阅读说明：本技术 自定位销轴及其轴孔安装结构 (Self-positioning pin shaft and shaft hole mounting structure thereof ) 是由 徐卫鹏 刘昆民 吕瑞林 阚锦彪 王晓军 卢云鹏 王广 郭岱 盛永林 金丹华 许寄 于 2019-09-24 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种自定位销轴及其轴孔安装结构,所述自定位销轴包括销轴本体,销轴本体包括中间段、左段和右段,左、右段上均设有定位槽,定位槽在垂直于中间段的轴心线的平面上沿圆弧形延伸,中间段的一端部同轴设有一段内孔,该内孔贯穿销轴主体相应端的端面,一电机套筒旋转支撑在内孔中,一驱动电机同轴固定安装在电机套筒内,驱动电机的输出轴与内孔底面花键联接；所述轴孔安装结构包括销孔和所述自定位销轴,中间段与销孔轴孔配合安装,销孔所在零件的一个或两个端面上固定有卡环,锁定状态下卡环上的扇环形卡勾刚好同心嵌在销轴本体相应端上的定位槽内。本发明能实现智能装配定位,可降低人员劳动强度,提高工作效率和定位可靠性。(The invention relates to a self-positioning pin shaft and a shaft hole installation structure thereof, wherein the self-positioning pin shaft comprises a pin shaft body, the pin shaft body comprises a middle section, a left section and a right section, positioning grooves are respectively arranged on the left section and the right section, the positioning grooves extend along an arc shape on a plane vertical to the axial lead of the middle section, one end part of the middle section is coaxially provided with a section of inner hole, the inner hole penetrates through the end surface of the corresponding end of a pin shaft main body, a motor sleeve is rotatably supported in the inner hole, a driving motor is coaxially and fixedly installed in the motor sleeve, and the output shaft of the driving motor is in splined; the shaft hole mounting structure comprises a pin hole and a self-positioning pin shaft, the middle section of the pin hole is matched with the shaft hole of the pin hole for mounting, a snap ring is fixed on one or two end faces of a part where the pin hole is located, and a fan-shaped snap hook on the snap ring is just concentrically embedded in a positioning groove at the corresponding end of the pin shaft body in a locking state. The invention can realize intelligent assembly positioning, reduce the labor intensity of personnel and improve the working efficiency and positioning reliability.)

自定位销轴及其轴孔安装结构

技术领域

本发明涉及一种具有自定位功能的销轴以及该销轴参与下的轴孔安装结构，属于机械定位技术领域。

背景技术

随着工业的发展，机械销轴定位技术应用广泛。当前常见的销轴定位方式包括采用盖板、卡环、定位销等通过人工装配方式对销轴进行定位，这些定位方式效率低，劳动强度大，安全性能低，特别是在应用于采煤机顶护板的升降锁定、旋转试验台架的锁定、升降装备的锁定等机械装备领域时尤为突出。

发明内容

本发明的目的是提供一种自定位销轴及其轴孔安装结构，能实现智能装配定位，因此降低人员劳动强度，提高工作效率和定位可靠性。

本发明的主要技术方案有：

一种自定位销轴，包括销轴本体、驱动电机和电机套筒，所述销轴本体包括与销孔存在配合关系的中间段，还包括位于中间段的右端的右段，或者同时包括分别位于中间段的左端和右端的左段和右段；左段和右段上均设有一个定位槽，所述定位槽在垂直于中间段的轴心线的平面上沿圆弧形延伸，该圆弧形的圆心位于中间段的轴心线上，所述定位槽至少一端开口；当同时包括左段和右段时，左段和右段中至少其一的径向外轮廓不超出中间段的相应端端部的径向外轮廓，中间段的一端部同轴设有一段内孔，当中间段的该端部设有左段或右段时，该内孔向外延伸贯穿左段或右段的端面，所述电机套筒旋转支撑在所述内孔中，所述驱动电机同轴固定安装在所述电机套筒内，所述内孔的底面中央沿轴向设有花键孔，所述驱动电机的输出轴***所述花键孔并以此与所述销轴本体花键联接。

所述定位槽内安装有位移传感器和压力传感器，所述位移传感器和压力传感器的传感信号输出给一单片机，所述单片机控制所述驱动电机的启停。

所述内孔的孔壁上设有内外两处环形槽，两组轴承的外圈对应嵌装于所述环形槽内，所述两组轴承的内圈固定安装在所述电机套筒上。

所述电机套筒的外面还固定安装有第一距离套、第二距离套和第三距离套，轴向上所述第二距离套位于两组轴承之间，所述第一距离套位于靠内的轴承的内侧，所述第三距离套位于靠外的轴承的外侧，所述第一距离套、第二距离套和第三距离套与相应的轴承内圈轴向相抵靠，与相应轴承的外圈均不接触。

所述单片机优选通过一个自锁控制电路与所述驱动电机的驱动模块连接；所述自锁控制电路包括第一三极管、第二三极管、第一继电器和第二继电器，第一三极管和第二三极管的基极各自与单片机的信号输出端连接，第一三极管的另外两端中一端连接电源的火线，另一端经第一继电器的线圈连接电源的零线，第二三极管的另外两端中一端经第一继电器的第一常开接点连接电源的火线，另一端经第二继电器的线圈连接电源的零线，第一继电器的第二常开接点与第一继电器的第一常开接点并联，第二继电器的常开接点与驱动电机的驱动模块串联在电源的火线和零线之间。

所述驱动电机还可以设有手动开关，所述手动开关串联在所述驱动电机的驱动模块所在支路上。

一种自定位销轴的轴孔安装结构，包括销孔和上述自定位销轴，所述中间段与所述销孔轴孔配合安装，所述销孔所在零件靠近销轴本体端部的一个或两个端面上各自固定有一个卡环，所述卡环上设有一段悬伸的扇环形卡勾，安装状态下所述卡环的卡勾刚好同心嵌在所述销轴本体相应端上的所述定位槽内。

所述卡勾的厚度小于相应端上所述定位槽的宽度在0.5mm以内。

当所述销孔的两端均设有所述卡环时，两个所述卡勾的轴向距离与两个所述定位槽的轴向距离相等。

本发明的有益效果是：

本发明可以实现销轴安装的智能定位和锁止，销轴定位能够自动化，因此极大地降低了人员的劳动强度，并且由于定位过程通过实测位置和压力进行定位情况判断，使得定位可靠性更高，尤其在复杂、恶劣的使用环境下具有无可比拟的优势，在需要高空作业的场合还能大大降低工作人员的安全风险。

附图说明

图1是本发明的所述自定位销轴的一个实施例的结构示意图；

图2是图1中所述销轴本体的结构示意图；

图3是图2的左视图；

图4是与本发明的所述自定位销轴配合的轴孔的一个实施例的结构示意图；

图5a是所述卡环的一个实施例的结构示意图；

图5b是图5a的俯视图；

图5c是图5a的左视图；

图6是所述自定位销轴装入销孔且尚未旋转时的一端端部结构示意图；

图7是图6所示端部在所述自定位销轴顺时针旋转锁定后的状态示意图；

图8是所述自锁控制电路的电路原理图。

附图说明：

1.销轴；11.销轴本体；111.中间段；112.左段；113.右段；114.定位槽；12.第一距离套；13.第一轴承；14.第二距离套；15.电机套筒；16.第二轴承；17.第三距离套；18.螺钉；19.驱动电机；

2.轴孔；21.卡环；211.卡勾。

具体实施方式

本发明公开了一种自定位销轴1，如图1-3所示，包括销轴本体11、驱动电机19和电机套筒15。所述销轴本体包括与销孔存在配合关系的中间段111，还包括位于中间段的右端的右段113，或者同时包括分别位于中间段的左端和右端的左段112和右段113。左段和右段上均设有一个定位槽114，所述定位槽在垂直于中间段的轴心线的平面上沿圆弧形延伸，该圆弧形的圆心位于中间段的轴心线上。所述定位槽至少一端开口。当同时包括左段和右段时，左段和右段中至少其一的径向外轮廓不超出中间段的相应端端部的径向外轮廓。所述中间段的一个端部同轴设有一段内孔，当中间段的该端部设有左段或右段时，该内孔向外延伸贯穿左段或右段的端面。所述电机套筒可以通过第一轴承13和第二轴承16旋转支撑在所述内孔中。所述驱动电机同轴固定安装在所述电机套筒内，使得所述驱动电机和电机套筒可以相对所述销轴本体同步定轴旋转。所述内孔的底面中央沿轴向设有花键孔，所述驱动电机的输出轴***所述花键孔并以此与所述销轴本体花键联接，如此一来所述销轴本体可以在所述驱动电机的带动下进行旋转。

关于左段和右段相比中间段在径向上的大小关系，当只包含右段时，右段的径向外轮廓可以不超出中间段的右端部外轮廓，但优选为超出中间段的右端部外轮廓，这样在安装销轴本体时可方便借助右段进行轴向定位。当同时包括左段和右段时，左段和右段的径向外轮廓可以分别不超出中间段的左端部和右端部的径向外轮廓，也可以左段的径向外轮廓不超出中间段的左端部的径向外轮廓，而右段的径向外轮廓超出中间段的右端部的径向外轮廓。

关于所述内孔，当只包含右段时，所述内孔优选设置在中间段的右端部。当同时包括左段和右段时，所述内孔优选设置在中间段直径较大一端的端部。

关于左段和右段的外形，不做限定。

所述定位槽是双侧壁的凹槽。关于所述定位槽的开口，可以一端开口、一端封闭，也可以两端开口，此时所述定位槽为通槽。所述定位槽优选为敞口槽，以方便加工，敞口处位于左段和右段的径向外表面上。非敞口时也可以称为定位孔。

所述定位槽可用于所述自定位销轴进行轴孔配合后的周向位置锁定，是销轴本体上自带的锁定结构，只要在销孔上配合简单的结构，通过将销轴本体定轴旋转一定角度即可实现锁止，操作简单快捷。

所述定位槽内安装有位移传感器和压力传感器，所述位移传感器和压力传感器的传感信号输出到一单片机，再采用所述单片机控制所述驱动电机的启停。所述单片机采集位移传感器和压力传感器的监测值，当监测位移值达到相应预设标准值时，所述单片机控制所述驱动电机工作，所述驱动电机带动所述销轴旋转，当监测压力值达到相应预设标准值时，所述单片机控制驱动电机停止转动，此时认为该自定位销轴已安装到位并已完成位置锁定。所述单片机通常安装在独立设置的中控台内。

当监测压力值因其他因素导致小于相应预设标准值时，所述单片机再次控制所述驱动电机工作，直至所述监测压力值达到相应预设标准值，所述单片机控制驱动电机停止工作，以此保证销轴不会因振动等因素而造成自定位失效。可见所述自定位销轴可以实现智能定位和锁止，可靠性高。因此所述自定位销轴在用于振动较大、人工安装不便等场合时优势非常明显，不仅能显著降低安装操作人员的工作强度、提高其工作安全性，还能显著提高销连接结构的工作可靠性。

所述内孔的孔壁上可以设有内外两处环形槽，所述电机套筒通过第一轴承13和第二轴承16旋转支撑在所述内孔中，相应轴承的外圈对应嵌装于所述环形槽内，所述环形槽用于轴承的外圈的轴向限位。相应轴承的内圈固定安装在所述电机套筒上。

所述电机套筒的外面还通过螺钉18固定安装有第一距离套12、第二距离套14和第三距离套17，轴向上所述第二距离套位于两组轴承之间，所述第一距离套位于靠内的轴承的内侧，所述第三距离套位于靠外的轴承的外侧。所述第一距离套、第二距离套和第三距离套与相应的轴承内圈轴向相抵靠，与相应轴承的外圈均不接触。所述第一距离套、第二距离套和第三距离套用于相应轴承的内圈的轴向限位。

所述定位槽的弧心角优选在60-90度之间。

对于右段的径向外轮廓超出中间段的右端部的径向外轮廓的情况，中间段可以采用等径轴结构或左小右大的阶梯轴结构。图1、2所示即为中间段采用左小右大的阶梯轴结构且同时存在左段和右段时的实施例。此时，所述内孔优选设置在中间段的右端部。

无论只有右段还是同时存在左段和右段的情况，左段和右段均优选为与中间段同轴的半圆柱体结构，方便制造。

进一步地，对于同时包括左段和右段的情况，如图1-3所示，左段和右段周向位置优选为相差180度，左段和右段上的定位槽的开口端位于其所在半圆柱体结构的侧平面上，左段上的定位槽的一个开口端与右段上的定位槽的一个开口端周向位置也优选相差180度，这样销轴本体左右两端的锁定在径向上更趋于均衡。

所述单片机优选通过一个自锁控制电路与所述驱动电机的驱动模块连接。如图8所示，所述自锁控制电路包括第一三极管T1、第二三极管T2、第一继电器KM1和第二继电器KM2，第一三极管T1和第二三极管T2的基极各自与单片机的信号输出端连接，由单片机控制第一三极管T1和第二三极管T2的导通和截止。第一三极管的另外两端中一端连接电源的火线L，另一端经第一继电器KM1的线圈连接电源的零线N，第二三极管T2的另外两端中一端经第一继电器KM1的第一常开接点KM11连接电源的火线L，另一端经第二继电器KM2的线圈连接电源的零线N，第一继电器的第二常开接点KM12与第一继电器的第一常开接点KM11并联，第二继电器KM2的常开接点KM21与驱动电机的驱动模块串联在电源的火线L和零线N之间。

其中单片机、第一三极管和第一继电器组成第一级控制电路，单片机、第二三极管和第二继电器组成第二级控制电路。单片机通过控制第一三极管T1，使得第一继电器KM1的线圈得电，然后第一继电器的第一常开接点KM11和第二常开接点KM12先后闭合，实现第一级控制电路自锁，确保电路接通后的稳定性，为第二继电器提供稳定的工作回路，进而确保第二级控制电路接通状态的稳定。单片机通过控制第二三极管T2，使第二继电器KM2的线圈得断电，从而控制驱动电机自动启停。通过设置第一继电器自锁电路，确保第一级控制电路接通后的稳定性，即使所述自定位销轴工作在振动较大的场合，也能确保第二级控制电路的接通。

所述驱动电机还可以设有手动开关K，所述手动开关串联在所述驱动电机的驱动模块所在支路上，本实施例中具体在驱动模块与电源的零线N之间。拆卸自定位销轴时，人工拨动手动开关K，可使驱动电机复位。

所述自定位销轴可以实现智能定位和锁定，自动化程度高，人员劳动强度小，对于涉及高空操作的情况，可以大大降低工作人员的安全风险。

由于在定位过程通过实测位置和压力进行定位情况判断，因此所述自定位销轴的定位可靠性很高，尤其在复杂、恶劣的使用环境下具有无可比拟的优势，例如用于采煤相关的各种专用设备上。

本发明还公开了一种自定位销轴的轴孔安装结构，如图4-7所示，包括销孔2和上述自定位销轴1，所述中间段与所述销孔轴孔配合安装。所述销孔所在零件靠近销轴本体端部的一个或两个端面上各自固定有一个卡环21，通常一个端面固定有卡环的，与只设置右段的销轴主体配合安装，两个端面都固定有卡环的，与同时包括左段和右段的销轴主体配合安装。所述卡环上设有一段悬伸的扇环形卡勾211。所述卡勾的半径与所述销轴本体相应端上所述定位槽的圆弧半径相等，卡环安装时应保证卡勾的圆心位于中间段的轴心线上。安装状态下所述卡环的卡勾刚好同心嵌在所述销轴本体相应端上的所述定位槽内，从而实现销轴锁定。

当所述销孔的两端均设有所述卡环时，在销轴主体某一端轴向视角下左右两卡环的卡勾的周向伸出方向应设置成相同的旋向。

所述销孔可以是通孔，也可以是盲孔。

为与所述销轴本体的结构相适应，当所述销轴本体为阶梯轴结构时，所述销孔也设置为阶梯孔。

所述卡环优选为等厚的片状结构。

所述卡勾的厚度优选小于相应端上所述定位槽的宽度在0.5mm以内，使得所述卡勾可以自如地进出所述定位槽。

当所述销孔的两端均设有所述卡环时，两个所述卡勾的轴向距离与两个所述定位槽的轴向距离相等。所述轴向距离的度量基准是所述卡勾厚度方向的中心平面和所述定位槽的宽度方向的中心平面。

所述卡环包括固定部和卡勾，所述固定部主要用于卡环的安装，其上可以设置一些螺钉孔。所述卡勾的一端连接在所述固定部的一侧平面上，当左段或右段为与中间段同轴的半圆柱体结构时，相应端的所述卡勾在与所述固定部的连接点处的切线方向优选为垂直于该侧平面，当卡勾***定位槽到底时，左段或右段可以与固定部上相应侧平面可靠贴合，有利于保持销轴安装到位时的位置稳定。

本文中的左、右是为了表述上的便利，不作为对相关结构实际方位的限定，即左右可以对调。