專利名稱：機械式轉軸角超加速開關裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及速度測量裝置技術領域，特別涉及轉軸角加速度測量裝置技術領 域，具體是指一種機械式轉軸角超加速開關裝置，尤其是能識別危險角加速度的開關。
背景技術：
目前，公知的轉軸角速度測量裝置主要為電子式，通過電子式測量的角速度可以 計算出角加速度，目前市場上還沒有獨立的機械式轉軸角加速度測量裝置，更沒有獨立的 機械式轉軸角超加速開關裝置。而作為保護裝置，由于可靠性方面的原因，當前位能負載的上下移動，特別是大型 的位能負載，如在港口、船廠、礦山礦井、建工機械安裝、電梯等眾多的起重系統中，都使用 機械式測量安全保護裝置。當前起重系統的轉軸測量裝置只有機械式角速度測量裝置，和 由此發展的角超速開關。其作用是在起重系統的轉軸轉速過高時向制動裝置發出報警信 號，然后制動裝置開始工作。但是在位能系統失控故障后，重物失控下墜，重物開始帶動系統轉軸轉動；在故障 前期，重物雖然有極高的下降加速度，系統轉軸也有極高的轉動角加速度，但此時重物下降 速度并不高，系統轉軸轉速也不高，因此超速開關并不能識別出故障已經發生；因此，對于 這類問題，超速開關響應慢，等到其檢測到起重系統的轉軸轉速過高向制動裝置發出報警 信號時，此時起重系統所提升的重物的運動速度極高，制動力矩和能量都很大(動能是與 速度平方成正比的)，制動裝置往往超負載工作而易損壞和失效，有的系統由于結構的限 制，其制動裝置只能制動靜態負載，而對于大沖擊的動態負載機構本身無法滿足，這時就會 導致重大事故，機毀人亡。因此當前的起重系統，特別是重型起重系統，單靠超速開關的安 全保護裝置是有缺陷的。
實用新型內容本實用新型的目的是克服了上述現有技術中的缺點，提供一種機械式轉軸角超加 速開關裝置，該機械式轉軸角超加速開關裝置采用機械方式將角加速度轉變為指示零件位 移，并在加速度達到設定值時觸發行程開關報警，該設計巧妙緊湊，結構簡單，經濟可靠，適 用廣，對起吊物失控初期可迅速發出報警。是一種新型安全保護裝置。為了實現上述目的，本實用新型的機械式轉軸角超加速開關裝置采用如下技術方 案該機械式轉軸角超加速開關裝置，其特點是，包括主軸、彈性部件、圓柱凸輪、至少 二個凸輪隨動器、與所述凸輪隨動器相同數量的從動桿、從動盤、行程開關和機座，所述主 軸可轉動安裝在所述機座中用于傳入外部轉動，所述圓柱凸輪安裝在所述主軸上與所述主 軸構成鉸鏈副，所述凸輪隨動器與所述圓柱凸輪的凸輪曲面構成空間凸輪副，所述從動桿 與所述主軸軸向平行且兩端分別固定所述從動盤和所述凸輪隨動器，所述從動桿沿所述主 軸軸向方向可移動并在所述主軸縱向方向相對所述主軸限位或所述從動盤沿所述主軸軸向可滑動套接在所述主軸上并在所述主軸縱向方向相對所述主軸限位，所述行程開關設置 在所述機座上與所述從動盤配合設置，所述彈性部件兩端分別連接所述主軸和所述圓柱凸 輪/從動盤。上述“配合設置”指的是當所述凸輪曲面推動所述凸輪隨動器沿軸向移動，進而推 動所述從動盤沿軸向移動一定位移，將與行程開關接觸，觸發行程開關工作，行程開關發出
報警信號。較佳地，所述凸輪隨動器設置有第一軸承，所述第一軸承抵靠所述的圓柱凸輪的 凸輪曲面，從而所述凸輪隨動器和所述凸輪曲面之間摩擦是滾動摩擦。較佳地，所述彈性部件為至少一渦卷彈簧，所述渦卷彈簧的兩端分別固定所述主 軸和所述圓柱凸輪。 更佳地，所述渦卷彈簧的數目至少為2，至少所述渦卷彈簧之一與其余所述渦卷彈 簧的渦旋方向相反。較佳地，所述彈性部件為壓縮彈簧，所述壓縮彈簧的兩端分別抵靠所述主軸和所 述從動盤。更佳地，所述機械式轉軸角超加速開關裝置還包括調整松緊螺母，所述調整松緊 螺母安裝在所述主軸上，所述主軸通過所述調整松緊螺母抵靠所述壓縮彈簧。更佳地，所述凸輪曲面的特征曲線相對于所述從動桿和所述主軸所在平面呈對稱 設置或非對稱設置。可根據需要進行設計。較佳地，所述行程開關是自復位開關或手動復位開關。較佳地，所述行程開關具有若干常開觸點和若干常閉觸點。更佳地，所述機械式轉軸角超加速開關裝置還包括第二軸承，所述圓柱凸輪通過 所述第二軸承安裝在所述主軸上。較佳地，所述機械式轉軸角超加速開關裝置還包括至少一個滑套，所述滑套固定 在所述從動盤中并套設在所述主軸上，所述從動盤通過所述滑套沿所述主軸軸向可滑動套 接在所述主軸上并在所述主軸縱向方向相對所述主軸限位。較佳地，所述機械式轉軸角超加速開關裝置包括至少兩個滑套，所述滑套固定在 所述主軸或與所述主軸固聯的結構上，所述從動桿穿設在所述軸套中從而通過所述軸套沿 所述主軸軸向方向可移動并在所述主軸縱向方向相對所述主軸限位。更佳地，所述滑套是直線軸承、滑動導向軸套、滾珠式導向軸套或滾珠花鍵。較佳地，所述機械式轉軸角超加速開關裝置還包括配重盤，所述配重盤固定在所 述圓柱凸輪上。更佳地，所述配重盤中空，所述主軸穿設其中。較佳地，所述主軸為雙出軸或單出軸。從而可以利用出軸端連接外部轉動通過主 軸傳入機械式轉軸角超加速開關裝置。較佳地，所述機械式轉軸角超加速開關裝置將角加速度轉變為指示零件位移，并 在加速度達到設定值時觸發行程開關報警，所述設定值可通過調整所述圓柱凸輪的重量、 所述彈性部件的特性參數和/或所述行程開關的位置進行調整。本實用新型的有益效果具體如下1、本實用新型采用機械方式將轉軸角加速度轉變為從動盤的位移，并在加速度達到一定值時觸發行程開關，發出報警信號，設計巧妙，由于是檢測轉軸角加速度，可以在系 統失控時迅速發出報警信號，響應時間短、可靠性高，極大提高了系統的安全性；2、本實用新型包括主軸、機座、彈性部件、凸輪隨動器、圓柱凸輪、從動桿、從動盤 和行程開關，體積小，結構簡單；3、本實用新型有很大的適用范圍，特別是大型的位能負載，如在港口、船廠、礦山 礦井、建工機械安裝、電梯等眾多的起重系統中，起到安全保護的作用，也可以用于其它需 要進行角加速度監控的場所。
圖1是本實用新型的第一個具體實施例的立體示意圖。圖2是圖1所示的具體實施例的剖視示意圖。圖3是本實用新型的第二個具體實施例的立體示意圖。圖4是圖3所示的具體實施例的剖視示意圖。圖5是本實用新型的第三個具體實施例的立體示意圖。圖6是圖5所示的具體實施例的剖視示意圖。圖7是本實用新型的第四個具體實施例的立體示意圖。圖8是圖7所示的具體實施例的剖視示意圖。
具體實施方式
為了能夠更清楚地理解本實用新型的技術內容，特舉以下實施例詳細說明。實例一請參見圖1 圖2所示，圖1 圖2顯示的是本實用新型的機械式轉軸角超加速 開關裝置的第一個具體實施例，包括主軸1、機座2、渦卷彈簧4、二個凸輪隨動器5、圓柱凸 輪6、第二軸承7、二個從動桿8、從動盤9、滑套10和行程開關11，外界的轉動通過可轉動 安裝在所述機座2中的所述主軸1傳入，所述圓柱凸輪6通過所述第二軸承7安裝在所述 主軸1上與所述主軸1構成鉸鏈副，所述凸輪隨動器5與所述圓柱凸輪6的凸輪曲面15構 成空間凸輪副并且其轉軸安裝在所述從動桿8上，所述從動桿8受約束而始終與所述主軸 1軸向平行且兩端分別固定所述從動盤9和所述凸輪隨動器5，所述從動盤9與所述主軸間 通過所述滑套10相聯從而與所述主軸1構成移動副，所述滑套10固定在所述從動盤9上 兩者為一體，從而所述從動盤9沿所述主軸1軸向可滑動套接在所述主軸1上并在所述主 軸1縱向方向相對所述主軸1限位，所述行程開關11設置在所述機座2上與所述從動盤9 配合設置，所述渦卷彈簧4兩端分別連接所述主軸1和所述圓柱凸輪6。上述“配合設置”指的是當所述凸輪曲面15推動所述凸輪隨動器5沿軸向移動，進 而推動所述從動盤9沿軸向移動一定位移，將與行程開關11接觸，觸發行程開關11工作， 行程開關11發出報警信號。如圖1 圖2所示，在本實用新型的一具體實施例中，所述凸輪隨動器5設置有第 一軸承(未示出)，所述第一軸承抵靠所述的圓柱凸輪6的凸輪曲面15，從而所述凸輪隨動 器5和所述凸輪曲面15之間的摩擦是滾動摩擦。較佳地，所述渦卷彈簧4的數目至少為2，至少所述渦卷彈簧4之一與其余所述渦卷彈簧4的渦旋方向相反。即，可以有兩個渦卷彈4簧，渦卷彈簧4 一端固定在主軸1上， 另一端固定在圓柱凸輪6上，這兩個渦卷彈簧4的渦旋方向相反。也可以有三個及以上渦 卷彈簧4，渦卷彈簧4 一端固定在主軸1上，另一端固定在圓柱凸輪6上，至少有一個渦卷彈 簧4的渦旋方向與其它渦卷彈簧4相反。如圖1 圖2所示，在本實用新型的一具體實施 例中，所述渦卷彈簧4的數目為2個，兩渦卷彈簧4的渦旋方向相反。較佳地，所述凸輪曲面15的特征曲線相對于所述從動桿8和所述主軸1所在平面 可根據需要進行設計，可呈對稱設置，也可以是非對稱設置。如圖1 圖2所示，在本實用 新型的一具體實施例中，所述凸輪曲面15的特征曲線相對于所述從動桿8和所述主軸1所 在平面呈對稱設置，這樣，圓柱凸輪6的凸輪曲面15使得主軸1不管有順時間角加速度還 是逆時針角加速度，都能推動從動桿8向相同方向運動；可以有不同的凸輪曲線，不同的凸 輪曲線對應不同的主軸1角加速度與從動桿8位移關系。所述行程開關11可以是自復位開關，也可以是手動復位開關。所述行程開關11 具有常開觸點和常閉觸點，各觸點數任意。較佳地，所述滑套10是滑動導向軸套、滾珠式導向軸套或滾珠花鍵。如圖1 2 所示，在本實用新型的一具體實施例中，所述滑套10是滑動導向軸套。較佳地，所述機械式轉軸角超加速開關裝置還包括配重盤3，所述配重盤3固定在 所述圓柱凸輪6上。如圖1 2所示，在本實用新型的一具體實施例中，所述配重盤6中空， 所述主軸1穿設其中。較佳地，所述主軸1可以是雙出軸，也可以是單出軸，確保有一端出軸可以連接外 部轉動通過主軸傳入角超加速開關裝置。在部分應用中如果外部轉動還需要連接其它部 分，如超速開關、編碼器等，這時，可能需要角超加速開關有雙出軸。如圖1 2所示，在本 實用新型的一具體實施例中，所述主軸1是雙出軸。當主軸1開始角加速轉動時，由于圓柱凸輪6與主軸1是鉸接，圓柱凸輪6因轉動 慣量的存在而相對主軸1開始轉動；由于圓柱凸輪6和主軸1間通過渦卷彈簧4相聯，因此 圓柱凸輪6相對主軸1的轉動角度越大，則渦卷彈簧4變形越大，圓柱凸輪6轉動角加速度 越大；當圓柱凸輪6與主軸1相對轉動角度達到一定時，渦卷彈簧4的變形達到使圓柱凸輪 6的角加速度與主軸1的角加速度相同，裝置達到平衡點；因為從動桿8與從動盤9以及滑 套10固聯，滑套10與主軸1沒有相對轉動，因此從動桿8與主軸1沒有相對轉動；當圓柱 凸輪6相對主軸1轉動時，同時也相對從動桿8轉動，因此安裝在從動桿8上的凸輪隨動器 5沿著圓柱凸輪6的凸輪曲面15運動，并帶動從動盤9相對主軸1沿軸向運動；當主軸1的 角加速值達到一定值時，從動盤9相對主軸1沿軸向運動也達到一定值并觸發行程開關11 工作，行程開關11發出報警信號；配重盤3與圓柱凸輪6固聯為一體，配重盤3可以看作圓 柱凸輪6的一部分，通過改變配重盤3的轉動慣量可以改變圓柱凸輪6的轉動慣量，從而調 整觸發行程開關11工作所需的角加速度。實例二請參見圖3 圖4所示，實例二是實例一的變形，基本上與圖1 2所示的具體實 施例相同，相同的零部件采用相同的附圖標記，實例二與實例一相比增加了滑套座14，所述 滑套座14固定在所述主軸1上是主軸1的延升，所述滑套10安裝在所述滑套座14上，所 述從動桿8穿過所述滑套10，所述從動桿8受所述滑套10的約束而只能沿平行所述主軸1的軸向運動。較佳地，所述滑套10的數量與所述從動桿8數量相同。實例三實例三請參見圖5 圖6所示，實例三是實例一的另一種變形，基本上與圖1 2 所示的具體實施例相同，相同的零部件采用相同的附圖標記，圖5 6顯示的具體實施例與 圖1 2所示的具體實施例的差異在于，實例三中壓縮彈簧13代替了實例一中渦卷彈簧4 的功能，還包括調整松緊螺母12，所述壓縮彈簧13的兩端分別抵靠所述主軸1和所述從動 盤9，所述調整松緊螺母12安裝在所述主軸1上，所述主軸1通過所述調整松緊螺母12抵 靠所述壓縮彈簧13，所述壓縮彈簧13還抵靠在與所述從動盤9固定的滑套10上。當主軸1開始角加速轉動時，由于圓柱凸輪6與主軸1只是通過第二軸承7聯接， 圓柱凸輪6與配重盤3的組合體因轉動慣量的存在而相對主軸1開始轉動；因為從動桿8 與從動盤9以及滑套10固聯，滑套10與主軸1沒有相對轉動，因此從動桿8與主軸1沒有 相對轉動；當圓柱凸輪6相對主軸1轉動時，同時也相對從動桿8轉動，因此安裝在從動桿 8上的凸輪隨動器5沿著圓柱凸輪6的凸輪曲面15運動，并帶動從動盤9相對主軸1沿軸 向運動；從動盤9沿主軸1軸向運動時會壓縮所述壓縮彈簧13，主軸1的角加速度越大，則 從動盤9對壓縮彈簧13的壓縮量越大；壓縮彈簧13的反作用彈力沿著滑套10、從動盤9、 從動桿8、凸輪隨動器5作用到圓柱凸輪6上，使圓柱凸輪6角加速運動；當壓縮彈簧13的 彈力使圓柱凸輪6產生角加速度值與主軸1的角加速度值相同時，裝置達到平衡點；當主 軸1的角加速值達到一定極值時，經過短暫的響應時間后從動盤9相對主軸1沿軸向運動 也達到一定值并觸發行程開關11工作，行程開關11發出報警信號；配重盤3與圓柱凸輪6 固聯為一體，配重盤3可以看作圓柱凸輪6的一部分，通過改變配重盤3的轉動慣量可以可 變圓柱凸輪6的轉動慣量，從而調整觸發行程開關11工作所需的角加速度；調整松緊螺母 12安裝在主軸1上，可以沿主軸1軸向螺旋前進或后退而調整壓縮彈簧13的預緊力，從而 調整觸發行程開關11工作所需的角加速度。實例四實例四請參見圖7 圖8所示，實例四可以看作是實例二和實例三的結合體，相同 的零部件采用相同的附圖標記，其相當于在實例三的基礎上增加了滑套座14，所述滑套座 14固定在所述主軸1上是主軸1的延升，所述滑套10安裝在所述滑套座14上，所述從動桿 8穿過所述滑套10，所述從動桿8受所述滑套10的約束而只能沿平行所述主軸1的軸向運 動。實例四的工作原理可以參考實例二和實例三。較佳地，所述滑套10的數量與所述從動桿8數量相同。本實用新型的角超加速開關裝置不僅可以用于起重系統的角加速度測量和安全 保護，也可以用于其它需要角加速度監控的場所。具體使用時，本實用新型的主軸1通過聯 軸器與起重系統(或其他需要監測的系統)任一轉軸聯接。本實用新型采用機械方式將轉 軸角加速度轉變為指示零件的位移，并在加速度達到設定值時觸發行程開關11，發出報警 信號，能迅速發現故障已經發生并發出報警信號。設定值可通過圓柱凸輪6的重量(在具 體實施例中可以調整配重盤3重量)、彈性部件(渦卷彈簧4或壓縮彈簧13)的特性參數、 調整松緊螺母12的位置和/或行程開關11的位置進行調整。當制動機構接收到本實用新 型(亦可稱為超角加速開關)發出的信號時，系統處于故障發生初期其動能并不大，因此制動機構可以有效地工作，阻止的系統故障的繼續。這樣，可以在系統失控時迅速發出報警信 號，極大提高了系統的安全性，是一種新型安全保護裝置。特別是大型的位能負載，如在港 口、船廠、礦山礦井、建工機械安裝、電梯等眾多的起重系統中，起到安全保護的作用，也可 以用于其它需要進行角加速度監控的場所。它體積小，結構簡單、可靠性高、響應時間短，有 很大的適用范圍。綜上，本實用新型的機械式轉軸角超加速開關裝置采用機械方式將轉軸角加速度 轉變為指示零件的位移，并在加速度達到一定值時觸發行程開關，發出報警信號，設計巧 妙，可以在系統失控時迅速發出報警信號，極大提高了系統的安全性，是一種新型安全保護 裝置，體積小，結構簡單，可靠性高，響應時間短，適用范圍廣。在此說明書中，本實用新型已參照其特定的實施例作了描述。但是，很顯然仍可以 作出各種修改和變換而不背離本實用新型的精神和范圍。因此，說明書和附圖應被認為是 說明性的而非限制性的。
權利要求一種機械式轉軸角超加速開關裝置，其特征在于，包括主軸、彈性部件、圓柱凸輪、至少二個凸輪隨動器、與所述凸輪隨動器相同數量的從動桿、從動盤、行程開關和機座，所述主軸可轉動安裝在所述機座中用于傳入外部轉動，所述圓柱凸輪安裝在所述主軸上與所述主軸構成鉸鏈副，所述凸輪隨動器與所述圓柱凸輪的凸輪曲面構成空間凸輪副，所述從動桿與所述主軸軸向平行且兩端分別固定所述從動盤和所述凸輪隨動器，所述從動桿沿所述主軸軸向方向可移動并在所述主軸縱向方向相對所述主軸限位或所述從動盤沿所述主軸軸向可滑動套接在所述主軸上并在所述主軸縱向方向相對所述主軸限位，所述行程開關設置在所述機座上與所述從動盤配合設置，所述彈性部件兩端分別連接所述主軸和所述圓柱凸輪/從動盤。
2.根據權利要求1所述的機械式轉軸角超加速開關裝置，其特征在于，所述凸輪隨動 器設置有第一軸承，所述第一軸承抵靠所述的圓柱凸輪的凸輪曲面，從而所述凸輪隨動器 和所述凸輪曲面之間的摩擦是滾動摩擦。
3.根據權利要求1所述的機械式轉軸角超加速開關裝置，其特征在于，所述彈性部件 為至少一渦卷彈簧，所述渦卷彈簧的兩端分別固定所述主軸和所述圓柱凸輪。
4.根據權利要求3所述的機械式轉軸角超加速開關裝置，其特征在于，所述渦卷彈簧 的數目至少為2，至少所述渦卷彈簧之一與其余所述渦卷彈簧的渦旋方向相反。
5.根據權利要求1所述的機械式轉軸角超加速開關裝置，其特征在于，所述彈性部件 為壓縮彈簧，所述壓縮彈簧的兩端分別抵靠所述主軸和所述從動盤。
6.根據權利要求5所述的機械式轉軸角超加速開關裝置，其特征在于，所述機械式轉 軸角超加速開關裝置還包括調整松緊螺母，所述調整松緊螺母安裝在所述主軸上，所述主 軸通過所述調整松緊螺母抵靠所述壓縮彈簧。
7.根據權利要求1所述的機械式轉軸角超加速開關裝置，其特征在于，所述凸輪曲面 的特征曲線相對于所述從動桿和所述主軸所在平面呈對稱設置或非對稱設置。
8.根據權利要求1所述的機械式轉軸角超加速開關裝置，其特征在于，所述行程開關 是自復位開關或手動復位開關。
9.根據權利要求1所述的機械式轉軸角超加速開關裝置，其特征在于，所述行程開關 具有若干常開觸點和若干常閉觸點。
10.根據權利要求1所述的機械式轉軸角超加速開關裝置，其特征在于，所述機械式 轉軸角超加速開關裝置還包括第二軸承，所述圓柱凸輪通過所述第二軸承安裝在所述主軸 上。
11.根據權利要求1所述的機械式轉軸角超加速開關裝置，其特征在于，所述機械式轉 軸角超加速開關裝置還包括至少一個滑套，所述滑套固定在所述從動盤中并套設在所述主 軸上，所述從動盤通過所述滑套沿所述主軸軸向可滑動套接在所述主軸上并在所述主軸縱 向方向相對所述主軸限位。
12.根據權利要求1所述的機械式轉軸角超加速開關裝置，其特征在于，所述機械式轉 軸角超加速開關裝置包括至少兩個滑套，所述滑套固定在所述主軸或與所述主軸固聯的結 構上，所述從動桿穿設在所述軸套中從而通過所述軸套沿所述主軸軸向方向可移動并在所 述主軸縱向方向相對所述主軸限位。
13.根據權利要求11或12所述的機械式轉軸角超加速開關裝置，其特征在于，所述滑套是直線軸承、滑動導向軸套、滾珠式導向軸套或滾珠花鍵。
14.根據權利要求1所述的機械式轉軸角超加速開關裝置，其特征在于，所述機械式轉 軸角超加速開關裝置還包括配重盤，所述配重盤固定在所述圓柱凸輪上。
15.根據權利要求14所述的機械式轉軸角超加速開關裝置，其特征在于，所述配重盤 中空，所述主軸穿設其中。
16.根據權利要求1所述的機械式轉軸角超加速開關裝置，其特征在于，所述主軸為雙 出軸或單出軸。
17.根據權利要求1 12，14 16中任一項所述的機械式轉軸角超加速開關裝置，其 特征在于，所述機械式轉軸角超加速開關裝置將角加速度轉變為指示零件位移，并在加速 度達到設定值時觸發所述行程開關報警，所述設定值可通過調整所述圓柱凸輪的重量、所 述彈性部件的特性參數和/或所述行程開關的位置進行調整。
專利摘要本實用新型涉及一種機械式轉軸角超加速開關裝置，外界轉動通過主軸傳入，圓柱凸輪安裝在主軸上與主軸構成鉸鏈副，凸輪隨動器與圓柱凸輪的凸輪曲面構成空間凸輪副，從動桿受約束而始終與主軸軸向平行且兩端分別固定從動盤和凸輪隨動器，從動桿或從動盤與主軸間通過滑套相連從而與主軸構成軸向移動副，行程開關設置在機座上與從動盤配合設置，彈性部件兩端分別連接主軸和圓柱凸輪/從動盤，本實用新型采用機械方式將角加速度轉變為位移并在加速度達到設定值時觸發行程開關報警，設定值可通過圓柱凸輪的重量、彈性部件的特性參數和/或行程開關的位置進行調整。該設計巧妙、經濟可靠、適用廣，對起吊物失控初期即可進行保護。
文檔編號H01H35/14GK201725728SQ201020138928
公開日2011年1月26日 申請日期2010年3月23日 優先權日2010年3月23日
發明者何勤奮, 夏玉峰, 張定軍, 鄭超 申請人:上海能港電氣工程科技有限公司