齿形啮合式自动锁紧机构的制作方法

本实用新型涉及机械制造技术领域，具体地指一种齿形啮合式自动锁紧机构。

背景技术：

目前许多室内试验设备及车载测量设备中运用了回转机构，如转台、调平机构、转动测量仪等。为满足试验、测量过程中的自动化需求，这些回转设备都要对回转机构中回转轴进行自动锁紧。目前较常用的转轴锁紧机构主要是采取以下三种形式：

第一种是采用插销式结构，锁紧时，电机正向驱动，将弹簧销准确插入到转动部分的锁紧孔中；解锁时，电机反向驱动，将弹簧销带出锁紧孔。这种机构的优点是锁紧可靠，缺点是工作故障率较高，锁紧精度较低，不能满足多角度锁紧的需求。

第二种是采用抱轴式结构，主要是利用刹车片的结构原理对转轴进行抱紧，通过电机拉力控制刹车片的张开或锁紧。这种机构的优点是结构简单，占用空间小，易于安装调整，缺点是整个机构锁紧可靠性差，锁紧精度很低，且需定期对锁紧钢丝绳进行调整，使用维护较为繁琐。

第三种是采用电磁离合锁紧式结构，主要是利用电磁离合器的原理，在转轴与座体之间安装一个电磁离合器，通过整个电磁离合锁紧机构的通断电来达到锁紧或解锁的目的，这种机构的优点是成本低、结构简单、占用空间小，缺点是整个机构工作时产生的电磁场较大，对设备有较大的电磁干扰，锁紧精度很低。

技术实现要素：

本实用新型的目的就是要提供一种齿形啮合式自动锁紧机构，来解决现有回转设备转轴锁紧时存在的问题，这种锁紧机构沿转轴径向进行锁紧，轴向占用空间小、成本低、锁紧可靠、锁紧精度高。

为实现此目的，本实用新型所设计的齿形啮合式自动锁紧机构，其特征在于：它包括锁舌、锁紧支架、推杆座、碟簧组、台阶螺钉、电机安装座、步进电机、限位块、电位器和电位器感应片，其中，锁舌的外圆面能在锁紧支架的内圈上滑动，锁舌的前端设有缺口，电位器感应片的一端与缺口固定连接，锁舌的前端设有齿，锁舌的前端伸出锁紧支架的前端，锁舌的后端设有滑槽；

步进电机的壳体通过电机安装座与锁紧支架的后端固定连接，步进电机的电机轴与推杆座固定连接，推杆座的圆柱杆能在锁舌的滑槽内滑动，碟簧组套在推杆座的圆柱杆上，台阶螺钉穿过推杆座的台阶面上的圆孔与锁舌螺纹连接，推杆座通过台阶面上的圆孔能在台阶螺钉上滑动，所述锁舌的缺口边缘设有限位槽，所述锁紧支架的前端面固定限位块，所述限位块的导向部分位于限位槽内；

所述电位器固定在锁紧支架上，电位器感应片的另一端连接电位器的感应端，电位器的信号输出端连接步进电机的控制信号输入端。

本实用新型的有益效果：

本实用新型通过步进电机的工作，锁舌伸缩运动，使锁舌与锁紧齿轮从啮合状态到完全脱离状态，从而实现锁紧机构锁紧或解锁状态的转换，锁紧定位精度可以达到5″以内，试验设备或测量设备在运输中处于硬锁紧状态。整个自动锁紧机构总厚度可控制在45mm以内，所占用轴向尺寸较小。锁紧时，步进电机只受轴向力。

本实用新型外形结构紧凑、占用空间小、成本低、装配及拆卸方便、锁紧可靠、锁紧解锁转换方便快捷、不影响设备正常工作；可有效解决现有的几种自动回转锁紧机构中工作可靠性差、空间占用大、电磁干扰大、锁紧精度高等问题。本实用新型适用于自动转台、自动调平机构或自动转动测量仪等自动回转设备中，同时也适用于这类设备的升级换代、小型化、技术改进，具有较好的应用价值和推广前景。

附图说明

图1为本实用新型的立体结构示意图；

图2为本实用新型的剖面结构示意图；

图3为本实用新型工作状态剖视图；

图4为本实用新型中锁舌的结构示意图；

图5为本实用新型中推杆座的俯视结构示意图；

其中，1—锁舌、1.1—缺口、1.2—齿、1.3—滑槽、1.4—限位槽、2—锁紧支架、2.1—内圈、3—推杆座、3.1—圆孔、3.2—圆柱杆、3.3—台阶面、4—碟簧组、5—台阶螺钉、5.1—台阶面、6—弹性销、7—电机安装座、8—步进电机、9—限位块、10—电位器压板、11—电位器、12—电位器感应片、A—锁紧机构安装板，B—锁紧齿轮安装转轴B，C—锁紧齿轮C。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明：

如图1～5所示的齿形啮合式自动锁紧机构，它包括锁舌1(锁舌1为圆柱形，外径与锁紧支架2的内圈2.1相匹配)、锁紧支架2(锁紧支架2为长方体带安装边、推杆座3、碟簧组4、台阶螺钉5(台阶螺钉5为开槽圆柱头螺钉，在对推杆座3与锁舌1紧固后，能使推杆座3与锁舌1形成万向节结构，防止零件加工误差带来的不同轴问题造成锁舌1与推杆座3之间的间隙增大，而导致锁紧精度不可靠)、弹性销6、电机安装座7、步进电机8、限位块9、电位器11和电位器感应片12，其中，锁舌1的外圆面能在锁紧支架2的内圈2.1上滑动，锁舌1的前端设有缺口1.1，电位器感应片12的一端与缺口1.1固定连接，锁舌1的前端设有齿1.2，锁舌1的前端伸出锁紧支架2的前端，锁舌1的后端设有滑槽1.3；

步进电机8的壳体通过电机安装座7与锁紧支架2的后端固定连接，步进电机8的电机轴与推杆座3固定连接，推杆座3的圆柱杆3.2能在锁舌1的滑槽1.3内滑动，碟簧组4套在推杆座3的圆柱杆3.2上，碟簧组4的底端与推杆座3的台阶面3.3接触，台阶螺钉5穿过推杆座3的台阶面3.3上的圆孔3.1与锁舌1螺纹连接，推杆座3通过台阶面3.3上的圆孔3.1能在台阶螺钉5上滑动，所述锁舌1的缺口1.1边缘设有限位槽1.4，所述锁紧支架2的前端面固定限位块9，所述限位块9的导向部分位于限位槽1.4内(限位块9为T型限位块，限位块9的主要作用是导向及限制锁舌1在移动过程中发生转动)；

所述电位器11固定在锁紧支架2上，电位器感应片12的另一端连接电位器11的感应端，电位器11的信号输出端连接步进电机8的控制信号输入端。

上述技术方案中，步进电机8的电机轴与推杆座3螺纹连接并通过弹性销6紧固。弹性销6防止推杆座3与步进电机8连接松动。

上述技术方案中，所述电位器11通过电位器压板10固定在锁紧支架2上。

上述技术方案中，所述齿1.2具有1～3个齿形，齿1.2能与锁紧齿轮B配合。

上述技术方案中，所述锁舌1、锁紧支架2、推杆座3、碟簧组4、电机安装座7和步进电机8的电机轴为同轴设置。

上述技术方案中，锁舌1与步进电机8之间用推杆座、台阶螺钉、碟簧组连接，形成万向节形式提高锁紧机构的可靠性，并用碟簧组增加锁紧力矩。

上述技术方案中，锁舌1与锁紧支架2采用同种材料，以保证在高低温环境下两者的变形量相当，不至于因变形量的不同而卡死或致使锁紧精度不可靠，一般采用钢制材料加工；电机安装座7、推杆座3、台阶螺钉5及限位块9采用钢制材料加工；电位器感应片12、电位器压板10采用铝制材料或钢制材料加工。

上述技术方案中，步进电机8选用市购43000型直线步进电机，其电机轴通过螺纹与推杆座3上的螺纹盲孔连接，并通过配打孔，将弹性销6安装到孔内，以防止运动中电机轴与推杆座3之间发生旋转。

上述技术方案中，碟簧组4(包括3个碟簧，均为选用国家标准常用件)为“V”形中通结构，安装时将其穿过推杆座3的圆面3.2，贴在台阶面3.3上，组合安装时采用“面对面”与“背对背”交叉方式，锁紧状态下碟簧组4处于压缩状态，可增加锁紧状态下的锁紧力矩；台阶螺钉5为一字开槽圆柱头，其作用是连接推杆座3与锁舌1，将其穿过推杆座上的圆孔3.1与锁舌上的螺纹孔连接紧固，此时台阶螺钉上的台阶面5.1与锁舌上的端面1.4贴平，同时能保证推杆座3及碟簧组4有一定的活动余量；

本实施例安装在一个车载转动测量系统上，用于运输时各框架的自动锁紧及工作时各框架按软件要求进行锁紧、解锁，锁紧最大力矩为30N·m，锁紧位置在360°范围内被9或3整除的位置，锁紧定位精度不大于5″。为简化整个实施过程，采用简易结构替代。其中包括锁紧机构安装板A，锁紧齿轮安装转轴B，锁紧齿轮C。锁紧齿轮C采用标准渐开线齿轮，齿数为40。

本实用新型工作时的锁紧工作流程为：步进电机8通电，步进电机8的电机轴向锁紧位置移动，步进电机8的电机轴带动推杆座3向锁紧位置移动，推杆座3推动锁舌1(推杆座3在滑槽1.3及台阶螺钉5上滑动)，使锁舌1的齿1.2与锁紧齿轮C啮合(碟簧组4此时增加锁紧力矩)，电位器11通过电位器感应片12判断本实用新型至锁紧位置，电位器11控制步进电机8停机。

本实用新型工作时的解锁工作流程为：步进电机8通电，步进电机8的电机轴向解锁位置移动，电机轴带动推杆座3向解锁位置移动，推杆座3带动锁舌1，使锁舌1的齿1.2与锁紧齿轮C松开，电位器11通过电位器感应片12判断本实用新型至解锁位置，电位器11控制步进电机8停机。

本说明书未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。