专利名称：可检测凸轮运动和开关粘连的可调凸轮控制器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种可检测凸轮运动和开关粘连的可调凸轮控制器，尤其是一种用于钢铁、冶金、机械、轻工、矿山等自动化设备及各种自动流水线上的凸轮控制器。
背景技术：
凸轮控制器是机械压力机电气控制系统的重要组成部分。在机械压力机的一个工作循环中，主机和辅机(特别是控制压力机滑块动作的辅机)各工作机构的动作有严格的逻辑关系，包括动作的顺序和动作所占用的时间。处理工作机构逻辑关系的方法，通常是将曲轴旋转一周360°进行分配,制定出机械压力机的工作循环图,对各工作机构的动作予以控制。凸轮控制器就是对曲轴旋转角度进行分配的执行机构。凸轮控制器被安装在与曲轴同步旋转的轴上，随着曲轴的旋转，凸轮控制器发出相应信号，电控系统接收信号后对各工作
机构发出指令，工作机构依次产生规定的动作，完成机械压力机的一个工作循环。根据相关机械压力机安全标准的新规定，如果超程监控装置的凸轮由曲轴间接驱动时(如通过凸轮与曲轴之间的链条驱动)，应对间接驱动进行监控，如果出现故障，应立即发出停机信号，并阻止启动新的行程。而现有的凸轮控制器一般没有动态监控装置，凸轮控制器发生故障(如轴断裂、开关失效)后，压力机不能够及时停机，可能会造成安全事故。在现有的凸轮控制器中一般采用联轴器安装编码器或旋转变压器，或者采用普通输出轴连接编码器或旋转变压器，这两种安装结构存在如下两个缺点(1)采用联轴器的轴结构相对复杂、可靠性相对较差；(2)采用普通输出轴连接的编码器或旋转变压器，由于输出轴较细，如果安装时存在偏差，或者高振动条件下输出轴容易发生断裂。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种可检测凸轮运动和开关粘连的可调凸轮控制器，该凸轮控制器安装了码盘(或旋转变压器)以及用于检测凸轮运动的光电传感器，构成了动态监控装置，并且安装结构稳固，不容易发生断裂。按照本发明提供的技术方案，所述可检测凸轮运动和开关粘连的可调凸轮控制器，包括控制器罩壳、设于控制器罩壳内的凸轮轴组件和开关组件；所述凸轮轴组件包括两端通过轴承安装在控制器罩壳内的凸轮轴，在凸轮轴上安装多组凸轮组件，在相邻的凸轮组件之间设置有压簧；所述凸轮组件包括套设在凸轮轴上的外凸轮、内凸轮和轴套，轴套套设在凸轮轴上，外凸轮和内凸轮套设在轴套上；在所述内凸轮的两侧端面设置有齿圈，在所述外凸轮的一侧端面设有齿圈，在所述轴套的一侧端面设有齿圈；所述内凸轮一侧端面的齿圈与轴套的端面齿圈啮合，内凸轮另一侧端面的齿圈与外凸轮的端面齿圈啮合；所述开关组件包括多个安装在凸轮轴一侧的开关，每组凸轮组件对应安装一只开关；特征是在所述凸轮轴上安装有码盘，在所述码盘的一侧通过安装支架安装可接受码盘转动信号的光电传感器。在一个具体实施方式
中,所述码盘和光电传感器由同轴套设在凸轮轴上的旋转变压器代替。在一个具体实施方式
中，所述旋转变压器的转子与凸轮轴连接，旋转变压器的定子与控制器罩壳之间通过弹簧片柔性固定。在一个具体实施方式
中，所述凸轮轴的轴端通过联轴器与旋转变压器的输出轴连接，旋转变压器的转子与输出轴固定，旋转变压器的定子通过安装法兰与控制器罩壳固定。在一个具体实施方式
中，所述旋转变压器由编码器代替。 在一个具体实施方式
中，所述旋转变压器安装在控制器罩壳的内部或外部。在一个具体实施方式
中，所述码盘为圆盘状，在码盘的边缘设置若干个梯形齿，相邻梯形齿之间形成梯形槽体，一个梯形齿 和一个相邻的梯形槽体形成一个循环周期，该循环周期的角度为α。在一个具体实施方式
中，所述码盘一个循环周期的角度α为4°。在一个具体实施方式
中，至少两组凸轮组件中设有限位装置，所述限位装置为一个或多个设置在内凸轮一侧端面齿圈内侧的第一限位销、一个或多个设置在内凸轮另一侧端面齿圈内侧的第二限位销、一个或多个设置在外凸轮一侧端面齿圈内侧的第一限位槽以及一个或多个设置在轴套一侧端面齿圈内侧的第二限位槽；所述第一限位销依次嵌入相对应的第一限位槽内，第二限位销依次嵌入相对应的第二限位槽内；所述第一限位销可沿相对应的第一限位槽的弧长方向来回转动，第二限位销可沿相对应的第二限位槽的弧长方向来回转动。在一个具体实施方式
中，所述带有限位装置的凸轮组件所对应的开关(9)为带有常闭触点强制断开功能的开关。本发明具有以下优点(I)本发明安装了码盘和用于检测码盘运动的光电传感器(或者旋转变压器、编码器)，构成了对凸轮运动状态、开关动作状态的动态监控装置；(2)本
发明的码盘(或旋转变压器、编码器)与凸轮组件同轴安装，安装结构稳固，不容易发生断
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图I为本发明第一种方案的结构示意图。图2为本发明的外形图。图3为本发明所述的凸轮轴组件的结构示意图。图4为图I的E-E剖视图。图5为本发明所述的码盘的结构示意图。图6为本发明第二种方案的结构示意图。图7为本发明第三种方案的结构示意图。图8为本发明第四种方案的结构示意图。图9为本发明所述的内凸轮的结构示意图。图10为图9的后视图。图11为图9的A-A剖视图。图12为本发明所述的外凸轮的结构示意图。图13为图12的B-B剖视图。
图14为本发明所述的轴套的结构示意图。图15为图14的C-C剖视图。
具体实施例方式下面结合具体附图对本发明作进一步说明。如图f图15所示可检测凸轮运动和开关粘连的可调凸轮控制器包括电缆终端接头I、控制器罩壳2、凸轮轴3、压簧4、旋转变压器5、凸轮轴组件7、凸轮组件8、开关9、码盘11、光电传感器12、安装支架13、弹簧片14、联轴器15、输出轴16、安装法兰17、第一限位销18、第二限位销19、第一限位槽20、第二限位槽21、外凸轮3a、内凸轮3b、轴套3c等。如图I、图2所不,本发明包括控制器罩壳2、设于控制器罩壳2内的凸轮轴组件7
和开关组件；所述凸轮轴组件7包括两端通过轴承安装在控制器罩壳2内的凸轮轴3，在凸轮轴3上根据所需控制信号的多少安装多组凸轮组件8 ;所述开关组件包括多个安装在凸轮轴3 —侧的开关9，每组凸轮组件8对应安装一只开关9 ;至少两组凸轮组件8中设有限位装置，所述带有限位装置的凸轮组件8所对应的开关9为带有常闭触点强制断开功能的开关;
如图3所示，在相邻的凸轮组件8之间设置有压簧4 ;所述凸轮组件8包括套设在凸轮轴3上的外凸轮3a、内凸轮3b和轴套3c，轴套3c套设在凸轮轴3上，外凸轮3a和内凸轮3b套设在轴套3c上；在所述内凸轮3b的两侧端面设置有齿圈，在所述外凸轮3a的一侧端面设有齿圈，在所述轴套3c的一侧端面设有齿圈；如图3所示，所述内凸轮3b —侧端面的齿圈与轴套3c的端面齿圈哨合，内凸轮3b另一侧端面的齿圈与外凸轮3a的端面齿圈哨合；如图 Γ图15所示，所述限位装置为一个或多个设置在内凸轮3b —侧端面齿圈内侧的第一限位销18、一个或多个设置在内凸轮3b另一侧端面齿圈内侧的第二限位销19、一个或多个设置在外凸轮3a —侧端面齿圈内侧的第一限位槽20以及一个或多个设置在轴套3c一侧端面齿圈内侧的第二限位槽21 ;所述第一限位销18依次嵌入相对应的第一限位槽20内，第二限位销19依次嵌入相对应的第二限位槽21内；所述第一限位销18可沿相对应的第一限位槽20的弧长方向来回转动，第二限位销19可沿相对应的第二限位槽21的弧长方向来回转动；
为了检测凸轮的运动和开关粘连，在凸轮轴3上安装动态监控装置，该动态监控装置的第一种方案如图4所示，在所述凸轮轴3上同轴安装码盘11，在所述码盘11的一侧通过安装支架13安装可接受码盘11转动信号的光电传感器12 ;所述码盘11直接安装同轴在凸轮轴3上，不采用联轴器；
如图5所示，所述码盘11为圆盘状，在码盘11的边缘设置若干个梯形齿，相邻梯形齿之间形成梯形槽体，一个梯形齿和一个相邻的梯形槽体形成一个循环周期，该循环周期的角度为α，该α角根据具体的情况来确认，如4° ;所述码盘11和凸轮轴3同步转动，通过光电传感器12检测码盘11的转动并将信号反馈给压力机的安全控制系统，这样一旦凸轮控制器发生故障(包括断轴和开关失效)，压力机的安全控制系统就立即发出停机信号，达到了对凸轮控制器的动态监测效果，使压力机安全控制系统对凸轮控制器的工作实现“异模”控制(速动开关可避免电磁干扰造成的故障，光电传感器可避免机械冲击振动造成的故障)，从而有效地提高了压力机的安全系数；光电传感器检测码盘转动并将信号反馈给压力机的安全控制系统是利用了压力机安全控制系统中已有的PLC或其它电气安全控制模块，从而使本发明相比现有的机械-电子凸轮控制器在满足机械压力机安全功能的前提下，同时具有结构简单、可靠性好、性价比高等特点；
所述码盘11和光电传感器12也可以由同轴安装在凸轮轴3上的旋转变压器5代替，即所述动态监控装置的第二种方案如图6所示，所述旋转变压器5同轴套设在凸轮轴3的轴端上，旋转变压器5为筒套式结构直接安装在凸轮轴3上，从而旋转变压器5的安装轴相对较粗，并且不需要其它的联轴器和安装件，可以克服现有技术当中普通编码器或旋转变压器输出轴较细容易断裂的缺陷；所述旋转变压器5的转子与凸轮轴3连接，旋转变压器5的定子与控制器罩壳2之间通过弹簧片14柔性固定；所述旋转变压器5是一种测量角度用的小型交流电动机，用来测量旋转物体的转轴角位移和角速度，其中定子绕组作为变压器的原边，接受励磁电压，转子绕组作为变压器的副边，通过电磁耦合得到感应电压；所述旋转变压器5的工作过程为旋转变压器5的转子和凸轮轴3同步转动，转子绕组将信号反馈给压力机的电气控制回路，实现对凸轮运动状态、开关动作状态的监控，这样一旦凸轮控制
器发生故障(包括断轴和开关失效)，压力机的安全控制系统就立即发出停机信号，达到了对凸轮控制器的动态监测效果；
所述动态监控装置的第三种方案如图8所示，所述凸轮轴3的轴端通过联轴器15与旋转变压器5的输出轴16连接，旋转变压器5的转子与输出轴16固定，旋转变压器5的定子通过安装法兰17与控制器罩壳2固定；
所述旋转变压器5也可以由编码器代替，即编码器的输出轴16与凸轮轴3由联轴器15连接，编码器的中心码盘与输出轴16固定；编码器是把角位移或直线位移转换成电信号的一种装置，在工作时，编码器的中心码盘与凸轮轴3同步转动，并将获得的信号发出给压力机的电气控制回路，实现对凸轮及开关动作状态的监控；
如图6所示，所述旋转变压器5或编码器可以安装在控制器罩壳2的内部；如图7所示，所述旋转变压器5或编码器也可以安装在控制器罩壳2的外部；
所述带有常闭触点强制断开功能的开关可以采用德国沙尔特宝(schaltbau)公司生产的速动开关，在本发明所述的凸轮控制器中采用速动开关代替普通的微动开关，满足GB27607-2011 “机械压力机安全技术要求”安全控制要求，即使开关触头发生溶着也不存在安全隐患；
在所述控制器罩壳2外侧安装用于接入电路的电缆终端接头I。
权利要求
1.一种可检测凸轮运动和开关粘连的可调凸轮控制器，包括控制器罩壳(2)、设于控制器罩壳(2)内的凸轮轴组件(7)和开关组件；所述凸轮轴组件(7)包括两端通过轴承安装在控制器罩壳(2)内的凸轮轴(3)，在凸轮轴(3)上安装多组凸轮组件(8)，在相邻的凸轮组件(8)之间设置有压簧(4);所述凸轮组件(8)包括套设在凸轮轴(3)上的外凸轮(3a)、内凸轮(3b)和轴套(3c)，轴套(3c)套设在凸轮轴(3)上，外凸轮(3a)和内凸轮(3b)套设在轴套(3c)上；在所述内凸轮(3b)的两侧端面设置有齿圈，在所述外凸轮(3a)的一侧端面设有齿圈，在所述轴套(3c)的一侧端面设有齿圈；所述内凸轮(3b) —侧端面的齿圈与轴套(3c)的端面齿圈哨合，内凸轮(3b)另一侧端面的齿圈与外凸轮(3a)的端面齿圈哨合；所述开关组件包括多个安装在凸轮轴(3)—侧的开关(9)，每组凸轮组件(8)对应安装一只开关(9);其特征是在所述凸轮轴(3)上安装有码盘(11)，在所述码盘(11)的一侧通过安装支架(13 )安装可接受码盘(11)转动信号的光电传感器(12 )。
2.如权利要求I所述的可检测凸轮运动和开关粘连的可调凸轮控制器，其特征是所述码盘(11)和光电传感器(12)由同轴套设在凸轮轴(3)上的旋转变压器(5)代替。
3.如权利要求I所述的可检测凸轮运动和开关粘连的可调凸轮控制器，其特征是所述旋转变压器(5)的转子与凸轮轴(3)连接，旋转变压器(5)的定子与控制器罩壳(2)之间通过弹簧片(14)柔性固定。
4.如权利要求I所述的可检测凸轮运动和开关粘连的可调凸轮控制器，其特征是所述凸轮轴(3)的轴端通过联轴器(15)与旋转变压器(5)的输出轴(16)连接，旋转变压器(5)的转子与输出轴(16)固定，旋转变压器(5)的定子通过安装法兰(17)与控制器罩壳(2)固定。
5.如权利要求2 4任一项所述的可检测凸轮运动和开关粘连的可调凸轮控制器，其特征是所述旋转变压器(5)由编码器代替。
6.如权利要求2 4任一项所述的可检测凸轮运动和开关粘连的可调凸轮控制器，其特征是所述旋转变压器(5)安装在控制器罩壳(2)的内部或外部。
7.如权利要求I所述的可检测凸轮运动和开关粘连的可调凸轮控制器，其特征是所述码盘(11)为圆盘状，在码盘(11)的边缘设置若干个梯形齿，相邻梯形齿之间形成梯形槽体，一个梯形齿和一个相邻的梯形槽体形成一个循环周期，该循环周期的角度为a。
8.如权利要求7所述的可检测凸轮运动和开关粘连的可调凸轮控制器，其特征是所述码盘(11) 一个循环周期的角度a为4°。
9.如权利要求I所述的可检测凸轮运动和开关粘连的可调凸轮控制器，其特征是至少两组凸轮组件(8)中设有限位装置，所述限位装置为一个或多个设置在内凸轮(3b) —侧端面齿圈内侧的第一限位销(18)、一个或多个设置在内凸轮(3b)另一侧端面齿圈内侧的第二限位销(19)、一个或多个设置在外凸轮(3a)—侧端面齿圈内侧的第一限位槽(20)以及一个或多个设置在轴套(3c)—侧端面齿圈内侧的第二限位槽(21);所述第一限位销(18)依次嵌入相对应的第一限位槽(20)内，第二限位销(19)依次嵌入相对应的第二限位槽(21)内；所述第一限位销(18)可沿相对应的第一限位槽(20)的弧长方向来回转动，第二限位销(19)可沿相对应的第二限位槽(21)的弧长方向来回转动。
10.如权利要求9所述的可检测凸轮运动和开关粘连的可调凸轮控制器，其特征是所述带有限位装置的凸轮组件(8)所对应的开关(9)为带有常闭触点强制断开功能的开关。
全文摘要
本发明涉及一种可检测凸轮运动和开关粘连的可调凸轮控制器，包括控制器罩壳、设于控制器罩壳内的凸轮轴组件和开关组件；所述凸轮轴组件包括两端通过轴承安装在控制器罩壳内的凸轮轴，在凸轮轴上安装多组凸轮组件，在相邻的凸轮组件之间设置有压簧；所述凸轮组件包括套设在凸轮轴上的外凸轮、内凸轮和轴套，轴套套设在凸轮轴上，外凸轮和内凸轮套设在轴套上；所述开关组件包括多个安装在凸轮轴一侧的开关，每组凸轮组件对应安装一只开关；特征是在所述凸轮轴上安装有码盘，在所述码盘的一侧通过安装支架安装可接受码盘转动信号的光电传感器。本发明安装了码盘以及用于检测码盘运动的光电传感器，构成了动态监控装置。
文档编号G05B19/06GK102854837SQ20121029849
公开日2013年1月2日 申请日期2012年8月21日 优先权日2012年8月21日
发明者张整风, 柯尊芒, 陈明江 申请人:无锡市拓发自控设备有限公司