一种机械式自动换向机构的制作方法

本实用新型涉及一种机械式自动换向机构，属于机械换向技术领域。

背景技术：

在机械传动结构中，机构的往复运动多采用电机通过传动系统将直线运动变为旋转运动或由气动及液压控制直线运动的往复。但在重要的控制场合，频繁的往复换向易造成电机或换向电磁阀故障，尤其在精确定位的场合(如死挡铁)，要采用安全离合器或安全阀进行过载保护，机电控制成本增加，可靠性也不高，故障时有些机械传动机构在实施人工复位时也有很大困难。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术方案是：克服现有技术的不足，提供一种机械式自动换向机构，以通过机械结构实现自动换向。

为了解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是：一种机械式自动换向机构，包括

工作台，其上设置有垂直连通的垂直导向槽和第一水平槽；

牵引链条，用于带动垂直滑块往复移动，包括向第一方向移动的第一链条段和向第二方向移动的第二链条段；

垂直滑块，贯穿在所述垂直导向槽中，并可沿垂直导向槽上下滑动；所述垂直滑块的上端安装有上齿板，垂直滑块的下端安装有下齿板，上齿板用于与第一链条段啮合，下齿板用于与第二链条段啮合；所述垂直滑块上设有第二水平槽，第二水平槽的轴线与第一水平槽的轴线平行；

水平滑块，水平滑块同时贯穿第一水平槽和第二水平槽，并可相对第一水平槽、第二水平槽滑动；水平滑块上安装有第一顶升装置和第二顶升装置，当水平滑块上的第一顶升装置进入第二水平槽，第二顶升装置脱离第二水平槽，第一顶升装置将垂直滑块向上顶起，以使上齿板与第一链条段啮合，并带动垂直滑块沿第一方向移动；当水平滑块上的第二顶升装置进入第二水平槽，第一顶升装置脱离第二水平槽，第二顶升装置将垂直滑块向下顶起，以使下齿板与第二链条段啮合，并带动垂直滑块沿第二方向移动，第一方向与第二方向互为反向。

进一步，所述上齿板为与第一链条段节距相同的齿形板，下齿板为与第二链条段节距相同的齿形板。

进一步，所述第一顶升装置包括第一顶升块、第一定位销和第一拉簧，所述第一顶升块可转动地连接在水平滑块上，第一拉簧的一端固连在水平滑块上，第一拉簧的另一端固连在第一顶升块上，第一定位销和第一拉簧分设在第一顶升块的两侧，第一拉簧用于拉动第一顶升块转动以将垂直滑块向上顶起，第一定位销用于对第一顶升块的转动角度进行限位，使当第一顶升块抵靠在第一定位销上时，第一顶升块将垂直滑块顶起到最高位置。

进一步，所述第二顶升装置包括第二顶升块、第二定位销和第二拉簧，所述第二顶升块可转动地连接在水平滑块上，第二拉簧的一端固连在水平滑块上，第二拉簧的另一端固连在第二顶升块上，第二定位销和第二拉簧分设在第二顶升块的两侧，第二拉簧用于拉动第二顶升块转动以将垂直滑块向下顶起，第二定位销用于对第二顶升块的转动角度进行限位，使当第二顶升块抵靠在第二定位销上时，第二顶升块将垂直滑块顶起到最低位置。

进一步，还包括限位挡块，用于阻止水平滑块滑动。

进一步，所述第一水平槽为燕尾槽，并且，水平滑块的横截面为燕尾形，水平滑块与第一水平槽相配合。

采用了上述技术方案后，本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型采用纯机械结构，由牵引链条带动垂直滑块往复移动。起初，垂直滑块的下齿板与第二链条段啮合，由第二链带段带动垂直滑块沿第二方向移动，并使水平滑块与垂直滑块产生相对滑块，待水平滑块上的第一顶升装置进入第二水平槽中，第二顶升装置脱离第二水平槽，通过第一顶升装置将垂直滑块向上顶起，由第一链条段带动垂直滑块沿第一方向移动，从而实现工作台的换向。本实用新型的换向机构采用纯机械结构，整个牵引链条在垂直滑块换向的过程中保持移动方向不变，无需采用改变电机输出方向，也无需采用换向阀等零件，在保持牵引链条的移动方向不改变的条件下，也能实现工作台的换向，具有结构简单、成本低，换向可靠的优点。

附图说明

图1为本实用新型的状态图(垂直滑块处于下位)；

图2为本实用新型的状态图(垂直滑块处于下位，第二顶升块尚未完全退出第二水平槽)；

图3为本实用新型的状态图(垂直滑块处于上位)；

图4为图1的A-A剖视图；

图5为图1的B-B剖视图；

图6为本实用新型的工作台的剖视图。

具体实施方式

为了使本实用新型的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本实用新型作进一步详细的说明。

除非别作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本实用新型所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本实用新型专利说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。

如图1至6所示，一种机械式自动换向机构，包括工作台5、垂直滑块6、水平滑块3和驱动机构。

工作台5，其上设置有垂直连通的垂直导向槽51和第一水平槽52。工作台用于承载垂直滑块6和水平滑块3。

牵引链条，用于带动垂直滑块6往复移动，包括向第一方向移动的第一链条段11和向第二方向移动的第二链条段12。牵引链条优选为由一根链条形成的完整回路，链条回路的上侧为第一链条段11，向第一方向移动，链条回路的下侧为第二链条段12，向第二方向移动，第一方向与第二方向互为反向，牵引链条可能过一对链轮带动转动。牵引链条还可以采用转动方向相反的两根链条，一根链条向第一方向移动，另一根链条向第二方向移动。

垂直滑块6，贯穿在所述垂直导向槽51中，并可沿垂直导向槽51上下滑动。垂直滑块6贯穿在工作台5的垂直导向槽51中，垂直滑块6的由牵引链条带动的水平移动，也同时带动工作台5同步水平移动。所述垂直滑块6的上端安装有上齿板61，垂直滑块6的下端安装有下齿板62，上齿板61用于与第一链条段11啮合，下齿板62用于与第二链条段12啮合；所述垂直滑块6上设有第二水平槽，第二水平槽的轴线与第一水平槽52的轴线平行。第二水平槽的尺寸要大于水平滑块3的尺寸，以便于水平滑块3能够相对第二水平槽滑动，也为顶升装置将垂直滑块6顶起提供空间。

水平滑块3，水平滑块3同时贯穿第一水平槽52和第二水平槽，并可相对第一水平槽52、第二水平槽滑动；水平滑块3上安装有第一顶升装置和第二顶升装置，当水平滑块3上的第一顶升装置进入第二水平槽，第二顶升装置脱离第二水平槽，第一顶升装置将垂直滑块6向上顶起，以使上齿板61与第一链条段11啮合，并带动垂直滑块6沿第一方向移动；当水平滑块3上的第二顶升装置进入第二水平槽，第一顶升装置脱离第二水平槽，第二顶升装置将垂直滑块6向下顶起，以使下齿板62与第二链条段12啮合，并带动垂直滑块6沿第二方向移动，第一方向与第二方向互为反向。上齿板61优选为与第一链条段11节距相同的齿形板，下齿板62优选为与第二链条段12节距相同的齿形板，以便与牵引链条可靠啮合，确保垂直滑块6在牵引链条的带动下移动。

本实用新型采用纯机械结构，由牵引链条带动垂直滑块6往复移动。起初，垂直滑块的下齿板与第二链条段12啮合，由第二链带段12带动垂直滑块6沿第二方向移动，并使水平滑块3与垂直滑块6产生相对滑块，待水平滑块3上的第一顶升装置进入第二水平槽中，第二顶升装置脱离第二水平槽，通过第一顶升装置将垂直滑块6向上顶起，由第一链条段11带动垂直滑块6沿第一方向移动，从而实现工作台5的换向。本实用新型的换向机构采用纯机械结构，整个牵引链条在垂直滑块6换向的过程中保持移动方向不变，无需采用改变电机输出方向，也无需采用换向阀等零件，在保持牵引链条的移动方向不改变的条件下，也能实现工作台的换向，具有结构简单、成本低，换向可靠的优点。

作为一种优选方案，所述第一顶升装置包括第一顶升块7、第一定位销10和第一拉簧8，所述第一顶升块7可转动地连接在水平滑块3上，本实施例中，第一顶升块7通过一转动销安装在水平滑块3上。第一拉簧8的一端固连在水平滑块3上，第一拉簧8的另一端固连在第一顶升块7上，第一定位销10和第一拉簧8分设在第一顶升块7的两侧。第一拉簧8拉动第一顶升块7转动，第一顶升块7抵在第一定位销10上时，第一顶升块7无法继续转动，第一拉簧8与第一定位销10达到力矩平衡，第一顶升块7停止转动，处于平衡位置。第一拉簧8用于拉动第一顶升块7转动以将垂直滑块6向上顶起，第一定位销10用于对第一顶升块7的转动角度进行限位，使当第一顶升块7抵靠在第一定位销10上时，第一顶升块7将垂直滑块6顶起到最高位置，即垂直滑块6处于上位。

图1示出了垂直滑块6的下齿板62与第二链条段12啮合的状态。此时，垂直滑块6处于下位，下齿板62与第二链条段12啮合，第一顶升块7的侧面与垂直滑块6的侧面相贴合，在第二链条段12的带动下，垂直滑块6右移，当水平滑块3被限制移动时，水平滑块3不再与垂直滑块6同步右移，此时垂直滑块6挤压第一顶升块7，迫使第一顶升块7向右转动，第一顶升块7逐渐降低，第一顶升块7拉动第一拉簧8，使第一拉簧8伸长，积蓄弹力。随着垂直滑块6的右移，待第一顶升块7完全进入第二水平槽，并且第二顶升块2脱离第二水平槽，第一拉簧8释放弹力，第一顶升块7在第一拉簧8的拉动下左转，使第一顶升块7不断抬高，从而将垂直滑块6向上顶起，垂直滑块6进入上位。

作为一种优选方案，第二顶升装置和第一顶升装置反向安装，以使第二顶升装置将垂直滑块6向下顶起。具体来说，所述第二顶升装置包括第二顶升块2、第二定位销13和第二拉簧4，所述第二顶升块2可转动地连接在水平滑块3上，本实施例中，第二顶升块2通过一转动销安装在水平滑块3上。第二拉簧4的一端固连在水平滑块3上，第二拉簧4的另一端固连在第二顶升块2上，第二定位销13和第二拉簧4分设在第二顶升块2的两侧，第二拉簧4用于拉动第二顶升块2转动，第二顶升块2抵在第二定位销13上时，第二顶升块2无法继续转动，第二拉簧4与第二定位销13达到力矩平衡，第二顶升块2停止转动，处于平衡位置。第二拉簧4用于拉动第二顶升块7转动以将垂直滑块6向下顶起，第二定位销13用于对第二顶升块2的转动角度进行限位，使当第二顶升块2抵靠在第二定位销13上时，第二顶升块2将垂直滑块6向下顶起到最低位置，即垂直滑块6处于下位。

图3示出了垂直滑块6的上齿板61与第一链条段11啮合的状态。此时，垂直滑块6处于上位，上齿板61与第一链条段11啮合，第二顶升块2的侧面与垂直滑块6的侧面相贴合，在第一链条段11的带动下，垂直滑块6左移，当水平滑块3被限制移动，水平滑块3不再与垂直滑块6同步左移，垂直滑块6挤压第二顶升块2，迫使第二顶升块2向右转动，第二顶升块2逐渐降低，第二顶升块2拉动第二拉簧4，使第二拉簧4伸长，积蓄弹力。随着垂直滑块6的左移，待第二顶升块2完全进入第二水平槽，并且第一顶升块7脱离第二水平槽，第二拉簧4释放弹力，第二顶升块2在第二拉簧4的拉动下左转，使第二顶升块2不断抬高，从而将垂直滑块6向下顶起，垂直滑块6进入下位。

为了使水平滑块3沿垂直滑块6的第二水平槽63滑动，触发两组顶升装置将垂直滑块向上或向下顶起，本实用新型的换向机构还包括限位挡块9，用于阻止水平滑块3滑动。水平滑块3的两侧各设有一限位挡块9，当水平滑块3抵在限位挡块9上，在限位挡块9的阻止下，水平滑块3停止移动，此时垂直挡块6依然在牵引链条的带动下继续移动，从而使得水平滑块3与垂直滑块6之间产生相对滑动。限位挡块9可以设置在水平滑块3的两端，使水平滑块3固定，不随垂直滑块6同步水平移动，也可以将限位挡块9设置在水平滑块3运动轨迹上的一处，限位挡块9距离水平滑块3有一定距离，可使水平滑块3随垂直滑块6水平移动一段距离，当水平滑块3抵在限位挡块9后，二者才发生相对滑动。当然，限位挡块9与水平滑块3的距离可根据实际需要进行设定。通过调节限位挡块9与水平滑块3的距离，调节水平滑块3往复运动的距离。如果将执行件设置在水平滑块3上作往复运动，通过限位挡块9可对水平滑块3的往复距离实现精确定位。如果将执行件设置在工作台1上，也可通过控制水平滑块3的往复距离调节工作台1的往复距离，但是要考虑水平滑块3顶住限位挡块9后，工作台1依然随垂直滑块6继续沿原方向向前的延伸距离。

本实用新型的工作原理如下：

图1示出了垂直滑块6处于下位的状态。在图1的位置，垂直滑块6的下齿板与牵引链条的第二链条段12啮合，第二链条段12带动垂直滑块6与工作台5及水平滑块3向右移动。此时，水平滑块3距离限位挡块9还有一定距离，第一顶升块7抵在垂直滑块6的右侧面上，垂直滑块6推动第二顶升块7向右移动，使整个水平滑块3共同右移。此过程中，牵引链条带动垂直滑块6、工作台5、水平滑块3共同右移，直至限位挡块9挡住水平滑块3，阻止水平滑块3继续随垂直滑块6右移，但垂直滑块6依然在第二链条段12的带动下继续右移，从此刻开始，垂直滑块6的右侧面推动第一顶升块7，使第一顶升块7转动，并进入垂直滑块6的第二水平槽中，第一顶升块7逐渐降低，第一顶升块7拉动第一拉簧8，使第一拉簧8伸长，积蓄弹力。随着垂直滑块6的右移，第一顶升块7完全进入第二水平槽。

图2示出了第一顶升块7完全进入第二水平槽中，第二顶升块2尚未从第二水平槽完全退出，此时，由于第二顶升块2对垂直滑块6具有支撑作用，第一顶升块7无法将垂直滑块6向上顶起，垂直滑块6依然处于下位。

图3示出了第一顶升块7完全进入第二水平槽中，第二顶升块2从第二水平槽完全退出，此时，第二顶升块2对垂直滑块6的支撑作用消失，第一拉簧8释放弹力，第一顶升块7在第一拉簧8的拉动下左转，使第一顶升块7不断抬高，直至第一顶升块7碰到第一定位销10，从而将垂直滑块6顶起，垂直滑块6进入上位，上齿板与第一链条段11啮合，在第一链条段11的带动下垂直滑块6左移，从而实现垂直滑块6从下位到上位的一次换向，同时，工作台5的移动方向也从右移变为了左移，工作台5的移动方向也完成了一次换向。

随着垂直滑块6的左移，第二顶升块2抵在垂直滑块6的左侧面上，垂直滑块6推动第二顶升块2向左移动，使整个水平滑块3共同左移，直至限位挡块9挡住水平滑块3，阻止水平滑块3继续随垂直滑块6左移，但垂直滑块6依然在第一链条段11的带动下继续左移，从此刻开始，垂直滑块6的左侧面推动第二顶升块2，使第二顶升块2转动，并进入垂直滑块6的第二水平槽中，第二顶升块2不断降低，第二顶升块2拉动第二拉簧4，使第二拉簧4伸长，积蓄弹力。随着垂直滑块6的左移，第二顶升块2完全进入第二水平槽。此时第一顶升块7尚未完全退出第二水平槽，待第二顶升块7完全从第二水平槽退出后，第二拉簧4释放弹力，第二顶升块2在第二拉簧4的拉动下左转，使第二顶升块2不断抬高，从而将垂直滑块6向下顶起，垂直滑块6进入下位，下齿板与第二链条段12啮合，在第二链条段12的带动下右移，再次实现垂直滑块6从上位到下位的一次换向，同时，工作台5的移动方向也从左移变为了右移，工作台5的移动方向也完成了一次换向。

优选在第一顶升块7与第二顶升块2转动至碰到对应的第一定位销10与第二定位销13时，即两个顶升块转动至各自的最高位置时，上齿板或下齿板分别与第一链条段或第二链条段完成啮合，避免拉簧的弹力传递至牵引链条上，使上齿板或下齿板与牵引链条卡死。

为了防止水平滑块3从工作台5的第一水平槽52中滑出，所述第一水平槽52为燕尾槽，并且，水平滑块3的横截面为燕尾形。横截面为燕尾形的水平滑块3与工作台上的第一水平槽52相配合，一方面，工作台5通过其上的燕尾槽，即第一水平槽52对水平滑块3的滑动起导向作用，另一方向，燕尾槽与横截面为燕尾形的水平滑块3配合，可防止水平滑块从工作台5上脱出。本实施例中，垂直滑块6的第二水平槽为具有开口的通槽，水平滑块3无法从工作台5上脱出，自然也不会从垂直滑块6的第二水平槽中脱出。

以上所述的具体实施例，对本实用新型解决的技术问题、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。