TW475041B - Device for immobilising an element of a kinematic system - Google Patents
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Description
475041 A7
五、發明說明(1 ) 本發明存在於用以停止動力系統之元件的裝置內,例 如齒輪傳動元件。 本發明也存在於配備此種停止裝置之製鋼轉化爐的傾 斜控制設備。 很多工業界,例如製鐵及製鋼業、製糖業、水泥業、 農產及食品加工業等,在製程中需要用到大尺寸的井狀 通道、管或貯槽’經常受到外部的機械、熱、或振動負荷 以驅動轉動或停止在某特定位置。 ’ ,.------- ... Λ ,. 匕們經吊是經由一安裝在被驅動之元件上的大直徑齒 環或齒輪驅動。 在某些應用中,操作循環中需要有力地將裝載機具停 在所要停止的位置,它承受各種負荷。 在此情況’例如,在製鋼或生產其它產品期間,當將 注入轉化爐或其它類似貯槽,結果是會有很高的振邀 在.動力系統上。在壓力下將氣體注入轉化爐斗所產生 的振激及高應力’很可能會曼致齒輪傳動單元的疲勞損壞 ,這使得傳動單元中某些元件的尺寸過大,以便獲得2或 ' . ' 〜 ...........—. 3倍的安全因數。 / 這些應力有些是以變化的強度連續發生,或是在吹氣 期間以猛烈的強度發生數分鐘。 在新的轉化爐設計中,斗杓的重心與轉軸間有一段距 ... - ·...-.........一.............- . 篆。在重心附近到軸之間,偶爾會發生極高強度的振動, _........... ... f.' 一 ...... " . - ' 因而導致轉爐的動態不穩定。 ^™—- 一 —· 動力系統元件,即如轉化爐例中的齒環,必須完全安 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) Λ1 I ^--------^----------線 1 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -4- 475041 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明(2 ) 全且精確地停在所要的角-位..置,且丕能有任何回轉。 -..... ..........‘…… … 在減速齒輪·的動力系統中避免齒輪回轉的停止裝置是 與同一活動構件的反側面接觸,這是習知的技術。 在本例中,減速齒輪包括一環連接到要被兩個齒輪停 止及驅動的元件。傾斜主減速齒輪固定在每一個齒輪上, 其力是由連接兩主減速齒輪的壓縮或扭力桿平衡。 藉由液壓衝桿使接觸間沒有間隙,它在相反的方向傾 斜兩個主減速齒輪,以在齒的兩對側預加應力。 另一個用於停止元件的熟知裝置是由齒環所構成,例 如,是由每一個都有一齒輪驅動齒環的兩個獨立自主的框 〜〜、...一' 架所組成的分扭力減速齒輪。 兩框架間的切線力是藉由扭力桿加以平衡。齒環之相 對側間的接觸及停止,是藉兩框架在相同方向(一般是向 下)的強迫位移所得到,爲產生作用需要預施應力。 ' 此項移動是由一或兩支液壓衝桿操縱扭力桿所得到。 在單衝桿的情況,裝置直接位於扭力桿上,在兩支衝 桿的情況,裝置直接對兩個框架施力。 本發明的目的是提出一種用於停止動力系統之元件的 裝置,它的優點是小且堅固,且具有很強的能力將該元件 〜〜'.一 ..V 一 ....... _ f止在_里」亨止的位置,不論外部的機械、熱或振動負荷有 . ..... ............... 多大。 / 因此,本發明是存在於動力系統元件的停止裝置,該 元件上有連續的直立部與凹部,其特徵包括: - 一構件,在它的周緣上有直立部與凹部,其剖面 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) -5- -------- ^--------^ ----------r (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 475041 A7 B7 五、發明說明(3 ) 與要被停止之元件上的直立部與凹部_豆1逋一,且是安裝於一 k〜..r·,.〆〆〆 〜'·- 〜.......... ......广乂r 臂的〜端,該臂的另一端活節固定於一轉軸, - 一單元,用以在與要被停止之元件脫離的被動位 •及主動位置間移動該構件,在主動位置時,該元件及該 構件的直立部與凹部分別相互咬合,以將該元件停止在某 特定位置, - 用以指示單元的位置是在該特定位置的裝置,以 將該元件及構件之直立部置於面對的凹部,以及 - 用以偵測該臂位置的裝置。 本發明的其它特徵: - 構件是固定在臂的對應端,與臂結合爲一體, - 構件是以該臂對應端上的軸與臂活節結合, - 用以移動構件的單元是一衝桿,衝桿之活塞桿的 自由端支撐構件之直立部與凹部面的反面, - 衝桿之活塞桿的自由端與該構件接觸的支撐面是 球形, - 指示裝置包括一成形在該元件上的軌,軌上有連 續的凸部與凹部,其位置與元件的直立部與凹部相對應, 以及一單元用以偵測該軌的凸部與凹部, - 偵測單元,由接近感應器所構成,與可以平移移 動的桿合作,桿的一端上有滾子,滾子在該軌i:滾動, - 裝置中包括用以平移定位攜有該構件之臂的裝置 - 用以平移定位該臂的裝置是成形在該臂之轉軸上 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝--------訂---------線 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -6 - 475041
經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明(4 ) 的凸輪結構, - 用以偵測臂之位置的裝置是安裝在臂之轉軸上的 感應器, - 要被停止的元件是配置在框架中, —構件、臂及用以位移構件之單元所構成的總成是 在框架的內部或是在此框架的外部, ‘ —框架具有一抗扭力的反作用桿,包括藉改變該反 作用桿的長度調整要被停止之元件相對於設備之參考標記 的位置。 本發明也存在於用以控制製鋼轉化爐斗杓5的設備, 包、括二__齒環…,附接於該斗杓的轉軸,並被至少一個 園輪驅動轉動,其特徵爲該齒環包括至少一個上述的停止 裝置。 從以下對實例的描述並參考附圖,將可明瞭本發明的 特徵及優點,其中·· 圖1是配置本發明之停止裝置之動力系統元件之實施 例的前視圖, 圖2是圖1之動力系統中部分的橫剖面圖,圖中以較 大尺度顯示本發明之停止裝置的第一實施例, 圖3是本發明之停止裝置的平面圖, 圖4是圖1中沿4 一 4線的剖面圖, ’ 圖5是圖1中沿5 — 5線的剖面圖, 圖6是用於標示停止動力系統之元件之位置的裝置剖 面圖, 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 >< 297公m --------〆-------^-------I ^ ·1]111111 I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 04 5 47 附件一 a :第89100835號專利申請案中文說明書修正頁 民國90年9月修正 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明説明(5 ) ; | 圖 7是本發明之停止裝置第二實施例的剖面圖, 圖 8是配備本發明另一型式停止裝置之動力系統的前 視圖。 元件對照表 1 齒環 2 直立部 3 凹部 4 軸 5 斗杓 6 主框架 6 a 齒輪 7 輸入軸 8 主齒輪 9 關節臂 10 停止裝置 11 構件 ’ 12 直立部 ’ 13 凹部 14 臂 15 軸v 16 衝桿 17 軸 18 軸承 ---------------_1T------^ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) -8 - 475041
五、發明説明(6 ) I 2 〇 軌 2 1 凸部 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁〕 2 2 凹部 23 偵測單元 2 4 桿 2 5 支架 , 2 6 滾子 2 7 簧 2 8 接近感應器 3 0 編碼器 1 5 a 凸輪 3 1 抗扭力反作用桿 3 2 支架 3 3 墊片 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 在以下的說明中,將經由實例描述用以停止動力系統 之元件的裝置,例如在一設備中用以控制製鋼轉化爐斗杓 的傾斜。 / 本發明的停止裝置可以用來停止各種設備中之動力系 統的任何元件,例如用於製鐵及鋼業、製糖業、水泥業、 農產品及食品加工業或其它任何工業的設備。動力系統中 要被停止的元件上有連續的直立部與凹部。在圖所示的本 發明實施例中,要被停止的元件是齒環1 ,其周緣上有連 續的直立部2與凹部3。 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) 475041 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明(7 ) 如圖1所示,齒環丨直接連接到要被傾斜或轉動之斗 构5的軸4。 關於此,如圖1及2所示,齒環丨與轉動驅動裝置結 口,它包括分扭力減速齒輪,它包括一主框架6 ,其內容 納該!環1 2及與其《合的兩個齒輪6 a。 I交..軸主減速齒輪的輸入軸7 (圖2 )以習知的方式 ϋ齒輪.8嚙合,主齒輪8被限制與對應的齒輪6 a 一起 轉動。 主輪的框架與一活節臂9連接,它平衡驅動扭 力’ H被一萬向接頭或圓.頂齒.滑動傳動,未顯示,它分 配動力。 動力系統包括一用以停止其中元件之一的裝置,在本 例中是齒環1 ,以將轉化爐的斗杓5停在某特定位置不轉 動,例如停在吹氣的位置。 如圖2到4所示,琶止裝置〇包括構件丨丄,在它 的周緣有直立部1 2與凹部1 3 ,它的剖面與要被其停止 之齒環1的直立部2與凹部3互補。 構件1 1固定在臂1 4的〜端1 4 a ,它的相對端 一. ' ‘一. ................._____- 1 4 b'〜囿定在軸1 5上。 一―〆 〜 — 因此,構件1 1可被一單元丄6以軸5爲軸,在與 輪1脫離的被動位置’以及輪1與構件1 1之直立部2與 1 2及凹部3與1 3分別相咬以停止輪丨的主動位置間移 動臂1 4,解釋如下。 本發明的實施例如圖所不,構件1 1經由臂1 4上的 適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐7^ -10- --------------- 裝--------·訂----------1 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 475041 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明(8 ) 軸1 7與臂1 4的一端1 4 a活節結合。 在一型式中’構件1 1是直接固定在臂1 4的一端 1 4 a ,構成單件的總成。 停止裝置1 0是在框架6的內側,在本例中,軸承 1 8支撐著軸1 5緊固於該框架6。 如另一例,停止裝置1 0可在框架6的外側。 用於移動構件1 1的單兀1 6是一衝桿,它的活塞桿 的自由端支,撐構件1 1之直立部1 2及凹部1 3面的反面 〇 衝桿1 6之活塞桿的自由端與構件1 1接觸的支撐面 以球形爲佳。 衝桿1 6以液壓或氣壓衝桿爲佳。用於移動構件1 1 的單元可以是其它任何適用的系統,例如機械式或簧系統 〇 此外,停止裝置1 0還包括用以指示齒環1所在位置 的裝置’特別是指示該齒環1的直立部2置於構件1 1之 相對凹部1 3內使其停止在某特定位置的裝置,以及偵測 攜有構件1 1之臂1 4的位置的裝置。 如圖1 、2、4及6所不,用以指示齒環1之位置的 裝置包括;;.軌2 0 ,成形於該齒環1的側邊,以及包括一 連續的凸部2 1及凹部22 ’其位置與齒環丨之直立部2 及凹部3對應。 用於指示齒環1之位置的裝置還包括一用於偵測軌 2〇上之凸部2 1及凹部2 2的單元2 3。 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公爱) -11 - I Ί I^--------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 475041 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明(9 ) 如圖6所示,偵測單元2 3是由一桿2 4所構成,在 固定於框架6上的支架2 5內滑動。 桿2 4的一端2 4 a有一可自由旋轉的滾子2 6 ,它 、, ........... — 被作用於桿2 4上的簧2 了抵壓在軌2 0上。 桿2 4的另一端2 4 b與一接近感應器2 8合作,當 、______ ... 齒環1轉動時,滾子2 6滾過軌的凸部2 1與凹部2 2 , 接近感應器2 8即偵測該桿2 4的移動。 接近感應器2 8控制齒環1在某特定的角位置停止。 用於偵測臂1 4之位置的裝置型式是編碼器3 〇,固 定在臂1 4的軸1 5之上,經由該臂1 4的媒介,偵測衝 桿1 6之活塞桿的位置,它指示構件1 1與齒環1的相對 位置。 在圖7所示的型式中,臂1 4的軸1 5有一凸輪 1 5 a ,用以在相對於齒環1之直立部2與凹部3的切線 方向移動構件1 1的直立部1 2與凹部1 3。 凸輪1 5 a例如可由一槓桿或一驅動系統操作,且構 件1 1在切線方向的移動與衝桿1 6的推力有關,以確保 完全咬入,且齒環1被構件1 1完全停止。 . 最後,在圖8所示的型式中,框架6配置有抗扭力的 反作用桿3 1 ,它的第一端3 1 a活節連接到框架6 ,它 的第二端3 1 b活節連接到支架3 2。 桿3 1用以平衡施予轉化爐斗杓5之軸4上的傾斜扭 力。 桿3 1包括用以調整齒環1相對於設備上參考標記之 --------------- ^ --------t----------. (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公爱) -12- 04 5 47 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 _J37_五、發明說明(1〇) 位置的裝置,例如藉以修改桿3 1的長度。 反作用桿3 1的長度可以經由任何適用的裝置改變, 例如,在支架3 2內放置不同厚度的墊片3 3。 當製程中需要轉化爐斗杓5停在某一位置不轉動時, 停止裝置1 0即被啓動,例如要將氣體吹入斗杓時。 斗杓5經藉由固定在動力系統其中一個軸上的編碼器 (未顯示)到達一預定的角位置。 藉由軌2 0之凸部2 1與凹部2 2之助,得到齒環1 與停止構件1 1的最後相對角位置,它們的位置被決定, 俾使它們對應於齒環1的直立部2或凹部3。 安裝於桿2 4 —端的滾子2 6在軌2 0滾動。 接近感應器2 8藉由桿2 4的軸向移動偵測軌2 0的 凸部2 1或凹部2 2 ’並將齒環1停在齒環1之直立部面 對停止構件1 1之凹部1 3的角位置。 當齒環1停止時’以一習用的制動裝置(未顯示)使 其保持在該位置。 構件1 1之直立部1 2的頂端具有斜角,稱爲進入面 ’因此,如果齒環1之直立部2的頂端接近構件1 1之直 立部的頂端,且當操作衝桿1 6使兩者相互接觸時,釋放 制動器時最輕微的殘餘扭力將致使齒環1轉動,與該衝桿 1 6施加的壓力結合,將使齒環1與構件1 1的直立部2 與1 2及凹部3與1 3分別地完全咬合。 當衝桿1 6被操作經由構件1 1使齒環1停止時,同 時經由臂1 4之角位置的媒介,臂1 4之軸1 5上的編碼 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) -13- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝------ 訂---------線 475041 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明(11 ) 器3 0偵測到衝桿1 6之活塞桿的位置,它指示了構件 1 1相對於齒環1的位置。 所提供的資訊對應於構件1 1相對於齒環1在停止位 、〜一〜..... 置時是完全脫離或預嚙合或完全嚙合。 如果,當構件1 1在衝桿1 6之控制下的嚙合期間, 在既定的壓力下,編碼器3 0量測到在既定的時間延遲結 束後構件1 1無法到達既定的嚙合位置,此資訊指示一定 位誤差,例如,齒環1與構件1 1的直立部2與1 2面對 面,變得不可能嚙合,致動器命令設備緊急停止。 另一方面,如果編碼器3 0提供的資訊指示齒環1的 直立部2面對構件1 1的凹部1 3 ,則衝桿1 6的活塞桿 繼續它的衝程,齒環1及構件1 1的直立部2及1 2與凹 部3及1 3分別完全咬合,以停止齒環1 ,藉以使轉化爐 斗杓5停止轉動。 如果停止裝置1 0之臂1 4的軸1 5上有一凸輪 1 5 a ,如果編碼器3 0偵測到齒環1與構件1 1的直立 部2與1 2相互面對面,即經由一槓桿或驅動系統操作該 凸輪1 5 a。 因此,臂1 4與構件1 1切線方向的移動結合衝桿 1 6的推力,確保齒環1與構件1 1之直立部與凹部的完 全咬合,並停止該齒環1。 設備的制動器在此操作期間被釋放。 此種型式只有在構件1 1是經由軸1 7與臂1 4活節 相連才適用。 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) -14- ------I------- 衣--------訂--------I . (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 475041 A7 ------^---- 五、發明說明(12 ) 如果構件1 1附接於臂1 4且是構成一體的總成,容 納軸1 5的孔與框架6內部的臂1 4 一同機械加工,齒環 1與構件11的直立部與凹部交互嚙合及抵壓在一起。 因於本發明之停止裝置的活節連接,因此不會致使動 .力系統任何過應力,且齒環與停止構件的直立部與凹部會 ’V 自動對齊,以使衝桿所傳送.的停止力得以均勻分布。 在齒環之直立部上預加徑向應力的推力經過調整,以 適合操作條件。 爲使齒環停止,可以圍繞著它的周緣規則地配置複數 —.. —·—··.,··-—............... 個停止裝置。 本發明的停止裝置能將對應的構件精確地停在該構件 所要停的角位置,完全安全且不會回衝。 ♦ -------- ^--------^---.------^. (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -15- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐)
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- 475041;D8 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 六、申請專利範圍 丨 附件二a 第89 1 00835號專利申請案 中文申請專利範圍修正本 v 民國90年9月修正 1 · 一種用以停止動力系統之齒環(1 )的裝置,該 齒環(1 )上有連續的直立部(2 )與凹部(3 ),其特 徵包括: 一構件(1 1 ),在它的周緣具有直立部(1 2 )與 凹部(1 3 ),其剖面與要被停止之元件(1 )的直立部 (2 )與凹部(3 )互補,並固定於臂(1 4 )的一端( 14a) ’其相對端(1 4 b )與轉軸(1 5 )活節固定 j --衝桿(1 6 ),用以使該構件(1 1 )在脫離要被 停止之齒環(1 )的被動位置與主動位置間移動,在主動 位置時,該齒環(1 )與該構件(1 1 )的直立部(2 ; 1 2 )與凹部(3 ; 1 3 )分別相互咬合,以將齒環(1 )停止在某特定位置; 軌(2 0 )及偵測單元(2 3 ),用以指示齒環(1 )的位置,在該特定位置,該齒環(1 )與該構件(4 1 )的直立部(2 ; 1 2 )分別面對凹部(3 ; 1 3 ),以 及 編碼器(3 0 ) ’用以偵測該臂(1 4 )的位置。 2 ·如申請專利範圍第1項的裝置,其特徵爲構件( 1 1 )被固定在臂(1 4 )的對應端(1 4 a ),以構成 一體的總成。 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) M規格(21〇><297公釐) ---------t------•訂—-----^ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 475041 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 | t-- (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁} 3 ·如申請專利範圍第1項的裝置,其特徵爲構件( 1 1 )是藉由該臂(1 4 )上的軸(1 7 )以活節固定於 臂(14)的對應端(14a)。 4 ·如申請專利範圍第1項的裝置,其特徵爲移動構 件(1 1 )的單元是一衝桿(1 6 ),它的活塞桿自由端 支撐構件(1 1 )之直立部(1 2 )與凹部(1 3 )面的 反面。 5 ·如申請專利範圍第4項的裝置,其特徵爲衝桿( 1 6 )之活塞桿自由端與該構件(1 1 )接觸的支撐面是 球面。 、η· 線 6 ·如申請專利範圍第1項的裝置,其特徵爲指示裝 置包括成形於該齒環(1 )上的軌(2 0 ),軌(2 0 ) 的表面上有連續的凸部(2 1 )與凹部(2 2 ),其位置 對應於齒環(1 )的直立部(2 )與凹部(3 ),以及一 偵測單元(2 3 ),用以偵測該軌(2 0 )的凸部(2 1 )與凹部(2 2 )。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 7 .如申請專利範圍第6項的裝置,其特徵爲偵測單 元(2 3 )是由接近感應器(2 8 )與桿(2 4 )所構成 ,桿(2 4 )可平移,且一端上有滾子(2 6 )在該軌( 2 0 )上滾動。 8 .如申請專利範圍第1項的裝置,其特徵爲包括裝 置(1 5 ; 1 5 a ),用以平移定位攜有該構件(1 1 ) 的臂(1 4 )。 9 ·如申請專利範圍第8項的裝置,其特徵爲用以平 本紙張尺度逋用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) -2 - 475041 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 移定位臂(1 4 )的裝置是成形在該臂(1 4 )之轉軸( 15)上的凸輪(15a)。 1〇·如申請專利範圍第1項的裝置,其特徵爲用以 偵測臂(1 4 )之位置的裝置是由編碼器(3 0 )所構成 ,安裝於臂(1 4 )的轉軸(1 5 )上。 1 1 ·如申請專利範圍第1項的裝置,其特徵爲要被 停止的齒環(1 )是配置在框架(6 )內。 1 2 ·如申請專利範圍第1項的裝置,其特徵爲構件 (1 1 )、臂(1 4 )及用以位移構件(1 1 )的衝桿( 1 6 )所構成的總成是在框架(6 )的內部。 1 3,如申請專利範圍第1項的裝置,其特徵爲構件 (11)、臂(1 4 )及用以位移構件(1 1 )的衝桿( 1 6 )所構成的總成是在框架(6 )的外部。 1 4 .如申請專利範圍第1項的裝置,其特徵爲框架 (6 )具有一抗扭力的反作用桿(3 1 ),藉改變該反作 用桿(3 1 )的長度,用以調整要被停止之齒環(1 )相 對於設備之參考標記的位置。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1 5 ·用以控制製鋼轉化爐斗杓(5 )傾斜的設備, 該設備包括一齒環(1 ),附接於該斗杓(5 )的轉軸( 4 )上,且被至少一個齒輪驅動而轉動,其特徵爲該齒環 (1 )上包括至少一個如上述申請專利範圍中住:何一項的 停止裝置(1 0 )。 -3 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐)
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