專利名稱：限位開關(guān)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明公開了一種適用于中等速度的轉(zhuǎn)臂式限位開關(guān)，既適用于機床等使用，又適用于工程機械等使用的限位開關(guān)，確切講是一種包括轉(zhuǎn)臂、凸輪、凸輪復(fù)位機構(gòu)，開關(guān)芯操動機構(gòu)和開關(guān)芯的限位開關(guān)。
工程機械如混凝土機械，工業(yè)電梯，傳送帶等，一般講運動精度都較低，即運動直線性偏差可達5～15毫米，甚至更大?；蛘邆魉臀锛醋鳛?
塊使用，因此所使用的轉(zhuǎn)臂式限位開關(guān)除應(yīng)有適當(dāng)動作靈敏度和重復(fù)精度外，還應(yīng)能適應(yīng)
塊動作粗糙的情況，安裝要求也應(yīng)適當(dāng)放寬，即限位開關(guān)應(yīng)具有較小的“動作轉(zhuǎn)角”及較大的“超行程轉(zhuǎn)角”與”全行程轉(zhuǎn)角”，或者說有較小的“動作壓下”，較大的“超行程壓下”及“全壓下”?，F(xiàn)有的轉(zhuǎn)臂式微型限位開關(guān)的“動作轉(zhuǎn)角”較小，“全轉(zhuǎn)角”也較小，故動作靈敏度與重復(fù)精度雖較高，但其適應(yīng)粗糙運動的能力較差，安裝要求較高，因此基本上不適工程機械、工業(yè)電梯、傳送帶等使用，以國產(chǎn)典型產(chǎn)品LX19系列與JLXK，系列的限位開關(guān)為例，系列中的轉(zhuǎn)臂式限位開關(guān)θ動作＝±(13°～30°)，θ全≤±45°，這二系列限位開關(guān)在工程機械中應(yīng)用時，經(jīng)常產(chǎn)生虛假動作或轉(zhuǎn)臂折斷現(xiàn)象，從而使機械失控，其性能與可靠性不足是十分明顯的。目前國內(nèi)引進的西德西門子公司的3SE3系列限位開關(guān)產(chǎn)品，其相應(yīng)參數(shù)已改進為θ全≤70°，可見主要改進是全轉(zhuǎn)角有所增大，綜合性能有所提高，但對于工程機械而言，仍嫌適用性不足。較理想的參數(shù)約為θ動作≤±(13°～30°)，θ全≤±90°，對于機床行業(yè)以外的大量的運動粗糙，按裝精度低的許多場合，現(xiàn)有的轉(zhuǎn)臂式微型限位開關(guān)的適用性與可靠性顯然是無法滿足的。
造成現(xiàn)有轉(zhuǎn)臂式微型限位開關(guān)的上述弊病的原因，在于現(xiàn)有開關(guān)的凸輪形狀設(shè)計不當(dāng)，致使大轉(zhuǎn)角時，凸輪無法正常自動復(fù)位。在現(xiàn)有技術(shù)中其凸輪橫截面為矩形或弓形，附

圖1提供了現(xiàn)有矩形凸輪的形狀及工作情況，其中圖1(A)為原始位置，圖中1為凸輪復(fù)位彈簧，2為凸輪復(fù)位頂捍，3為凸輪，4為操動頂捍，5為超行程保護彈簧，6為開關(guān)芯，件1，2組成凸輪復(fù)位機構(gòu)，件4，5組成開關(guān)芯操動機構(gòu)，0為凸輪轉(zhuǎn)動中心，轉(zhuǎn)臂與凸輪直接固定聯(lián)接，件1彈簧力比件5彈簧力制作得大得多，也比開關(guān)芯自身的復(fù)位力大得多，因此可以認為開關(guān)芯及其操動機構(gòu)作用于凸輪上的彈簧力，與力矩可以忽略不計，而只需考慮凸輪復(fù)位機構(gòu)對凸輪的作用力和力矩。圖1(B)為凸輪在外驅(qū)動力作用下轉(zhuǎn)動時的情況。由圖1(B)可見在凸輪(3)轉(zhuǎn)動時，凸輪(3)的復(fù)位力臂為ao′，該值隨凸輪(3)轉(zhuǎn)角增大逐漸變小，當(dāng)凸輪轉(zhuǎn)到極限位置時，復(fù)位力臂ao′已相當(dāng)小，雖仍有凸輪復(fù)位彈簧力存在，但復(fù)位力矩已無法使凸輪復(fù)原位，見圖1(C)。由圖1(C)可見，凸輪的極限轉(zhuǎn)角(即轉(zhuǎn)臂可能產(chǎn)生的最大轉(zhuǎn)角)是凸輪長寬比的反正切值，故θ極＜90°，這里談的還僅是理想狀態(tài)，實際上由于制造誤差與摩擦力的影響，開關(guān)的實際全轉(zhuǎn)角是不可能達到前述的極限位置的。通過前述可知，欲提高凸輪的極限轉(zhuǎn)角可采用增加凸輪長寬比等辦法來實現(xiàn)，但實際上由于受到體積、結(jié)構(gòu)、工藝，價格等因素的制約，用這種方式所增加的限位開關(guān)的全轉(zhuǎn)角是很有限的。圖1(D)為現(xiàn)有的弓形凸輪的形狀，而這種弓形凸輪也有類似的弊病。
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)所存在的弊病，提供一種有較高工作靈敏度和重復(fù)精度，同時又有較大全轉(zhuǎn)角的限位開關(guān)，以較高的綜合性能滿足各行業(yè)技術(shù)進步的需要。
本發(fā)明是在包括轉(zhuǎn)臂，凸輪復(fù)位裝置，開關(guān)芯操動機構(gòu)及開關(guān)芯等組成的系統(tǒng)中置入改進后凸輪，這種凸輪在外驅(qū)動力作用下能重現(xiàn)現(xiàn)有開關(guān)的高靈敏度等優(yōu)點，同時可在更大的轉(zhuǎn)角下使凸輪的復(fù)位力臂和力矩足夠大，具體講其凸輪橫截面有如下特征凸輪上有四個頂點a、b、c、d，連接其兩個相鄰頂點間的直線和連接另外兩個頂點間的直線平行，而且連接兩個頂點間的直線長度大于連接另兩個頂點間的直線的長度。
采用這種形狀的凸輪在原始位置時復(fù)位裝置與凸輪的二個頂點相接觸成穩(wěn)定平衡狀態(tài)，當(dāng)凸輪在轉(zhuǎn)臂帶動下轉(zhuǎn)動時，凸輪總與復(fù)位裝置呈點接觸，形成不穩(wěn)定平衡狀態(tài)，其復(fù)位力矩總是指向原始狀態(tài)，并當(dāng)凸輪轉(zhuǎn)角達90°時復(fù)回力矩仍足夠大且仍指向原始位置，由此產(chǎn)生大轉(zhuǎn)角自動回位的功能。
作為本發(fā)明的一種實施例，限位開關(guān)的凸輪的橫截面為一梯形或為一準梯形。
作為本發(fā)明的另一種實施例，限位開關(guān)的橫截面為一半園形切去兩個底角或者一弓形切去兩個底角所形成的形狀。
作為上述兩種實施形式的最佳實施例，凸輪的底角α應(yīng)為45°～80°。
實踐證明凸輪的四個頂點倒以園角，所成的限位開關(guān)有最佳的性能。
如果將凸輪轉(zhuǎn)動軸線移出凸輪的形心外側(cè)或移出凸輪截面之外，其全轉(zhuǎn)角將更大。
本發(fā)明的優(yōu)點在于1.設(shè)置了具有先進合理運動學(xué)關(guān)系的機構(gòu)，較好處理了各種影響因素。因此，具有大全轉(zhuǎn)角，高靈敏和高精度，體積小等高的綜合性能，參數(shù)均已接近理論最佳值。
2.本發(fā)明可在現(xiàn)有生產(chǎn)條件下進行，產(chǎn)品有較高的技術(shù)繼承性，故具有良好的推廣條件。
附圖2，3，4，5，6，7，提供了本發(fā)明的實施例及不同實施例中的凸輪形狀。
附圖2為本發(fā)明的實施例結(jié)構(gòu)圖，其中圖2(A)為正視圖，圖2(B)為右視圖。
附圖3為準梯形截面的凸輪，操動機構(gòu)及復(fù)位機構(gòu)的示意圖。
附圖4為半園形(或弓形)并切去二底角的凸輪。
附圖5為另一種準梯形截面的凸輪，操動機構(gòu)及復(fù)位機構(gòu)的示意圖。
附圖6為復(fù)位機構(gòu)與操動機構(gòu)均位于凸輪同一側(cè)的實例。
附圖5提供采用梯形橫截面凸輪轉(zhuǎn)動時的情況，本圖凸輪轉(zhuǎn)角為±90°，由圖5(C)可見在凸輪轉(zhuǎn)角達90°時，凸輪的復(fù)位力臂O′d仍大于零，且力矩仍指向使凸輪復(fù)原位的方向，其值也足夠大，因此凸輪仍可正常自動復(fù)位，通過對附圖5的力學(xué)分析可知，當(dāng)凸輪處于圖5(A)時，作用于凸輪的各種力與力矩均相互平衡，凸輪處于平衡狀態(tài)。當(dāng)凸輪轉(zhuǎn)動時，凸輪復(fù)位頂桿(2)與凸輪(3)的接觸點為(a)，隨著凸輪轉(zhuǎn)動力臂ao′變小，且接觸點由a變到d，力臂由ao′變?yōu)閐o′，且do′也隨凸輪轉(zhuǎn)動而漸變小，但do′永遠大于零，與此同時，凸輪復(fù)位彈簧也被壓縮，在整個凸輪轉(zhuǎn)動的過程中，復(fù)位力矩與凸輪轉(zhuǎn)角間的函數(shù)關(guān)系較復(fù)雜，但凸輪復(fù)位力矩的值總是足夠大，且恒指向凸輪復(fù)位方向。同時由于與復(fù)位彈簧作用于凸輪的力及力矩相比較，開關(guān)芯及開關(guān)芯操動頂桿等作用于凸輪上的彈簧反力及反力矩是很小的，在力學(xué)分析中完全可以忽略不考慮，僅需考慮存在運動。因此，當(dāng)轉(zhuǎn)臂的外驅(qū)動力解除后，凸輪即會在凸輪復(fù)位彈簧力的作用下，可靠地回復(fù)到原始位置，開關(guān)芯及操動機構(gòu)也同樣回復(fù)到原始狀態(tài)。若凸輪向相反方向轉(zhuǎn)動，受力及運動情況似上述。
通過以上分析還可推出如下結(jié)論弓形或半園形切角截面凸輪也有相同的效果。同樣，如果復(fù)位裝置，操動機構(gòu)與凸輪的相互關(guān)系，呈附圖6所示，即“同側(cè)布局方式”，其凸輪轉(zhuǎn)動時的力學(xué)分析與前述基本上一致。
權(quán)利要求
1.一種限位開關(guān)，包括轉(zhuǎn)臂、凸輪，開關(guān)芯操動機構(gòu)與凸輪復(fù)位機構(gòu)，開關(guān)芯操動機構(gòu)和凸輪復(fù)位機構(gòu)與凸輪相接觸，其特征在于凸輪上有四個頂點，其中二個相鄰頂點的連線與另外二個相鄰頂點的連線平行，且前二個頂點的連線長度大于后二個頂點連線的長度。
2.權(quán)利要求1的限位開關(guān)，其特征在于凸輪的橫截面形狀為一梯形或準梯形。
3.權(quán)利要求1的限位開關(guān)，其特征在于凸輪橫截面形狀為一半園或弓形切去二個底角后所形成的形狀。
4.權(quán)利要求2或3的限位開關(guān)，其特征在于底角α滿足α＝80°～45°
5.權(quán)利要求4的限位開關(guān)，其特征在于凸輪(3)的四個頂點a、b、c、d均倒園角。
6.權(quán)利要求5的限位開關(guān)，其特征在于凸輪的旋轉(zhuǎn)軸線位于凸輪(3)的形心或形心外側(cè)。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種既具有較高靈敏度和較高重復(fù)精度、又具有較大全轉(zhuǎn)角的轉(zhuǎn)臂式微型限位開關(guān)。它是借一經(jīng)改造得更合理的凸輪來實現(xiàn)前述功能的。本發(fā)明既能滿足目前機床行業(yè)的大部分需要，又能適用于工程機械，傳送帶及其他要求限位開關(guān)有大的轉(zhuǎn)動范圍的粗糙運動場合的需要。
文檔編號H01H21/28GK1063577SQ9110044
公開日1992年8月12日 申請日期1991年1月20日 優(yōu)先權(quán)日1991年1月20日
發(fā)明者李國寧 申請人:李國寧