一种机械旋转限位装置及限位方法
阅读说明：本技术 一种机械旋转限位装置及限位方法 (Mechanical rotation limiting device and limiting method ) 是由 王得良 王蓉 周月新 贾福鹏 刘露斌 于 2020-12-11 设计创作，主要内容包括：本发明属于舵机限位技术,涉及一种机械旋转限位装置及限位方法,可用于对包括舵机在内的各种旋转结构进行角度限位。目前舵机工作位移采用微动开关进行限制,安装空间大,安全系数低。本发明限位器盖中部具有空心轴,依次套装有若干限位圆盘、限位块、垫圈和限位垫片,并通过90°沉头螺钉和尼龙自锁螺母连接；限位圆盘具有一定角度范围的内环形槽和外环形槽；限位块在靠限位圆盘的端面上具有第一环形槽；在限位器盖上固定安装有内限位销轴,其自由端插入内环形槽中；中间限位销轴插入相邻限位圆盘的外环形槽和内环形槽中；外限位销轴一端插入第一环形槽和外环形槽中。利用限位销轴与限位块、限位圆盘的环形导向槽,形成可滑动键联接结构。(The invention belongs to a steering engine limiting technology, and relates to a mechanical rotation limiting device and a limiting method, which can be used for carrying out angle limiting on various rotating structures including a steering engine. At present, the working displacement of the steering engine is limited by a microswitch, the installation space is large, and the safety factor is low. The middle part of the limiter cover is provided with a hollow shaft, a plurality of limiting discs, limiting blocks, washers and limiting gaskets are sequentially sleeved on the limiting cover and are connected with a nylon self-locking nut through 90-degree countersunk screws; the limiting disc is provided with an inner annular groove and an outer annular groove within a certain angle range; the limiting block is provided with a first annular groove on the end surface close to the limiting disc; an inner limiting pin shaft is fixedly arranged on the limiter cover, and the free end of the inner limiting pin shaft is inserted into the inner annular groove; the middle limiting pin shaft is inserted into the outer annular groove and the inner annular groove of the adjacent limiting disc; one end of the outer limiting pin shaft is inserted into the first annular groove and the outer annular groove. A slidable key connecting structure is formed by utilizing the limiting pin shaft, the limiting block and the annular guide groove of the limiting disc.)
技术领域
本发明属于舵机限位技术，涉及一种机械旋转限位装置及限位方法，可用于对包括舵机在内的各种旋转结构进行角度限位。
背景技术
目前，舵机工作位移一般采用微动开关进行限制，其工作原理是通过随舵机鼓轮转动的凸块碾压微动开关的按钮，断开电机或离合器输入电路，从而限制舵机位移输出，达到控制飞机的飞行姿态。
该方案的缺点是使用受限于舵机的工作方式，安装空间大，安全系数低。
发明内容
本发明的目的是：提出一种机械旋转限位装置及限位方法，满足串联式电动操纵舵机输出轴直线位移限制要求。
本发明的技术方案是：一种机械旋转限位装置，该装置包括尼龙自锁螺母、限位器盖、外限位销轴、垫圈、限位垫片、90°沉头螺钉、限位块、内限位销轴、若干限位圆盘以及若干中间限位销轴；
其中所述限位器盖为支撑件，中部具有空心轴，在该空心轴上依次套装有所述若干限位圆盘、限位块、垫圈和限位垫片，并通过90°沉头螺钉和尼龙自锁螺母连接；
所述限位圆盘为圆环状结构，在靠近内侧的端面上具有一定角度范围的内环形槽，在靠近外侧的端面上具有一定角度范围的外环形槽；
所述限位块为圆环状结构，且在靠限位圆盘的端面上具有角度范围为θ1的第一环形槽，该限位块与需要被限位的机械旋转构件连接；
在所述限位器盖上固定安装有内限位销轴，其自由端插入相邻限位圆盘的内环形槽中；中间限位销轴的一端插入相邻限位圆盘的外环形槽中，另一端插入相邻限位圆盘的内环形槽中；
所述外限位销轴一端插入所述第一环形槽中，另一端插入相邻限位圆盘的外环形槽中。
有利地，各环形槽在端部的形状为半圆形。
有利地，通过选择适当数量的垫圈保证限位器盖、限位圆盘和限位块相互之间具有一定的适于旋转的轴向间隙。
有利地，总轴向间隙不小于0.1mm。
有利地，安装时，在各旋转接触面之间轻微涂覆润滑脂。
有利地，所述限位器盖、限位圆盘、限位块、限位垫片和90°沉头螺钉由40CrNiMoA合金钢材料制作。
有利地，垫圈由1Cr18Ni9Ti不锈钢材料制作。
有利地，限位器盖、各限位销轴、各限位圆盘、限位块、限位垫片进行调质处理。
有利地，采用一个限位圆盘，此时不需要中间限位销轴，仅采用内限位销轴和外限位销轴。
本发明还提供一种机械旋转限位方法，该方法采用上述机械限位装置，包括以下步骤：
S1、根据所需要的旋转限位角度，选取适当的限位圆盘及相应的中间限位销轴，保证所有限位圆盘内环形槽角度之和、外环形槽角度之和、以及第一环形槽的角度总和为所述需要的旋转限位角度；
S2、将限位块旋转至极限限位位置，将机械旋转构件旋转至相应的极限位置，并将限位块与需要被限位的机械旋转构件连接；
S3、使用时，通过该机械限位装置进行限位。
本发明的特征在于：利用限位圆柱与限位块、限位圆盘的环形导向槽，形成可滑动键联接结构，利用限位销柱传递扭矩和限位，将旋转运动逐级传递，实现旋转角度叠加，使限位装置在其自身的角度范围内转动。总旋转角度决定于限位圆柱和环形槽结构的组合形式。
附图说明
图1为本发明舵机机械限位装置的剖视示意图；
图2为限位器盖的剖视示意图；
图3为限位圆盘示意图；
图4为限位块示意图。
具体实施方式
下面对本发明做进一步详细说明。参见附图1，
一种机械旋转限位装置，包括尼龙自锁螺母1、限位器盖2、外限位销轴3、垫圈4、限位垫片5、90°沉头螺钉6、限位块7、限位圆盘8和内限位销轴9。限位器盖2为支撑件，盖体中部凸起部位是空心轴，90°沉头螺钉6穿过空心轴，用尼龙自锁螺母1将所有零件固定在限位器盖2上。限位圆盘8处在限位器盖2与限位块7之间，垫圈4、限位垫片5装在限位圆盘8与90°沉头螺钉6之间，垫圈4靠近限位圆盘8，通过选择适当数量的垫圈4保证限位器盖2、限位圆盘8和限位块7相互之间具有一定的适于旋转的轴向间隙，总轴向间隙不小于0.1mm。
限位块7为圆环状结构，且在靠限位圆盘8一端的环形体，在环形体内端面具有设定角度的第一环形槽10，槽相位不限，槽角度范围为θ1，在环形体外端面具有垫片安装槽，在该垫片安装槽内依次安装有垫圈4和限位垫片5；限位块7在其远离限位圆盘8的环形体上具有能够插入所述90°沉头螺钉6的通孔。
限位圆盘8呈为圆环状结构，在其两端面上具有设定角度的环形槽，两槽相位不限；靠近限位块7端面上的外环形槽13角度范围为θ2，靠近限位器盖2端面上的内环形槽14角度范围为θ3；两端面的环形槽在端部的形状为半圆形。在限位块7和限位圆盘8的组合在一起后，在相对的槽中安装有可沿环形槽活动的外限位销轴3；在限位器盖2面对限位圆盘8的端面中固定安装有内限位销轴9，在限位器盖2和限位圆盘8的组合在一起后，该内限位销轴9的自由端插在所述限位圆盘8的内环形槽14中。
与限位圆盘8接触的端面有一个限位孔，孔中安装内限位销轴9，并对准限位圆盘8的环形槽。限位块7、限位圆盘8与空心轴之间、限位圆柱3与环形槽之间属于间隙配合。上述配合部位及垫圈与空心轴之间轻微涂覆润滑脂。
利用该机械旋转限位装置进行限位的方法，初始位置时，限位块和限位圆盘的环形槽极限位置一端对齐，限位圆柱处在对齐的极限位置一端。限位块开始转动，当转过θ1°，与处在限位圆盘环形槽极限位置的限位圆柱相接触，随带动限位圆柱沿限位圆盘靠限位块端面上的环形槽滑动，当滑过θ2°，限位圆柱便带动限位圆盘开始转动，当限位圆盘转过θ3°，被装在限位器盖圆孔中的限位圆柱限位，旋转运动结束。限位块转动的角度等于限位块和限位圆盘上所有导向槽角度范围的总和，即：限位块转动的角度θ＝θ1+θ2+θ3。
实施例1：
限位器盖2、限位圆盘8、限位块7、限位垫片5和90°沉头螺钉6由40CrNiMoA合金钢材料制作。外限位销轴3和内限位销轴9由4Cr13不锈钢材料制作。垫圈4由1Cr18Ni9Ti不锈钢材料制作。
限位器盖2、外限位销轴3、内限位销轴9、限位圆盘8、限位块7和限位垫片5零件进行调质处理。
限位器盖2零件表面进行硫氮共渗处理和镀镉处理。限位圆盘8、限位块7、限位垫片5零件表面进行硫氮共渗处理和氧化处理。
限位块7、限位圆盘8、外限位销轴3、内限位销轴9、限位器盖2和垫圈4之间涂有润滑油膏7007。
限位块7的第一环形槽10的角度范围是288°，限位圆盘8两端面的环形槽角度范围相同，内环形槽14和外环形槽13均为288°。
限位块7的总旋转角度θ＝θ1+θ2+θ3＝288°+288°+288°＝864°。
实施例2：
限位装置有3个限位销轴，2个限位圆盘。
限位器盖2、限位圆盘、限位块7、限位垫片5和90°沉头螺钉6由40CrNiMoA合金钢材料制作。限位销轴由4Cr13不锈钢材料制作。垫圈4由1Cr18Ni9Ti不锈钢材料制作。
限位器盖2、限位销轴、限位圆盘、限位块7、限位垫片5零件进行调质处理。
限位器盖2零件表面进行硫氮共渗处理和镀镉处理。限位圆盘、限位块7、限位垫片5零件表面进行硫氮共渗处理和氧化处理。
限位块7、限位圆盘、限位销轴、限位器盖2和垫圈4之间涂有润滑油膏7007。
限位块7的第一环形槽角度范围是288°，第一限位圆盘两端面的环形槽角度范围相同，均为288°，第二限位圆盘一端面的环形槽角度范围为288°，另一端面的环形槽角度范围为144°。
限位块7总旋转角度θ＝288°+288°+288°+288°+144°＝1296°。
实施例3：
限位装置有5个限位销轴，4个限位圆盘。
限位器盖2、限位圆盘、限位块7、限位垫片5和90°沉头螺钉6由40CrNiMoA合金钢材料制作。限位销轴由4Cr13不锈钢材料制作。垫圈4由1Cr18Ni9Ti不锈钢材料制作。
限位器盖2、限位销轴、限位圆盘、限位块7、限位垫片5零件进行调质处理。
限位器盖2零件表面进行硫氮共渗处理和镀镉处理。限位圆盘、限位块7、限位垫片5零件表面进行硫氮共渗处理和氧化处理。
限位块7、限位圆盘8、限位圆柱3、限位器盖2和垫片4之间涂有润滑油膏7007。
限位块7的环形槽角度范围是288°；第一限位圆盘两端面的环形槽角度范围相同，均为288°；另外3个限位圆盘结构相同，一端面的环形槽角度范围为288°，另一端面的环形槽角度范围为144°。
限位块7总旋转角度θ＝288°+288°+288°+288°+144°+288°+144°+288°+144°＝2160°。
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