可實現(xiàn)運動分解的垂直軸傳動離合裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種可實現(xiàn)運動分解的垂直軸傳動離合裝置，是在離合裝置的殼體上設(shè)有手動輸入軸、電動輸入軸、第一動力輸出軸和第二動力輸出軸，其中手動輸入軸和電動輸入軸相對設(shè)置，第一動力輸出軸和第二動力輸出軸相對設(shè)置，手動輸入軸和電動輸入軸的軸線與第一動力輸出軸和第二動力輸出軸的軸線相垂直，手動輸入軸和電動輸入軸與殼體之間通過軸承相樞接，手動輸入軸位于殼體內(nèi)的一端設(shè)有第一錐齒輪，手動輸入軸位于殼體內(nèi)的頭端還設(shè)有第一角度傳感器，手動輸入軸上還設(shè)有調(diào)整齒輪，調(diào)整齒輪由微調(diào)電機驅(qū)動，電動輸入軸位于殼體內(nèi)的一端設(shè)有第二錐齒輪，有益效果：能夠?qū)崿F(xiàn)手動輸入與電機輸入的切換，操作簡便、快捷、實用，并易于組裝。
【專利說明】可實現(xiàn)運動分解的垂直軸傳動離合裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種離合裝置，特別涉及一種可實現(xiàn)運動分解的垂直軸傳動離合裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，錐齒輪傳動做為一種可以將動力分解，并轉(zhuǎn)向的機械結(jié)構(gòu)，具有壽命長、成本低、易于成型和潤滑性好等優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備的傳動裝置上，如車輛差速器、軌道客車、鋼廠、電廠、船舶等方面的機械上。
[0003]針對于電機驅(qū)動的工業(yè)設(shè)備，有一大部分需求將運動輸出垂直分開，傳遞給多個動力輸出軸，以保證運動的平穩(wěn)、均衡，因此，錐齒輪傳動是此類設(shè)備的首選，但一般的工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備普遍要求具備電動驅(qū)動與手動驅(qū)動切換功能，這就需要在電機輸出軸、手動輸出軸、傳動軸間加裝一個離合裝置。
[0004]但目前，錐齒輪的離合一直是一個制約著錐齒輪發(fā)展的技術(shù)難點。而且，傳統(tǒng)的離合裝置一般都采用手動離合，這就導(dǎo)致了操作復(fù)雜、錐齒輪容易磨損等缺點。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有的錐齒輪離合裝置采用手動離合，而導(dǎo)致的操作復(fù)雜以及錐齒輪容易磨損的問題而提供的一種可實現(xiàn)運動分解的垂直軸傳動離合裝置。
[0006]本發(fā)明所述的可實現(xiàn)運動分解的垂直軸傳動離合裝置是在離合裝置的殼體上設(shè)有手動輸入軸、電動輸入軸、第一動力輸出軸和第二動力輸出軸，其中手動輸入軸和電動輸入軸相對設(shè)置，第一動力輸出軸和第二動力輸出軸相對設(shè)置，手動輸入軸和電動輸入軸的軸線與第一動力輸出軸和第二動力輸出軸的軸線相垂直，手動輸入軸和電動輸入軸與殼體之間通過軸承相樞接,手動輸入軸位于殼體內(nèi)的一端設(shè)有第一錐齒輪,手動輸入軸位于殼體內(nèi)的頭端還設(shè)有第一角度傳感器，手動輸入軸上還設(shè)有調(diào)整齒輪，調(diào)整齒輪由微調(diào)電機驅(qū)動，電動輸入軸位于殼體內(nèi)的一端設(shè)有第二錐齒輪，電動輸入軸位于殼體內(nèi)的頭端設(shè)有第二角度傳感器，第一動力輸出軸和第二動力輸出軸位于殼體內(nèi)的一端分別設(shè)有第三錐齒輪和第四錐齒輪，第三錐齒輪和第四錐齒輪能夠分別同時與第一錐齒輪、第二錐齒輪相嚙合，第三錐齒輪位于殼體的頭端設(shè)有第三角度傳感器，離合裝置的殼體上連接有絲母，絲母螺接在絲杠上，絲杠由電機驅(qū)使轉(zhuǎn)動，絲杠通過絲母帶動離合裝置的殼體沿手動輸入軸和電動輸入軸的軸線移動，在絲杠設(shè)定的行程內(nèi)分別設(shè)有上限位開關(guān)和下限位開關(guān)，離合裝置由控制系統(tǒng)控制工作，控制系統(tǒng)包括有開關(guān)、繼電器組、直流電源和控制器，開關(guān)、繼電器組和控制器相連接，直流電源和繼電器組相連接，第一角度傳感器、第二角度傳感器、第三角度傳感器、上限位開關(guān)和下限位開關(guān)均與控制器相連接，控制器還與微調(diào)電機驅(qū)動器和輸入電機驅(qū)動器相連接。
[0007]第一錐齒輪通過花鍵與手動輸入軸相連接，第一錐齒輪能夠在花鍵的長度內(nèi)進行移動。[0008]第二錐齒輪通過花鍵與電動輸入軸相連接，第二錐齒輪能夠在花鍵的長度內(nèi)進行移動。
[0009]繼電器組由兩個繼電器組成。
[0010]直流電源為24V穩(wěn)壓電源。
[0011]控制器為可編程邏輯控制器。
[0012]輸入電機、微調(diào)電機和驅(qū)使絲杠的電機均為伺服電機。
[0013]本發(fā)明的工作原理:
[0014]在安裝離合裝置時，首先要進入零度點定義程序，由手動分別轉(zhuǎn)動第一錐齒輪和第二錐齒輪，使第一錐齒輪和第二錐齒輪分別與第三錐齒輪和第四錐齒輪嚙合，控制器此時就會記錄第一角度傳感器、第二角度傳感器和第三角度傳感器的讀數(shù)，并定義此時為第一角度傳感器、第二角度傳感器和第三角度傳感器的零度位置，零度點定義程序完成。
[0015]當需要從電機輸入離合至手動輸入時，由開關(guān)啟動控制器進行第一錐齒輪與第三錐齒輪和第四錐齒輪之間的相角調(diào)節(jié)程序，首先控制器讀取第一角度傳感器和第三角度傳感器的讀數(shù)，計算出兩軸的相角差值，當差值為正時，輸入電機正轉(zhuǎn)，反之，輸入電機反轉(zhuǎn)；并計算出使手動輸入軸微調(diào)電機轉(zhuǎn)動此差值時所需的步長；對手動輸入軸微調(diào)電機驅(qū)動器發(fā)出步進脈沖信號與方向信號，從而控制第一錐齒輪與第三錐齒輪和第四錐齒輪達到可嚙合的角度，第一錐齒輪與第三錐齒輪和第四錐齒輪之間的相角調(diào)節(jié)程序到此結(jié)束。
[0016]然后，自動進入離合程序，控制器控制繼電器組正轉(zhuǎn)觸點吸合，啟動驅(qū)使絲杠的電機正轉(zhuǎn)，將第一錐齒輪推入工作位置，在達到位置的同時，殼體碰觸上限位開關(guān)，控制器控制繼電器組觸點斷開驅(qū)使絲杠的電機停止工作，離合程序結(jié)束。
[0017]至此，已完成了錐齒輪由電機輸入離合至手動輸入的離合動作，同樣，需要由手動輸入離合至電機輸入時，執(zhí)行相似程序，即可完成錐齒輪的一鍵式離合操作。
[0018]本發(fā)明的有益效果:
[0019]1、能夠?qū)崿F(xiàn)手動輸入與電機輸入的切換，使整體設(shè)備的操作多樣化。
[0020]2、使用可編程邏輯控制器協(xié)調(diào)完成動作，能夠在外部達到一鍵式操作，使整體設(shè)備的操作簡便、快捷、實用，并易于組裝。
[0021]3、采用可編程邏輯控制器協(xié)調(diào)完成整個動作，因此可在原有設(shè)備的可編程邏輯控制器上增加此設(shè)備的控制功能或增加擴展模塊，可以節(jié)省成本、減少空間。
[0022]4、使用可編程邏輯控制器、伺服電機等適用于工業(yè)場所的器件，由于它們均能適應(yīng)各種惡劣的運行環(huán)境，抗干擾能力強，因此本發(fā)明更利于應(yīng)用在工業(yè)現(xiàn)場。
[0023]5、由于采用角度傳感器，可使輸入軸與輸出軸的錐齒輪先調(diào)整好角度，再相互嚙合，此種方式可大大減少零件的磨損。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]圖2為絲杠設(shè)置示意圖。
[0026]圖3為控制器連接關(guān)系示意圖。
[0027]圖4為繼電器組與驅(qū)使絲杠的電機連接關(guān)系示意圖。
[0028]1、殼體 2、手動輸入軸 3、電動輸入軸 4、第一動力輸出軸[0029]5、第二動力輸出軸 6、軸承 7、第一錐齒輪 8、第一角度傳感器
[0030]9、調(diào)整齒輪 10、微調(diào)電機 11、第二錐齒輪 12、第二角度傳感器
[0031]13、第三錐齒輪 14、第四錐齒輪 15、第三角度傳感器
[0032]20、絲母 21、絲杠 22、電機 23、上限位開關(guān) 24、下限位開關(guān)
[0033]25、開關(guān) 26、繼電器組 27、直流電源 28、控制器 29、花鍵
[0034]30、輸入電機。
【具體實施方式】
[0035]請參閱圖1、圖2、圖3和圖4所示:
[0036]本發(fā)明所述的可實現(xiàn)運動分解的垂直軸傳動離合裝置是在離合裝置的殼體I上設(shè)有手動輸入軸2、電動輸入軸3、第一動力輸出軸4和第二動力輸出軸5,其中手動輸入軸2和電動輸入軸3相對設(shè)置,第一動力輸出軸4和第二動力輸出軸5相對設(shè)置,手動輸入軸2和電動輸入軸3的軸線與第一動力輸出軸4和第二動力輸出軸5的軸線相垂直,手動輸入軸2和電動輸入軸3與殼體3之間通過軸承6相樞接,手動輸入軸2位于殼體I內(nèi)的一端設(shè)有第一錐齒輪7，手動輸入軸2位于殼體I內(nèi)的頭端還設(shè)有第一角度傳感器8，手動輸入軸2上還設(shè)有調(diào)整齒輪9，調(diào)整齒輪9由微調(diào)電機10驅(qū)動，電動輸入軸3位于殼體I內(nèi)的一端設(shè)有第二錐齒輪11，電動輸入軸3位于殼體I內(nèi)的頭端設(shè)有第二角度傳感器12，第一動力輸出軸4和第二動力輸出軸5位于殼體I內(nèi)的一端分別設(shè)有第三錐齒輪13和第四錐齒輪14，第三錐齒輪13和第四錐齒輪14能夠分別同時與第一錐齒輪7、第二錐齒輪11相嚙合，第三錐齒輪13位于殼體I的頭端設(shè)有第三角度傳感器15，離合裝置的殼體I上連接有絲母20，絲母20螺接在絲杠21上，絲杠21由電機22驅(qū)使轉(zhuǎn)動，絲杠21通過絲母20帶動離合裝置的殼體I沿手動輸入軸2和電動輸入軸3的軸線移動，在絲杠21設(shè)定的行程內(nèi)分別設(shè)有上限位開關(guān)23和下限位開關(guān)24，離合裝置由控制系統(tǒng)控制工作，控制系統(tǒng)包括有開關(guān)25、繼電器組26、直流電源27和控制器28，開關(guān)25、繼電器組26和控制器28相連接，直流電源27和繼電器組26相連接，第一角度傳感器8、第二角度傳感器12、第三角度傳感器15、上限位開關(guān)23和下限位開關(guān)24均與控制器28相連接，控制器28還與微調(diào)電機10的驅(qū)動器和輸入電機30的驅(qū)動器相連接。
[0037]第一錐齒輪7通過花鍵29與手動輸入軸2相連接，第一錐齒輪7能夠在花鍵29的長度內(nèi)進行移動。
[0038]第二錐齒輪11通過花鍵29與電動輸入軸3相連接，第二錐齒輪11能夠在花鍵29的長度內(nèi)進行移動。
[0039]繼電器組26由兩個繼電器組成。
[0040]直流電源27為24V穩(wěn)壓電源。
[0041]控制器28為可編程邏輯控制器。
[0042]輸入電機30、微調(diào)電機10和驅(qū)使絲杠21的電機22均為伺服電機。
[0043]控制器28可選用西門子公司S7-200CN型可編程邏輯控制器，本發(fā)明應(yīng)用到六個輸入與八個輸出，六個輸入分別是開關(guān)25、第一角度傳感器8、第二角度傳感器12、第三角度傳感器15、上限位開關(guān)23和下限位開關(guān)24，分別接在控制器28的輸入口 10.0、10.1、
10.2、10.3、10.4、10.5 ;八個輸出為微調(diào)電機10的驅(qū)動器的步進脈沖信號I3U+與方向信號DR+、DR-，分別接在控制器28的輸出口 Q0.0、Q0.1、Q0.2，輸入電機的驅(qū)動器的步進脈沖信號PU+與方向信號DR+、DR-，分別接在控制器28的輸出口 Q0.3,Q0.4,Q0.5，繼電器組26的正轉(zhuǎn)信號與反轉(zhuǎn)信號，分別接在控制器28的輸出口 Q0.6、Q0.7。
[0044]繼電器組26由兩個繼電器KMl與KM2組成，當控制器28的Q0.6輸出高電平時，繼電器KMl觸點KMl.1與KMl.2吸和，驅(qū)使絲杠21的電機22的一端接直流電源27的輸出端，一端接地，電機22正轉(zhuǎn)；同理，當控制器28的Q0.7輸出高電平時，繼電器KMl觸點KM2.1與KM2.2吸和，電機22反轉(zhuǎn)。
[0045]本發(fā)明的工作原理:
[0046]在安裝離合裝置時，首先要進入零度點定義程序，由手動分別轉(zhuǎn)動第一錐齒輪7和第二錐齒輪11，使第一錐齒輪7和第二錐齒輪11分別與第三錐齒輪13和第四錐齒輪14嚙合，控制器28此時就會記錄第一角度傳感器8、第二角度傳感器12和第三角度傳感器15的讀數(shù)，并定義此時為第一角度傳感器8、第二角度傳感器12和第三角度傳感器15的零度位置，零度點定義程序完成。
[0047]當需要從電機輸入離合至手動輸入時，由開關(guān)25啟動控制器28進行第一錐齒輪7與第三錐齒輪13和第四錐齒輪14之間的相角調(diào)節(jié)程序，首先控制器28讀取第一角度傳感器8和第三角度傳感器15的讀數(shù)，計算出兩軸的相角差值，當差值為正時，輸入電機30正轉(zhuǎn)，反之，輸入電機30反轉(zhuǎn)；并計算出使手動輸入軸2的微調(diào)電機10轉(zhuǎn)動此差值時所需的步長；對手動輸入軸2的微調(diào)電機10驅(qū)動器發(fā)出步進脈沖信號與方向信號，從而控制第一錐齒輪7與第三錐齒輪13和第四錐齒輪14達到可嚙合的角度，第一錐齒輪7與第三錐齒輪13和第四錐齒輪14之間的相角調(diào)節(jié)程序到此結(jié)束。
[0048]然后，自動進入離合程序，控制器28控制繼電器組26正轉(zhuǎn)觸點吸合，啟動驅(qū)使絲杠21的電機22正轉(zhuǎn)，將第一錐齒輪7推入工作位置，在達到位置的同時，殼體I碰觸上限位開關(guān)23，控制器28控制繼電器組26觸點斷開驅(qū)使絲杠21的電機22停止工作，離合程序結(jié)束。
[0049]至此，已完成了錐齒輪由電機輸入離合至手動輸入的離合動作，同樣，需要由手動輸入離合至電機輸入時，執(zhí)行相似程序，即可完成錐齒輪的一鍵式離合操作。
【權(quán)利要求】
1.一種可實現(xiàn)運動分解的垂直軸傳動離合裝置，其特征在于:是在離合裝置的殼體上設(shè)有手動輸入軸、電動輸入軸、第一動力輸出軸和第二動力輸出軸，其中手動輸入軸和電動輸入軸相對設(shè)置，第一動力輸出軸和第二動力輸出軸相對設(shè)置，手動輸入軸和電動輸入軸的軸線與第一動力輸出軸和第二動力輸出軸的軸線相垂直，手動輸入軸和電動輸入軸與殼體之間通過軸承相樞接,手動輸入軸位于殼體內(nèi)的一端設(shè)有第一錐齒輪,手動輸入軸位于殼體內(nèi)的頭端還設(shè)有第一角度傳感器，手動輸入軸上還設(shè)有調(diào)整齒輪，調(diào)整齒輪由微調(diào)電機驅(qū)動，電動輸入軸位于殼體內(nèi)的一端設(shè)有第二錐齒輪，電動輸入軸位于殼體內(nèi)的頭端設(shè)有第二角度傳感器，第一動力輸出軸和第二動力輸出軸位于殼體內(nèi)的一端分別設(shè)有第三錐齒輪和第四錐齒輪，第三錐齒輪和第四錐齒輪能夠分別同時與第一錐齒輪、第二錐齒輪相嚙合，第三錐齒輪位于殼體的頭端設(shè)有第三角度傳感器，離合裝置的殼體上連接有絲母，絲母螺接在絲杠上，絲杠由電機驅(qū)使轉(zhuǎn)動，絲杠通過絲母帶動離合裝置的殼體沿手動輸入軸和電動輸入軸的軸線移動，在絲杠設(shè)定的行程內(nèi)分別設(shè)有上限位開關(guān)和下限位開關(guān)，離合裝置由控制系統(tǒng)控制工作，控制系統(tǒng)包括有開關(guān)、繼電器組、直流電源和控制器，開關(guān)、繼電器組和控制器相連接，直流電源和繼電器組相連接，第一角度傳感器、第二角度傳感器、第三角度傳感器、上限位開關(guān)和下限位開關(guān)均與控制器相連接，控制器還與微調(diào)電機驅(qū)動器和輸入電機驅(qū)動器相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可實現(xiàn)運動分解的垂直軸傳動離合裝置，其特征在于:所述的第一錐齒輪通過花鍵與手動輸入軸相連接，第一錐齒輪能夠在花鍵的長度內(nèi)進行移動。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可實現(xiàn)運動分解的垂直軸傳動離合裝置，其特征在于:所述的第二錐齒輪通過花鍵與電動輸入軸相連接，第二錐齒輪能夠在花鍵的長度內(nèi)進行移動。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可實現(xiàn)運動分解的垂直軸傳動離合裝置，其特征在于:所述的繼電器組由兩個繼電器組成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可實現(xiàn)運動分解的垂直軸傳動離合裝置，其特征在于:所述的直流電源為24V穩(wěn)壓電源。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可實現(xiàn)運動分解的垂直軸傳動離合裝置，其特征在于:所述的控制器為可編程邏輯控制器。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可實現(xiàn)運動分解的垂直軸傳動離合裝置，其特征在于:所述的輸入電機、微調(diào)電機和驅(qū)使絲杠的電機均為伺服電機。
【文檔編號】F16H61/32GK103982649SQ201410244594
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年6月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月4日
【發(fā)明者】高印寒, 王天皓, 南明, 安占揚, 楊開宇 申請人:吉林大學