CN204936719U - 机械式锁紧定位装置和应用该装置的轮胎均匀性测试系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种机械式锁紧定位装置和应用该装置的轮胎均匀性测试系统，解决了现有技术中采用液压缸驱动的形式液压元件选件困难、成本高、结构复杂以及故障率高的问题，其技术方案要点是一种机械式锁紧定位装置，包括有电机、传动装置、丝杠组件，所述电机包括有输出轴，所述输出轴上还设置有防止所述输出轴反转的逆止机构，所述逆止机构包括有运动输出端，所述输出端通过所述传动装置将动力传输至所述丝杠组件，所述丝杠组件的一端还设置有制动或者松开所述丝杠组件的制动装置，达到了通过机械形式进行可靠锁紧定位。

Description

机械式锁紧定位装置和应用该装置的轮胎均匀性测试系统

技术领域

本实用新型属于涉及锁紧定位装置，更具体的说涉及一种机械式锁紧定位装置和应用该锁紧定位装置的轮胎均匀性测试系统。

背景技术

已经存在公知的测量轮胎均匀性和动平衡的方法和设备，其用于评论轮胎是否存在会引起装有该轮胎的机动车辆的震动和噪声的缺陷。轮胎均匀性测试仪的工作原理是：用一个旋转滚筒驱动安装在一个轴线与旋转滚筒的轴线平行的旋转轴上的轮胎以60r.p.m旋转，轮胎内不设置内胎，而采用对轮胎两端面密封并充气的方式，旋转滚筒和胎面之间会产生交变的径向力、侧向力，这个力可以被设置于旋转滚筒的轴心上的测力装置检测到，并最终应用于评价胎面的均匀性。

在均匀性测试进行时，待测试轮胎的旋转轴随时可能承受由于胎面不均匀性产生的交变的径向力或者侧向力，并且，在测试的整个过程中径向力的最大值可以达到，要保持密封件对轮胎上端的密封，则需要保持上端面的压紧密封，现有技术中通常采用的是外接保压回路的液压缸的结构对轮胎上端面进行密封，申请日为1999年11月30日、申请号为5992227的美国专利（以下称为对比文件1）中公开了一种应用于轮胎测试系统的宽度自动调整卡盘装置，包括一个与旋转主轴装置固定连接的下端卡盘组件以及一个可移动安装的上卡盘组件，所述旋转主轴装置包括一个设置有圆锥部的可旋转主轴以及带有与该圆锥部配合的卡盘组件，卡盘组件和主轴组件分别固定轮胎的上、下端面，所述卡盘组件在液压缸的驱动下可以靠近或者远离组件并可以在最高位置和最低位置间的任意位置停止，此外，卡盘构件还可以在气缸的驱动下与主轴构件在不同位置接合，可移动卡盘具有一个增加冲程长度以适应不同尺寸的轮胎的检测，气缸提供的力维持卡盘构件和主轴的接合所需的力，保证二者持续接触，此外机构中还设置有一个脱模机构，这个机构在测试完成时将轮胎从卡盘组件上拆卸下来以便进行下一测试。

对比文件1中的驱动卡盘组件运动的液压缸需要外接保压回路，在卡盘组件运动到指定位置时，需要液压缸进行保压，使卡盘组件在承受外部轴向力的情况下依然能维持在特定工位保持不动，但是，轮胎均匀性测试过程中，按轮胎最大直径为1米，压力为0.5兆帕来计算，卡盘组件所需承受的轴向力最大可达30吨，因此，液压伺服系统的各个元件尺寸很大，对于整体测试系统的占据空间影响很大，并且，液压缸结构需要配合一个较大功率的泵，因而采用对比文件1的结构会对系统选择元件造成困难；此外，由于应用于对卡盘组件的定位精度要求较高，因而整个液压系统均采用液压伺服元件来连接整个系统，使得整体系统造价昂贵，结构复杂、故障率高，且操作维护不便，并且对环境十分敏感；此外，液压系统的泄漏问题是无论采用何种元件均难以解决的技术难题，因而，采用外接保压回路的液压缸系统的泄漏问题也对检测造成很大不利影响。

除轮胎均匀性测试仪上，生活中还有许多需要用外接保压回路的液压缸进行推力和特定位置维持的装置，当需要的推力较大时，均存在上述问题。

实用新型内容

针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种尺寸小、结构可靠的机械式锁紧定位装置和应用该机械式锁紧定位装置的轮胎均匀性测试系统。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下技术方案：一种机械式锁紧定位装置，包括有电机、传动装置、丝杠组件，所述电机包括有输出轴，所述输出轴上还设置有防止所述输出轴反转的逆止机构，所述逆止机构包括有运动输出端，所述输出端通过所述传动装置将动力传输至所述丝杠组件，所述丝杠组件的一端还设置有制动或者松开所述丝杠组件的制动装置。

通过采用上述技术方案，在所述电机的输出端设置逆止机构，并通过传动装置将运动传递至丝杠组件上，并通过制动装置控制丝杠组件的制动或者松开，这样，当丝杠组件运动至指定地点时，首先停止所述电机，使所述输出轴不再输出动力，再通过制动装置进行制动，控制简便且可靠，由于轮胎均匀性检测的过程中，丝杠组件会承受约为30吨的轴向推力，此时，只依赖制动装置的制动时，当丝杠组件轴向受力出现波动超过最大制动力时，丝杠组件会被波动的外力向上推动，使得丝杠组件出现反转现象，在电机输出轴的逆止机构可以利用自身的防反转功能，将这个反转运动制动，防止由于外力波动带动电机输出轴出现反转从而损坏设备并危害人身安全，并且，逆止机构的设置，可以使系统具有可靠的防止丝杠组件反向转动，这样，通过一个功率较小的电机即可实现对丝杠组件的驱动和可靠制动锁紧，这样的机械式制动形式，可以解决现有技术中利用外接保压回路的液压形式选件困难、难以避免泄漏带来的制动不可靠的问题。

本实用新型进一步设置为：所述逆止机构还包括有棘轮和与所述棘轮配合的棘爪，所述棘轮与所述输出轴同轴联动设置，所述棘爪上设置有压紧机构，所述压紧机构包括有控制棘爪压紧或者抬起所述棘爪的动力源和将所述棘爪拉紧于所述棘轮上的弹簧。

通过采用上述技术方案，所述气缸通过外接气源的动力将所述棘爪压紧于所述棘轮上，这样的设置可以增加所述棘爪与棘轮之间的卡紧力，这样即使气缸失去动力，棘爪会在弹簧弹力作用下自动下降把棘轮卡死，增加安全性，避免气路或电气控制系统故障时棘轮失去保护作用，当电源切断时或气路失去压力时，轴向负荷力大于制动装置的最大扭矩，或制动故障无法制动时，丝杠组件最多上升一个棘轮的齿距就被制动，避免30吨充气压力瞬间释放造成设备及人身的伤害；并且，当丝杠组件需要复位时，所述气缸可以驱动棘爪抬起，这样的设置可以提高整个装置的安全可靠程度。

本实用新型进一步设置为：所述丝杠组件采用滚珠丝杠副。

通过采用上述技术方案，由于滚珠丝杠本身的制造精度高，因而，可以保证丝杠组件在特定工位的精准停止，保证机械式锁紧定位装置的整体定位精度。

本实用新型进一步设置为：所述制动装置采用摩擦制动装置。

通过采用上述技术方案，所述摩擦制动装置可以实现所述丝杠组件的任意位置制动锁紧，可以实现对所述丝杠组件的位置的无级调整。

本实用新型进一步设置为：所述传动装置包括有与所述输出端连接的主动轮和与所述丝杠组件联动的从动轮，所述主动轮和从动轮上绕设有同步带。

通过采用上述技术方案，所述同步带和主动轮与从动轮的配合，可以使传动具备一定的缓冲吸震能力，并且，较之普通平带传动，同步带传动的形式具备更高的传动精度。

本实用新型进一步设置为：所述动力源采用伺服电机。

通过采用上述技术方案，所述伺服电机为闭环控制电机，可以实现对所述丝杠组件的运动距离的高精度无级定位控制。

本实用新型还提供一种如下技术方案：一种采用所述的机械式锁紧定位装置的轮胎均匀性测试系统，包括有上卡盘组件，所述上卡盘组件包括有上轮辋和限定该上轮辋沿其轴线移动的限位组件，所述的限位组件采用所述的机械式锁紧定位装置。

通过采用上述技术方案，所述的上轮辋的锁紧和定位，通过所述机械式锁紧定位装置实现，可以保证对所述上轮辋在所述丝杠组件行程内的位置锁紧与限定，并且整个系统的尺寸可以大幅减小，并提高了安全可靠程度。

附图说明

图1为本实用新型机械式锁紧定位装置的机构示意图；

图2为逆止机构的主视图。

附图说明：1、电机；2、连接法兰；3、逆止机构；31、棘爪；32、棘轮；33、棘轮轴；34、弹簧；35、气缸；4、传动装置；5、丝杠组件；6、摩擦制动器；7、输出端。

具体实施方式

参照图1至图2对本实用新型机械式锁紧定位装置和应用该装置的轮胎均匀性测试系统实施例做进一步说明。

一种机械式锁紧定位装置,包括有电机1、传动装置4、摩擦制动器6和丝杠组件5，所述的传动装置4采用带传动的形式，所述的丝杠组件5包括有制动端和输出端7，所述的摩擦制动器6采用摩擦片与轴瓦摩擦式制动的形式，其中：电机通过连接法兰2将运动传入带传动装置4，带传动装置4将运动转换为丝杠组件5的旋转运动且最终控制输出端7的伸出和缩回，在丝杠组件5上设置有摩擦制动器6，通过摩擦制动器6中摩擦片的动作控制丝杠组件5的任意时刻的无级制动，从而使输出端7停止在任意空间位置，由于摩擦制动器6的制动力，当输出端7作用的部件承受外力而使丝杠组件5有方向运动趋势时，摩擦制动器6的制动力可以抵消该运动趋势，使输出端7的空间位置不受外力的干扰。

如图2所示，在电机1和带传动装置4之间设置有逆止机构3，逆止机构3包括有棘爪31、棘轮32、棘轮轴33、弹簧34以及动力源（该动力源采用气动的方式，所以该动力源包括有气缸35以及气缸35外接的气源），其中：气缸35通过输出端与棘爪31固定连接在需要时控制棘爪31的抬起与放下，弹簧34与棘爪31固定连接，正常状态下，棘爪31在弹簧34的弹性力作用下将棘爪31拉紧压于棘轮32的卡槽内，阻止棘轮32反转，这样，只有通过气缸35将棘爪31抬起棘轮32才可以出现反转，否则棘爪31被弹簧34限位于棘轮32的表面，可靠的防止棘轮轴33反转带动电机1反转，这样做的好处是：当输出端7承受的外载荷波动较大时，丝杠组件5的会产生一个逆向转动的趋势，此时，逆止机构3的增设，可以防止当摩擦制动器6的制动失效时丝杠组件5带动电机1反转损坏电机，防止制动失效造成整个设备乃至人身的伤害，起到一个可靠的逆止制动效果。

需要指出的是，丝杠组件5优选为滚珠丝杠副，配合电机1选为伺服电机，这样，伺服电机的输出控制方式是闭环控制，从而使丝杠组件5得到的单位时间内的转数是定值且可以自动调整的，这样实现对输出端7的伸出距离的精准控制，以适应不同定位精度要求的使用场合。

机械式锁紧定位装置的动作顺序叙述如下：开启电机1使电机1带动丝杠组件5运动，使伸出端7运动至制动位置，断开电机1，并使摩擦制动器6内的轴瓦与摩擦片压紧，使摩擦制动器6产生摩擦力给丝杠组件5进行无级定位；需要时输出端返回初始状态时，首先利用气缸35将棘爪31抬起，并松开摩擦制动器6内部的摩擦片与轴瓦之间的压紧接触，使输出端复位，这样，在系统中，摩擦制动器6是第一级无级制动装置，它可以对丝杠组件5进行无级控制，使输出端5的定位精度达到微米级别，当外力波动较大，摩擦制动器6失效时，丝杠组件5的反转会传递至逆止机构3中，逆止机构3是系统中的第二道防止丝杠组件5反转的防线，由于弹簧34将棘爪31拉紧于棘轮32上的卡槽内，配合气缸35对棘爪31的压紧力，这样，丝杠组件5的反转会被逆止机构3阻断，当气缸35也失效而失去顶紧棘爪31的功效时，单靠棘轮32与棘爪31之间的结构可靠性，配合弹簧34的拉紧力也足以锁紧，防止出现外力带动丝杠组件5反转的现象，两级防反转的设置，使得整个机械式锁紧定位装置的定位精度高，锁紧可靠，异常状况下，丝杠组件最多上升一个棘轮的齿距就被制动，安全可靠程度高，并且结构简单易于实施，造价和后期维护成本也低于液压伺服系统。

一种带有机械式锁紧定位装置的轮胎均匀性测试系统，其中包括有上卡盘组件，将上述机械式锁紧定位装置的输出端7作为驱动上卡盘组件整体运动停止的部分，取代美国专利5992227中的液压缸驱动形式，其余对于上轮辋的气缸驱动形式与申请号为5992227的美国专利中公开的一致，这样可以改变现有美国专利5992227中用外带保压回路的液压伺服系统的各个液压元件尺寸较大、选件困难的问题，利用机械式结构使对上卡盘组件的定位更加可靠、结构更加简单。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本实用新型思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (7)

1.一种机械式锁紧定位装置，其特征是：包括有电机、传动装置、丝杠组件，所述电机包括有输出轴，所述输出轴上还设置有防止所述输出轴反转的逆止机构，所述逆止机构包括有输出端，所述输出端通过所述传动装置将动力传输至所述丝杠组件，所述丝杠组件的一端还设置有制动或者松开所述丝杠组件的制动装置。

2.根据权利要求1所述的机械式锁紧定位装置，其特征是：所述逆止机构还包括有棘轮和与所述棘轮配合的棘爪，所述棘轮与所述输出轴同轴联动设置，所述棘爪上设置有压紧机构，所述压紧机构包括有控制棘爪压紧或者抬起所述棘爪的动力源和将所述棘爪拉紧于所述棘轮上的弹簧。

3.根据权利要求1所述的机械式锁紧定位装置，其特征是：所述丝杠组件采用滚珠丝杠副。

4.根据权利要求1所述的机械式锁紧定位装置，其特征是：所述制动装置采用摩擦制动装置。

5.根据权利要求1所述的机械式锁紧定位装置，其特征是：所述传动装置包括有与所述输出端连接的主动轮和与所述丝杠组件联动的从动轮，所述主动轮和从动轮上绕设有同步带。

6.根据权利要求1所述的机械式锁紧定位装置，其特征是：所述动力源采用伺服电机。

7.一种带有如权利要求1至6任意一项所述的机械式锁紧定位装置的轮胎均匀性测试系统，其特征是：包括有上卡盘组件，所述上卡盘组件包括有上轮辋，所述输出端驱动所述上轮辋沿所述丝杠组件轴线方向运动。