專利名稱：一種電動執(zhí)行機構(gòu)的手動/電動操作無擾切換結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電動執(zhí)行機構(gòu)的手動/電動操作無擾切換結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
目前，電動執(zhí)行機構(gòu)被廣泛用于化工、石化、電力、天然氣等行業(yè)，其通過驅(qū)動管道閥門對工業(yè)過程進行控制。常見的電動執(zhí)行機構(gòu)由電動機、減速器、控制器、手動輪、輸出軸和殼體構(gòu)成，按照過程控制的需要，電動執(zhí)行機構(gòu)均具備手動和電動操作功能。手動輪直接驅(qū)動輸出軸操作的電動執(zhí)行機構(gòu)，其手動和電動操作之間的切換有以下三種方式1)手動方式，即手動和電動之間的相互切換完全依靠人力完成，操作麻煩費力；2)半自動電動優(yōu)先方式，即從電動到手動的切換由人力完成，而由手動到電動的切換通過自動復(fù)位完成，這是目前普遍采用的切換方式，具體結(jié)構(gòu)參見圖6，其工作原理為離合器與輸出軸通過花鍵連接，可沿輸出軸上下移動，人工搬動切換手柄23將牙嵌式離合器M頂向手動軸25，頂桿沈在拉簧27的作用下直立并頂住離合器使之與手動軸保持連接，然后通過操作手動輪19實現(xiàn)手動驅(qū)動；當(dāng)需要電動操作時，控制系統(tǒng)向電動機20發(fā)出信號，電動機轉(zhuǎn)動，通過蝸桿21 和蝸輪22將動力傳遞到電動軸28，電動軸旋轉(zhuǎn)，其端面的撥塊四將上述頂桿推到，在壓簧 30的作用下，離合器向下滑動與電動軸保持連接，實現(xiàn)從手動到電動的自動復(fù)位切換。上述第一種和第二種切換方式操作麻煩費力；3)全自動方式，即手動和電動之間的切換無需人力干預(yù)，目前該種切換方式應(yīng)用較少，在某一國外產(chǎn)品上采用了包含行星輪系和逆止器31 的全自動無擾切換結(jié)構(gòu)，具體結(jié)構(gòu)參見圖7，其工作原理為首先，逆止器的作用是手動輪 19主動轉(zhuǎn)動時，能通過手動軸驅(qū)動行星輪系的太陽輪32轉(zhuǎn)動，反之太陽輪則不能驅(qū)動手動軸和手動輪轉(zhuǎn)動。當(dāng)人力操作手動輪時，與手動輪剛性連接的手動軸33驅(qū)動太陽輪轉(zhuǎn)動， 然后通過行星輪34將人工扭矩傳遞給輸出軸；當(dāng)電動機20驅(qū)動蝸桿21、蝸輪22轉(zhuǎn)動時， 與蝸輪剛性連接的電動軸35則驅(qū)動行星輪系中的齒圈36同步轉(zhuǎn)動，此時由于太陽輪不能轉(zhuǎn)動，則通過行星輪將電動扭矩傳遞給輸出軸。盡管行星輪系中的太陽輪和齒圈可單獨、分別和互不干擾地驅(qū)動行星輪輸出扭矩，但該無擾切換機構(gòu)較復(fù)雜，且將蝸輪、行星輪分別按傳動順序放在高速級和低速級，造成電動執(zhí)行機構(gòu)傳動鏈的設(shè)置不合理。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問題而提供一種結(jié)構(gòu)緊湊，設(shè)計合理的電動執(zhí)行機構(gòu)的手動/電動操作無擾切換結(jié)構(gòu)。本發(fā)明為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是
一種電動執(zhí)行機構(gòu)的手動/電動操作無擾切換結(jié)構(gòu)，包括連于電機的電動軸、連于手動輪的手動軸和輸出軸，其特征在于所述手動軸通過軸承轉(zhuǎn)動安裝在輸出軸的一端，所述輸出軸上安裝有滑動軸，所述滑動軸與輸出軸之間通過花鍵連接，所述滑動軸靠近手動軸的一端設(shè)有莫氏錐度軸端，所述手動軸上設(shè)有與莫氏錐度軸端相配合的莫氏錐度孔；所述滑動軸遠離手動軸的一端設(shè)有彈性壓緊結(jié)構(gòu)；所述滑動軸上套裝有過渡輪，所述過渡輪的外圓面上均布設(shè)有至少三組對稱的楔形缺口，每組楔形缺口中部制有與內(nèi)圓面貫通的徑向通槽；所述楔形缺口內(nèi)設(shè)有滾柱、頂銷和壓簧，所述楔形缺口遠離徑向通槽的底邊上設(shè)有壓簧安裝孔，所述壓簧套裝在頂銷上；所述滑動軸的外圓面上均布設(shè)有與楔形缺口組數(shù)一致的撥塊，所述撥塊插入徑向通槽內(nèi)；所述電動軸套裝在過渡輪上；所述對稱楔形缺口內(nèi)的頂銷分別將滾柱壓緊在撥塊的兩側(cè)邊及電動軸的內(nèi)圓面上，所述撥塊側(cè)邊與徑向通槽之間留有間隙；所述過渡輪遠離手動軸一側(cè)的端面上和滑動軸的臺肩面上制有相嚙合的端面齒。本發(fā)明還可以采取的技術(shù)方案為
所述撥塊與滑動軸為組合式結(jié)構(gòu)，在滑動軸的外圓面上均布制有安裝撥塊的插槽。所述撥塊在徑向通槽的上端制有壓緊滾柱的凸臺，所述凸臺插入到所述楔形缺口內(nèi)。所述彈性壓緊結(jié)構(gòu)包括設(shè)在輸出軸上的臺肩及設(shè)在臺肩與滑動軸的端面之間的壓簧。所述楔形缺口的楔角為3° 8°。所述撥塊側(cè)邊與徑向通槽之間的單邊間隙為1 5mm。本發(fā)明具有的優(yōu)點和積極效果是
采用上述結(jié)構(gòu)，手動操作時，通過莫氏錐度和花鍵的連接，輸出軸隨之轉(zhuǎn)動并輸出人力操作扭矩。此時，由于滑動軸轉(zhuǎn)動后其撥塊將會推開滾柱，從楔緊變?yōu)樗蓜訝顟B(tài)，使電動軸與過渡輪脫開，滑動軸自由轉(zhuǎn)動且無任何軸向位移，從而保證了人力操作扭矩的傳遞；電動操作時，電機通過蝸桿和蝸輪將扭矩輸出給電動軸，由于滾柱的楔緊作用，該扭矩將通過滾柱傳遞到過渡輪上，由于過渡輪轉(zhuǎn)動后其端面齒將會推動滑動軸的端面齒，使滑動軸產(chǎn)生軸向位移與手動軸脫開，從而保證在電動操作時手動輪不會有任何轉(zhuǎn)動。同時，過渡輪還將電動操作扭矩依次通過端面齒和花鍵傳遞給滑動軸和輸出軸。綜上，上述無擾切換結(jié)構(gòu)相對于現(xiàn)有切換結(jié)構(gòu)，具有結(jié)構(gòu)緊湊，操作方便的特點，在手動操縱時自動切斷電動軸，電動操作時自動切斷手動軸，從而確保手動/電動操作的無擾和安全切換。


圖1本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖2是圖1中A-A剖面結(jié)構(gòu)示意圖I ； 圖3是圖1中A-A剖面結(jié)構(gòu)示意圖II ； 圖4是圖1中B部位的局部放大圖； 圖5是將本發(fā)明應(yīng)用于電動執(zhí)行機構(gòu)的結(jié)構(gòu)原理圖； 圖6是現(xiàn)有技術(shù)中半自動電動優(yōu)先方式的結(jié)構(gòu)原理圖； 圖7是現(xiàn)有技術(shù)中全自動方式的結(jié)構(gòu)原理圖。圖中1、輸出軸；2、電動軸；3、手動軸；4、滑動軸；5、花鍵；6、莫氏錐度軸端；7、莫氏錐度孔；8、過渡輪；9、楔形缺口 ；10、徑向通槽；11、滾柱；12、頂銷；13、壓簧；14、壓簧安裝孔；15、撥塊；15-1、凸臺；16、端面齒；17、臺肩；18、壓簧；19、手動輪；20、電動機；21、鍋桿；22、蝸輪；23、切換手柄；24、牙嵌式離合器；25、手動軸；26、頂桿；27、拉簧；28、電動軸； 29、撥塊；30、壓簧；31、逆止器；32、太陽輪；33、手動軸；34、行星輪；35、電動軸；36、齒圈。
具體實施例方式為能進一步了解本發(fā)明的發(fā)明內(nèi)容、特點及功效，茲例舉以下實施例，并配合附圖詳細說明如下
請參閱圖1-5，一種電動執(zhí)行機構(gòu)的手動/電動操作無擾切換結(jié)構(gòu)，包括連于電機的電動軸2、連于手動輪的手動軸3和輸出軸1，所述手動軸通過軸承轉(zhuǎn)動安裝在輸出軸的一端， 所述輸出軸上安裝有滑動軸4，所述滑動軸與輸出軸之間通過花鍵5連接，所述滑動軸靠近手動軸的一端設(shè)有莫氏錐度軸端6，所述手動軸上設(shè)有與莫氏錐度軸端相配合的莫氏錐度孔7 ；所述滑動軸遠離手動軸的一端設(shè)有彈性壓緊結(jié)構(gòu)；所述滑動軸上套裝有過渡輪8，所述過渡輪的外圓面上均布設(shè)有至少三組對稱的楔形缺口 9，每組楔形缺口中部制有與內(nèi)圓面貫通的徑向通槽10 ；所述楔形缺口內(nèi)設(shè)有滾柱11、頂銷12和壓簧13，所述楔形缺口遠離徑向通槽的底邊上設(shè)有壓簧安裝孔14，所述壓簧套裝在頂銷上；所述滑動軸的外圓面上均布設(shè)有與楔形缺口組數(shù)一致的撥塊15，所述撥塊插入徑向通槽內(nèi)；所述電動軸套裝在過渡輪上；所述對稱楔形缺口內(nèi)的頂銷分別將滾柱壓緊在撥塊的兩側(cè)邊及電動軸的內(nèi)圓面上， 所述撥塊側(cè)邊與徑向通槽之間留有間隙；所述過渡輪遠離手動軸一側(cè)的端面上和滑動軸的臺肩面上制有相嚙合的端面齒17。上述撥塊可與滑動軸一體加工成型，具體結(jié)構(gòu)參見圖2。為降低加工難度和制作成本，保證加工尺寸精度，所述撥塊與滑動軸優(yōu)選為組合式結(jié)構(gòu)，具體的，在滑動軸的外圓面上均布設(shè)置安裝撥塊的插槽，加工成型的撥塊插裝在上述插槽內(nèi)。為保證所述撥塊的動作更為有效，避免滾柱對楔形缺口和徑向通槽的過渡部位的擠壓作用，在撥塊上徑向通槽的上端進一步設(shè)置壓緊滾柱的凸臺15-1，所述凸臺插入到所述楔形缺口內(nèi)，具體結(jié)構(gòu)參見圖 3。上述設(shè)在滑動軸遠離手動軸的一端的彈性壓緊結(jié)構(gòu)，一方面保證在手動操作時， 滑動軸的莫氏錐度軸端壓緊在手動軸的莫氏錐度孔內(nèi)，另一方在電動操作時，在過渡輪和滑動軸的端面齒的嚙合作用下，滑動軸沿軸向移動，使手動軸和滑動軸脫離接觸。從滿足使用和整體結(jié)構(gòu)緊湊的角度考慮，上述彈性壓緊結(jié)構(gòu)包括設(shè)在輸出軸上的臺肩及設(shè)在臺肩17 與滑動軸的端面之間的壓簧18。從過渡輪傳動扭矩的大小及無擾切換結(jié)構(gòu)的整體尺寸考慮，上述楔形缺口的楔形角的取值為3° 8° ；上述撥塊側(cè)邊與徑向通槽的間隙值越大，過渡輪上徑向通槽的尺寸精度要求越低，考慮到整體結(jié)構(gòu)的緊湊性，上述撥塊側(cè)邊與徑向通槽之間的單邊間隙優(yōu)選為1 5mm。綜上，本發(fā)明通過采用上述無擾切換結(jié)構(gòu)，在手動操作時，轉(zhuǎn)動手動輪19，通過莫氏錐度和花鍵的連接，輸出軸隨之轉(zhuǎn)動并輸出人力操作扭矩。此時，由于滑動軸轉(zhuǎn)動后其撥塊將會推開滾柱，從楔緊變?yōu)樗蓜訝顟B(tài)，使電動軸與過渡輪脫開，滑動軸自由轉(zhuǎn)動且無任何軸向位移，從而保證了人力操作扭矩的傳遞；電動操作時，電動機20通過蝸桿21和蝸輪22 將扭矩輸出給電動軸，由于滾柱的楔緊作用，該扭矩將通過滾柱傳遞到過渡輪上，由于過渡輪轉(zhuǎn)動后其端面齒將會推動滑動軸的端面齒，使滑動軸產(chǎn)生軸向位移與手動輪脫開，從而保證在電動操作時手動輪不會有任何轉(zhuǎn)動。同時，過渡輪還將電動操作扭矩依次通過端面齒和花鍵傳遞給滑動軸和輸出軸。
權(quán)利要求
1.一種電動執(zhí)行機構(gòu)的手動/電動操作無擾切換結(jié)構(gòu)，包括連于電機的電動軸、連于手動輪的手動軸和輸出軸，其特征在于所述手動軸通過軸承轉(zhuǎn)動安裝在輸出軸的一端，所述輸出軸上安裝有滑動軸，所述滑動軸與輸出軸之間通過花健連接，所述滑動軸靠近手動軸的一端設(shè)有莫氏錐度軸端，所述手動軸上設(shè)有與莫氏錐度軸端相配合的莫氏錐度孔；所述滑動軸遠離手動軸的一端設(shè)有彈性壓緊結(jié)構(gòu)；所述滑動軸上套裝有過渡輪，所述過渡輪的外圓面上均布設(shè)有至少三組對稱的楔形缺口，每組楔形缺口中部制有與內(nèi)圓面貫通的徑向通槽；所述楔形缺口內(nèi)設(shè)有滾柱、頂銷和壓簧，所述楔形缺口遠離徑向通槽的底邊上設(shè)有壓簧安裝孔，所述壓簧套裝在頂銷上；所述滑動軸的外圓面上均布設(shè)有與楔形缺口組數(shù)一致的撥塊，所述撥塊插入徑向通槽內(nèi)；所述電動軸套裝在過渡輪上；所述對稱楔形缺口內(nèi)的頂銷分別將滾柱壓緊在撥塊的兩側(cè)邊及電動軸的內(nèi)圓面上，所述撥塊側(cè)邊與徑向通槽之間留有間隙；所述過渡輪遠離手動軸一側(cè)的端面上和滑動軸的臺肩面上制有相嚙合的端面齒。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述電動執(zhí)行機構(gòu)的手動/電動操作無擾切換結(jié)構(gòu)，其特征在于 所述撥塊與滑動軸為組合式結(jié)構(gòu)，在滑動軸的外圓面上均布制有安裝撥塊的插槽。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述電動執(zhí)行機構(gòu)的手動/電動操作無擾切換結(jié)構(gòu)，其特征在于 所述撥塊在徑向通槽的上端制有壓緊滾柱的凸臺，所述凸臺插入到所述楔形缺口內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述電動執(zhí)行機構(gòu)的手動/電動操作無擾切換結(jié)構(gòu)，其特征在于 所述彈性壓緊結(jié)構(gòu)包括設(shè)在輸出軸上的臺肩及設(shè)在臺肩與滑動軸的端面之間的壓簧。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4所述電動執(zhí)行機構(gòu)的手動/電動操作無擾切換結(jié)構(gòu)，其特征在于 所述楔形缺口的楔角為3° 8°。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-4所述電動執(zhí)行機構(gòu)的手動/電動操作無擾切換結(jié)構(gòu)，其特征在于 所述撥塊側(cè)邊與徑向通槽之間的單邊間隙為1 5mm。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述電動執(zhí)行機構(gòu)的手動/電動操作無擾切換結(jié)構(gòu)，其特征在于 所述撥塊側(cè)邊與徑向通槽之間的單邊間隙為1 5mm。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電動執(zhí)行機構(gòu)的手動/電動操作無擾切換結(jié)構(gòu)，包括電動軸、手動軸和輸出軸，特點是輸出軸上裝有通過花鍵連接的滑動軸，滑動軸和手動軸設(shè)有配合的莫氏錐度軸端和孔，滑動軸的端部設(shè)有彈性壓緊結(jié)構(gòu)；滑動軸上裝有帶楔形缺口的過渡輪，缺口中部設(shè)徑向通槽；缺口內(nèi)設(shè)有滾柱、頂銷和壓簧；滑動軸上設(shè)插入徑向通槽內(nèi)的撥塊；電動軸套裝在過渡輪上；頂銷將滾柱壓緊在撥塊及電動軸上；撥塊與徑向通槽之間留有間隙；過渡輪和滑動軸上制有相嚙合的端面齒。上述無擾切換結(jié)構(gòu)相對于現(xiàn)有切換結(jié)構(gòu)，具有結(jié)構(gòu)緊湊，操作方便的特點，在手動操作時通過撥塊自動切斷電動軸，在電動操作時通過端面齒自動切斷手動軸，從而確保手動/電動操作的無擾和安全切換。
文檔編號F16K31/05GK102297283SQ20111019487
公開日2011年12月28日 申請日期2011年7月12日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月12日
發(fā)明者趙建民 申請人:天津祥嘉流體控制系統(tǒng)有限公司