一種±200°旋轉轉體的機電限位機構的製作方法

2023-05-19 19:14:21

專利名稱：一種±200°旋轉轉體的機電限位機構的製作方法
技術領域：
本發明屬於光電儀器技術領域中涉及的一種士200°旋轉轉體的機電限位機構。
背景技術：
在光電儀器的設計中，經常會遇到nX360°多圈旋轉轉臺，此時不涉及限位問 題。由於特殊需要，要求旋轉角度大於一圈以上，例如從-200°到+200°的旋轉，即單向 +400°的轉角，必須要設計特別的限位機構，才可實現其機械和電限位。在已有的技術中，與本發明最為接近的已有技術是中國科學院長春光學精密機械 與物理研究所研製的產品中應用的旋轉角度小於一圈的機電限位機構如圖1所示，包括轉 軸1、固定環2、第一機械限位塊3、第一霍爾元件電限位4、第二機械限位塊5、機械限位轉框 6、磁塊固定架7、第二霍爾元件電限位8和磁塊9。轉軸1和固定環2為相對旋轉的兩個轉 體。第一機械限位塊3、第二機械限位塊5及第一霍爾元件電限位4、第二霍爾元件電限位 8安裝在固定環2上；機械限位轉框6及磁塊固定架7安裝在轉軸1上，在磁塊固定架7的 另一端鑲嵌有磁塊9，轉動時，磁塊9在第一霍爾元件4和第二霍爾元件8之間轉動，當磁塊 9轉到第一霍爾元件4或第二霍爾元件8上方時，有電信號輸入，轉動受控、停止；機械限位 轉框6在第一機械限位塊3和第二機械限位塊5之間轉動，當機械限位轉框6的兩端分別 與第一機械限位塊3和第二機械限位塊5相碰時，轉動停止。機械限位發生在電限位之後， 當電限位失控時才使用機械限位。該機電限位機構通常是應用在相對旋轉的兩個旋轉體之間，用以控制兩個轉體之 間的旋轉角度，來滿足旋轉體的工作要求。該限位機構存在的主要問題是只能控制轉角在360°以內的旋轉，大於360°的 旋轉角度不可控制。

發明內容
為了克服已有技術存在的缺陷，本發明的目的在於解決轉角範圍大於360°時，可 實現機械和電限位，特設計一種轉體的機電限位機構。本發明要解決的技術問題是提供一種士200°旋轉轉體的機電限位機構。解決 技術問題的技術方案如圖2、圖3、圖4、圖5、圖6所示，包括第一霍爾元件電限位10、固定機 械限位塊11、動環12、旋轉環13、第二霍爾元件電限位14、第一磁塊15、壓環16、動環控位 凸臺17、第二磁塊18、旋轉控位凸臺19、控制釘20、控制釘鎖緊螺帽21 ；壓環16和旋轉環 13利用螺釘上下連接，由於旋轉環13上面有一個臺肩，壓環16和旋轉環13連接時，兩環 之間形成一個開口朝外側的槽，動環12的內側有一個凸臺，伸進壓環16和旋轉環13形成 的槽內，間隙配合，如圖3所示，由此，動環12限制在壓環16和旋轉環13之間，並且使動環 12隻能轉動。動環12上帶有動環控位凸臺17，動環控位凸臺17的兩端相對動環12的旋 轉中心張角為75°，在動環控位凸臺17的兩端對稱鑲嵌裝有第一磁塊15和第二磁塊18， 兩個磁塊中心相對旋轉中心張角為67° ；在旋轉環13上帶有旋轉控位凸臺19，旋轉控位凸臺19的兩端相對旋轉環13的旋轉中心張角為75° ；動環控位凸臺17受限制於固定機械 限位塊11和旋轉控位凸臺19。該機電限位機構是安裝在兩個相對旋轉體之間使用，如圖4所示，即安裝在外部 的旋轉體22和承載體23之間，固定在承載體23的下面凸簷內；動環12、壓環16和旋轉環 13安裝在外部的旋轉體22上部的工作面上，如圖5所示，通過旋轉環13用螺釘與旋轉體 22相連，安裝時，旋轉控位凸臺19的對心張角平分線與旋轉體22的「0」位之間的張角為 172. 5° ；固定機械限位塊11、第一霍爾元件電限位10、第二霍爾元件電限位14、控制釘20 和控制釘鎖緊螺帽21安裝固定在承載體23底面的工作面上，如圖6所示，固定機械限位塊 11相對於承載體23的旋轉中心張角為75°，安裝時，固定機械限位塊11的對心張角平分 線與承載體23的「0」位之間的張角為37. 5° ；在固定機械限位塊11的兩側，對稱安裝有 第一霍爾元件電限位10和第二霍爾元件電限位14，兩者相對於旋轉中心的張角為96° ；在 固定機械限位塊11的對面，在固定機械限位塊11的對心張角平分線上，在承載體23底面 的工作面上安裝控制釘20，控制釘20與承載體23之間螺紋連接，在控制釘20上裝有控制 釘鎖緊螺帽21，兩者為螺紋連接。工作原理說明儀器正常工作時，需要電限位直接控制，本發明需選擇磁塊、霍爾 元件間的電磁信號控制。如圖7所示，a為+200°電限位位置，當旋轉體22受控順時針轉 動時，旋轉環13託著動環12 —起動作到b所示，當動環12上的第二磁塊18轉到控制釘20 時(控制釘20為吸磁鋼件)，被其吸住(見c)，由此動環12停止不動，旋轉環13繼續旋轉 (見d)，旋轉環13轉動210°後，其旋轉控位凸臺19會碰到動環12的動環控位凸臺17的 另一側(見e)，推動動環12轉動，直到動環12上的第二磁塊18遇到第一個霍爾元件電限 位10 (見f)，完成旋轉體22順時針轉動400°，即到了-200°的位置，同理反方向逆時針 旋轉又可到+200°位置。選出此角度的中間位置，設為零位，如圖8中標註位置，即可完成 士200°旋轉。當電限位失效時，動環控位凸臺17會直接碰到固定機械限位塊11上，使旋 轉停止。本發明的積極效果利用動環12的動環控位凸臺17與固定機械限位塊11、旋轉 環13的旋轉控位凸臺19的相互限位關係，實現了兩個旋轉體之間超出360°的大角度限位 旋轉；第一磁塊15和第二磁塊18安裝在可旋轉的動環控位凸臺17上，與霍爾元件配套使 用，再利用了控制釘，避免了提前電限位，實現士200°的電限位。


圖1是已有技術的立體機電限位結構示意圖2是本發明的立體機電限位結構示意圖3是本發明中動環12、壓環16和旋轉環13結構關係示意圖
圖4是本發明的應用結構示意圖5是本發明安裝在外部的旋轉體22上的俯視結構示意圖6是本發明安裝在外部的承載體23上的仰視結構示意圖7是本發明的工作動作流程圖8是本發明的相關尺寸標註示意圖9是圖8的側視、相關尺寸標註示意圖。
具體實施例方式本發明按圖2、圖3、圖4、圖5和圖6所示的結構實施，其中，固定機械限位塊11、 動環12、旋轉環13和壓環16皆為不吸磁不鏽鋼件，它們的直徑大小由外部的旋轉體22和 承載體23的直徑大小決定，動環12安裝在旋轉環13和壓環16之間，旋轉環13與旋轉體 22通過螺釘固連，使旋轉控位凸臺19的對心張角平分線與旋轉體22的「0」位之間的張角 為172. 5° ；固定機械限位塊11與承載體23通過螺釘固連，使固定機械限位塊11的對心 張角平分線與承載體23的「0」位之間的張角為37. 5°，使用安裝時，旋轉體22的「0」位和 承載體23的「0」位重疊。第一磁塊15和第二磁塊18為底面直徑Φ 8mm，高2mm的圓柱體， 對稱鑲嵌在動環控位凸臺17表面，旋轉半徑可根據動環控位凸臺17的寬度而確定；以固定 機械限位塊11的對心張角平分線為對稱軸，以第一磁塊15和第二磁塊18的旋轉半徑為半 徑，在承載體23上用螺釘對稱安裝兩個霍爾元件電限位一第一霍爾元件電限位10和第 二霍爾元件電限位14，相對旋轉中心張角為96°。由於霍爾元件能切進磁場，就會有電信 號，不是必須中心重疊，經過試驗，中心不重疊對心張角為3°時，就有電信號輸入，由此，根 據角度理論值為400°，正反兩方向各留0.5°餘量，計算出兩個磁塊中心相對旋轉中心張 角為67°。在固定機械限位塊11的對面，對心張角角平分線上，以第一磁塊15和第二磁塊 18的旋轉半徑為半徑，安裝控制釘20，兩者為螺紋連接，再用控制釘鎖緊螺帽21將控制釘 20鎖緊，控制釘20為吸磁鋼件(如圖8所示)。固定在動環12上的第一磁塊15和第二磁塊18與第一霍爾元件電限位10和第 二霍爾元件電限位14重疊後軸向間隔為1. 5mm，與控制釘20的端面，重疊後軸向的間隔為 0. 1 0.2mm(如圖9)。動環控位凸臺17在軸向和徑向都有凸起，對心張角為75°，可被固 定機械限位塊11限住，也可被旋轉控位凸臺19限住，固定機械限位塊11與旋轉環13互不 限制，固定機械限位塊11對心張角為75°，旋轉控位凸臺19對心張角為75°，此時可計算 出旋轉環13的機械最大旋轉角度為420°，可在電限位失控時，起保護作用。
權利要求
一種±200°旋轉轉體的機電限位機構，包括第一霍爾元件電限位10、第二霍爾元件電限位14，其特徵在於還包括固定機械限位塊11、動環12、旋轉環13、第一磁塊15、壓環16、動環控位凸臺17、第二磁塊18、旋轉控位凸臺19、控制釘20、控制釘鎖緊螺帽21；壓環16和旋轉環13利用螺釘上下連接，由於旋轉環13上面有一個臺肩，壓環16和旋轉環13連接時，兩環之間形成一個開口朝外側的槽，動環12的內側有一個凸臺，伸進壓環16和旋轉環13形成的槽內，間隙配合，動環12上帶有動環控位凸臺17，動環控位凸臺17的兩端相對動環12的旋轉中心張角為75°，在動環控位凸臺17的兩端對稱鑲嵌裝有第一磁塊15和第二磁塊18，兩個磁塊中心相對旋轉中心張角為67°；在旋轉環13上帶有旋轉控位凸臺19，旋轉控位凸臺19的兩端相對旋轉環13的旋轉中心張角為75°；該機電限位機構是安裝在兩個相對旋轉體之間，即安裝在外部的旋轉體22和承載體23之間，固定在承載體23的下面凸簷內；動環12、壓環16和旋轉環13安裝在外部的旋轉體22上部的工作面上，通過旋轉環13用螺釘與旋轉體22相連，安裝時，旋轉控位凸臺19的對心張角平分線與旋轉體22的「0」位之間的張角為172.5°；固定機械限位塊11、第一霍爾元件電限位10、第二霍爾元件電限位14、控制釘20和控制釘鎖緊螺帽21安裝固定在承載體23底面的工作面上，固定機械限位塊11相對於承載體23的旋轉中心張角為75°，安裝時，固定機械限位塊11的對心張角平分線與承載體23的「0」位之間的張角為37.5°；在固定機械限位塊11的兩側，對稱安裝有第一霍爾元件電限位10和第二霍爾元件電限位14，兩者相對於旋轉中心的張角為96°；在固定機械限位塊11的對面，在固定機械限位塊11的對心張角平分線上，在承載體23底面的工作面上安裝控制釘20，控制釘20與承載體23之間螺紋連接，在控制釘20上裝有控制釘鎖緊螺帽21，兩者為螺紋連接；安裝時，旋轉體22的「0」位和承載體23的「0」位重疊。
全文摘要
一種±200°旋轉轉體的機電限位機構，屬於光電儀器技術領域中涉及的一種機電限位機構。要解決的技術問題是提供一種±200°旋轉轉體的機電限位機構。解決的技術方案，包括第一和第二霍爾元件電限位、固定機械限位塊、動環、旋轉環、第一和第二磁塊、壓環、控制釘、控制釘鎖緊螺帽；該機電限位機構是安裝在兩個相對旋轉體之間使用，動環、壓環和旋轉環安裝在外部的旋轉體上部的工作面上，固定機械限位塊、第一和第二霍爾元件電限位、控制釘和控制釘鎖緊螺帽安裝固定在承載體底面的工作面上，使用安裝時，旋轉體的「0」位和承載體的「0」位重疊。實現了兩個旋轉體之間超出360°的大角度限位旋轉，實現了±200°的電限位。
文檔編號G05G5/00GK101887285SQ20101022409
公開日2010年11月17日 申請日期2010年7月13日 優先權日2010年7月13日
發明者劉家燕, 程志峰, 黃猛 申請人:中國科學院長春光學精密機械與物理研究所