本發(fā)明總體涉及用于控制手動或自動操作閥和致動器的位置的裝置，例如在化工廠和石化廠中使用的控制裝置，特別地，涉及一種具有通過凸輪操作的限位開關(guān)的控制裝置。

存在一些已知的具有限位開關(guān)的控制裝置，被稱為“限位開關(guān)盒”，其用來控制閥和致動器的位置。這些裝置包括在其上安裝有一個或多個限位開關(guān)的電路，以及驅(qū)動組件，該驅(qū)動組件包括可通過合適的耦接連接至閥或致動器的軸。該驅(qū)動組件還包括一個或多個凸輪，該一個或多個凸輪鍵連接在所述軸上并配置成與相應(yīng)的限位開關(guān)相互作用，以允許或禁止所述閥或致動器的操作。

具有按鈕的開關(guān)可以由凸輪直接控制，而近距離傳感器形式的限位開關(guān)可由鐵磁材料元件或與凸輪相關(guān)聯(lián)的磁體間接控制。

驅(qū)動組件和電路通常容置箱中，從而保護(hù)它們免受大氣物質(zhì)(agents)的影響，該箱可以選擇性地配置成抗火和/或爆炸。該箱通常設(shè)置有多個開口，該多個開口配置成允許電纜和與軸相關(guān)聯(lián)的視覺位置指示器(visualpositionindicator)通過。這使得操作者能夠快速地獲取與限位開關(guān)檢測到的信息相對應(yīng)的有關(guān)閥或致動器的位置的信息。

在具有限位開關(guān)的控制裝置中使用的驅(qū)動組件是設(shè)置有用于調(diào)節(jié)凸輪的角位置的裝置的標(biāo)準(zhǔn)部件，這使得能夠根據(jù)安裝在具體裝置的電路上的各自的開關(guān)和/或近距離傳感器的位置來布置該驅(qū)動組件。

已知的具有限位開關(guān)的控制裝置包括在其上鍵安裝(keyed)一個或多個環(huán)形元件的軸，在該環(huán)形元件的外周壁沿縱向方向形成有多個交替的凸面(lands)和凹槽，從而共同形成棱紋面(ribbedsurface)。在這些表面上可以通過形狀耦合接合相應(yīng)的凸輪。為此，各凸輪的安裝孔的表面包括多個縱向凸面和凹槽，該多個縱向凸面和凹槽的形狀對應(yīng)于環(huán)形元件的棱紋面的凸面和凹槽的形狀。

凸輪能夠相對于各自的環(huán)形元件在鎖定位置和非鎖定位置之間軸向移動，其中，在鎖定位置下，兩者的棱紋面相互耦接，在非鎖定位置下，兩者的棱紋面脫離并且各凸輪可以自由地圍繞軸旋轉(zhuǎn)，軸的截面直徑小于環(huán)形元件的直徑。

通過暫時解除凸輪和軸之間的形狀耦接，可以改變它們的相對位置，這允許將它們形成的驅(qū)動組件構(gòu)型成，能夠在設(shè)置有具有限位開關(guān)的特定電路的控制裝置中組裝該驅(qū)動組件。

為了在鎖定位置下保持環(huán)形元件和相應(yīng)凸輪之間的相對位置，凸輪通過適當(dāng)?shù)劓I安裝在軸上的螺旋彈簧被推到該鎖定位置并在軸向受約束于該彈簧。各凸輪沿著軸的軸向運動由在安裝孔的、與面向相應(yīng)的環(huán)形元件的端部相對的一端處形成的抵靠表面限制。

美國公開文本us5298700a公開了一種用于限位開關(guān)盒的模塊。該模塊包括可旋轉(zhuǎn)地耦接到閥或致動器的軸、鍵安裝在該軸上并配置為驅(qū)動限位開關(guān)的一個或多個凸輪。該軸包括夾持面，并且各凸輪包括徑向夾緊機(jī)構(gòu)，該徑向夾緊機(jī)構(gòu)的夾持構(gòu)件布置在相應(yīng)的通孔處，該通孔配置成允許將凸輪組裝于軸上。

具有限位開關(guān)的控制裝置的驅(qū)動組件在個別(individual)部件的結(jié)構(gòu)和制造成本方面是可完善的，這是本發(fā)明的目的。

所述目的是通過一種控制裝置來實現(xiàn)的，其中，該控制裝置的主要特征體現(xiàn)在第一權(quán)利要求中，而其他特征體現(xiàn)在其余權(quán)利要求中。

本發(fā)明的優(yōu)先的解決方案是在驅(qū)動組件的個別凸輪中集成徑向夾緊機(jī)構(gòu),該徑向夾緊機(jī)構(gòu)對應(yīng)于相應(yīng)的安裝孔布置，并配置成與形成在軸上的夾持面接合。另一個解決方案是配置各凸輪，使得各凸輪包括匣，多個夾持構(gòu)件連同移動裝置布置在該匣中，所述夾持構(gòu)件和所述移動裝置一起限定徑向夾緊機(jī)構(gòu)。由移動裝置驅(qū)動的夾持構(gòu)件能夠移向形成在匣中的組裝通孔的軸線和能夠移動遠(yuǎn)離該軸線。

這種構(gòu)型允許完全解決有關(guān)設(shè)置在凸輪和軸之間的夾持構(gòu)件的制造公差的問題，因為靠近(approaching)和遠(yuǎn)離(retracting)的徑向運動被用來鎖定和解除鎖定凸輪。

此外，由于凸輪的鎖定和非鎖定是通過布置在凸輪內(nèi)的機(jī)構(gòu)來實現(xiàn)的，所以還可以將凸輪沿軸線彼此接觸地鍵安裝到軸上，從而使由軸和凸輪形成的驅(qū)動組件能夠適應(yīng)用于接收驅(qū)動組件的控制裝置的電路上安裝的開關(guān)的任何可能布置。

本發(fā)明提供的另一個優(yōu)點是，個別凸輪的鎖定和解鎖系統(tǒng)不會被損壞或被篡改，因為它完全容置在該凸輪中。

此外，與已知的控制裝置不同，個別凸輪的鎖定和解鎖系統(tǒng)使用彈簧，從而消除它們的組裝操作和可能的屈服應(yīng)力問題。

根據(jù)本發(fā)明的具有限位開關(guān)的控制裝置的進(jìn)一步優(yōu)點和特征，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，將從本發(fā)明的以下參考附圖的實施方式的詳細(xì)和非限制性描述中變得清楚，其中：

-圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的具有限位開關(guān)的控制裝置的立體圖；

-圖2是示出圖1的裝置的驅(qū)動組件的立體圖，其中，單個凸輪鍵安裝在該驅(qū)動組件上；

-圖3是凸輪的分解立體圖；

-圖4是驅(qū)動組件的前視圖；

-圖5是沿圖4的剖面線v-v剖視的驅(qū)動組件的截面圖，其示出了凸輪相對于軸處于非鎖定構(gòu)型；

-圖6是類似于圖5的截面圖，其中，凸輪被鎖定在軸上；

-圖7是根據(jù)本發(fā)明的裝置的驅(qū)動組件的凸輪的第一可選實施方式的立體分解圖；

-圖8是圖7的凸輪的移動裝置的縱向剖視圖；

-圖9是根據(jù)本發(fā)明的裝置的驅(qū)動組件的凸輪的第二可選實施方式的立體分解圖；

-圖10和圖11是示出圖9的凸輪(不帶上半殼)分別處于非鎖定構(gòu)型和鎖定構(gòu)型時的俯視圖。

參照圖1和圖2，根據(jù)本發(fā)明的具有限位開關(guān)的控制裝置一般用參考標(biāo)號100表示。

裝置100包括箱200，設(shè)置有一個或多個限位開關(guān)(例如，兩個限位開關(guān)301、302)的電路300容置在該箱200中。驅(qū)動組件400也容置在該箱200中，該驅(qū)動組件400配置成通過電路300的開關(guān)來控制閥或致動器的操作。

該驅(qū)動組件400包括軸410和鍵安裝在軸410上的一個或多個凸輪，該軸410配置成可旋轉(zhuǎn)地耦接到閥或致動器(未示出)，該一個或多個凸輪配置成驅(qū)動電路300的限位開關(guān)。凸輪相對于彼此適當(dāng)?shù)匦D(zhuǎn)，以限定閥或致動器的一個或多個角度操作范圍，軸410受該閥或致動器的約束。在所示實施方式中，例如示出兩個凸輪420、430。

圖1僅示出箱200的底部，該底部包括一對通孔(throughopening)201、202，該一對通孔201、202配置成允許電纜(未示出)的安裝，該電纜可連接到電路300的端子303。軸410可旋轉(zhuǎn)地約束于箱200中，并且從箱的下部沿垂直于電路300的方向延伸，在中心開口處穿過該箱，限位開關(guān)301、302圍繞該中心開口布置。

箱200還以已知的方式包括上部(未示出)，該上部配置成與底部一起圍封電路300和驅(qū)動組件400。

下面參照圖2和圖3，如上所述，驅(qū)動組件400包括軸410和鍵安裝在軸410上的一個或多個凸輪，該一個或多個凸輪配置成控制近距離傳感器和/或限位開關(guān)。為簡單起見，圖2僅示出了一個凸輪，例如凸輪420，但應(yīng)當(dāng)理解，在本發(fā)明的框架中，驅(qū)動組件400的軸410上安裝的凸輪430和任何其它凸輪與凸輪420是相同的。

根據(jù)本發(fā)明，軸410包括夾持面411，凸輪420包括徑向夾緊機(jī)構(gòu)，該徑向夾緊機(jī)構(gòu)的夾持構(gòu)件布置在組裝通孔421處，該組裝通孔421配置成允許將凸輪鍵安裝在軸410上。

參照圖3，凸輪420包括匣(container)422。所述匣例如為由下半殼422a和上半殼422b組成的殼，可移向組裝通孔421的軸線a以及可移動遠(yuǎn)離組裝通孔421的軸線a的多個夾持構(gòu)件423容置在該下半殼和上半殼之間，以能夠?qū)⑼馆?20鎖定在軸410的夾持面411上。

在所示實施方式中，夾持構(gòu)件423例如相對于殼型匣422可徑向移動，為此，在兩個半殼422a、422b中形成有徑向凹槽，該徑向凹槽配置成接收與夾持構(gòu)件423的形狀匹配的銷。應(yīng)當(dāng)理解，該夾持構(gòu)件可以等效地包括凹槽，并且可以沿具有匹配形狀的徑向?qū)к壉灰龑?dǎo)。

可選地，夾持構(gòu)件423可沿螺旋凹槽被引導(dǎo)、可以可旋轉(zhuǎn)地樞接在半殼上或者可通過等效的運動學(xué)機(jī)構(gòu)被約束于殼型匣。

為了使夾持構(gòu)件423能夠徑向移向組裝通孔421的軸線a并且能夠徑向移離組裝通孔421的軸線a，凸輪420包括環(huán)形元件424，該環(huán)形元件424具有形成在其內(nèi)表面上的多個凸塊425。凸塊425的數(shù)量對應(yīng)于夾持構(gòu)件423的數(shù)量。在環(huán)形元件424的外表面上還形成有操縱裝置426，從而允許用戶抓持環(huán)形元件424并相對于殼型匣422選擇性地在非鎖定位置和鎖定位置之間旋轉(zhuǎn)環(huán)形元件424，這將在下文中詳細(xì)描述。

在凸輪420的組裝構(gòu)型中，環(huán)形元件424和夾持構(gòu)件423被圍封在下半殼422a和上半殼422b之間，并且環(huán)形元件424圍繞面向組裝通孔421的夾持構(gòu)件423。

可通過匣422的外周孔427操作操縱裝置426，該外周孔427沿周向方向延伸。有利地，該操縱裝置可以被配置為從外周孔427突出的滑動件，其可以由用戶的手指簡單地抓持和移動。

參考圖4至圖6，夾持構(gòu)件423、環(huán)形元件424以及環(huán)形元件424的凸塊425的構(gòu)型使得，通過沿第一方向(如圖5中箭頭u所示的逆時針方向)旋轉(zhuǎn)環(huán)形元件424，各夾持構(gòu)件423位于兩個連續(xù)的凸塊425之間而不從孔421突出。在這種情況下，凸輪420相對于軸410自由旋轉(zhuǎn)，并且因此可以相對于該軸410布置在任意角度位置。因此，可以調(diào)節(jié)凸輪的位置，使得其具有適于驅(qū)動安裝在電路300上的限位開關(guān)的位置。

通過沿與第一方向相反的第二方向(如圖6中箭頭l所示的順時針方向)旋轉(zhuǎn)環(huán)形元件424，使凸塊425壓靠夾持構(gòu)件423，從而使該夾持構(gòu)件423按照(byfollowing)由它們各自的運動約束確定的軌跡朝孔421的軸線a移動。該夾持構(gòu)件423從孔421突出并與形成在軸410上的夾持面411接觸。在這種情況下，凸輪420被鎖定在軸上，從而確保安裝在電路300上的限位開關(guān)的驅(qū)動位置的保持。

根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，形成在軸上的夾持面411和夾持構(gòu)件423的面朝凸輪420的組裝通孔421的內(nèi)側(cè)的表面是棱紋面，該棱紋面平行于凸輪的軸線a(即，軸410的軸線)縱向延伸，換言之，該棱紋面包括多個交替的凸面和凹槽，這能夠?qū)崿F(xiàn)凸輪和軸之間的形狀耦合。這種位置調(diào)整非常精確，并且由于表面的凸面和凹槽之間的形狀耦合，能夠防止凸輪和軸之間的意外的相對旋轉(zhuǎn)。

另外或替代地，可以將形成在軸410上的夾持面411和夾持構(gòu)件423的面向凸輪420的組裝通孔421的內(nèi)側(cè)的表面配置成實現(xiàn)壓配合。為此，調(diào)整具有相應(yīng)凸塊425的環(huán)形元件424和夾持構(gòu)件423的尺寸，使夾持構(gòu)件能夠朝凸輪420的通孔421的軸線行進(jìn)一行程，該行程大于通孔和軸410之間的徑向游隙，由此在鎖定狀態(tài)下，在軸和凸輪之間產(chǎn)生輕微過盈，從而導(dǎo)致徑向壓力。

在具有棱紋面的情況下，該配置有利地能夠避免由驅(qū)動組件400的部件的制造公差引起的任何問題。

更一般地，可以利用該配置來實現(xiàn)凸輪和軸之間的摩擦接合，來代替形狀耦合，這有利地提供了結(jié)構(gòu)更便宜的驅(qū)動組件400。為了增加表面之間的摩擦系數(shù)，可以使用具有高摩擦系數(shù)的隆起(knurls)和/或材料，例如橡膠、聚氨酯和塑料材料。

再次參照圖3，根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，夾持構(gòu)件423通過連接元件423a沿圓周方向相互約束，并共同形成冠形體，相比單個的夾持構(gòu)件423，該冠形體可以更容易地被裝配到凸輪420的殼型匣422。

連接元件423a優(yōu)選為彈性類型，例如具有如所示實施方式中的弓形形狀，并且該連接元件423a配置成促使個別夾持構(gòu)件423之間沿圓周方向彼此遠(yuǎn)離，由此，通過將環(huán)形元件424從鎖定位置旋轉(zhuǎn)到非鎖定位置，使這些夾持構(gòu)件423基本上以彈撥的方式(inasnappingmanner)在連續(xù)的凸塊425之間移動，從而釋放軸410的夾持面411。

仍參考圖3，凸輪420的匣422還可包括容置元件428的座，該元件428由適于與電路300的限位開關(guān)(配置作為近距離傳感器)相互作用的鐵磁材料制成。這種配置是有利的，因為該凸輪不僅容納允許將它們鍵安裝在軸上的徑向夾緊機(jī)構(gòu)，而且還適于與具有按鈕的限位開關(guān)直接地相互作用或與近距離傳感器間接地相互作用。

下面參照圖7和圖8，根據(jù)本發(fā)明的驅(qū)動組件的凸輪的第一可選實施方式將被公開。

相對于上面公開的實施方式，在這種情況下，夾持構(gòu)件423的移動裝置包括軸向約束在匣422內(nèi)的環(huán)形元件424'。該環(huán)形元件424'圍繞夾持構(gòu)件423，并且，如圖8的縱向剖視所示，該環(huán)形元件424'具有錐形內(nèi)環(huán)形面425'。

環(huán)形元件424'可以選擇性地在凸輪420在軸410上的非鎖定位置和鎖定位置之間移動。在凸輪420的非鎖定位置下，環(huán)形元件424'與夾持構(gòu)件423軸向間隔開，由此夾持構(gòu)件423與錐環(huán)內(nèi)表面425'間隔開并且不會從凸輪420的組裝通孔421的外周伸出。相反，在鎖定位置下，環(huán)形元件424'會軸向移動，使得錐形內(nèi)環(huán)形表面425'推壓夾持構(gòu)件423，由此使該夾持構(gòu)件423朝凸輪420的通孔421的軸線a徑向移動超過該通孔421的外周，從而允許凸輪夾持軸410。

操縱裝置426'形成在環(huán)形元件424'的外表面上，該操縱裝置配置成能夠在鎖定位置和非鎖定位置之間移動該環(huán)形元件?？梢酝ㄟ^形成在凸輪420的殼型匣422的開口427'，從殼型匣422的外部來操作該操縱裝置426'，該開口427'沿殼型箱422的周向和軸向方向延伸。應(yīng)當(dāng)理解，為了使環(huán)形元件424'能夠軸向移動以將凸輪解除鎖定，開口427'在軸向方向上具有槽口(notchout)部分427'a。

下面參考圖9至圖11，公開了根據(jù)本發(fā)明的驅(qū)動組件的凸輪的第二可選實施方式。

在這種情況下，移動裝置包括圍繞夾持構(gòu)件423約束在匣422內(nèi)的環(huán)形元件424”。該環(huán)形元件424”的特征是具有周向缺口(gap)425”，由此該環(huán)形元件424”是未閉合的并且具有一定的彈性。在非鎖定位置下，周向缺口425”的面向彼此的兩個端部彼此間隔開，并且夾緊構(gòu)件423沒有伸出超過凸輪420的組裝通孔421的外周。在鎖定位置下，周向缺口425”的兩個端部彼此接近，從而基本上相互接觸，由此環(huán)形元件424”推壓夾持構(gòu)件423，使它們朝凸輪420的通孔421的軸線a移動超過該通孔421的外周。

為了能夠操作環(huán)形元件424”，一對銷425”a、425”b分別形成在周向缺口425”的兩個端部位置，并且移動裝置包括以杠桿形式樞轉(zhuǎn)在匣422上的操縱裝置426”。該杠桿裝置426”包括橢圓形孔426”a，其配置成接合操縱銷425”a、425”b。

參考圖10和圖11，該整體結(jié)構(gòu)使得在非鎖定位置下，杠桿裝置426”相對于匣422向外旋轉(zhuǎn)，操縱銷425”a、425”b在所述橢圓形孔426”a沿其長軸線方向的兩個相對端處彼此間隔開，由此夾持構(gòu)件423不會突出超過凸輪420的組裝通孔421的外周。相反，在鎖定位置下，杠桿裝置426”相對于匣422向內(nèi)旋轉(zhuǎn)，操縱銷425”a、425”b在橢圓形孔426”a沿其短軸線方向的兩個相對端處彼此基本相鄰，由此環(huán)形元件424”推壓夾持構(gòu)件423并使它們朝凸輪420的通孔421的軸線a移動超過該通孔421的外周，從而能夠夾持軸410。

參照本發(fā)明的優(yōu)選實施方式對本發(fā)明進(jìn)行了說明。應(yīng)當(dāng)理解，可以存在涉及與權(quán)利要求書的保護(hù)范圍所限定的發(fā)明構(gòu)思相同的發(fā)明構(gòu)思的其它實施方式。