手动模式时，此时驱动器3断电，传动机构4中的传动件43在弹性件44的弹力推动下重新抵持在止动件42上，使传动件43锁定无法转动，从而使中心轮24锁定，转动蜗杆25就可驱动齿圈23以及行星架21转动。

另外，当输出轴211受到被执行件的反驱动时，由于齿圈23上蜗轮部231与啮合配合的蜗杆25具有反向锁死的特性，换而言之齿圈23无法实现向蜗杆25传动，致使齿圈23锁定，中心轮24由于受传动机构4的锁定也处于锁定状态，从而致使输出轴211无法受反驱动力旋转，从而达到防反转的作用。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关的工作人员完全可以在不偏离本发明的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (10)

1.一种回转执行器，其特征在于：包括箱体、行星机构、驱动器以及传动机构，所述行星机构包括行星架、转动配合于所述行星架上的多个行星轮、与多个行星轮啮合配合的齿圈、与所述齿圈同轴设置并且与多个所述行星轮啮合的中心轮以及转动配合于所述箱体上的蜗杆，所述行星架上设置有用于与被执行件连接的输出轴，所述齿圈上设置有与所述蜗杆啮合配合的蜗轮部，所述传动机构与所述驱动器和所述中心轮连接，以在所述驱动器运转时通过所述传动机构输出扭矩带动所述中心轮转动，在所述驱动器停转时所述传动机构锁止。

2.根据权利要求1所述的一种回转执行器，其特征在于：所述传动机构包括转动连接在所述箱体上的驱动轴、安装在所述箱体上的止动件、滑动且不可转动地设置于所述驱动轴上以在与所述止动件抵持时锁定于所述止动件上的传动件、用于将所述传动件与所述止动件保持抵持趋势的弹性件、转动配合于所述驱动轴上的启动件以及设置在所述传动件和启动件之间的连接件。

3.根据权利要求2所述的一种回转执行器，其特征在于：所述传动件靠近所述启动件的一端端面上开设有适于部分容置所述连接件的收容槽，所述启动件与所述收容槽相对的面上开设有适于所述连接件于其中做周向滑动的推槽，并且所述推槽呈由中间向两头逐渐变浅的结构。

4.根据权利要求3所述的一种回转执行器，其特征在于：所述连接件为球状结构，所述收容槽呈与连接件的形状相适应的半球状结构，所述连接件部分容置于所述收容槽中并且能够于所述收容槽中滚动，所述推槽包括位于中间并且较深的低位面以及位于两头较浅的高位面，所述低位面与所述高位面构成沿所述启动件的周向延伸的弧形槽，并且所述推槽的截面形状呈与所述连接件相适应的弧形。

5.根据权利要求2所述的一种回转执行器，其特征在于：所述止动件大致呈环状结构，所述止动件的内侧壁形成锥面结构的制动面，所述制动面靠近所述启动件的口径较小，所述制动面用于与传动件配合抵持，以使所述传动件锁定于所述止动件上。

6.根据权利要求5所述的一种回转执行器，其特征在于：所述传动件的外侧面对应所述制动面设有配合面，所述配合面用于在与所述止动件的制动面抵持时使所述传动件锁定于止动件上，所述配合面呈适于所述制动面的锥面形状，所述配合面靠近所述启动件的一端外径较小。

7.根据权利要求2所述的一种回转执行器，其特征在于：所述驱动器为输出圆周运动动力的驱动装置，所述驱动器的输出端上安装有驱动轮，所述启动件上设置有与所述驱动轮相啮合的齿轮部。

8.根据权利要求2所述的一种回转执行器，其特征在于：所述行星机构还包括设置在所述中心轮上的从动轮，所述传动机构还包括设置在所述驱动轴上的传动轮，所述传动轮与所述从动轮相啮合。

9.根据权利要求1所述的一种回转执行器，其特征在于：所述回转执行器还包括安装在箱体上的控制器、第一编码器以及第二编码器，所述第一编码器与所述驱动器的输出端连接，用于获取第一位置信息，所述第一位置信息包括所述驱动器输出端的转角和转速，所述第二编码器用于获取第二位置信息，所述第二位置信息包括所述输出轴的转角和转速。

10.根据权利要求9所述的一种回转执行器，其特征在于：所述控制器与所述第一编码器和所述第二编码器电性连接，所述控制器用于接收所述第一位置信息和所述第二位置信息，并根据所述第一位置信息和所述第二位置信息生成误差值，并根据所述误差值控制驱动器转动至目标位置。

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