閥門執行器手輪機構的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種閥門執行器手輪機構，包括手輪軸總成和與手輪軸總成相連接的測力總成，所述測力總成包括設置在主殼體（17）上的蝸桿安裝座（18），在蝸桿安裝座（18）內設置有蝸桿軸（15），蝸桿軸（15）與蝸桿安裝座（18）之間設置有測量傳感機構和蝸桿固定裝置。本發明通過利用軸向力傳感器來替代原來的機械測力裝置，可以精確測量蝸桿軸所受軸向力的大小，測量精度不受溫度的影響，同時實現手輪機構的分體安裝，提高裝配效率。
【專利說明】閥門執行器手輪機構
【技術領域】
[0001] 本發明涉及手輪機構，尤其是閥門執行器手輪機構。
【背景技術】
[0002] 閥門執行器領域手輪機構一般都是在斷電情況下人工操作時使用，利用蝸桿帶動 蝸輪旋轉，然后通過主軸進行輸出。在電動機工作時，為了防止電動機過載，需要對蝸桿所 受軸向力的大小進行判斷，如果軸向力過大，則中央處理器就會令電動機斷電，停止工作。
[0003] 目前在閥門執行器領域，一般采用機械的方法來判斷軸向力的大小，它是通過測 量裝在蝸桿軸上的碟簧受到軸向力之后的變形量來計算軸向力的大小，用這種方法測量的 軸向力大小不精確，因為數個碟簧拼在一起時，它們的變形量和所受軸向力的大小并不呈 線性變化；另外碟簧被裝在主殼體內，里面充滿潤滑油，執行器工作時潤滑油的溫度最高可 以達到80° C，而有時在我國北方地區執行器開始工作的溫度最低有-30° C，溫度對碟簧 的彈性系數的影響是非常大的，這樣也會使得該裝置測量的軸向力不準確，而且這種機構 比較復雜，安裝起來非常困難，工作可靠性較差。
【發明內容】
[0004] 本發明要解決的技術問題是現有技術中的閥門執行器采用的是機械的方法來判 斷軸向力的大小，而這種方法測量的軸向力大小不精確，容易受溫度影響，且機構復雜，安 裝起來非常困難，工作可靠性較差。
[0005] 為解決上述技術問題，本發明提供的技術方案如下： 本發明閥門執行器手輪機構，包括手輪軸總成和與手輪軸總成相連接的測力總成，所 述測力總成包括設置在主殼體上的蝸桿安裝座，在蝸桿安裝座內設置有蝸桿，蝸桿與蝸桿 安裝座之間設置有測量傳感機構和蝸桿固定裝置。通過在蝸桿與蝸桿安裝座之間設置測量 傳感機構，當蝸桿受到軸向力時，可以通過測量傳感機構感應出軸向力的大小。
[0006] 做為本發明的優選方案，測量傳感機構包括位于蝸桿軸前端的端部傳感裝置和位 于蝸桿中部與端部傳感裝置相配合的中部傳感測量裝置。當蝸桿受到軸向力時，可以通過 位于蝸桿軸前端的端部傳感裝置和位于蝸桿中部的中部傳感測量裝置來感應出軸向力的 大小。
[0007] 做為本發明的優選方案，中部傳感測量裝置包括套置在蝸桿中部的軸向力傳感 器，在軸向力傳感器左右兩側分別設置有第一傳感部和第二傳感部。蝸桿所受到軸向力，通 過第一傳感部或第二傳感部來傳感到軸向力傳感器上，軸向力傳感器受力后感應出一個電 阻，阻值大小會傳輸給中央處理器,從而感應出軸向力的大小。
[0008] 做為本發明的優選方案，第一傳感部包括套置在蝸桿上的第一滾針推力軸承、第 一碟簧和第一擋圈，第一滾針推力軸承位于軸向力傳感器左側，第一碟簧自左側將第一擋 圈壓在第一滾針推力軸承上。第一碟簧是為了減小沖擊。當蝸桿軸受到軸向力向右時，蝸 桿軸會有向右運動的趨勢，蝸桿軸端擋圈通過外花鍵套、第一碟簧、第一碟簧擋圈、第一滾 針推力軸承把軸向力傳遞給軸向力傳感器的內圈，軸向力傳感器的外圈被蝸桿軸安裝座固 定，使得軸向力傳感器的內外圈有被壓縮的趨勢，從而感應出軸向力的大小。
[0009] 做為本發明的優選方案，第二傳感部包括套置在蝸桿上的第二滾針推力軸承、第 二碟簧和第二擋圈，第二滾針推力軸承位于軸向力傳感器右側，第二碟簧自右側將第二擋 圈壓在第二滾針推力軸承上。第二碟簧是為了減小沖擊。當蝸桿軸受到向左的軸向力時， 蝸桿軸會有向左移動的趨勢，它的軸肩就會壓到蝸桿軸上的第二碟簧，第二碟簧會通過第 二擋圈、第二滾針推力軸承把軸向力傳遞給軸向力傳感器，軸向力傳感器的外圈被傳感器 壓蓋固定，使得軸向力傳感器的內外圈有被壓縮的趨勢，軸向力傳感器受力后感應出一個 電阻，阻值大小由中央處理器來進行判斷，從而得出軸向力的大小。
[0010] 做為本發明的優選方案，還包括傳感器壓蓋，傳感器壓蓋設置在蝸桿軸安裝座前 端、自左側將軸向力傳感器固定在蝸桿軸安裝座上。軸向力傳感器的外圈被傳感器壓蓋固 定，使得軸向力傳感器的內外圈有被壓縮的趨勢，從而感應出軸向力的大小。
[0011] 做為本發明的優選方案，端部傳感裝置包括外花鍵套、蝸桿軸端固定螺釘、蝸桿軸 端擋圈、平鍵和內花鍵套，平鍵設置在蝸桿軸前部的鍵槽內，外花鍵套設置在平鍵外部，蝸 桿軸端固定螺釘穿過蝸桿軸將蝸桿軸端擋圈固定在蝸桿軸前端，蝸桿軸端擋圈壓在外花鍵 套上。當蝸桿軸受到向右的軸向力時，蝸桿軸有向右運動的趨勢，蝸桿軸端擋圈通過外花鍵 套筒傳遞給第一碟簧最終把軸向力傳遞給軸向力傳感器。
[0012] 做為本發明的優選方案，蝸桿固定裝置包括由前到后依次設置在蝸桿軸上的油 封、襯套和彈性擋圈。油封用來密封主殼體的潤滑油，以防潤滑油流入裝有軸向力傳感器的 腔體。襯套的外圓面和蝸桿軸安裝座為過渡配合，內圓面跟蝸桿軸是間隙配合，主要是支撐 作用。擋圈的左側面與襯套相貼合，防止襯套軸向滑動。
[0013] 做為本發明的優選方案，手輪軸總成包括手輪，手輪末端與手輪軸殼體連接，手輪 軸殼體內設置有第二襯套，第二襯套與手輪軸殼體通過過渡配合連接在一起，手輪軸前端 穿過第二襯套與手輪固定連接、末端通過圓柱銷與內花鍵套連接。手輪軸總成主要是把手 輪所受的轉矩傳遞給蝸桿軸。人施加給手輪的轉矩通過與手輪連接的平鍵傳遞給手輪軸， 手輪軸通過圓柱銷講轉矩傳遞到內花鍵套上，內花鍵套再傳遞給與之相嚙合的外花鍵，夕卜 花鍵套再通過與之連接的平鍵最終傳遞給蝸桿軸。
[0014] 本發明閥門執行器手輪機構的安裝方法如下： a、 將油封、襯套和彈性擋圈由前到后依次裝入蝸桿軸安裝座后部； b、 將蝸桿軸穿入蝸桿軸安裝座； c、 將第一碟簧，第一擋圈和第一滾針推力軸承由內至外依次套置在蝸桿軸上，第一滾 針推力軸承與軸向力傳感器左側相接觸； d、 將第二擋圈、第二碟簧、第二滾針推力軸承及軸向力傳感器由內至外依次套置在蝸 桿軸中部； e、 蓋上傳感器壓蓋，傳感器壓蓋自左側壓住軸向力傳感器并固定在蝸桿軸安裝座上； f、 將平鍵裝入蝸桿軸的鍵槽里，在平鍵外套置安裝外花鍵； g、 蝸桿軸端固定螺釘將蝸桿軸擋圈固定在蝸桿軸末端； h、 最后將蝸桿軸安裝座通過螺栓裝入主殼體，來實現所述機構的分體安裝。
[0015] 本發明閥門執行器手輪機構利用軸向力傳感器來替代原來的機械測力裝置，可以 精確測量蝸桿軸所受軸向力的大小，測量精度不受溫度的影響，同時實現手輪機構的分體 安裝，提1?裝配效率。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0016] 圖1是本發明閥門執行器手輪機構的剖視圖。
[0017] 圖2是本發明閥門執行器手輪機構A部放大圖。
【具體實施方式】
[0018] 如圖1、2所示，本發明閥門執行器手輪機構，包括手輪軸總成和與手輪軸總成相 連接的測力總成。
[0019] 手輪軸總成包括手3,手輪3末端與手輪軸殼體5連接，手輪軸殼體5內設置有第 二襯套4,第二襯套4與手輪軸殼體5通過過渡配合連接在一起，然后用第二彈性擋圈6卡 住，防止襯套4軸向移動。手輪軸7穿過襯套4通過位于手輪軸7前部的第二平鍵25與手 輪3連接在一起，手輪軸7頂端通過第二固定螺釘2把手輪端擋圈1固定在手輪3外端，以 防止手輪3軸向移動。手輪軸7末端通過圓柱銷24與內花鍵套12固連在一起，然后再與 外花鍵套8相連，外花鍵套8和內花鍵套12二者可以軸向滑動。
[0020] 測力總成包括設置在主殼體17上的蝸桿安裝座18,在蝸桿安裝座18內設置有蝸 桿軸15,蝸桿軸15與蝸桿安裝座18之間設置有測量傳感機構和蝸桿固定裝置。
[0021] 蝸桿固定裝置包括由前到后依次設置在蝸桿軸15上的油封13、襯套16和彈性擋 圈14。
[0022] 測量傳感機構包括位于蝸桿軸15前端的端部傳感裝置和位于蝸桿軸15中部與端 部感裝置相配合的中部傳感測量裝置。
[0023] 端部傳感裝置包括外花鍵套8、蝸桿軸端固定螺釘9、蝸桿軸端擋圈10、平鍵11和 內花鍵套12，平鍵11設置在蝸桿軸15前部的鍵槽內，外花鍵套8套置在平鍵11外部，蝸 桿軸端固定螺釘9將蝸桿軸端擋圈10固定在蝸桿軸15前端，蝸桿軸端擋圈10壓在外花鍵 套8上。當蝸桿軸15受到向右的軸向力時，蝸桿軸15有向右運動的趨勢，蝸桿軸端擋圈10 通過外花鍵套筒8傳遞給第一擋圈23最終把軸向力傳遞給軸向力傳感器19。
[0024] 中部傳感測量裝置包括套置在蝸桿軸15中部的軸向力傳感器19,在軸向力傳感 器19左右兩側分別設置有第一傳感部和第二傳感部。
[0025] 第一傳感部包括套置在蝸桿軸15上的第一滾針推力軸承22、第一碟簧21和第一 擋圈23,第一滾針推力軸承22位于軸向力傳感器19左側，第一碟簧21自左側將第一擋圈 23壓在第一滾針推力軸承22上。第一碟簧21是為了減小沖擊。在蝸桿軸安裝座18前端設 置有傳感器壓蓋20,傳感器壓蓋20自左側將軸向力傳感器19固定在蝸桿軸安裝座18上。 由于軸向力傳感器19的外圈被傳感器壓蓋20固定，使得軸向力傳感器19的內外圈有被壓 縮的趨勢，從而感應出軸向力的大小。第二傳感部包括套置在蝸桿軸15上的第二滾針推力 軸承26、第二碟簧28和第二擋圈27,第二滾針推力軸承26位于軸向力傳感器19右側，第 二碟簧28自右側將第二擋圈27壓在第二滾針推力軸承26上。第二碟簧28是為了減小沖 擊。
[0026] 本發明閥門執行器手輪機構的工作原理是： 當蝸桿軸15受到向左的軸向力時，蝸桿軸15會有向左運動的趨勢，它的軸肩就會壓到 蝸桿軸15上的第二碟簧28,第二碟簧28會通過第二擋圈27、第二滾針推力軸承26把軸向 力傳遞給軸向力傳感器19內圈，軸向力傳感器19的外圈被傳感器壓蓋20固定，使得軸向 力傳感器19的內外圈有被壓縮的趨勢，軸向力傳感器19受力后感應出一個電阻，阻值大小 由中央處理器來進行判斷，從而得出軸向力的大小。
[0027] 當蝸桿軸15受到軸向力向右時，蝸桿軸15會有向右運動的趨勢，蝸桿軸端擋圈10 通過外花鍵套8、第一碟簧21、第一擋圈23、第一滾針推力軸承22把軸向力傳遞給軸向力傳 感器19的內圈，軸向力傳感器19的外圈被蝸桿軸安裝座18固定，使得軸向力傳感器19的 內外圈有被壓縮的趨勢，從而感應出軸向力的大小。
[0028] 手輪軸總成主要是把手輪3所受的轉矩傳遞給蝸桿軸15。人施加給手輪3的轉矩 通過與手輪3連接的平鍵25傳遞給手輪軸7,手輪軸7通過圓柱銷24將轉矩傳遞到內花鍵 套12上，內花鍵套12再傳遞給與之相嚙合的外花鍵8,外花鍵套8再通過與之連接的平鍵 11最終傳遞給蝸桿軸15。
[0029] 本發明閥門執行器手輪機構的安裝方法如下： a、 將油封13、襯套16和彈性擋圈14由前到后依次裝入蝸桿軸安裝座18后部； b、 將蝸桿軸15穿入蝸桿軸安裝座18 ; c、 將第一碟簧21，第一擋圈23和第一滾針推力軸承22由內至外依次套置在蝸桿軸15 上，第一滾針推力軸承22與軸向力傳感器左側相接觸； d、 將第二擋圈27、第二碟簧28、第二滾針推力軸承26及軸向力傳感器19由內至外依 次套置在蝸桿軸15中部； e、 蓋上傳感器壓蓋20,傳感器壓蓋20自左側壓住軸向力傳感器19并固定在蝸桿軸安 裝座18上； f、 將平鍵11裝入蝸桿軸15的鍵槽里，在平鍵外套置安裝外花鍵8 ; g、 蝸桿軸端固定螺釘9將蝸桿軸擋圈10固定在蝸桿軸15末端； h、 最后將蝸桿軸安裝座18通過螺栓裝入主殼體17,來實現所述機構的分體安裝。
[0030] 以上結合附圖對本發明的優選實施方式做了詳細說明，但本發明并不限于上述實 施方式，在所屬【技術領域】技術人員所具備的知識范圍內，還可以在不脫離本發明宗旨的前 提下作出各種變化。
【權利要求】
1. 一種閥門執行器手輪機構，其特征在于：包括手輪軸總成和與手輪軸總成相連接的 測力總成，所述測力總成包括設置在主殼體（17)上的蝸桿安裝座（18)，在蝸桿安裝座（18) 內設置有蝸桿軸（15)，蝸桿軸（15)與蝸桿安裝座（18)之間設置有測量傳感機構和蝸桿固 定裝置。
2. 根據權利要求1所述的閥門執行器手輪機構，其特征在于：所述測量傳感機構包括 位于蝸桿軸（15)前端的端部傳感裝置和位于蝸桿軸（15)中部與端部傳感裝置相配合的中 部傳感測量裝置。
3. 根據權利要求2所述的閥門執行器手輪機構，其特征在于：所述中部傳感測量裝置 包括套置在蝸桿軸（15 )中部的軸向力傳感器（19 )，在軸向力傳感器（19 )左右兩側分別設 置有第一傳感部和第二傳感部。
4. 根據權利要求3所述的閥門執行器手輪機構，其特征在于：所述第一傳感部包括套 置在蝸桿軸（15)上的第一滾針推力軸承（22)、第一擋圈（23)和第一碟簧（21)，第一滾針推 力軸承（22 )位于軸向力傳感器（19 )左側，第一碟簧（21)自左側將第一擋圈（23 )壓在第一 滾針推力軸承（22)上。
5. 根據權利要求4所述的閥門執行器手輪機構，其特征在于：所述第二傳感部包括套 置在蝸桿軸上的第二滾針推力軸承（26)、第二擋圈（27)第二碟簧（28)，第二滾針推力軸承 (26)位于軸向力傳感器（19)右側，第二碟簧（28)自右側將第二擋圈（27)壓在第二滾針推 力軸承（26)上。
6. 根據權利要求5所述的閥門執行器手輪機構，其特征在于：還包括傳感器壓蓋（20)， 傳感器壓蓋（20)設置在蝸桿軸安裝座（18)前端、自左側將軸向力傳感器（19)固定在蝸桿 軸安裝座（18)上。
7. 根據權利要求2所述的閥門執行器手輪機構，其特征在于：所述端部傳感裝置包括 內花鍵套（12 )、蝸桿軸端固定螺釘（9 )、蝸桿軸端擋圈（10 )、平鍵（11)和外花鍵（8 )，平鍵 (11)設置在蝸桿軸（15)前部的鍵槽內，外花鍵（8)設置在平鍵外部，蝸桿軸端固定螺釘（9) 穿過外花鍵（8)將蝸桿軸端擋圈（10)固定在蝸桿軸（15)前端，蝸桿軸端擋圈（10)壓在外 花鍵（8)上。
8. 根據權利要求1所述的閥門執行器手輪機構，其特征在于：所述蝸桿固定裝置包括 由前到后依次設置在蝸桿軸（15)上的油封（13)、襯套（16)和彈性擋圈（14)，彈性擋圈（14) 外圈卡在蝸桿軸安裝座（18)上，內圈壓在襯套（16)上。
9. 根據權利要求7所述的閥門執行器手輪機構，其特征在于：所述手輪軸總成包括手 輪（3 )，手輪（3 )末端通過平鍵（25 )與手輪軸（7 )連接，手輪軸殼體（5 )內設置有第二襯套 (4)，第二襯套（4)與手輪軸殼體（5)通過過渡配合連接在一起，手輪軸（7)前端穿過第二襯 套（4)與手輪（3)固定連接、末端通過圓柱銷（24)與內花鍵套（12)連接。
10. 根據權利要求1所述的閥門執行器手輪機構，其特征在于安裝方法如下： a、 將油封（13)、襯套（16)和彈性擋圈（14)由前到后依次裝入蝸桿軸安裝座（18)后 部； b、 將蝸桿軸（15)穿入蝸桿軸安裝座（18); c、 將第一碟簧（21)，第一擋圈（23)和第一滾針推力軸承（22)由內至外依次套置在蝸 桿軸（15)上，第一滾針推力軸承（22)與軸向力傳感器左側相接觸； d、 將第二擋圈（27)、第二碟簧（28)、第二滾針推力軸承（26)及軸向力傳感器（19)由內 至外依次套置在蝸桿軸（15)中部； e、 蓋上傳感器壓蓋（20)，傳感器壓蓋（20)自左側壓住軸向力傳感器（19)并固定在蝸 桿軸安裝座（18)上； f、 將平鍵（11)裝入蝸桿軸（15)的鍵槽里，在平鍵外套置安裝外花鍵（8); g、 蝸桿軸端固定螺釘（9)將蝸桿軸擋圈（10)固定在蝸桿軸（15)末端； h、 最后將蝸桿軸安裝座（18)通過螺栓裝入主殼體（17)，來實現所述機構的分體安裝。
【文檔編號】G01L5/00GK104156031SQ201410317551
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年7月7日 優先權日:2014年7月7日
【發明者】聶建軍, 李輝, 楊輝, 王英杰, 鄢鴻楨 申請人:中原工學院
專業數控銑床產品供應商
20年生產經驗，實力工廠，精工品質，質量有保障
