基于格雷码的凸轮结构及司机控制器 |
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| 申请号 | CN201410269816.4 | 申请日 | 2014-06-17 | 公开(公告)号 | CN105242744A | 公开(公告)日 | 2016-01-13 |
| 申请人 | 北车兰州机车有限公司; | 发明人 | 涂建军; | ||||
| 摘要 | 本 发明 提供一种基于格雷码的 凸轮 结构及司机 控制器 ，其中凸轮结构包括四层凸轮，所述四层凸轮的中央通孔共轴，每一层凸轮的外轮缘包括至少一个用于推动速动 开关 的触头以使所述速动开关导通的凸起，其中：第一层凸轮的凸起位于外轮缘的22.5°～67.5°、112.5°～157.5°、202.5°～247.5°、292.5°～337.5°对应的圆弧处；第二层凸轮的凸起位于外轮缘的45°～135°和225°～315°对应的圆弧处；第三层凸轮的凸起位于外轮缘的90°～270°对应的圆弧处；第四层凸轮的凸起位于外轮缘的180°～360°对应的圆弧处；其中，四层凸轮的0°基准相同。本发明提供凸轮结构及司机控制器能够有效减轻开关和凸轮结构的磨损，保证了行车平稳和安全。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种基于格雷码的凸轮结构，其特征在于，包括四层凸轮，所述四层凸轮的中央通孔共轴，每一层凸轮的外轮缘包括至少一个用于推动速动开关的触头以使所述速动开关导通的凸起，其中： |
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| 说明书全文 | 基于格雷码的凸轮结构及司机控制器技术领域[0001] 本发明涉及机械技术，尤其涉及一种基于格雷码的凸轮结构及司机控制器。 背景技术[0003] 司机控制器包括调速手柄、凸轮和速动开关，在行车过程中，司机拉动调速手柄，调速手柄带动凸轮转动，凸轮的外轮缘上分布有多个凸起，当凸轮转动使凸起碰到速动开关的触头时，触头产生位移，使速动开关导通，输出高电平，相当于数字信号1，当凸轮转动使凸起从触头上移开时，触头产生反向动作力，速动开关断开，输出低电平，相当于数字信号0，这样，通过在凸轮外轮缘上的不同位置设置凸起，可以控制速动开关输出不同的数字信号。在实际应用中，司机控制器包括四个凸轮和四个速动开关，对应四位二进制数，用于产生十六位不同的信号，调速手柄包括十六个档位，手柄的每一档位对应一种凸轮位置，例如，第一档位对应二进制数0000，第二档位对应二进制数0001，第十六档位对应二进制数1111，表1示出了不同的档位对应的二进制数，图1示出了最低位对应的凸轮的结构，包括均匀分布的八个凸起，可以随着凸轮的转动控制速动开关的导通或断开，变频器或者斩波器将四位高低电平信号转为为速度信号，从而实现对机车运行速动的控制。 [0004] 表1 [0005]档位 十进制数 二进制数 1 0 0000 2 1 0001 3 2 0010 4 3 0011 5 4 0100 6 5 0101 7 6 0110 8 7 0111 9 8 1000 10 9 1001 11 10 1010 12 11 1011 13 12 1100 14 13 1101 15 14 1110 16 15 1111 [0006] [0007] 现有技术的不足之处在于，调速手柄每移动一档，至少有一个速动开关要断开或导通一次，例如，在由第8档(0111)转换为第9档(1000)时，四个开关的状态都要发生变化，速动开关的开闭次数过多，会导致开关可靠性降低，影响行车安全。 发明内容[0008] 本发明提供一种基于格雷码的凸轮结构及司机控制器，用以解决现有技术中速动开关在换挡时开闭次数过多导致的开关可靠性降低的问题。 [0009] 本发明的第一个方面是提供一种基于格雷码的凸轮结构，包括四层凸轮，所述四层凸轮的中央通孔共轴，每一层凸轮的外轮缘包括至少一个用于推动速动开关的触头以使所述速动开关导通的凸起，其中： [0010] 第一层凸轮的凸起位于外轮缘的22.5°～67.5°、112.5°～157.5°、202.5°～247.5°、292.5°～337.5°对应的圆弧处； [0011] 第二层凸轮的凸起位于外轮缘的45°～135°和225°～315°对应的圆弧处； [0012] 第三层凸轮的凸起位于外轮缘的90°～270°对应的圆弧处； [0013] 第四层凸轮的凸起位于外轮缘的180°～360°对应的圆弧处； [0014] 其中，四层凸轮的0°基准相同。 [0015] 本发明的另一个方面是提供一种司机控制器，包括：调速手柄、连接轴、速动开关以及上述本发明提供的凸轮结构，其中，所述四层凸轮通过中央通孔依次穿设在所述连接轴上并且与所述连接轴紧配合，所述连接轴与所述调速手柄连接，所述四层凸轮与所述速动开关的触头相配合以使所述速动开关在触头抵触凸起时导通。 [0016] 进一步地，所述连接轴的横截面为多边形，或者，所述连接轴的横截面为圆形且所述连接轴与所述四层凸轮过盈配合。 [0017] 进一步地，所述司机控制器还包括：传动机构，所述调速手柄通过所述传动机构与所述连接轴相连。 [0018] 进一步地，所述调速手柄包括十六个档位，所述调速手柄每转动一个档位，各凸轮转过22.5°。 [0019] 本发明提供的基于格雷码的凸轮结构及司机控制器中，每一层凸轮的凸起都按照格雷码的编码方式进行设置，能够保证从任一档位切换到下一档位时，都只有一个凸轮的外轮缘状态发生变化，其余三层凸轮的外轮缘状态不变，因此只有一个速动开关的开闭状态发生变化，能够有效减少对速动开关的冲击次数，减轻了开关和凸轮结构的磨损，保证了行车平稳和安全。附图说明 [0020] 图1为现有技术中最低位凸轮的结构示意图； [0021] 图2为本发明实施例一提供的基于格雷码的凸轮结构中第一层凸轮的结构示意图； [0022] 图3为本发明实施例一提供的基于格雷码的凸轮结构中第二层凸轮的结构示意图； [0023] 图4为本发明实施例一提供的基于格雷码的凸轮结构中第三层凸轮的结构示意图； [0024] 图5为本发明实施例一提供的基于格雷码的凸轮结构中第四层凸轮的结构示意图； [0025] 图6为本发明实施例二提供的司机控制器的结构示意图。 [0026] 符号说明： [0027] 1-第一层凸轮 2-第二层凸轮 3-第三层凸轮 [0028] 4-第四层凸轮 5-凸起 6-连接轴 [0029] 7-速动开关 8-触头 具体实施方式[0030] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。 [0031] 图2为本发明实施例一提供的基于格雷码的凸轮结构中第一层凸轮1的结构示意图；图3为本发明实施例一提供的基于格雷码的凸轮结构中第二层凸轮2的结构示意图；图4为本发明实施例一提供的基于格雷码的凸轮结构中第三层凸轮3的结构示意图；图5为本发明实施例一提供的基于格雷码的凸轮结构中第四层凸轮4的结构示意图。如图2-5所示，本实施例提供的凸轮结构，包括四层凸轮，所述四层凸轮的中央通孔共轴，每一层凸轮的外轮缘包括至少一个用于推动速动开关7的触头8以使速动开关7导通的凸起5，其中： [0032] 第一层凸轮1的凸起5位于外轮缘的22.5°～67.5°、112.5°～157.5°、202.5°～247.5°、292.5°～337.5°对应的圆弧处； [0033] 第二层凸轮2的凸起5位于外轮缘的45°～135°和225°～315°对应的圆弧处； [0034] 第三层凸轮3的凸起5位于外轮缘的90°～270°对应的圆弧处； [0035] 第四层凸轮4的凸起5位于外轮缘的180°～360°对应的圆弧处； [0036] 其中，四层凸轮的0°基准相同。 [0037] 本实施例提供的凸轮结构中，四层凸轮上的凸起5是按照格雷码进行编码设置的，格雷码属于可靠性编码，是一种错误最小化的编码方式，其特点是，任意两个相邻的代码只有一位二进制数不同。表2示出了不同的凸轮档位对应的格雷码。 [0038] 表2 [0039]凸轮档位 十进制数 格雷码 1 0 0000 2 1 0001 3 2 0011 4 3 0010 5 4 0110 6 5 0111 7 6 0101 8 7 0100 9 8 1100 10 9 1101 11 10 1111 12 11 1110 13 12 1010 14 13 1011 15 14 1001 16 15 1000 [0040] 根据格雷码的编码方式，在四层凸轮的外轮缘上分别设置相应的凸起5，具体地，每一层凸轮对应格雷码的一位，将每一层凸轮的外轮缘平均划分为16段圆弧，每段圆弧为22.5°，调速手柄每转动一个档位，各凸轮转过22.5°，每段圆弧对应格雷码从1档至16档的取值，当取值为1时，该段圆弧设置凸起5，取值为0时，不设置凸起5。 [0041] 第一层凸轮1对应格雷码的最低位，由表1可以看出，格雷码最低位在1-16档位的取值分别为0110011001100110，因此，在第一层凸轮1的16段圆弧中的第2、3、6、7、10、11、14、15段圆弧上设置凸起5，也就是说，第一层凸轮1的凸起5位于外轮缘的22.5°～ 67.5°、112.5°～157.5°、202.5°～247.5°、292.5°～337.5°对应的圆弧处。 [0042] 第二层凸轮2对应格雷码的第二位，根据表1可知，格雷码第二位在1-16档位的取值分别为0011110000111100，因此，在第二层凸轮2的第3-6和第11-14段圆弧上设置凸起5，即，第二层凸轮2的凸起5位于外轮缘的45°～135°和225°～315°对应的圆弧处。 [0043] 同理，第三层凸轮3的凸起5位于外轮缘的90°～270°对应的圆弧处。第四层凸轮4的凸起5位于外轮缘的180°～360°对应的圆弧处。 [0044] 在四层凸轮的安装过程中，需要保证各凸轮的0°对齐，才能够确保相邻两档位之间有且只有一层凸轮的外轮缘状态发生变化。在本实施例中，第一档位对应十进制数字0，即格雷码0000，第二档位对应十进制数字0001，当凸轮结构由第一档位转变为第二档位时，仅第一层凸轮1的外轮缘状态发生变化，即只有第一层速动开关7的开闭状态发生变化，当凸轮结构由第二档位转变为第三档位(十进制数字2，对应格雷码0011)时，仅第二层凸轮2的外轮缘状态发生变化，即只有第二层速动开关7的开闭状态发生变化，以此类推，每一次档位发生变化，只对一个速动开关7产生冲击。 [0045] 另外，由于格雷码中，最大数(十进制15，对应格雷码1000)与最小数(十进制0，对应格雷码0000)之间也仅一位不同，因此，格雷码又叫循环二进制码，在实际应用中，第一档位可以对应16个十进制数字中的任意一个，只要保证每一档位对应的十进制数字均是上一档位对应数字加一即可，例如，第一档位可以对应十进制数字7(对应格雷码0100)，第二档位对应十进制数字8(对应格雷码1100)，……，第16档位对应十进制数字6(对应格雷码0101)。无论第一档位对应的是哪一个数字，四层凸轮的结构本身并没有变化，只要在安装时，四层凸轮的初始位置都转过相同的角度即可。 [0046] 本实施例提供的基于格雷码的凸轮结构，包括四层凸轮，每一层凸轮的凸起5都按照格雷码的编码方式进行设置，能够保证从任一档位切换到下一档位时，都只有一个凸轮的外轮缘状态发生变化，其余三层凸轮的外轮缘状态不变，因此只有一个速动开关7的开闭状态发生变化，能够有效减少对速动开关7的冲击次数，减轻了开关和凸轮结构的磨损，保证了行车平稳和安全。 [0047] 图6为本发明实施例二提供的司机控制器的结构示意图，如图6所示，本实施例提供的司机控制器，包括：调速手柄(图中未示出)、连接轴6、速动开关7以及实施例一中所述的凸轮结构，其中，四层凸轮通过中央通孔依次穿设在连接轴6上并且与连接轴6紧配合，连接轴6与调速手柄连接，四层凸轮与速动开关7的触头8相配合以使速动开关7在触头8抵触凸起5时导通。 [0048] 其中，速动开关7可以是S826型速动开关，其具有体积小、重量轻、安装方便、速动等优点。四个速动开关7输出的四路高低电平信号作为速度编码信号，输入到机车控制器或变频器或斩波器等，从而实现控制电机车运行速度和方向的功能。 [0049] 本实施例提供的司机控制器，通过调速手柄、连接轴6、速动开关7与凸轮结构的配合实现机车的平稳控制，其中凸轮结构基于格雷码设置，能够有效减少对速动开关7的冲击次数，提高机车安全性和稳定性。 [0050] 进一步地，在上述实施例技术方案的基础上，优选的是，连接轴6的横截面为多边形，或者，连接轴6的横截面为圆形且连接轴6与四层凸轮过盈配合，能够更好地将四层凸轮固定在连接轴6上，避免换挡时连接轴6与凸轮之间出现打滑的现象。 [0051] 进一步地，在上述实施例技术方案的基础上，优选的是，该司机控制器还包括：传动机构，调速手柄通过传动机构与连接轴6相连。 [0052] 最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。 |
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