一种差速运动的孔口盖的制作方法

1.本发明涉及自动化特种设备技术领域，尤其涉及一种差速运动的孔口盖。


背景技术：

2.自动化特种设备的门窗上通常设置有孔口盖，主要用于供人员或物品进出、作为观察口窗、为人员提供防护等。孔口盖的结构形式种类繁多，其开启方式也有很多，有向内或向外翻转式、左右平移推拉式、上下平移提升式、卷闸式等。传统的孔口盖主要采用人工方式进行开启和关闭。随着现代工业技术的发展，机械设备的自动化程度越来越高。近年来各种新颖的孔口盖也不断出现，其开闭方式趋向自动化、智能化方向发展。
3.在某些特种设备上，因设备空间有限，需要孔口盖快速开启较大的孔口，便于设备操作、人员或货物的进出。现有技术中，为实现这种功能，通常将孔口盖设计成主口盖和副口盖组合的方式，并在设备中加装差速器，孔口盖开启过程中，副口盖在差速器的作用下可以相对主口盖运动，这样副口盖开启速度比主口盖开启速度快，从而实现快速增大孔口盖开口的目的。然而，这种差速器一般只适用于旋转开启的孔口盖，不适用于线性开启的孔口盖；并且这种差速器的结构复杂，维修难度大，成本高。此外，现有技术中通常需要两个动力源分别驱动主口盖和副口盖的运动，成本较高，而且两个动力源占用空间较大。因此，现有技术存在适用性低、结构复杂、维修难度大、成本高的缺点。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种差速运动的孔口盖，主口盖、副口盖叠加设计，减小孔口盖的占用空间；通过增加差速机构，只需要驱动缸一个动力源就可以实现主口盖、副口盖沿竖直方向线性差速移动。
5.为实现上述目的，本发明所设计的一种差速运动的孔口盖，包括孔口框、主口盖、驱动缸和两个副口盖，所述孔口框与设备固定连接；所述主口盖下端对称开设两个与副口盖大小匹配的副孔口，所述主口盖正面中间设置一个与孔口框的中空立柱配合的主线性滑轨，主线性滑轨两侧对称开设两个安装框，所述主口盖背面设置与副口盖配合的副线性滑轨，所述驱动缸的缸体安装在孔口框的中空立柱内，驱动缸的输出端与主口盖上端连接；其特征在于：所述差速运动的孔口盖还包括两个差速机构和两个限位机构；两个差速机构分别安装在主口盖的两个安装框内，两个限位机构分别安装在孔口框的中空立柱两侧，且限位机构位于差速机构正前方；
6.所述差速机构包括固定框、上滑轮组件、下滑轮组件、传动带、夹紧块；所述固定框与安装框固定连接，固定框中间沿竖直方向设有开口，所述上滑轮组件设置在开口上端，所述下滑轮组件设置在开口下端，所述传动带与上滑轮组件和下滑轮组件啮合，所述夹紧块内侧与背面的传动带固定连接，夹紧块外侧与副口盖固定连接；
7.所述限位机构包括本体、限位滑块，所述本体安装在中空立柱侧面，所述限位滑块包括外滑块和内滑块，所述外滑块安装在本体上，正面的传动带设置在外滑块与内滑块之
间，外滑块、正面的传动带、内滑块三者通过螺钉形成固定连接。
8.限位滑块被限位机构的本体挡住后，由于正面的传动带被限位滑块夹紧不动，而主口盖、差速机构继续随驱动缸向上运动，此时，限位滑块拉动正面的传动带绕上滑轮组件、下滑轮组件转动，从而传动带带动副口盖相对主口盖移动，由此副口盖运动速度比主口盖运动速度快，副口盖、主口盖二者产生速度差。
9.作为优选方案，所述固定框包括外框、内框、加强板、导向槽，所述外框通过多个螺钉与安装框固定连接，所述内框垂直设置在外框的背面，所述开口开设在内框的中间，所述加强板设置在开口中部，加强板两侧与内框内侧固定连接，所述导向槽对称固定安装在内框下端。
10.进一步地，所述上滑轮组件包括上滑轮、上滑轮框架、上固定轴，所述上滑轮框架固定安装在内框上端，所述上固定轴横向安装在上滑轮框架内，所述上滑轮穿设在上固定轴外部，传动带上端与上滑轮啮合。
11.进一步地，所述下滑轮组件包括下滑轮、下滑轮框架、下固定轴，所述下滑轮框架滑动安装在导向槽内，下滑轮框架下端开设安装孔，所述下固定轴横向安装在下滑轮框架内，所述下滑轮穿设在下固定轴外部，传动带下端与下滑轮啮合。
12.进一步地，所述夹紧块包括外夹块、内夹块，背面的传动带设置在外夹块与内夹块之间，内夹块、背面的传动带、外夹块、副口盖四者通过螺钉形成固定连接。
13.进一步地，所述差速机构还包括用于调整传动带松紧度的张紧螺杆和套设在张紧螺杆外部的张紧弹簧，所述张紧螺杆设置在内框下端的圆孔内，张紧螺杆上端设置在下滑轮框架下端的安装孔内，张紧螺杆上端与传动带下端留有间隙，张紧螺杆下端通过垫片和螺母将张紧弹簧锁紧。
14.进一步地，所述本体包括上安装座、下安装座、导向杆、两个缓冲弹簧；所述上安装座、下安装座由上至下安装在中空立柱侧面，所述导向杆两端分别安装在上安装座、下安装座内，导向杆中部穿过外滑块上开设的光孔，所述两个缓冲弹簧分别套设在导向杆两端。
15.进一步地，所述上安装座包括相互垂直的上固定块和上连接块，上固定块与中空立柱侧面上部通过螺钉连接，所述上连接块与导向杆垂直，所述导向杆上端穿过上连接块的通孔并用螺母锁紧。
16.进一步地，所述下安装座包括相互垂直的下固定块和下连接块，下固定块与中空立柱侧面中部通过螺钉连接，所述下连接块与导向杆垂直，所述导向杆下端穿过下连接块的通孔并用螺母锁紧。
17.本发明的有益效果：
18.该差速运动的孔口盖通过主口盖、副口盖叠加设计，可以减小孔口盖的占用空间；只需要驱动缸一个动力源就可以实现主口盖、副口盖沿竖直方向线性差速移动，可以大幅降低成本；传动带为自适应式张紧传动带，可以保证副口盖运行平稳。
19.主口盖、副口盖线性差速产生原理：限位滑块被限位机构的本体上端挡住后，由于正面的传动带被限位滑块夹紧不动，而主口盖、差速机构继续随驱动缸向上运动，此时，限位滑块只能拉动正面的传动带绕上滑轮组件、下滑轮组件转动，传动带拉动设置在固定框背面的副口盖向上移动，此时，副口盖除了随主口盖一起向上移动，副口盖同时还在传动带的拉动下相对主口盖向上移动，因此副口盖运动速度比主口盖运动速度快，副口盖、主口盖
二者产生速度差。孔口盖关闭过程和打开过程运动原理相同，只是运动方向相反。
20.综上所述，本发明具有适用性高、结构简单、维修难度小、成本低、占用空间小的优点。
附图说明
21.图1为本发明打开状态正面立体结构示意图；
22.图2为本发明打开状态背面立体结构示意图；
23.图3为本发明关闭状态正面立体结构示意图；
24.图4为主口盖的立体结构示意图；
25.图5为副线性滑轨和副口盖背面的立体结构示意图；
26.图6为孔口框和驱动缸的立体结构示意图；
27.图7为差速机构与限位机构的正面立体结构示意图；
28.图8为差速机构与限位机构的背面立体结构示意图；
29.图9为差速机构与限位机构的主剖结构示意图；
30.图10为固定框背面立体结构示意图；
31.图11为上滑轮组件的立体结构示意图；
32.图12为下滑轮组件的立体结构示意图；
33.图13为限位机构立体结构示意图；
34.图14为本发明从关闭到打开过程示意图；
35.图15为本发明差速产生的原理图。
36.图中附图标记如下：
37.孔口框1(中空立柱11、侧壁12)、主口盖2、副口盖3(加强块31)、驱动缸4、差速机构5、限位机构6；
38.主口盖2：副孔口21、安装框22、主孔口23、主线性滑轨24、副线性滑轨25；
39.驱动缸4：主缸41，副缸42；
40.差速机构5：固定框51、开口52、上滑轮组件53、下滑轮组件54、传动带55、压块56、夹紧块57(外夹块571、内夹块572)、张紧螺杆58、张紧弹簧59；
41.固定框51：外框511、内框512、加强板513、导向槽514、圆孔515；
42.上滑轮组件53：上滑轮531、上滑轮框架532、上固定轴533；
43.下滑轮组件54：下滑轮541、下滑轮框架542、下固定轴543、安装孔544；
44.限位机构6：本体60、上安装座61(上固定块611、上连接块612)、下安装座62(下固定块621、下连接块622)、导向杆63、缓冲弹簧64、限位滑块65；
45.限位滑块65：外滑块651、内滑块652、光孔653。
具体实施方式
46.为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部。
47.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。其中，术语“第一位置”和“第二位置”为两个不同的位置。
48.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
49.定义本发明中孔口框1可见的一面为正面，孔口框1不可见的一面为背面，正面对应外侧，背面对应内侧。
50.如图1至图3所示，本发明涉及的一种差速运动的孔口盖，包括与设备通过螺钉固定连接的孔口框1，以及主口盖2、驱动缸4、两个副口盖3、两个差速机构5和两个限位机构6。所述主口盖2下端对称开设两个与副口盖3大小匹配的副孔口21，所述主口盖2正面中间设置一个与孔口框1的中空立柱11配合的主线性滑轨24，所述主口盖2正面两侧对称设置两个与孔口框1的侧壁12配合的主线性滑轨24，中间的主线性滑轨24两侧沿竖直方向对称开设两个安装框22，两个差速机构5分别安装在两个安装框22内；所述主口盖2背面设置与副口盖3配合的副线性滑轨25，所述驱动缸4的缸体安装在孔口框1的中空立柱11内，驱动缸4的输出端与主口盖2上端连接；所述两个限位机构6分别安装在中空立柱11两侧，限位机构6平行设置在差速机构5正前方。
51.如图4所示，所述主口盖2正面通过螺钉安装三个主线性滑轨24，正中间一个、两侧对称安装两个，主口盖2正中间的一个主线性滑轨24与中空立柱11背面的滑块滑动配合，主口盖2两侧的两个主线性滑轨24分别与两个侧壁12背面的凸轮组滚动配合。主口盖2背面分别通过螺钉安装四个线性副滑轨，四个线性副滑轨与两个副口盖3上的滑块配合。主口盖2沿中间线性滑轨对称开设两个矩形安装框22，所述两个安装框22位于两个副孔口21侧面，所述两个差速机构5分别设置在两个安装框22内；所述限位机构6平行设置在差速机构5正面，限位机构6的行程小于差速机构5的行程，限位机构6一端与孔口框1的中空立柱11通过螺钉固定连接；限位滑块65被限位机构6挡住时，传动带55开始绕上滑轮组件53、下滑轮组件54转动，传动带55带动副口盖3相对主口盖2移动，由此副口盖3运动速度比主口盖2运动速度快，副口盖3、主口盖2二者产生速度差。
52.如图5所示，每个副口盖3上分别安装有两个加强块31、四个滑块、两个储油盒和两个防撞块，每根副线性滑轨25穿过一个储油盒，储油盒内储存润滑脂，可为副线性滑轨25提供润滑，两个防撞块的作用是防止滑块超行程碰坏。
53.如图6所示，所述孔口框1包括中空立柱11、设置在中空立柱11两侧的两个侧壁12，中空立柱11的背面安装有与中间的主线性滑轨24配合的滑块，两个侧壁12的背面均安装有与两侧的主线性滑轨24配合的凸轮组。
54.本发明仅需要驱动缸4这一个动力源，驱动缸4可以是伺服电动缸、气缸或液压缸。
驱动缸4分为两级驱动，可以实现较长的行程，驱动缸4包括主缸41、副缸42，主缸41设置在中空缸体内，副缸42设置在主缸41内，副缸42顶部伸出主缸41；所述中空缸体与孔口框1通过螺钉固定连接，副缸42与主口盖2顶端通过销轴连接。副缸42伸出速度比主缸41快，因为副缸42缸径比主缸41缸径小，在压力不变的情况下，副缸42伸出速度比主缸41快。
55.如图7至图9所示，所述差速机构5包括与主口盖2通过螺钉固定连接的固定框51，固定框51中间沿竖直方向开设开口52，差速机构5还包括横向设置在开口52上端的上滑轮组件53、横向设置在开口52下端的下滑轮组件54、与上滑轮组件53和下滑轮组件54啮合的传动带55、设置在固定框51正面可在限位机构6上滑动的限位滑块65、设置在固定框51背面的两个夹紧块57和一个压块56；压块56设置在两个夹紧块57之间。所述夹紧块57包括外夹块571、内夹块572，背面的传动带55设置在外夹块571与内夹块572之间，内夹块572、背面的传动带55、外夹块571、副口盖3背面的加强块31四者通过螺钉形成固定连接，使副口盖3可以随传动带55一起运动。压块56包括上压块和下压块，传动带55首尾相连部分通过上压块和下压块压紧，形成封闭的环形，便于传动带55的张紧。
56.所述差速机构5还包括用于调整传动带55松紧度的张紧螺杆58和套设在张紧螺杆58外部的张紧弹簧59，所述张紧螺杆58设置在内框512下端的圆孔515内，张紧螺杆58上端设置在下滑轮框架542下端的安装孔544内，张紧螺杆58上端与传动带55下端留有间隙，张紧螺杆58下端通过垫片和螺母将张紧弹簧59锁紧。
57.如图10所示，所述固定框51包括中间为开口结构的外框511和内框512、设置在内框512开口内的加强板513，外框511通过多个螺钉与主口盖2固定连接，圆孔515开设在内框512下端，内框512向主口盖2背面延伸，内框512的深度与上滑轮组件53、下滑轮组件54的直径相匹配，加强板513位于内外传动带55之间，加强板513可以增加内框512的强度，防止内框512变形。
58.如图11所示，所述上滑轮组件53包括上滑轮组件531、上滑轮框架532、上固定轴533，所述上滑轮框架532固定安装在内框512上端，所述上固定轴533横向安装在上滑轮框架532内，所述上滑轮组件531穿设在上固定轴533外部，传动带55上端与上滑轮组件531啮合。
59.如图12所示，所述下滑轮组件54包括下滑轮组件541、下滑轮框架542、下固定轴543，所述下滑轮框架542滑动安装在导向槽514内，下滑轮组件54能在导向槽514内滑动并和张紧螺杆58一起用于调整传动带55的张紧度，下滑轮组件54采用张紧螺杆58和张紧弹簧59进行的方式进行防松，下滑轮框架542下端开设安装孔544，所述下固定轴543横向安装在下滑轮框架542内，所述下滑轮组件541穿设在下固定轴543外部，传动带55下端与下滑轮组件541啮合。
60.如图13所示，所述限位机构6包括本体60、限位滑块65，所述本体60包括上安装座61、下安装座62、导向杆63、两个缓冲弹簧64；所述上安装座61、下安装座62由上至下安装在中空立柱11侧面，所述导向杆63安装在上安装座61、下安装座62之间，导向杆63平行设置在固定框51正面，缓冲弹簧64设置在导向杆63上下两端，缓冲弹簧64能避免限位滑块65与上安装座61和下安装座62发生碰撞，起减震作用，并能自适应的调整限位滑块65在导向杆63上的滑动距离，避免副口盖3随意运动或滑落，同时防止副口盖3运动范围过量。所述限位滑块65外侧穿设在导向杆63内，限位滑块65内侧与正面的传动带55通过螺钉固定连接。
61.所述上安装座61包括相互垂直的上固定块611和上连接块612，上固定块611与中空立柱11侧面上部通过螺钉连接，所述上连接块612与导向杆63垂直，所述导向杆63上端穿过上连接块612的通孔并用螺母锁紧。所述下安装座62包括相互垂直的下固定块621和下连接块622，下固定块621与中空立柱11侧面中部通过螺钉连接，所述下连接块622与导向杆63垂直，所述导向杆63下端穿过下连接块622的通孔并用螺母锁紧。所述限位滑块65包括外滑块651和内滑块652，所述外滑块651上开设安装导向杆63的光孔653，正面的传动带55设置在外滑块651与内滑块652之间，外滑块651、正面的传动带55、内滑块652三者通过螺钉形成固定连接。
62.孔口盖打开过程：
63.如图14所示，孔口盖的打开过程分为上升前期和上升后期。在上升前期，主口盖2在驱动缸4作用下相对孔口框1向上移动，副口盖3、差速机构5跟随主口盖2一起向上移动，其中限位滑块65在限位机构6上向上滑动，此时传动带55、上滑轮组件53、下滑轮组件54相对静止；在上升后期，限位滑块65被限位机构6上端挡住，由于正面的传动带55被限位滑块65夹紧不动，而主口盖2、差速机构5还在驱动缸4的作用下继续向上移动，此时，限位滑块65只能拉动正面的传动带55绕上滑轮组件53、下滑轮组件54转动，传动带55拉动设置在固定框51背面的副口盖3向上移动，此时，副口盖3除了随主口盖2一起向上移动，副口盖3同时还在传动带55的拉动下相对主口盖2向上移动，因此副口盖3运动速度比主口盖2运动速度快，副口盖3、主口盖2二者产生速度差，该运动原理与动滑轮的运动原理相同。
64.主口盖2上升之后与设备之间形成主孔口23，主口盖2上升高度即主孔口23高度为h1，驱动缸4行程为h2，副孔口21高度为h3，副口盖3上升高度为h4；h1＝h2，h4≥h1 h3。限位机构6的行程小于差速机构5的行程，限位机构6用于调整副口盖3的上升高度，防止副口盖3脱离主口盖2，并为限位滑块65的移动提供缓冲。
65.孔口盖关闭过程和打开过程运动原理相同，只是运动方向相反。
66.如图15所示，左侧，限位机构6上端到上滑轮组件53之间的传动带长度为l1，副口盖3上端到上滑轮组件53之间的传动带长度为l2；右侧，限位机构6上端到上滑轮组件53之间的传动带长度为l1’，副口盖3上端到上滑轮组件53之间的传动带长度为l2’；主口盖2上升的高度即上滑轮组件53上升的高度h5，副口盖3上升的高度为h6。
67.因限位机构6上端段到副口盖3上端段传动带总长不变，即l1 l2＝l1’ l2’，且左段传动带伸长量＝右段传动带收缩量，即l1
’‑
l1＝l2-l2’；另外，从图中可知，l1’＝l1 h5，h5 l2＝l2’ h6；因此，h6＝2h5。由此可知，在差速产生阶段，副口盖3上升距离为主口盖2上升距离的两倍。
68.由于孔口盖上升前期，受限位机构6的作用，副口盖3上升距离与主口盖2上升距离相等，即限位机构6用于调整副口盖3的整体上升高度，防止副口盖3脱离主口盖2，因此，整个上升过程中副口盖3上升的高度h4大于主口盖2上升的高度h1，二者并非两倍的关系。另外，限位机构6中的缓冲弹簧64还为限位滑块65的移动提供缓冲。
69.两个差速机构5中传动带55的长度和安装位置均调整一致，以保证两个副口盖3开启和关闭时同步。另外，传动带也可以改为钢丝绳进行传动。
70.在实际使用过程中，孔口盖外部还增加前后蒙皮，可以实现美观和保护孔口盖的目的。
71.本发明的差速运动孔口盖不仅适用于特种设备的门窗，还适用于机床护罩门、锅炉门、汽车天窗、火箭舱门、船舱门、车库门、方舱门等。
72.以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。