CN114483935A - 一种无隙预压传动装置 - Google Patents

Abstract

本发明为一种无隙预压传动装置，传动结构的主体为蜗轮蜗杆，蜗杆为空心结构与一实心轴通过非圆面配合相套，可在实心轴上实现轴向滑动。蜗杆与固定座之间通过弹簧相连，当蜗轮轴负载较低时，由于两侧弹簧的作用，蜗杆在轴上产生滑动但位移较小不足以触发接近开关；当蜗轮轴旋转到位时，负载力很大，弹簧受压位移增加，直至触发接近开关，电机停止旋转，同时在弹簧受压产生的弹力和蜗轮蜗杆自身结构自锁力的作用下，可消除传动间隙，与蜗轮轴相连的执行机构具有预压力。本发明适用于开盖机构、阀芯传动机构等一系列到位机构，具有传动比大、消除传动间隙、预压到位安全保护等特点。结构与普通蜗轮蜗杆传动机构相比仅增加弹簧、接近开关等元件，在不增加尺寸重量的前提下提升了到位机构的使用寿命和可靠性，具有结构简单、方案可靠、改进成本低等优势。

Description

一种无隙预压传动装置

技术领域

本发明涉及机械传动领域，尤其适用于传动到位领域。

背景技术

传动到位装置常用于军工、航空航天、船舶等行业，多应用在开关盖机构、阀芯传动机构等各类直线、旋转到位装置。传统传动到位机构使用各类传感器对执行机构是否到位进行检测，但实际应用中由于传感器安装位置精度不足以及传感器在长时间使用后位置发生变化，导致到位机构重复定位精度差，易出现“提前到位”和“始终不到位”的情况，前者导致传动机构产生“到位间隙”，后者导致电机长时间堵转烧坏。因此，研制出无隙预压传动装置对提升传动到位机构的可靠性和延长传动到位机构的寿命具有非常重要的影响。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的是提供一种无隙预压传动装置，通过对传动机构的结构改进，实现预压到位、无隙传动的功能，克服在实际应用中传动到位机构出现的到位间隙、过压损坏电机的问题，延长装置的使用寿命，提升其可靠性。

为实现上述目的，本发明为一种无隙预压传动装置，包括：蜗轮、蜗杆、弹簧、实心轴、接近开关、蜗轮轴、电位计、电机、固定架、手动旋钮、轴承等。蜗杆的结构为空心，通过非圆截面与实心轴连接，可在实心轴上滑动但不发生相对转动。蜗杆两侧弹簧初始状态为受压，两侧均具有弹簧力，且大小相同方向相反，因此初始状态蜗杆不会滑动。当蜗轮端产生负载时，蜗轮蜗杆相互作用，在蜗杆轴上产生轴向力，进而压缩弹簧使蜗杆在实心轴上滑动。当负载到达机械限位时，电机作为动力机构提供动力扭矩，蜗轮端作为负载端产生负载扭矩作用在蜗杆上，负载扭矩使得蜗杆在实心轴上发生相对滑动，此时由于蜗轮轴上负载产生的位移较小，不足以触发接近开关，电机持续提供动力直至电位计检测传动到位。电机持续旋转直至执行机构机械到位，此时由于执行机构限位等作用，电机旋转不再导致执行机构的运动，而是压缩弹簧使得蜗杆与实心轴发生相对滑动，弹簧两侧弹力由“两端受压”过渡到“一端自由，一端受压”，弹簧受力状态的改变使得蜗杆位移变化率增大。当蜗杆滑动位移达到接近开关触发的距离时，接近开关触发，电机停止旋转，因此只需保证蜗杆移动至接近开关触发位置所产生的弹簧力所对应的扭矩小于电机峰值堵转扭矩，就不会对电机造成损伤，同时由于蜗轮蜗杆的自锁和弹簧弹力的共同作用，机构可实现预压到位和无隙传动的功能。为保证无隙预压传动装置的可靠性，开关盖机构设有手动旋钮，手动旋钮与实心轴通过键与键槽连接，保证在突发意外导致电机无法启动时，可手动开关盖。

优选地，蜗杆两侧的弹簧初始状态为受压，保证蜗杆在一定范围扭矩内位移变化率较小，超过范围扭矩后，位移变化率增加，可避免因位移变化过小导致接近开关的误触发；

优选地，实心轴的截面应为非圆截面与蜗杆空心截面相配合，在弹簧的作用下达到可轴向滑动但不发生周向的相对运动；

优选地，蜗轮蜗杆的导程角应小于最大自锁导程角，蜗轮蜗杆具有自锁功能，使得蜗杆在接近开关触发后锁死，可以达到预压到位的作用；

优选地，蜗杆的滑动轨迹上应设置接近开关，可限制蜗杆的滑动位移达到过载制动电机的功能；

与现有技术相比，本发明具有以下优势：

本发明在保证传动到位功能的情况下，通过改进蜗轮蜗杆结构、只加装弹簧和接近开关，在尺寸、重量无明显增加的情况下解决了多数传动到位机构在实际应用中产生的到位间隙、过压烧坏电机和传动间隙等问题，且设计方案结构简单，方案可靠，改进成本低。同时通过增设手动旋钮，提升了传动机构在实际工作中的可靠性，在实际应用中具有较强优势。

附图说明

下面结合附图对本发明进行说明。其中：

图1是根据本发明一个实施方式中以实心轴为基准的侧剖图；

图2是根据本发明一个实施方式中以蜗轮轴为基准的侧剖图；

具体实施方式

下文将结合附图详细说明本发明的具体实施方式。应当理解，下面说明的实施方式仅仅是示例性的，而非限制性。

如图1所示，无隙预压关盖传动机构包括：蜗轮1、蜗杆2、弹簧3、实心轴4、电机5、固定架5、电机6、接近开关7、蜗轮轴8、轴承9，手动旋钮10。

如图1所示，实心轴4的两侧装有轴承9，保证其传动的稳定性；轴承9通过固定支架5和轴肩进行定位。弹簧3通过实心轴4的轴肩与蜗杆2相作用，使得两侧弹簧可以根据蜗轮处的负载发生位移变化；蜗轮1和蜗杆2相互啮合，起到减速增扭和自锁作用；蜗轮1与蜗轮轴8通过非圆面作用连接，可传递扭矩；电机6与实心轴4直接相连，为无隙预压传动装置提供动力；实心轴4的末端通过键与手动旋钮10连接，在突发情况下可手动传动到位，保证装置的可靠性。接近开关7分别安装在蜗杆2的两侧，对蜗杆2轴向移动距离起到电气限位作用。

如图2所示，涡轮轴8与电位计11通过非圆面进行轴向固定，电位计14的固定面通过螺钉直接固定；蜗轮轴8通过定位套12和轴肩实现蜗轮1的轴向定位；蜗轮轴8两侧装有轴承9，保证蜗轮轴8的径向定位和传动稳定性；执行机构13可通过键与键槽与蜗轮轴8相连，蜗轮轴8上可安装盖、阀芯等负载装置。这样，通过电机6或手轮10提供旋转动力输入，带动实心轴4和蜗杆2旋转，蜗杆2和蜗轮1的啮合作用，将蜗杆2的动力传递给涡轮1，起到减速增扭与自锁作用。

当电机6转动时，带动实心轴4和蜗杆2旋转，蜗杆2与蜗轮1相互啮合，经蜗轮轴8带动负载做旋转运动，当旋转到达机械限位而不能继续移动时，蜗轮1不再做旋转运动，而实心轴4继续旋转，此时蜗杆2沿着实心轴4做轴向直线运动，同时压紧一侧弹簧3，当蜗杆2移动一定距离后触发限位开关7之后，电机6停止转动。此时弹簧3因被蜗杆2压紧而对其提供较大的轴向预紧作用，消除蜗轮1和蜗杆2之间的传动间隙，同时利用蜗轮1和蜗杆2之间的自锁作用，使得蜗轮轴8和负载牢固的停留在当前开启或关闭的机械限位位置。蜗杆2的可轴向移动并可压紧弹簧3，使得负载在限位之后被柔性逐渐压紧，解决了普通传动机构到位间隙、限位开关重复定位精度差及到位后负载瞬间上升导致电机负载突然变大被烧坏的问题。为了提高传动机构的可靠性，采用限位开关7限制蜗杆2轴向移动位移，起到电气限位作用，同时采用控制器限制电机6中电流的大小。因此，通过多种保护措施，切实对电机6起到高可靠的保护作用。

基于该公开，在图示和说明特征的配置和操作序列中的许多变形例对于本领域技术人员而言是明显的。因而，应当领略的是，在不偏离权利要求主题的精神和范畴的情况下，可以对本专利做出各种改变。

Claims (2)

1.一种无隙预压传动装置，其特征在于，包括蜗轮(1)、蜗杆(2)、弹簧(3)、实心轴(4)、固定架(5)、电机(6)、接近开关(7)、蜗轮轴(8)、轴承(9)，手动旋钮(10)；所述蜗轮(1)与蜗杆(2)啮合实现减速增扭啮合传动与自锁，蜗杆(2)通过非圆面套在实心轴(4)上，蜗杆(2)两端装有弹簧(3)，通过弹簧(3)作用在蜗杆上的弹力实现无隙传动；通过接近开关(7)对蜗杆(2)的电气限位检测可实现预压到位和电机的电流保护。

2.根据权利要求1所述的无隙预压关盖机构，其特征在于，所述的接近开关(7)可检测蜗杆(2)滑动到位，其种类不限于接近开关；所述的蜗轮(1)、蜗杆(2)，其结构参数可实现自锁；所述的弹簧(3)可实现蜗杆(2)在实心轴(4)上的滑动，其数量不限于2个；所述的弹簧(3)初始长度为受压状态；所述的蜗杆(2)和实心轴(4)间通过非圆面配合，可实现轴向产生相对滑动，而周向保证相对静止。

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