1.本实用新型涉及计数装置领域,具体涉及机电结合式、高精度、高可靠性、抗干扰强的棘轮棘爪计数装置,实现机械数字叠加、高频计数、异频计数功能。
背景技术:
2.为了保证计数装置在使用过程中累计脉冲步数,提供测量、计数和控制功能。目前,常见的计数装置有电磁吸合式计数装置、步进电机式累加计数装置等,但是受频率、精度与测量速率等因素制约,适用范围有限。
3.现有技术中计数装置大多采用的齿轮平面传动,导致目前现有计数装置传动精度低、传动效率低、适用范围窄、使用寿命低、体积大等缺点。
4.现有技术中计数装置缺乏往复式机械传动,导致计数装置工作不稳定、传动功能单一、不安装不便捷、性能不优越、环境适应性不高、抗干扰能力差、易停走等缺点;同时,缺乏对电路板恒流和过载保护,从而造成步进电机部件输出力矩输出不稳定,电路元器件多,电路结构复杂,发热量大,硬件成本高的问题,不便于电路维护和检修等缺点。
技术实现要素:
5.为了解决上述问题,本实用新型提供一种结构简单,传动更平稳、可靠性更高,更便于加工,成本经济的一种棘轮棘爪计数装置。
6.本实用新型一种棘轮棘爪计数装置,包括壳体及设置在壳体内用于计数的计数轮组件和步进电机,计数轮组件包括多个数码轮及连接相邻两个数码轮的进位轮,首个数码轮为个位数码轮,所述步进电机通过齿轮往复式传动装置与个位数码轮相连;
7.所述齿轮往复式传动装置上还设置有复位装置;
8.所述步进电机上连接有用于接收脉冲信号,并控制步进电机动作的电路板;
9.当步进电机收到脉冲信号,步进电机动作一次,步进电机驱动齿轮往复式传动装置动作使得复位装置发生形变,并带动个位数码轮转动计数一次;
10.当复位装置复位,带动齿轮往复式传动装置和步进电机复位。
11.优选地,齿轮往复式传动装置包括啮合相连的棘轮和棘爪,所述棘轮与个位数码轮固定相连,且棘轮的转动轴线与个位数码轮的转动轴线位于同一直线上;
12.所述棘爪上固定设置有一从动轮,从动轮通过啮合相连的主动轮与步进电机的输出轴相连,所述主动轮固定套接在步进电机的输出轴上;
13.所述主动轮的转动轴线与从动轮的转动轴线相互垂直设置。
14.优选地,主动轮和从动轮均为凸轮状,主动轮和从动轮上突出部分的周面上均设置有用于模数相同且相互啮合的齿牙。
15.优选地,复位装置包括复位扭簧,所述主动轮上固定连接有复位扭簧安装座,所述复位扭簧安装座的中心轴线与主动轮的转动轴线位于同一直线上;
16.所述电机设置在电机座内,电机座与壳体固定相连,且电机的输出轴从电机座的
一侧面伸出,该侧面上设置有一限位槽,所述主动轮位于限位槽内;
17.所述复位扭簧的中部套接在复位扭簧安装座上,且复位扭簧的一端通过扭簧挡销与电机座固定相连,另一端与所述主动轮固定相连;
18.当个位数码轮完成一次计数,主动轮与限位槽的一侧相抵,当复位扭簧复位,主动轮与限位槽上相对应的另一侧相抵。
19.优选地,还包括用于防止棘轮反转的止逆簧,所述止逆簧的一端与壳体固定相连,另一端与棘轮上齿牙相抵。
20.优选地,棘轮每转过1棘齿,转过的角度为36度。
21.优选地,电路板包括保护电路,所述保护电路包括二极管和三极管,所述三极管的集电极与步进电机相连,三极管的发射极和步进电机远离三极管的一端分别与电路板上用于接收脉冲信号的端子相连;
22.还包括第一电阻,第一电阻的一端与步进电机远离三极管的一端相连,第一电阻的另一端与二极管的阴极相连,二极管的阳极与三极管的发射极相连;
23.三极管的基极通过第二电阻与二极管的阴极相连。
24.本实用新型属于机电结合式的传动装置,质量轻、功耗低、电机力矩大、可靠性高,更便于加工,成本经济,环境适应能力强;本实用新型利用齿轮往复式传动装置实现电机与计数轮之间的连接,相较于以往的齿轮连续式传动,传动更平稳、可靠性更高,更便于加工,成本经济。
25.本实用新型步进电机为高低温微型步进电机,相较于以往的电磁吸合式传动,体积更小、功耗更低、输出力矩更大、可靠性更高,更便于加工,成本经济。
26.本实用新型不受计数组件位数限制,实现多位数字累加功能,可对不同频率脉宽下的脉冲信号进行累计叠加计数。
27.本实用新型利用限位槽、复位弹簧及止逆簧使本实用新型具有较强的耐冲击性、抗干扰性、高可靠性。
28.本实用新型中的保护电路在一定输入电压的变化范围内使控制步进电机所需电流在一定要求范围内,从而保证了步进电机输出恒定力矩。该电路所需元器件少且结构简单,解决了步进电机因电压变化带来的电路中电路的波动,从而造成步进电机输出力矩发生变化,传统恒流电路元器件多,电路结构复杂,发热量大,硬件成本高的问题,使得电路便于维护和检修。
附图说明
29.图1为本实用新型的分解示意图。
30.图2为齿轮往复式传动装置示意图。
31.图3为复位装置示意图。
32.图4为齿轮往复式传动装置初始位置示意图。
33.图5为齿轮往复式传动装置中棘轮棘爪啮合转动36
°
示意图。
34.图6为齿轮往复式传动装置复位示意图。
35.图7为保护电路示意图。
36.附图标记:1-壳体,2-计数轮组件,3-步进电机,4-棘轮,5-棘爪,6-从动轮,7-主动
轮,8-复位扭簧,9-电机座,10-止逆簧,11-限位槽,12-电路板。
具体实施方式
37.本实用新型一种棘轮棘爪计数装置,包括壳体1及设置在壳体1内用于计数的计数轮组件2和步进电机3,计数轮组件2包括多个数码轮及连接相邻两个数码轮的进位轮,首个数码轮为个位数码轮,其特征在于,其特征在于,所述步进电机3通过齿轮往复式传动装置与个位数码轮相连;
38.所述齿轮往复式传动装置上还设置有复位装置;
39.所述步进电机3上连接有用于接收脉冲信号,并控制步进电机3动作的电路板12;
40.当步进电机3收到脉冲信号,步进电机3动作一次,步进电机3驱动齿轮往复式传动装置动作使得复位装置发生形变,并带动个位数码轮转动计数一次;
41.当复位装置复位,带动齿轮往复式传动装置和步进电机3复位。
42.齿轮往复式传动装置包括啮合相连的棘轮4和棘爪5,所述棘轮4与个位数码轮固定相连,且棘轮4的转动轴线与个位数码轮的转动轴线位于同一直线上;
43.所述棘爪5上固定设置有一从动轮6,从动轮6通过啮合相连的主动轮7与步进电机3的输出轴相连,所述主动轮7固定套接在步进电机3的输出轴上;
44.所述主动轮7的转动轴线与从动轮6的转动轴线相互垂直设置,相较于以往的齿轮平面啮合式传动,传动更平稳、可靠性更高。
45.主动轮7和从动轮6均为凸轮状,主动轮7和从动轮6上突出部分的周面上均设置有用于模数相同且相互啮合的齿牙。
46.复位装置包括复位扭簧8,所述主动轮7上固定连接有复位扭簧8安装座,所述复位扭簧8安装座的中心轴线与主动轮7的转动轴线位于同一直线上;
47.所述电机设置在电机座9内,电机座9与壳体1固定相连,且电机的输出轴从电机座9的一侧面伸出,该侧面上设置有一限位槽11,所述主动轮7位于限位槽11内;
48.所述复位扭簧8的中部套接在复位扭簧8安装座上,且复位扭簧8的一端通过扭簧挡销与电机座9固定相连,另一端与所述主动轮7固定相连;
49.当个位数码轮完成一次计数,主动轮7与限位槽11的一侧相抵,当复位扭簧8复位,主动轮7与限位槽11上相对应的另一侧相抵。
50.还包括用于防止棘轮4反转的止逆簧10,所述止逆簧10的一端与壳体1固定相连,另一端与棘轮4上齿牙相抵。
51.棘轮4每转过1棘齿,转过的角度为36度。
52.电路板12包括保护电路,所述保护电路包括二极管和三极管,所述三极管的集电极与步进电机3相连,三极管的发射极和步进电机3远离三极管的一端分别与电路板12上用于接收脉冲信号的端子相连;
53.还包括第一电阻,第一电阻的一端与步进电机3远离三极管的一端相连,第一电阻的另一端与二极管的阴极相连,二极管的阳极与三极管的发射极相连;
54.三极管的基极通过第二电阻与二极管的阴极相连。
55.使用时,电路板12上的接线端子接收到外界脉冲信号,使步进电机3的磁钢受通电线圈影响产生洛伦兹力,又因为磁钢为径向充磁,从而驱动步进电机3的输出轴开始转动,
在复位扭簧8的作用下同时实现往复运动;
56.步进电机3通过主动轮7和从动轮6驱动棘爪5动作,棘爪5带动棘轮4转动,并带动计数组件转动计数,完成一次计数;在此过程中,复位扭簧8被压缩,当复位扭簧8复位时,带动主动轮7和步进电机3的输出轴复位。
57.电路板12上的接线端子接收n个脉冲信号计数组件就有n个计数,从而实现计数功能,实际使用时,壳体1可以为上夹板和下夹板。
58.在该典型应用实例当中,复位扭簧8的旋转角度为32.78
°
,复位扭簧8输出力矩为30 g
•
mm,保证复位扭簧8输出力矩为步进电机3输出力矩的三分之一;步进电机3输出力矩≥90g
•
mm,功耗小于100ma,通电线圈线径规格为0.04mm、匝数规格为500匝;可接收外界脉冲信号最小响应脉宽为10ms,脉冲信号最大响应频率为25hz;电路板12可实现过载保护功能。
59.步进电机3为高低温微型步进电机3,相较于以往的电磁吸合式传动,体积更小、功耗更低、输出扭矩更大、可靠性更高、更便于加工,成本经济。