全能型多转式电动执行机构的制作方法
专利名称：全能型多转式电动执行机构的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电动执行机构，特别涉及一种全能型多转式电动执行机构。
背景技术：
电动执行机构是利用电能作为动力源的执行机构。现有技术中电动执行机构被广泛用于化工、石化、电力、天然气等行业，其通过驱动管道阀门对工业过程进行控制。目前，电动执行机构一般由电动机、减速器、控制器、手动轮、输出轴和壳体构成。在工业现场的应用中，电动执行机构被要求除了能以开关或调节方式进行电动操作外，还需要配置手动轮进行人力手动操作，同时还需要在运行过程中能够提供一系列安全操作方面的设置、保护和报警功能。目前，传统电动执行机构在结构、功能和操作上普遍存在着如下不足或缺陷I)无论采用开关还是调节方式进行操作，均不能实现调速控制，以致于电动执行机构在起动和停止时产生不良电气或机械冲击，同时还容易造成电动执行机构的惰走和振荡；2)手动和电动操作的切换通过人工进行，费力费时；3)采用增量型传感器必须使用电池才能保证在断电后阀位数据不会丢失；4)外形结构复杂、笨重，而且现场安装时还会受到一些位置或方向的限制。
发明内容本实用新型为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种外形结构简单，整体结构紧凑，安装位置和方向比较灵活，能实现调速控制和绝对位置编码，手动/电动之间的切换无须人工干预、省时省力的全能型多转式电动执行机构。本实用新型为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是全能型多转式电动执行机构，包括壳体、电动机、蜗轮减速器、手动轮和输出轴，其特征在于所述壳体为T型结构，壳体上制有五面端口，所述电动机和手动轮分别安装在壳体前端口和上端口位置，所述壳体的一侧端口安装有速度控制器和操作面板，所述速度控制器用于控制电动机起动、停止和运行及调节其转速，所述壳体的另一侧端口安装有接线端子，所述壳体的下端口为与外界阀门连接的输出端；所述蜗轮减速器与手动轮之间设有无扰切换结构；所述电动执行机构还包括输出轴角位移检测装置，所述角位移检测装置由位置传动轴及安装在其上的绝对位置编码器构成，所述位置传动轴由输出轴驱动。本实用新型还可以采取的技术方案为所述速度控制器由输入输出单元、主处理单元和三相交流驱动单元构成；所述输入输出单兀由输入输出控制芯片及外围电路、一组七个光电I禹合器及一组十个继电器构成；光电耦合器作为输入接口电路接收外部信号，继电器作为输出接口电路用于输出内部信号，输入输出控制芯片用以将各光电耦合器输入的并行输入信号转换成串行信号后传输给主处理单元，同时将主处理单元输出的串行信号转换成并行信号后通过各继电器输出；所述主处理单元由主控芯片及外围电路构成，该芯片中的存储器内烧写有主控制软件程序，所述主处理单元分别与输入输出单元、操作面板、绝对位置编码器及电动机的过热/过载传感器连接，其用于接收远端输入信号、近端输入信号、阀位数据信号及电动机过热/过载信号，信号经处理、数据运算后，输出给三相交流驱动单元，以控制电动机的运转；所述三相交流驱动单元由变频控制芯片及外围电路、Dl D6整流二极管、Ql Q6绝缘栅双极晶体管(IGBT)构成；D1 D6整流二极管用以将工频三相交流电源整流成直流电源，Ql Q6绝缘栅双极晶体管用以将直流电源调制成电压和频率均可调节的三相交流电源；变频控制芯片用于控制Ql Q6绝缘栅双极晶 体管的通断时序。所述绝对位置编码器采用霍尔多圈绝对位置编码器，其包括外壳和电路板，所述外壳内安装有依次进位连接的多级计数齿轮，所述每级计数齿轮由齿轮本体及与其整体加工成型沿轴向设置的一个进位齿构成，相邻级计数齿轮之间安装有进位齿轮，所述进位齿轮分别与前一级计数齿轮的进位齿和后一级计数齿轮的齿轮本体连接；第一级计数齿轮的底端制有轴孔或轴伸结构；所述每级计数齿轮的顶端中心位置均固装有一块磁钢，所述电路板上与每块磁钢对正的位置均安装有一个霍尔传感器。所述每个进位齿轮上均设有一组压紧定位结构，所述压紧定位结构由设在进位齿轮上两齿之间的滚珠及压紧在滚珠上的弹性元件构成。所述无扰切换结构由双向逆止器和差动轮系构成，所述双向逆止器包括连接手动轮的手驱轴，所述手驱轴与减速器的蜗轮分别套装在输出轴的两端，所述手驱轴上一体制有沿圆周均布的数个拨爪，所述手驱轴的外部套装有端盖，所述端盖内在拨爪的外部固定嵌装有外环，所述拨爪的内部设有套装在输出轴上且带有数个均布凸块的星轮，所述凸块分别插入相邻拨爪之间的空腔内，在星轮外圆面上凸块的两侧对称制有楔面，在两楔面与外环的内圆面之间分别嵌装有滚柱，在两滚柱之间设有穿装在凸块上的弹簧；所述差动轮系安装在手驱轴和蜗轮之间，其由手驱轮、电驱轮、设在手驱轮和电驱轮之间的动轮组构成，所述手驱轮由星轮驱动，所述电驱轮与蜗轮固定连接，所述动轮组由沿圆周均布的数个动轮、支撑动轮的轮架和插装在动轮与轮架上的轮轴构成，所述动轮与两侧的手驱轮和电驱轮均形成齿啮合，所述动轮组与输出轴连接。本实用新型具有的优点和积极效果是采用上述结构，具有如下几方面的优点I、T型壳体一方面使整体结构紧凑，另一方面使执行机构输出轴保持垂直或水平方向与阀门安装，而且不会影响执行机构的现场接线、面板显示和手动操作；2、速度控制器实现了电动机的速度调节，使电动执行机构按规定的速度运行时均以低速起动或停止，从而有效地避免了电气或机械冲击，同时精确驱动阀门定位；3、无扰切换结构实现了手动和电动操作的自动切换，从而节省了人力；4、输出轴连接绝对位置编码器，避免了断电后阀位数据的丢失，实现绝对位置编码。
图I本实用新型的功能原理图；[0026]图2是本实用新型的结构示意图；图3是本实用新型的总体控制原理图；图4是图3中输入输出单元的电路原理图；图5是图3中主控单元的电路原理体；图6是图3中三相交流驱动单元的电路原理图；图7是霍尔多圈绝对位置编码器的结构原理图；图8是霍尔多圈绝对位置编码器的结构示意图；图9是图8中两级计数齿轮配合的俯视图；图10是无扰切换结构的结构原理图；图11是无扰切换结构的结构示意图；图12是图11中A-A剖视图；图13是图11中B-B剖视图。图中1、壳体；2、电动机；3、蜗轮减速器；3_1、蜗轮；4、手动轮；5、输出轴；6_1、速度控制器；6-2、操作面板；7、接线端子；8、无扰切换结构；8-1手驱轴、8-1-1、拨爪；8_2、端盖；8-3、外环；8-4、星轮；8-4-1、凸块；8-5、滚柱；8_6、弹簧；8_7、手驱轮；8_8、电驱轮；
8-9、动轮；8-10、轮架；8-11、轮轴；9、绝对位置编码器；9_1、外壳；9_2、电路板；9_3、第一级计数齿轮；9-3-1、齿轮本体；9-3-2、第二级进位齿；9-4、第一级磁钢；9_5、第一级霍尔传感器；9-6、第二级计数齿轮；9_6_1、齿轮本体；9_6_2、第二级进位齿；9_7、第二级磁钢；9_8、第二级霍尔传感器；9_9、第二级计数齿轮；9_10、第二级磁钢；9_11、第二级霍尔传感器；9-12、第二级进位齿轮；9-13、第三级进位齿轮；9-14、滚珠；9_15、弹性元件。
具体实施方式
为能进一步了解本实用新型的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下请参阅图1-13，全能型多转式电动执行机构，包括壳体I、电动机2、蜗轮减速器3、手动轮4和输出轴5。所述壳体为T型结构，壳体上制有五面端口。所述电动机和手动轮分别安装在壳体前端口和上端口位置，所述壳体的一侧端口安装有速度控制器6-1和操作面板6-2，所述速度控制器用于控制电动机起动、停止和运行及调节其转速，操作面板上具体设有操作旋钮、IR(红外线接收器)、LCD(液晶显示屏)。所述壳体的另一侧端口安装有接线端子7。所述壳体的下端口为与外界阀门连接的输出端。所述蜗轮减速器与手动轮之间设有无扰切换结构8。所述电动执行机构还包括输出轴角位移检测装置，所述角位移检测装置由位置传动轴及安装在其上的绝对位置编码器9构成，所述位置传动轴由输出轴驱动。上述速度控制器由输入输出单元、主处理单元和三相交流驱动单元构成。所述输入输出单兀由输入输出控制芯片及外围标准电路、一组七个光电I禹合器及一组十个继电器构成，该控制芯片型号为STM32F103C8。光电耦合器作为输入接口电路接收外部信号，即通过接线端子接收远端控制信号。继电器作为输出接口电路用于输出内部信号，即通过接线端子将主处理单元的输出信号输送到远端控制系统。输入输出控制芯片用以将各光电I禹合器输入的并行输入信号转换成串行信号后传输给主处理单兀，同时将主处理单元输出的串行信号转换成并行信号后通过各继电器输出。[0043]所述主处理单元由主控芯片及外围标准电路构成，芯片型号为STM32F103VC。该芯片中的存储器内烧写有主控制软件程序。所述主处理单元分别与输入输出单元、操作面板、绝对位置编码器及电动机的过热/过载传感器连接，其用于接收远端输入信号、就地输入信号、阀位数据信号及电动机过热/过载信号，信号经处理、数据运算后，输出给三相交流驱动单元，以控制电动机的运转。所述三相交流驱动单元由变频控制芯片及其外围标准电路、Dl D6整流二极管、Ql Q6绝缘栅双极晶体管(IGBT)构成，该控制芯片型号为STM32F103C8。Dl D6整流二极管用以将工频三相交流电源整流成直流电源。Ql Q6绝缘栅双极晶体管用以将直流电源调制成电压和频率均可调节的三相交流电源。变频控制芯片用于控制Ql Q6绝缘栅双极晶体管的通断时序。上述绝对位置编码器可采用现有技术中常用的绝对型旋转光电编码器。从结构紧 凑简单、减少电路元器件和提高对工作环境的适应性等方面考虑，在本实用新型中，所述绝对位置编码器采用霍尔多圈绝对位置编码器。该编码器包括外壳9-1和电路板9-2。所述外壳内安装有依次进位连接的多级计数齿轮，所述每级计数齿轮由齿轮本体及与其整体加工成型沿轴向设置的一个进位齿构成，相邻级计数齿轮之间安装有进位齿轮，所述进位齿轮分别与前一级计数齿轮的进位齿和后一级计数齿轮的齿轮本体连接；第一级计数齿轮的底端制有轴孔或轴伸结构，通过轴孔或轴伸使整个编码器与上述位置传动轴同轴固连。所述每级计数齿轮的顶端中心位置均固装有一块磁钢，具体的，可在每级计数齿轮的顶端中心位置设置与磁钢相匹配的安装孔，磁钢经涂胶并轻压进入该安装孔后与计数齿轮形成刚性连接。所述电路板上与每块磁钢对正的位置均安装有一个霍尔传感器。磁钢与对应霍尔传感器均保持相同的感应距离。上述第一计数齿轮的齿轮本体部分也可采用无齿型结构。上述多级计数齿轮结构为两级及两级以上，图7为三级进位的结构原理图，图8为二级进位的结构示意图。具体的三级进位结构由依次进位连接的第一级计数结构、第二级计数结构和第三级计数结构构成。其中第一级计数结构由第一级计数齿轮9-3、安装在第一级计数齿轮顶端中心位置的第一级磁钢9-4及安装在电路板上的第一级霍尔传感器9-5构成，第一级计数齿轮的底端与传动轴连接，第一级计数齿轮由齿轮本体9-3-1和第二级进位齿9-3-2构成；第二级计数结构由第二级计数齿轮9-6、安装在第二级计数齿轮顶端中心位置的第二级磁钢9-7及安装在电路板上的第二级霍尔传感器9-8构成，第二级计数齿轮由齿轮本体9-6-1和第二级进位齿9-6-2构成；第二级计数结构由第二级计数齿轮9-9、安装在第三级计数齿轮顶端中心位置的第三级磁钢9-10及安装在电路板上的第三级霍尔传感器9-11构成。在上述第二级进位齿和第二级计数齿轮的齿轮本体之间安装有第二级进位齿轮9-12，在第三级进位齿和第三级计数齿轮的齿轮本体之间安装有第三级进位齿轮
9-13。上述霍尔多圈绝对位置编码器的工作原理为将位置编码器安装在装置或设备的传动轴上，具体的，应用在本实用新型所述电动执行机构中时，将编码器安装在位置传动轴上。当输出轴转动时，带动位置传动轴转动，第一级计数齿轮随之转动。当第一级计数齿轮上的第二级进位齿转动到与第二级进位齿轮啮合后，会拨动第二级进位齿轮转动一个齿，而第二级进位齿轮则拨动第二级计数齿轮也转动一个齿，实现一级进位。同理，经一级级进位和传递，η级进位齿将随η-l级计数齿轮转动到与η级进位齿轮啮合后,也会拨动η级进位齿轮和η级计数齿轮转动一个齿,实现η级进位。在该编码器中，磁钢为圆柱体，其N极和S极分列在圆柱体轴线两侧，磁场强度在两极各自中心最大，而且大小相等、方向相反，然后沿两极中心向两极结合面呈递减分布，直至为零。磁钢随各级计数齿轮回转360°，与之对正安装的霍尔传感器就能检测到一个完整的磁场强度正弦波，然后再经霍尔传感器中的运算器将其转化成与转角对应的一组线性数据，最后由霍尔传感器的外围元器件ARM芯片将η组这种线性数据整合成一个绝对位置信号，实现了多圈旋转运动任意位置的检测和编码。 上述各级进位齿轮均通过中心轴安装在外壳内，其运动方式为间歇运动。为提高进位齿轮在进位后的定位精度，所述每个进位齿轮上进一步设有一组压紧定位结构，所述压紧定位结构由设在进位齿轮上两齿之间的滚珠9-14及压紧在滚珠上的弹性元件9-15构成。具体的，弹性元件远离滚珠的一端固装在外壳上，在附图中未表示出。弹性元件可采用常见的压簧或弹片结构。上述弹性压紧定位结构，在进位齿轮的传动过程中，滚珠在弹性元件的推压下始终顶在进位齿轮的两齿之间，使进位齿轮在未被进位齿拨动时保持不动，从而保证了位置数据的连续性和稳定性。上述位置编码器从结构设置上考虑，η级计数齿轮的轴线可相互平行设置，如附图所示，也可同轴安排。当各计数齿轮的轴线采用平行设置的结构时，与计数齿轮对正安装的霍尔传感器可被焊接在同一块电路板上。当各计数齿轮同轴设置时，与计数齿轮对正安装的霍尔传感器需要被焊接在不同的电路板上。从编码器整体尺寸小巧、其内部零件安装方便及便于布线等方面考虑，在本实用新型中，各级计数齿轮的轴线优选为平行设置。上述无扰切换结构由双向逆止器和差动轮系构成，所述双向逆止器包括连接手动轮的手驱轴8-1，所述手驱轴与蜗轮减速器的蜗轮3-1分别套装在输出轴5的两端，所述手驱轴上一体制有沿圆周均布的数个拨爪8-1-1。所述手驱轴的外部套装有端盖8-2，所述端盖内在拨爪的外部固定嵌装有外环8-3。所述拨爪的内部设有套装在输出轴上且带有数个均布凸块的星轮8-4，所述凸块8-4-1分别插入相邻拨爪之间的空腔内。在星轮外圆面上凸块的两侧对称制有楔面，在两楔面与外环的内圆面之间分别嵌装有滚柱8-5，在两滚柱之间设有穿装在凸块上的弹簧8-6，具体的，在凸块上设有穿过弹簧的通孔，弹簧的两端分别作用在两侧滚柱上，在没有外力作用下，弹簧将滚柱压紧在楔面的小端与外环的内圆面上，使星轮与外环处于楔紧状态。所述差动轮系安装在手驱轴和蜗轮之间，其由手驱轮8-7、电驱轮8-8、设在手驱轮和电驱轮之间的动轮组构成。所述手驱轮由星轮驱动，所述电驱轮与蜗轮固定连接。所述动轮组由沿圆周均布的数个动轮8-9、支撑动轮的轮架8-10和插装在动轮与轮架上的轮轴8-11构成。所述动轮与两侧的手驱轮和电驱轮均形成齿啮合，所述动轮组与输出轴连接，即手驱轮带动动轮旋转或电驱轮带动动轮旋转时，动轮均带动输出轴运转，从而实现阀门的开启和关闭。上述手驱轮和电驱轮可采用端面齿轮，动轮相应为为圆柱齿轮；手驱轮、电驱轮和动轮也可采用相配合的锥齿轮结构。另外，上述手驱轮与星轮可做成整体式结构，也可做成分体式结构。当手驱轮和星轮采用分体式结构时，两者通过紧固件或设在配合端面上的凸牙固定连接。上述无扰切换结构的工作原理为手动操作时，人力转动手动轮并通过手驱轴输入操作扭矩，手驱轴上的拨爪推压滚柱脱离楔面小端，使外环和星轮从楔紧变为松动状态，随之拨爪继续推压滚柱，滚柱推压凸块，使星轮与手驱轮同步转动，然后通过齿啮合带动动轮运转。由于蜗杆和蜗轮的自锁作用，电驱轮保持静止状态，则动轮通过轮架和轮轴将手动扭矩传递给输出轴，从而实现了电动执行机构的手动操作。在电动操作时，电动机依次通过连接器、蜗杆、蜗轮和电驱轮输入操作扭矩，驱动动轮转动，由于外环被固定以及滚柱的楔紧作用，星轮和手驱轮保持静止状态，则使动轮通过轮架和轮轴将电动扭矩传递给输出轴，从而实现了电动执行机构的电动操作功能。本实用新型的工作原理为电动操作时，接通外部具有固定幅值和频率的工频三相交流电源(U1 V1W1)，三相交流驱动单元中的Dl D6整流二极管就会将其整流成增大至、 倍幅值的直流电源。当输入输出单元接收到来自过程控制系统的变速操作命令时，STM32F103VC主控芯片经过一系 列数据运算和处理，先由三相交流驱动单元通过Ql Q6绝缘栅双极晶体管以脉宽调制方式将直流电源逆变成电压和频率均可调节的三相交流电源(U2 V2 W2)，再以一定的相序、频率和持续时间接通三相异步电动机，使三相异步电动机按照操作命令要求的方向和转速起动、运行并通过蜗轮减速器、差动轮系和输出轴驱动阀门进行开、关操作。在电动操作过程中，通过存储在主控芯片上的控制软件程序，电动执行机构按规定的速度运行时均以低速起动或停止，从而有效地避免了电气或机械冲击，同时精确驱动阀门定位。手动操作时，无需做任何切换或操作，只要人力转动手动轮输入操作扭矩，就会直接通过无扰切换机构中的双向逆止器和差动轮系驱动输出轴输出操作扭矩。无扰切换机构充分利用了差动轮系两个自由度的传动原理以及双向逆止器输入输出端的止通原理，使得无论是电动操作还是手动操作，均不会对另一种操作造成任何干扰或影响，全面实现了电动执行机构手动和电动操作的自动切换。执行机构运行时，输出轴的旋转运动被位置传动轴传递给传感器的第一级计数齿轮，继而带动多级齿轮组中的各级计数齿轮以进位方式转动。而各级计数齿轮带动磁钢随之转动，将磁钢的磁场强度变化分别传递给各级霍尔传感器，再由其转化成阀位数据并发送给STM32F103VC主控芯片参与控制和阀位显示。此外在运行过程中，当三相异步电动机产生过热或过载现象时,过热/过载传感器将会将过热或过载信号发送给STM32F103VC主控芯片，经处理后通过三相交流驱动单元及时切断三相异步电动机的电源对电动执行机构进行保护。
权利要求1.全能型多转式电动执行机构，包括壳体、电动机、蜗轮减速器、手动轮和输出轴，其特征在于所述壳体为T型结构，壳体上制有五面端口，所述电动机和手动轮分别安装在壳体前端口和上端口位置，所述壳体的一侧端口安装有速度控制器和操作面板，所述速度控制器用于控制电动机起动、停止和运行及调节其转速，所述壳体的另一侧端口安装有接线端子，所述壳体的下端口为与外界阀门连接的输出端；所述蜗轮减速器与手动轮之间设有无扰切换结构；所述电动执行机构还包括输出轴角位移检测装置，所述角位移检测装置由位置传动轴及安装在其上的绝对位置编码器构成，所述位置传动轴由输出轴驱动。
2.根据权利要求I所述全能型多转式电动执行机构，其特征在于所述速度控制器由输入输出单元、主处理单元和三相交流驱动单元构成； 所述输入输出单兀由输入输出控制芯片及外围电路、一组七个光电I禹合器及一组十个继电器构成；光电稱合器作为输入接口电路接收外部信号，继电器作为输出接口电路用于输出内部信号，输入输出控制芯片用以将各光电耦合器输入的并行输入信号转换成串行信号后传输给主处理单元，同时将主处理单元输出的串行信号转换成并行信号后通过各继电器输出； 所述主处理单元由主控芯片及外围电路构成，该芯片中的存储器内烧写有主控制软件程序，所述主处理单元分别与输入输出单元、操作面板、绝对位置编码器及电动机的过热/过载传感器连接，其用于接收远端输入信号、就地输入信号、阀位数据信号及电动机过热/过载信号，信号经处理、数据运算后，输出给三相交流驱动单元，以控制电动机的运转； 所述三相交流驱动单元由变频控制芯片及外围电路、Dl D6整流二极管、Ql Q6绝缘栅双极晶体管(IGBT)构成；D1 D6整流二极管用以将工频三相交流电源整流成直流电源，Ql Q6绝缘栅双极晶体管用以将直流电源调制成电压和频率均可调节的三相交流电源；变频控制芯片用于控制Ql Q6绝缘栅双极晶体管的通断时序。
3.根据权利要求I或2所述全能型多转式电动执行机构，其特征在于所述绝对位置编码器采用霍尔多圈绝对位置编码器，其包括外壳和电路板，所述外壳内安装有依次进位连接的多级计数齿轮，所述每级计数齿轮由齿轮本体及与其整体加工成型沿轴向设置的一个进位齿构成，相邻级计数齿轮之间安装有进位齿轮，所述进位齿轮分别与前一级计数齿轮的进位齿和后一级计数齿轮的齿轮本体连接；第一级计数齿轮的底端制有轴孔或轴伸结构；所述每级计数齿轮的顶端中心位置均固装有一块磁钢，所述电路板上与每块磁钢对正的位置均安装有一个霍尔传感器。
4.根据权利要求3所述全能型多转式电动执行机构，其特征在于所述每个进位齿轮上均设有一组压紧定位结构，所述压紧定位结构由设在进位齿轮上两齿之间的滚珠及压紧在滚珠上的弹性元件构成。
5.根据权利要求1、2或4任一所述全能型多转式电动执行机构，其特征在于所述无扰切换结构由双向逆止器和差动轮系构成，所述双向逆止器包括连接手动轮的手驱轴，所述手驱轴与蜗轮减速器的蜗轮分别套装在输出轴的两端，所述手驱轴上一体制有沿圆周均布的数个拨爪，所述手驱轴的外部套装有端盖，所述端盖内在拨爪的外部固定嵌装有外环，所述拨爪的内部设有套装在输出轴上且带有数个均布凸块的星轮，所述凸块分别插入相邻拨爪之间的空腔内，在星轮外圆面上凸块的两侧对称制有楔面，在两楔面与外环的内圆面之间分别嵌装有滚柱，在两滚柱之间设有穿装在凸块上的弹簧；所述差动轮系安装在手驱轴和蜗轮之间，其由手驱轮、电驱轮、设在手驱轮和电驱轮之间的动轮组构成，所述手驱轮由星轮驱动，所述电驱轮与蜗轮固定连接，所述动轮组由沿圆周均布的数个动轮、支撑动轮的轮架和插装在动轮与轮架上的轮轴构成，所述动轮与两侧的手驱轮和电驱轮均形成齿啮合，所述动轮组与输出轴连接。
6.根据权利要求3所述全能型多转式电动执行机构，其特征在于所述无扰切换结构由双向逆止器和差动轮系构成，所述双向逆止器包括连接手动轮的手驱轴，所述手驱轴与减速器的蜗轮分别套装在输出轴的两端，所述手驱轴上一体制有沿圆周均布的数个拨爪，所述手驱轴的外部套装有端盖，所述端盖内在拨爪的外部固定嵌装有外环，所述拨爪的内部设有套装在输出轴上且带有数个均布凸块的星轮，所述凸块分别插入相邻拨爪之间的空腔内，在星轮外圆面上凸块的两侧对称制有楔面，在两楔面与外环的内圆面之间分别嵌装有滚柱，在两滚柱之间设有穿装在凸块上的弹簧；所述差动轮系安装在手驱轴和蜗轮之间，其由手驱轮、电驱轮、设在手驱轮和电驱轮之间的动轮组构成，所述手驱轮由星轮驱动，所述电驱轮与蜗轮固定连接，所述动轮组由沿圆周均布的数个动轮、支撑动轮的轮架和插装在动轮与轮架上的轮轴构成，所述动轮与两侧的手驱轮和电驱轮均形成齿啮合，所述动轮组与输出轴连接。
专利摘要本实用新型涉及全能型多转式电动执行机构，包括壳体、电动机、减速器、手动轮和输出轴，其特点是壳体为T型结构，电动机和手动轮分别安装在壳体前端口和上端口，壳体的一侧端口安装有速度控制器和操作面板，壳体的另一侧端口安装有接线端子，壳体的下端口为输出端；减速器与手动轮之间设有无扰切换结构；电动执行机构还包括由位置传动轴及绝对位置编码器构成输出轴角位移检测装置。上述T型壳体整体结构紧凑，使输出轴保持垂直或水平方向与阀门安装，不会影响现场接线、面板显示和手动操作；速度控制器实现了电动机的速度调节，有效地避免了电气或机械冲击，精确驱动阀门定位；无扰切换结构实现了手动和电动操作的自动切换，节省了人力；绝对位置编码器避免了断电后阀位数据的丢失。
文档编号F16K31/05GK202469147SQ20122006931
公开日2012年10月3日 申请日期2012年2月29日 优先权日2012年2月29日
发明者任慧远, 刘占军, 赵建民, 赵秋光, 郭文琪 申请人:天津祥嘉流体控制系统有限公司
技术领域：
本实用新型涉及电动执行机构，特别涉及一种全能型多转式电动执行机构。
背景技术：
电动执行机构是利用电能作为动力源的执行机构。现有技术中电动执行机构被广泛用于化工、石化、电力、天然气等行业，其通过驱动管道阀门对工业过程进行控制。目前，电动执行机构一般由电动机、减速器、控制器、手动轮、输出轴和壳体构成。在工业现场的应用中，电动执行机构被要求除了能以开关或调节方式进行电动操作外，还需要配置手动轮进行人力手动操作，同时还需要在运行过程中能够提供一系列安全操作方面的设置、保护和报警功能。目前，传统电动执行机构在结构、功能和操作上普遍存在着如下不足或缺陷I)无论采用开关还是调节方式进行操作，均不能实现调速控制，以致于电动执行机构在起动和停止时产生不良电气或机械冲击，同时还容易造成电动执行机构的惰走和振荡；2)手动和电动操作的切换通过人工进行，费力费时；3)采用增量型传感器必须使用电池才能保证在断电后阀位数据不会丢失；4)外形结构复杂、笨重，而且现场安装时还会受到一些位置或方向的限制。
发明内容本实用新型为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种外形结构简单，整体结构紧凑，安装位置和方向比较灵活，能实现调速控制和绝对位置编码，手动/电动之间的切换无须人工干预、省时省力的全能型多转式电动执行机构。本实用新型为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是全能型多转式电动执行机构，包括壳体、电动机、蜗轮减速器、手动轮和输出轴，其特征在于所述壳体为T型结构，壳体上制有五面端口，所述电动机和手动轮分别安装在壳体前端口和上端口位置，所述壳体的一侧端口安装有速度控制器和操作面板，所述速度控制器用于控制电动机起动、停止和运行及调节其转速，所述壳体的另一侧端口安装有接线端子，所述壳体的下端口为与外界阀门连接的输出端；所述蜗轮减速器与手动轮之间设有无扰切换结构；所述电动执行机构还包括输出轴角位移检测装置，所述角位移检测装置由位置传动轴及安装在其上的绝对位置编码器构成，所述位置传动轴由输出轴驱动。本实用新型还可以采取的技术方案为所述速度控制器由输入输出单元、主处理单元和三相交流驱动单元构成；所述输入输出单兀由输入输出控制芯片及外围电路、一组七个光电I禹合器及一组十个继电器构成；光电耦合器作为输入接口电路接收外部信号，继电器作为输出接口电路用于输出内部信号，输入输出控制芯片用以将各光电耦合器输入的并行输入信号转换成串行信号后传输给主处理单元，同时将主处理单元输出的串行信号转换成并行信号后通过各继电器输出；所述主处理单元由主控芯片及外围电路构成，该芯片中的存储器内烧写有主控制软件程序，所述主处理单元分别与输入输出单元、操作面板、绝对位置编码器及电动机的过热/过载传感器连接，其用于接收远端输入信号、近端输入信号、阀位数据信号及电动机过热/过载信号，信号经处理、数据运算后，输出给三相交流驱动单元，以控制电动机的运转；所述三相交流驱动单元由变频控制芯片及外围电路、Dl D6整流二极管、Ql Q6绝缘栅双极晶体管(IGBT)构成；D1 D6整流二极管用以将工频三相交流电源整流成直流电源，Ql Q6绝缘栅双极晶体管用以将直流电源调制成电压和频率均可调节的三相交流电源；变频控制芯片用于控制Ql Q6绝缘栅双极晶 体管的通断时序。所述绝对位置编码器采用霍尔多圈绝对位置编码器，其包括外壳和电路板，所述外壳内安装有依次进位连接的多级计数齿轮，所述每级计数齿轮由齿轮本体及与其整体加工成型沿轴向设置的一个进位齿构成，相邻级计数齿轮之间安装有进位齿轮，所述进位齿轮分别与前一级计数齿轮的进位齿和后一级计数齿轮的齿轮本体连接；第一级计数齿轮的底端制有轴孔或轴伸结构；所述每级计数齿轮的顶端中心位置均固装有一块磁钢，所述电路板上与每块磁钢对正的位置均安装有一个霍尔传感器。所述每个进位齿轮上均设有一组压紧定位结构，所述压紧定位结构由设在进位齿轮上两齿之间的滚珠及压紧在滚珠上的弹性元件构成。所述无扰切换结构由双向逆止器和差动轮系构成，所述双向逆止器包括连接手动轮的手驱轴，所述手驱轴与减速器的蜗轮分别套装在输出轴的两端，所述手驱轴上一体制有沿圆周均布的数个拨爪，所述手驱轴的外部套装有端盖，所述端盖内在拨爪的外部固定嵌装有外环，所述拨爪的内部设有套装在输出轴上且带有数个均布凸块的星轮，所述凸块分别插入相邻拨爪之间的空腔内，在星轮外圆面上凸块的两侧对称制有楔面，在两楔面与外环的内圆面之间分别嵌装有滚柱，在两滚柱之间设有穿装在凸块上的弹簧；所述差动轮系安装在手驱轴和蜗轮之间，其由手驱轮、电驱轮、设在手驱轮和电驱轮之间的动轮组构成，所述手驱轮由星轮驱动，所述电驱轮与蜗轮固定连接，所述动轮组由沿圆周均布的数个动轮、支撑动轮的轮架和插装在动轮与轮架上的轮轴构成，所述动轮与两侧的手驱轮和电驱轮均形成齿啮合，所述动轮组与输出轴连接。本实用新型具有的优点和积极效果是采用上述结构，具有如下几方面的优点I、T型壳体一方面使整体结构紧凑，另一方面使执行机构输出轴保持垂直或水平方向与阀门安装，而且不会影响执行机构的现场接线、面板显示和手动操作；2、速度控制器实现了电动机的速度调节，使电动执行机构按规定的速度运行时均以低速起动或停止，从而有效地避免了电气或机械冲击，同时精确驱动阀门定位；3、无扰切换结构实现了手动和电动操作的自动切换，从而节省了人力；4、输出轴连接绝对位置编码器，避免了断电后阀位数据的丢失，实现绝对位置编码。
图I本实用新型的功能原理图；[0026]图2是本实用新型的结构示意图；图3是本实用新型的总体控制原理图；图4是图3中输入输出单元的电路原理图；图5是图3中主控单元的电路原理体；图6是图3中三相交流驱动单元的电路原理图；图7是霍尔多圈绝对位置编码器的结构原理图；图8是霍尔多圈绝对位置编码器的结构示意图；图9是图8中两级计数齿轮配合的俯视图；图10是无扰切换结构的结构原理图；图11是无扰切换结构的结构示意图；图12是图11中A-A剖视图；图13是图11中B-B剖视图。图中1、壳体；2、电动机；3、蜗轮减速器；3_1、蜗轮；4、手动轮；5、输出轴；6_1、速度控制器；6-2、操作面板；7、接线端子；8、无扰切换结构；8-1手驱轴、8-1-1、拨爪；8_2、端盖；8-3、外环；8-4、星轮；8-4-1、凸块；8-5、滚柱；8_6、弹簧；8_7、手驱轮；8_8、电驱轮；
8-9、动轮；8-10、轮架；8-11、轮轴；9、绝对位置编码器；9_1、外壳；9_2、电路板；9_3、第一级计数齿轮；9-3-1、齿轮本体；9-3-2、第二级进位齿；9-4、第一级磁钢；9_5、第一级霍尔传感器；9-6、第二级计数齿轮；9_6_1、齿轮本体；9_6_2、第二级进位齿；9_7、第二级磁钢；9_8、第二级霍尔传感器；9_9、第二级计数齿轮；9_10、第二级磁钢；9_11、第二级霍尔传感器；9-12、第二级进位齿轮；9-13、第三级进位齿轮；9-14、滚珠；9_15、弹性元件。
具体实施方式
为能进一步了解本实用新型的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下请参阅图1-13，全能型多转式电动执行机构，包括壳体I、电动机2、蜗轮减速器3、手动轮4和输出轴5。所述壳体为T型结构，壳体上制有五面端口。所述电动机和手动轮分别安装在壳体前端口和上端口位置，所述壳体的一侧端口安装有速度控制器6-1和操作面板6-2，所述速度控制器用于控制电动机起动、停止和运行及调节其转速，操作面板上具体设有操作旋钮、IR(红外线接收器)、LCD(液晶显示屏)。所述壳体的另一侧端口安装有接线端子7。所述壳体的下端口为与外界阀门连接的输出端。所述蜗轮减速器与手动轮之间设有无扰切换结构8。所述电动执行机构还包括输出轴角位移检测装置，所述角位移检测装置由位置传动轴及安装在其上的绝对位置编码器9构成，所述位置传动轴由输出轴驱动。上述速度控制器由输入输出单元、主处理单元和三相交流驱动单元构成。所述输入输出单兀由输入输出控制芯片及外围标准电路、一组七个光电I禹合器及一组十个继电器构成，该控制芯片型号为STM32F103C8。光电耦合器作为输入接口电路接收外部信号，即通过接线端子接收远端控制信号。继电器作为输出接口电路用于输出内部信号，即通过接线端子将主处理单元的输出信号输送到远端控制系统。输入输出控制芯片用以将各光电I禹合器输入的并行输入信号转换成串行信号后传输给主处理单兀，同时将主处理单元输出的串行信号转换成并行信号后通过各继电器输出。[0043]所述主处理单元由主控芯片及外围标准电路构成，芯片型号为STM32F103VC。该芯片中的存储器内烧写有主控制软件程序。所述主处理单元分别与输入输出单元、操作面板、绝对位置编码器及电动机的过热/过载传感器连接，其用于接收远端输入信号、就地输入信号、阀位数据信号及电动机过热/过载信号，信号经处理、数据运算后，输出给三相交流驱动单元，以控制电动机的运转。所述三相交流驱动单元由变频控制芯片及其外围标准电路、Dl D6整流二极管、Ql Q6绝缘栅双极晶体管(IGBT)构成，该控制芯片型号为STM32F103C8。Dl D6整流二极管用以将工频三相交流电源整流成直流电源。Ql Q6绝缘栅双极晶体管用以将直流电源调制成电压和频率均可调节的三相交流电源。变频控制芯片用于控制Ql Q6绝缘栅双极晶体管的通断时序。上述绝对位置编码器可采用现有技术中常用的绝对型旋转光电编码器。从结构紧 凑简单、减少电路元器件和提高对工作环境的适应性等方面考虑，在本实用新型中，所述绝对位置编码器采用霍尔多圈绝对位置编码器。该编码器包括外壳9-1和电路板9-2。所述外壳内安装有依次进位连接的多级计数齿轮，所述每级计数齿轮由齿轮本体及与其整体加工成型沿轴向设置的一个进位齿构成，相邻级计数齿轮之间安装有进位齿轮，所述进位齿轮分别与前一级计数齿轮的进位齿和后一级计数齿轮的齿轮本体连接；第一级计数齿轮的底端制有轴孔或轴伸结构，通过轴孔或轴伸使整个编码器与上述位置传动轴同轴固连。所述每级计数齿轮的顶端中心位置均固装有一块磁钢，具体的，可在每级计数齿轮的顶端中心位置设置与磁钢相匹配的安装孔，磁钢经涂胶并轻压进入该安装孔后与计数齿轮形成刚性连接。所述电路板上与每块磁钢对正的位置均安装有一个霍尔传感器。磁钢与对应霍尔传感器均保持相同的感应距离。上述第一计数齿轮的齿轮本体部分也可采用无齿型结构。上述多级计数齿轮结构为两级及两级以上，图7为三级进位的结构原理图，图8为二级进位的结构示意图。具体的三级进位结构由依次进位连接的第一级计数结构、第二级计数结构和第三级计数结构构成。其中第一级计数结构由第一级计数齿轮9-3、安装在第一级计数齿轮顶端中心位置的第一级磁钢9-4及安装在电路板上的第一级霍尔传感器9-5构成，第一级计数齿轮的底端与传动轴连接，第一级计数齿轮由齿轮本体9-3-1和第二级进位齿9-3-2构成；第二级计数结构由第二级计数齿轮9-6、安装在第二级计数齿轮顶端中心位置的第二级磁钢9-7及安装在电路板上的第二级霍尔传感器9-8构成，第二级计数齿轮由齿轮本体9-6-1和第二级进位齿9-6-2构成；第二级计数结构由第二级计数齿轮9-9、安装在第三级计数齿轮顶端中心位置的第三级磁钢9-10及安装在电路板上的第三级霍尔传感器9-11构成。在上述第二级进位齿和第二级计数齿轮的齿轮本体之间安装有第二级进位齿轮9-12，在第三级进位齿和第三级计数齿轮的齿轮本体之间安装有第三级进位齿轮
9-13。上述霍尔多圈绝对位置编码器的工作原理为将位置编码器安装在装置或设备的传动轴上，具体的，应用在本实用新型所述电动执行机构中时，将编码器安装在位置传动轴上。当输出轴转动时，带动位置传动轴转动，第一级计数齿轮随之转动。当第一级计数齿轮上的第二级进位齿转动到与第二级进位齿轮啮合后，会拨动第二级进位齿轮转动一个齿，而第二级进位齿轮则拨动第二级计数齿轮也转动一个齿，实现一级进位。同理，经一级级进位和传递，η级进位齿将随η-l级计数齿轮转动到与η级进位齿轮啮合后,也会拨动η级进位齿轮和η级计数齿轮转动一个齿,实现η级进位。在该编码器中，磁钢为圆柱体，其N极和S极分列在圆柱体轴线两侧，磁场强度在两极各自中心最大，而且大小相等、方向相反，然后沿两极中心向两极结合面呈递减分布，直至为零。磁钢随各级计数齿轮回转360°，与之对正安装的霍尔传感器就能检测到一个完整的磁场强度正弦波，然后再经霍尔传感器中的运算器将其转化成与转角对应的一组线性数据，最后由霍尔传感器的外围元器件ARM芯片将η组这种线性数据整合成一个绝对位置信号，实现了多圈旋转运动任意位置的检测和编码。 上述各级进位齿轮均通过中心轴安装在外壳内，其运动方式为间歇运动。为提高进位齿轮在进位后的定位精度，所述每个进位齿轮上进一步设有一组压紧定位结构，所述压紧定位结构由设在进位齿轮上两齿之间的滚珠9-14及压紧在滚珠上的弹性元件9-15构成。具体的，弹性元件远离滚珠的一端固装在外壳上，在附图中未表示出。弹性元件可采用常见的压簧或弹片结构。上述弹性压紧定位结构，在进位齿轮的传动过程中，滚珠在弹性元件的推压下始终顶在进位齿轮的两齿之间，使进位齿轮在未被进位齿拨动时保持不动，从而保证了位置数据的连续性和稳定性。上述位置编码器从结构设置上考虑，η级计数齿轮的轴线可相互平行设置，如附图所示，也可同轴安排。当各计数齿轮的轴线采用平行设置的结构时，与计数齿轮对正安装的霍尔传感器可被焊接在同一块电路板上。当各计数齿轮同轴设置时，与计数齿轮对正安装的霍尔传感器需要被焊接在不同的电路板上。从编码器整体尺寸小巧、其内部零件安装方便及便于布线等方面考虑，在本实用新型中，各级计数齿轮的轴线优选为平行设置。上述无扰切换结构由双向逆止器和差动轮系构成，所述双向逆止器包括连接手动轮的手驱轴8-1，所述手驱轴与蜗轮减速器的蜗轮3-1分别套装在输出轴5的两端，所述手驱轴上一体制有沿圆周均布的数个拨爪8-1-1。所述手驱轴的外部套装有端盖8-2，所述端盖内在拨爪的外部固定嵌装有外环8-3。所述拨爪的内部设有套装在输出轴上且带有数个均布凸块的星轮8-4，所述凸块8-4-1分别插入相邻拨爪之间的空腔内。在星轮外圆面上凸块的两侧对称制有楔面，在两楔面与外环的内圆面之间分别嵌装有滚柱8-5，在两滚柱之间设有穿装在凸块上的弹簧8-6，具体的，在凸块上设有穿过弹簧的通孔，弹簧的两端分别作用在两侧滚柱上，在没有外力作用下，弹簧将滚柱压紧在楔面的小端与外环的内圆面上，使星轮与外环处于楔紧状态。所述差动轮系安装在手驱轴和蜗轮之间，其由手驱轮8-7、电驱轮8-8、设在手驱轮和电驱轮之间的动轮组构成。所述手驱轮由星轮驱动，所述电驱轮与蜗轮固定连接。所述动轮组由沿圆周均布的数个动轮8-9、支撑动轮的轮架8-10和插装在动轮与轮架上的轮轴8-11构成。所述动轮与两侧的手驱轮和电驱轮均形成齿啮合，所述动轮组与输出轴连接，即手驱轮带动动轮旋转或电驱轮带动动轮旋转时，动轮均带动输出轴运转，从而实现阀门的开启和关闭。上述手驱轮和电驱轮可采用端面齿轮，动轮相应为为圆柱齿轮；手驱轮、电驱轮和动轮也可采用相配合的锥齿轮结构。另外，上述手驱轮与星轮可做成整体式结构，也可做成分体式结构。当手驱轮和星轮采用分体式结构时，两者通过紧固件或设在配合端面上的凸牙固定连接。上述无扰切换结构的工作原理为手动操作时，人力转动手动轮并通过手驱轴输入操作扭矩，手驱轴上的拨爪推压滚柱脱离楔面小端，使外环和星轮从楔紧变为松动状态，随之拨爪继续推压滚柱，滚柱推压凸块，使星轮与手驱轮同步转动，然后通过齿啮合带动动轮运转。由于蜗杆和蜗轮的自锁作用，电驱轮保持静止状态，则动轮通过轮架和轮轴将手动扭矩传递给输出轴，从而实现了电动执行机构的手动操作。在电动操作时，电动机依次通过连接器、蜗杆、蜗轮和电驱轮输入操作扭矩，驱动动轮转动，由于外环被固定以及滚柱的楔紧作用，星轮和手驱轮保持静止状态，则使动轮通过轮架和轮轴将电动扭矩传递给输出轴，从而实现了电动执行机构的电动操作功能。本实用新型的工作原理为电动操作时，接通外部具有固定幅值和频率的工频三相交流电源(U1 V1W1)，三相交流驱动单元中的Dl D6整流二极管就会将其整流成增大至、 倍幅值的直流电源。当输入输出单元接收到来自过程控制系统的变速操作命令时，STM32F103VC主控芯片经过一系 列数据运算和处理，先由三相交流驱动单元通过Ql Q6绝缘栅双极晶体管以脉宽调制方式将直流电源逆变成电压和频率均可调节的三相交流电源(U2 V2 W2)，再以一定的相序、频率和持续时间接通三相异步电动机，使三相异步电动机按照操作命令要求的方向和转速起动、运行并通过蜗轮减速器、差动轮系和输出轴驱动阀门进行开、关操作。在电动操作过程中，通过存储在主控芯片上的控制软件程序，电动执行机构按规定的速度运行时均以低速起动或停止，从而有效地避免了电气或机械冲击，同时精确驱动阀门定位。手动操作时，无需做任何切换或操作，只要人力转动手动轮输入操作扭矩，就会直接通过无扰切换机构中的双向逆止器和差动轮系驱动输出轴输出操作扭矩。无扰切换机构充分利用了差动轮系两个自由度的传动原理以及双向逆止器输入输出端的止通原理，使得无论是电动操作还是手动操作，均不会对另一种操作造成任何干扰或影响，全面实现了电动执行机构手动和电动操作的自动切换。执行机构运行时，输出轴的旋转运动被位置传动轴传递给传感器的第一级计数齿轮，继而带动多级齿轮组中的各级计数齿轮以进位方式转动。而各级计数齿轮带动磁钢随之转动，将磁钢的磁场强度变化分别传递给各级霍尔传感器，再由其转化成阀位数据并发送给STM32F103VC主控芯片参与控制和阀位显示。此外在运行过程中，当三相异步电动机产生过热或过载现象时,过热/过载传感器将会将过热或过载信号发送给STM32F103VC主控芯片，经处理后通过三相交流驱动单元及时切断三相异步电动机的电源对电动执行机构进行保护。
权利要求1.全能型多转式电动执行机构，包括壳体、电动机、蜗轮减速器、手动轮和输出轴，其特征在于所述壳体为T型结构，壳体上制有五面端口，所述电动机和手动轮分别安装在壳体前端口和上端口位置，所述壳体的一侧端口安装有速度控制器和操作面板，所述速度控制器用于控制电动机起动、停止和运行及调节其转速，所述壳体的另一侧端口安装有接线端子，所述壳体的下端口为与外界阀门连接的输出端；所述蜗轮减速器与手动轮之间设有无扰切换结构；所述电动执行机构还包括输出轴角位移检测装置，所述角位移检测装置由位置传动轴及安装在其上的绝对位置编码器构成，所述位置传动轴由输出轴驱动。
2.根据权利要求I所述全能型多转式电动执行机构，其特征在于所述速度控制器由输入输出单元、主处理单元和三相交流驱动单元构成； 所述输入输出单兀由输入输出控制芯片及外围电路、一组七个光电I禹合器及一组十个继电器构成；光电稱合器作为输入接口电路接收外部信号，继电器作为输出接口电路用于输出内部信号，输入输出控制芯片用以将各光电耦合器输入的并行输入信号转换成串行信号后传输给主处理单元，同时将主处理单元输出的串行信号转换成并行信号后通过各继电器输出； 所述主处理单元由主控芯片及外围电路构成，该芯片中的存储器内烧写有主控制软件程序，所述主处理单元分别与输入输出单元、操作面板、绝对位置编码器及电动机的过热/过载传感器连接，其用于接收远端输入信号、就地输入信号、阀位数据信号及电动机过热/过载信号，信号经处理、数据运算后，输出给三相交流驱动单元，以控制电动机的运转； 所述三相交流驱动单元由变频控制芯片及外围电路、Dl D6整流二极管、Ql Q6绝缘栅双极晶体管(IGBT)构成；D1 D6整流二极管用以将工频三相交流电源整流成直流电源，Ql Q6绝缘栅双极晶体管用以将直流电源调制成电压和频率均可调节的三相交流电源；变频控制芯片用于控制Ql Q6绝缘栅双极晶体管的通断时序。
3.根据权利要求I或2所述全能型多转式电动执行机构，其特征在于所述绝对位置编码器采用霍尔多圈绝对位置编码器，其包括外壳和电路板，所述外壳内安装有依次进位连接的多级计数齿轮，所述每级计数齿轮由齿轮本体及与其整体加工成型沿轴向设置的一个进位齿构成，相邻级计数齿轮之间安装有进位齿轮，所述进位齿轮分别与前一级计数齿轮的进位齿和后一级计数齿轮的齿轮本体连接；第一级计数齿轮的底端制有轴孔或轴伸结构；所述每级计数齿轮的顶端中心位置均固装有一块磁钢，所述电路板上与每块磁钢对正的位置均安装有一个霍尔传感器。
4.根据权利要求3所述全能型多转式电动执行机构，其特征在于所述每个进位齿轮上均设有一组压紧定位结构，所述压紧定位结构由设在进位齿轮上两齿之间的滚珠及压紧在滚珠上的弹性元件构成。
5.根据权利要求1、2或4任一所述全能型多转式电动执行机构，其特征在于所述无扰切换结构由双向逆止器和差动轮系构成，所述双向逆止器包括连接手动轮的手驱轴，所述手驱轴与蜗轮减速器的蜗轮分别套装在输出轴的两端，所述手驱轴上一体制有沿圆周均布的数个拨爪，所述手驱轴的外部套装有端盖，所述端盖内在拨爪的外部固定嵌装有外环，所述拨爪的内部设有套装在输出轴上且带有数个均布凸块的星轮，所述凸块分别插入相邻拨爪之间的空腔内，在星轮外圆面上凸块的两侧对称制有楔面，在两楔面与外环的内圆面之间分别嵌装有滚柱，在两滚柱之间设有穿装在凸块上的弹簧；所述差动轮系安装在手驱轴和蜗轮之间，其由手驱轮、电驱轮、设在手驱轮和电驱轮之间的动轮组构成，所述手驱轮由星轮驱动，所述电驱轮与蜗轮固定连接，所述动轮组由沿圆周均布的数个动轮、支撑动轮的轮架和插装在动轮与轮架上的轮轴构成，所述动轮与两侧的手驱轮和电驱轮均形成齿啮合，所述动轮组与输出轴连接。
6.根据权利要求3所述全能型多转式电动执行机构，其特征在于所述无扰切换结构由双向逆止器和差动轮系构成，所述双向逆止器包括连接手动轮的手驱轴，所述手驱轴与减速器的蜗轮分别套装在输出轴的两端，所述手驱轴上一体制有沿圆周均布的数个拨爪，所述手驱轴的外部套装有端盖，所述端盖内在拨爪的外部固定嵌装有外环，所述拨爪的内部设有套装在输出轴上且带有数个均布凸块的星轮，所述凸块分别插入相邻拨爪之间的空腔内，在星轮外圆面上凸块的两侧对称制有楔面，在两楔面与外环的内圆面之间分别嵌装有滚柱，在两滚柱之间设有穿装在凸块上的弹簧；所述差动轮系安装在手驱轴和蜗轮之间，其由手驱轮、电驱轮、设在手驱轮和电驱轮之间的动轮组构成，所述手驱轮由星轮驱动，所述电驱轮与蜗轮固定连接，所述动轮组由沿圆周均布的数个动轮、支撑动轮的轮架和插装在动轮与轮架上的轮轴构成，所述动轮与两侧的手驱轮和电驱轮均形成齿啮合，所述动轮组与输出轴连接。
专利摘要本实用新型涉及全能型多转式电动执行机构，包括壳体、电动机、减速器、手动轮和输出轴，其特点是壳体为T型结构，电动机和手动轮分别安装在壳体前端口和上端口，壳体的一侧端口安装有速度控制器和操作面板，壳体的另一侧端口安装有接线端子，壳体的下端口为输出端；减速器与手动轮之间设有无扰切换结构；电动执行机构还包括由位置传动轴及绝对位置编码器构成输出轴角位移检测装置。上述T型壳体整体结构紧凑，使输出轴保持垂直或水平方向与阀门安装，不会影响现场接线、面板显示和手动操作；速度控制器实现了电动机的速度调节，有效地避免了电气或机械冲击，精确驱动阀门定位；无扰切换结构实现了手动和电动操作的自动切换，节省了人力；绝对位置编码器避免了断电后阀位数据的丢失。
文档编号F16K31/05GK202469147SQ20122006931
公开日2012年10月3日 申请日期2012年2月29日 优先权日2012年2月29日
发明者任慧远, 刘占军, 赵建民, 赵秋光, 郭文琪 申请人:天津祥嘉流体控制系统有限公司
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