CN103671607B - 扭矩限制器 - Google Patents

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Abstract

一种扭矩限制器，包括输入轴、输出轴、轴套及调节机构。输入轴上设有定位柱，输出轴上设有抵持柱。轴套一端为凸轮面，另一端为抵接面，凸轮面包括凹谷面及顶端面。轴套的圆周上设有凸轮槽，凸轮槽包括滑槽及定位凹部，定位凹部位于滑槽靠近抵接面的一侧，输出轴的抵持柱抵顶凹谷面，输入轴的定位柱设于定位凹部内，当输出轴所连负载较小时，输出轴随输入轴同步旋转；当负载较大时，凸轮面与抵持柱之间产生相对运动而滑动至顶端面，此时，定位柱从定位凹部内滑出而移动至滑槽的一端抵顶，使凸轮面与抵持柱分离而实现输入轴与输出轴分离。本发明的扭矩限制器结构简单，使用寿命长，成本低廉，且调整方便。

Description

扭矩限制器
技术领域
本发明涉及一种扭矩限制器，特别是涉及一种应用于自动化领域而保护产品或动力装置的扭矩限制器。
背景技术
扭矩限制器又称安全离合器、安全联轴器，常安装在动力传动的主动侧与被动侧之间(即，输入轴与输出轴之间)，当发生过载故障(扭矩超过设定值)时，扭矩限制器便会产生分离，从而有效保护了驱动机械(如电机、减速机、伺服马达)以及所负载产品。
传统的摩擦式扭矩限制器包括壳体、连接驱动机构的传动轴、以及连接负载的输出轴。该传动轴和该输出轴上对应设有多个摩擦盘，该多个摩擦盘装在该壳体内，该传动轴与该壳体固定连接；该壳体内还设有压板和压簧；该输出轴的摩擦盘一面通过摩擦片与该传动轴的摩擦盘相抵，另一面通过另一摩擦片与压板相抵；压板两面分别与压板和壳体内壁抵压；该压板与该壳体连接而与该传动轴同步转动。当正常运转时，该驱动机构带动该传动轴转动，该传动轴的摩擦盘通过摩擦片带动该输出轴的摩擦盘同步转动，与此同时，该壳体通过带动该压板转动，该压板通过另一摩擦片带动该输出轴的摩擦盘转动；当该输出轴侧负载过大时，该输出轴的摩擦盘克服该二摩擦片的摩擦力而与该传动轴的摩擦盘及该压板相对打滑，从而保护驱动机构或负载。但是，打滑过程中，扭矩限制器内部零件会磨损。由于磨损导致其扭矩预设值变小，因此使用一段时间后必须重新调整；并且此类扭矩限制器所需零部件较多且结构复杂。
发明内容
鉴于上述状况，有必要提供一种结构简单，传递扭矩大且安装方便的扭矩限制器。
一种扭矩限制器，包括相间隔的输入轴及输出轴，该输入轴用以连接动力源，该输出轴用以连接负载。该输入轴上设有定位柱，该输出轴上设有抵持柱，该扭矩限制器还包括轴套及调节机构，该轴套一端为凸轮面，另一端为抵接面，该凸轮面包括凹谷面、顶端面及连接面，该连接面平滑地连接于该凹谷面与该顶端面之间，该轴套靠近该抵接面的圆周上设有凸轮槽，该凸轮槽包括相互连通的滑槽及定位凹部，该定位凹部位于该滑槽靠近该抵接面的一侧，该输出轴由该轴套具有凸轮面的一端***且该抵持柱抵顶该凹谷面，该输入轴由该轴套具有抵接面的一端***且该定位柱设于定位凹部内，该调节机构设于该输入轴并抵顶该抵接面，该调节机构包括弹簧及螺母，该输入轴上还设有螺纹部，该弹簧套设于该输入轴，该螺母螺合于该输入轴，该弹簧的一端抵顶该轴套，另一端抵顶该螺母，通过转动该螺母调节该弹簧给该轴套的压缩弹性力，进而调整该扭矩限制器的上限扭矩值；当该输出轴所连该负载较小时，该输出轴随该输入轴同步旋转而带动该负载；当该负载较大时，该凸轮面与该抵持柱之间产生相对运动而滑动至该顶端面，此时，该定位柱从该定位凹部内滑出而移动至该滑槽的一端抵顶，从而使该凸轮面与该抵持柱分离而实现该输入轴与该输出轴分离，该扭矩限制器还包括安装座，该安装座包括底板，靠近该凸轮面的底板上设置有一支撑凸起，以用于支撑该轴套。
本发明的扭矩限制器，利用凸轮面及凸轮槽的合成实现扭矩传递和过载保护结构简单，使用寿命长，且无需设置额外能源而成本低廉；扭矩过载后回复初始位置只需反转输入轴即可，从而避免了产品内部零件的损坏，更换麻烦等缺点。
附图说明
图1是本发明的扭矩限制器的立体示意图。
图2是图1所示扭矩限制器的分解示意图。
图3是图2所示轴套的放大示意图。
图4是本发明的扭矩限制器的正常运作时的状态示意图。
图5是本发明的扭矩限制器的进行保护时的状态示意图。
主要元件符号说明
扭矩限制器 100
安装座 10
底板 11
支撑凸起 111
支撑壁 12
安装部 121
穿孔 122
输入轴 20
第一轴体 21
螺纹部 211
第一轴承结合部 22
输入端部 23
卡合部 231
定位柱 24
轴承 30
调节机构 40
弹簧 41
螺母 42
轴套 50
筒体 51
凸轮面 52
凹谷面 521
顶端面 522
连接面 523
凸轮槽 53
滑槽 531
第一端 5311
第二端 5312
定位凹部 532
导向部 533
抵接面 54
输出轴 60
第二轴体 61
第二轴承结合部 62
输出端部 63
卡合部 631
抵持柱 64
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
下面以具体实施方式并结合附图对本发明实施方式提供的扭矩限制器进一步详细说明。
如图1及图2所示，本发明实施方式的扭矩限制器100包括安装座10、输入轴20、二轴承30、调节机构40、轴套50以及输出轴60。
输入轴20及输出轴60分别通过一个轴承30可转动地安装于安装座10。此时，输入轴20与输出轴60同轴设置，且两者之间有间隔，并通过轴套50连接。输入轴20的远离输出轴60的一侧设置有调节机构40。
安装座10包括底板11及由底板11一侧两端朝向同一侧近似垂直延伸的支撑壁12。每个支撑壁12外侧设有安装轴承30的安装部121及贯穿安装部121底面的穿孔122，且安装部121与穿孔122同轴。靠近一个支撑壁12的底板11上设置有支撑凸起111，用于支撑轴套50。可以理解，安装部121也可设置于支撑壁12的内侧。
输入轴20包括圆柱状的第一轴体21、由第一轴体21的一端依次延伸的第一轴承结合部22及输入端部23、以及突设于第一轴体21的另一端侧圆周上的定位柱24。本实施方式中，定位柱24的数量为两个，且对称设置。可以理解，定位柱24的数量可为一个。第一轴体21、第一轴承结合部22及输入端部23为同轴。第一轴体21靠近第一轴承结合部22的一端侧圆周上设有螺纹部211。输入端部23开设有卡合部231，其用于与动力源(图未示)卡合。本实施方式中，第一轴体21的直径大于第一轴承接合部22的直径，第一轴承接合部22的直径大于输入端部23的直径。
调节机构40包括弹簧41及螺母42。弹簧41套设于输入轴20的第一轴体21；螺母42螺合于第一轴体21的螺纹部211，并抵接弹簧41的一端，弹簧41的另一端抵顶轴套50。弹簧41给轴套50提供轴向的弹性力。
如图2和图3所示，轴套50包括筒体51，筒体51的两相对端面分别为凸轮面52及抵接面54。筒体51靠近抵接面54的圆周上开设有凸轮槽53，其收容输入轴20的定位柱24。凸轮槽53的数量与定位柱24的数量相对应。凸轮槽53包括滑槽531、与滑槽531连通的定位凹部532、以及设于滑槽531与定位凹部532连接处的导向部533。定位凹部532位于滑槽531的远离凸轮面52的一侧，即位于滑槽531的靠近抵接面54的一侧。凸轮面52包括二凹谷面521、二顶端面522及连接凹谷面521与顶端面522的四个连接面523。凹谷面521至顶端面522的垂直距离为d。滑槽531包括相对的第一端5311及第二端5312。输入轴20的定位柱24可在定位凹部532、滑槽531的第一端5311或第二端5312定位。导向部533可使定位柱24顺利划入滑槽531而与第一端5311或第二端5312抵接。定位凹部532至滑槽531的靠近抵接面54侧的侧边的最大垂直距离为D。这里，D＞d。抵接面54抵接弹簧41的另一端(与上述内容对应)。
输出轴60包括圆柱状的第二轴体61、第二轴承结合部62、输出端部63、以及抵持柱64。第二轴承结合部62及输出端部63由第二轴体61远离输入轴20的一端向外依次延伸；抵持柱64突设于第二轴体61靠近第二轴承结合部62的圆周上。本实施方式中，抵持柱64的数量为两个，且对称设置。可以理解，抵持柱64的数量可为一个。第二轴体61、第二轴承结合部62及输出端部63为同轴。输出端部63开设有卡合部631，其用于与负载(图未示)卡合。本实施方式中，第二轴体61的直径大于第二轴承接合部62的直径，第二轴承接合部62的直径大于输出端部63的直径。
组装时，首先将输入轴20的定位柱24卡入轴套50的凸轮槽53的定位凹部532内，然后将弹簧41套设于输入轴20的第一轴体21上，并将螺母42螺合于输入轴20的螺纹部211。此时，弹簧41的一端抵接螺母42，另一端抵接轴套50的抵接面54。其次，将该组立体(20、40、50)通过一轴承30安装于安装座10的离支撑凸起111较远的支撑壁12上。最后，将输出轴60通过另一轴承30安装于安装座10的支撑壁12上。此时，输出轴60的抵持柱64抵接轴套50的凸轮面52的凹谷面521。即，输出轴60由轴套50具有凸轮面52的一端***且抵持柱64抵顶凹谷面521，输入轴20由轴套50具有抵接面54的一端***且定位柱24设于定位凹部532内。常态时，弹簧41处于压紧状态，使得输入轴20的定位柱24稳定定位于轴套50的定位凹部532内，并且使得轴套50的凹谷面521紧密抵接于输出轴60的抵持柱64。因此，输出轴60上未连接负载的情况下，输入轴20通过轴套50带动输出轴60转动。
以下，参照图4及图5说明本发明的扭矩限制器的工作原理。
输入轴20连接动力源，输出轴60连接负载，并且启动动力源时，即给输入轴20转矩T时，定位柱24被卡在定位凹部532中，定位柱24迫使轴套50随输入轴20旋转，此时凸轮面52对抵持柱64作用的力为F，该F可分解为轴向力F1和径向力F2，并且受弹簧41的挤压凸轮面52和抵持柱64之间有较大的摩擦力f，当输出轴60所连负载较小时，即径向力F2＜摩擦力f时，输出轴60随输入轴20同步旋转，从而带动负载；当负载较大时，即径向力F2＞摩擦力f时，凸轮面52与抵持柱64之间产生相对运动，此时，抵持柱64由凸轮面52的凹谷面521沿连接面523滑动至顶端面522，在此过程中，轴套50压缩弹簧41并使定位柱24从定位凹部532中通过导向部533向滑槽531滑出，进而抵住滑槽531的第一端5311(或第二端5312)将轴套50的相对滑动停止。此时，由于D＞d，因此轴套50的凸轮面52与输出轴60的抵持柱64分离，从而使输出轴60及负载与动力源隔离，并实现了扭矩过载保护功能。当使扭矩限制器100回复正常时，将输入轴20反转即可，但要确保负载并未超过指定值(凸轮面52与抵持柱64之间的摩擦力)，否则，也会使定位柱24滑入并抵顶滑槽531的第二端5312(或第一端5311)，进而实现反向扭矩过载保护。
另，通过转动螺母42可调节弹簧41给轴套50的压缩弹性力，进而调整扭矩限制器100的上限扭矩值。
可以理解，能够保证安装座10与输入轴20及输出轴60的相对转动，可省略轴承30。
可以理解，动力源可支撑输入轴20，负载可支撑输出轴60时，可将安装座10省略。
另外，本领域技术人员还可在本发明精神内做其它变化，当然，这些依据本发明精神所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围内。

Claims (7)

1.一种扭矩限制器，包括相间隔的输入轴及输出轴，该输入轴用以连接动力源，该输出轴用以连接负载，其特征在于：该输入轴上设有定位柱，该输出轴上设有抵持柱，该扭矩限制器还包括轴套及调节机构，该轴套一端为凸轮面，另一端为抵接面，该凸轮面包括凹谷面、顶端面及连接面，该连接面平滑地连接于该凹谷面与该顶端面之间，该轴套靠近该抵接面的圆周上设有凸轮槽，该凸轮槽包括相互连通的滑槽及定位凹部，该定位凹部位于该滑槽靠近该抵接面的一侧，该输出轴由该轴套具有凸轮面的一端***且该抵持柱抵顶该凹谷面，该输入轴由该轴套具有抵接面的一端***且该定位柱设于定位凹部内，该调节机构设于该输入轴并抵顶该抵接面，该调节机构包括弹簧及螺母，该输入轴上还设有螺纹部，该弹簧套设于该输入轴，该螺母螺合于该输入轴，该弹簧的一端抵顶该轴套，另一端抵顶该螺母，通过转动该螺母调节该弹簧给该轴套的压缩弹性力，进而调整该扭矩限制器的上限扭矩值；当该输出轴所连该负载较小时，该输出轴随该输入轴同步旋转而带动该负载；当该负载较大时，该凸轮面与该抵持柱之间产生相对运动而滑动至该顶端面，此时，该定位柱从该定位凹部内滑出而移动至该滑槽的一端抵顶，从而使该凸轮面与该抵持柱分离而实现该输入轴与该输出轴分离，该扭矩限制器还包括安装座，该安装座包括底板，靠近该凸轮面的底板上设置有一支撑凸起，以用于支撑该轴套。
2.如权利要求1所述的扭矩限制器，其特征在于：该凹谷面至该顶端面的垂直距离小于该定位凹部至该滑槽的靠近该抵接面侧的侧边的最大垂直距离。
3.如权利要求1所述的扭矩限制器，其特征在于：该输入轴及该输出轴分别转动地安装于该安装座上并同轴设置。
4.如权利要求3所述的扭矩限制器，其特征在于：该安装座还包括由该底板两端朝向同一侧垂直延伸的支撑壁，该输入轴及该输出轴分别转动地安装于两个该支撑壁上。
5.如权利要求1所述的扭矩限制器，其特征在于：该凸轮面与该抵持柱之间产生相对运动时，该抵持柱沿该连接面滑动至该顶端面。
6.如权利要求1所述扭矩限制器，其特征在于：该凸轮槽还包括设于该滑槽与该定位凹部连接处的导向部，该定位柱从该定位凹部内滑出时，通过该导向部的导向作用而滑出并移动至该滑槽的一端抵顶。
7.如权利要求4所述的扭矩限制器，其特征在于：两个该支撑壁上设有安装部及贯穿该安装部底面的穿孔，该扭矩限制器还包括二轴承，该二轴承分别安装于该安装部内，该输入轴及该输出轴分别通过该二轴承转动的安装于两个该支撑壁上。
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