CN102537618A - 一种自解锁可展收套筒装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种自解锁可展收套筒装置，属于机械技术领域，所述的自解锁可展收套筒装置包括套筒部分、导向部分、驱动部分、拉线部分和锁定部分。所述的套筒部分至少包含三个套筒结构，所述的拉线部分包括钢丝绳和滑轮系，利用所述的驱动部分带动拉线部分使各个套筒间沿所述的导向部分展开或收拢，套筒完全展开时由所述的锁定部分实现机械自锁锁定，其解锁收拢与展开共用同一套驱动装置。本发明的优点为：本发明自解锁可展收套筒装置简化了驱动装置与操作过程，具有结构简单、质量小、锁定可靠和可实现自解锁的优点。

Description

一种自解锁可展收套筒装置

技术领域

本发明属于机械技术领域，涉及一种自解锁可展收套筒装置，具体指该装置由钢丝绳带动套筒伸缩，在完全伸展时可机械锁定，并且由同一套驱动装置实现展开锁定与解锁收拢。

背景技术

可展机构在收拢状态时，便于携带运输，在展开状态时，能有效工作，被广泛用于移动通信和空间科学等领域。可展套筒装置是一种直线运动可展机构，常应用于杆状天线伸展机构或作为其它机构的支撑体。针对不同的目的，产生了多种可展套筒装置，如参考文献[1]：丛强.ERM及其在卫星天线展开机构上的应用[J].航天器工程，1996，5(1、2)：105-109.中提到了几种套筒结构；又如美国专利(U.S.Patent)No.2010、0313494 A1中公开的一种伸缩天线。这些现有技术中，有些套筒利用丝杠螺母机构传动，质量较大；有些套筒利用钢丝绳展开，但完全展开后靠力矩/力锁定，收拢拉力大于锁定力时套筒可被解锁收拢，但是外力大于该锁定力时套筒亦可被解锁，使工作不可靠；另外一些机构可以实现机械锁定，但是需要人工先解锁后再收拢或增加额外的动力源以代替人工。

综上所述，需要一种质量轻、可机械锁定并能自解锁的套筒类展开机构。其中，在不增加额外驱动的情况下，如何利用收拢运动实现解锁是技术难点。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提出一种质量小、锁定可靠且可实现自解锁的套筒装置，利用钢丝绳和滑轮系实现多个套筒间的伸缩，且套筒完全展开时通过锁定部分实现机械自锁锁定，其解锁收拢与展开共用同一套驱动装置，简化了驱动装置与操作过程。

本发明一种自解锁可展收套筒装置包括套筒部分、导向部分、驱动部分、拉线部分和锁定部分。所述的套筒部分包括一个外套筒、n个中套筒以及一个内套筒，依次层层套入，n≥1。所述外套筒底部外壁上套接固定有底座，底座用来将外套筒与其他设备固定，从而实现整个套筒装置的固定。所述底座采用法兰盘，通过底座可将本发明套筒装置固定在其它设备上。内套筒底部固定套接有底套。n个中套筒结构与内套筒结构相同。上述中套筒与内套筒中的底套外径与底套所在套筒相邻的位于外层的套筒内径相同。外套筒与n个中套筒顶部均固定安装有顶套，所述顶套具有筒状结构，顶部具有向外延伸的凸缘，所述凸缘具有沿顶套轴向上的厚度，顶套外侧壁与套筒的内侧壁配合固定，使凸缘位于套筒顶部，凸缘的宽度大于凸缘所在套筒的筒壁的厚度。外套筒与n个中套筒中顶套的凸缘上表面具有向套筒内侧倾斜的凹进锁定槽，用来与锁定部分配合实现各个套筒间的相对锁定。

其中，上述外套筒和中套筒顶部的顶套均具有圆锥形内表面，中套筒与内套筒上的底套均具有与每个套筒中顶套的圆锥形内表面锥度相同的圆锥形外表面，由此，相邻的两个套筒间完全展开时，位于外层的套筒底套上的圆锥形外表面可与位于内层的套筒顶套上的圆锥形内表面呈间隙配合。

所述的导向部分包括导向轮组件、键A和键B。在每个套筒顶套的凸缘周向上开有至少一个缺口，用来放置导向轮组件。所述导向轮组件包括导向轮架、导向轮、导向轮轴；导向轮套接在导向轮轴上，通过导向轮轴与导向轮架轴接，导向轮可在导向轮轴上转动；其中，导向轮组件中的导向轮架固定在缺口处。通过将导向轮轴一端设计为台肩，由此通过在导向轮轴另一端安装卡圈，实现导向轮轴与导向轮架间的轴向定位。

中套筒与内套筒外侧壁周向上设置有至少一个沿套筒轴向方向的键A，中套筒与内套筒上的底套外侧壁周向上均设置有至少一个沿套筒轴向方向的键B，通过键A与键B构成位于中套筒与内套筒外侧壁上的整体的长键，长键的长度与长键所在套筒长度相同。n个中套筒与外套筒上顶套内侧壁周向上均设置有键槽。由此，在相邻的两个套筒间，通过位于内层的套筒上的长键与位于外层套筒上的键槽相互配合，实现各套筒间的周向定位；且通过位于外层的套筒顶套凸缘上的导向轮与位于内层的套筒上长键配合转动，使长键可自如在键槽中滑动。

所述的驱动部分包括卷筒、电机、卷筒架和电机架，卷筒通过滚动轴承连接在卷筒架和电机架之间，电机的外壳固定在电机架上，电机输出轴与卷筒固连，启动电机可带动卷筒转动，卷筒架和电机架均由螺钉固定在外套筒的底座上。

所述的拉线部分包括展开拉线机构和收拢拉线机构，所述的展开拉线机构包括导线轮、线轮、内线轮、展开拉线。其中，导线轮与外套筒的底座的内侧壁转动连接。在每个套筒顶套内侧壁上均转动连接有线轮，内套筒与n个中套筒底部内侧壁上通过内线轮座转动连接有内线轮。本发明中在内套筒与n个中套筒底套底面边缘上固定内线轮座，且内线轮座具有向套筒内侧的偏转，由此使内线轮座上的内线轮位于套筒内部。所述线轮通过线轮挡片半轮包围，内线轮通过内线轮挡片半轮包围，通过线轮挡片与内线轮挡片使线轮、内线轮上的绕线不会脱落。

展开拉线的一端绕在卷筒上，另一端绕过外套筒上的导线轮后，由与外套筒相邻的中套筒开始，依次绕过由外向内各个中套筒上的线轮、内线轮，再绕过内套筒上的线轮与内线轮，最终固定连接在内套筒上的内线轮座上。

所述的收拢拉线机构包括收拢拉线、调整螺钉、底板、接线端子、拉簧、导向柱、压簧、收拢线轮A、圆盘和收拢线轮B；其中，在内套筒上底套的底部固定安装有底板，在底板中心位置上拧紧固定有调整螺钉。所述拉簧的一端固定在调整螺钉上，另一端通过螺钉与接线端子固连。在与外套筒相邻的中套筒的底部设置有支撑板，支撑板的中心位置上固定安装有收拢线轮支座A，收拢线轮A转动连接在收拢线轮支座A上；在支撑板上还竖直固定有导向柱，导向柱顶部通过连接板连接有环状圆盘，环状圆盘可同连接件共同在导向柱上自由移动。导向柱上套有压簧，压簧位于环状圆盘和底板之间，在连接板中心位置安装有收拢线轮支座B，收拢线轮支座B同时位于环状圆盘的中心处，收拢线轮支座B上转动连接有收拢线轮B。

收拢拉线的一端绕着在卷筒上，另一端绕过与外套筒相邻的中套筒上的收拢线轮A和收拢线轮B，最终与内套筒底板上的连接端子固定，最终与内套筒底板上的连接端子固定。

由此，当各个套筒间相互展开时，通过电机转动带动盘绕在电机上的收拢拉线由电机上放出，而展开拉线在电机上盘绕，由于展开拉线在内层套筒上的缠绕方式，即：绕过内套筒上的内线轮与线轮，并固定连接在内套筒上的内线轮座上，由此通过内线轮与线轮间的位置关系，使得展开拉线最终拉动位于内套筒底部的内线轮座运动，由此可拉动整个内套筒展开，由此各个套筒间的依次展开。

各套筒间相互进行收拢时，通过电机转动带动收拢拉线在电机上盘绕，而展开拉线由电机上放出，由此通过收拢拉线带动内套筒收入到与内套筒相邻的中套筒中，由于此时收拢拉线继续在电机上盘绕，使得收拢状态的内套筒继续向外套筒方向运动，由此使各个套筒依次拢。

所述锁定部分包括锁组件、拨杆、连杆。锁组件包括锁块、锁架、滚轮、锁轴和锁扭簧。锁架与锁块通过锁轴轴接，锁块可在锁轴上转动。锁块与滚轮通过轮轴轴接，滚轮可在轮轴上转动；锁扭簧安装在锁块和锁架之间，通过锁扭簧使锁块与锁架间形成回弹结构，即锁块分为弹出和收回两种状态，通过按压可收回到锁架中，放开锁块即可使锁块由锁架中弹出。

n个中套筒与内套筒周向上均安装有至少一个锁组件；其中，锁架与底套固定连接，在锁块处于弹出状态时位于套筒筒壁外侧，锁块具有弹向套筒外侧的趋势。通过上述结构的锁组件，使两相邻套筒展开后，实现相对锁定。

当两相邻套筒在展开过程中，滚轮沿位于外层的套筒内壁滑动，此时，锁块处于收回状态；当两相邻套筒中位于内层的套筒上的锁块，到达位于外层的套筒顶套的凸缘上的凹进锁定槽时，锁块向外弹出，滚轮沿凹进锁定槽斜面滚动，最终使锁块处于弹出状态，此时两相邻套筒通过位于内层套筒上的锁块与外层套筒凸缘上的凹进锁定槽间的相互配合，达到两相邻套筒间的相互锁定。

与外套筒相邻的中套筒上锁组件中的锁块与连杆一端铰接，与外套筒相邻的中套筒上安装的环状圆盘与连杆另一端相连。n个中套筒上的顶套凸缘内均设计有解锁腔，解锁腔与凹进锁定槽以及凸缘周向外表面连通；在解锁腔中轴接有拨杆，拨杆与解锁腔间安装有扭簧，通过扭簧使拨杆具有向拨杆所在套筒中顶套运动的趋势；解锁腔内还设计有限位块，通过限位块用来对拨杆的运动起到限位作用。在n个中套筒与内套筒中，当相邻的两个套筒完全展开时，位于外层的套筒上的拨杆一端与位于内层的套筒上的锁组件中的锁块搭接。

各个套筒间进行收拢过程时，与外侧套筒相邻的中套筒与外套筒间，通过收拢拉线带动与外套筒相邻的中套筒中的环状圆盘上的收拢线轮A转动，使收拢线轮座受到拉力，压簧收缩，环状圆盘运动，带动连杆运动，且通过连杆拉动与外侧套筒相邻的中套筒上锁组件中的锁块逐渐转为收回状态，当锁块处于收回状态时，与外侧套筒相邻的中套筒便逐渐收回到外套筒中。

n个中套筒间以及内套筒中相邻的两套筒在收拢过程中，当位于外层的套筒凸缘上表面接触到位于内层的套筒凸缘中解锁腔内拨杆的一端后，两套同间继续收拢，使得凸缘推动拨杆，使拨杆另一端挤压锁块，使锁块逐渐向锁架中收回，当锁块完全收回到锁架中时，拨杆弹出，处于弹出状态，由此实现n个中套筒间以及内套筒中相邻的两套筒间的收拢。

本发明的优点在于：

1、本发明公开的一种自解锁可展收套筒装置，采用由电机带动的钢丝绳传动机构，结构简单，质量较小；

2、本发明公开的一种自解锁可展收套筒装置，在各套筒完全展开时，能够实现机械锁定，承受轴向外界压缩力时，不会误解锁，比力/力矩锁定更为可靠；

3、本发明公开的一种自解锁可展收套筒装置，其锁定装置可以自适应锁定间隙，从而使锁定结合处间隙更小，提高了刚度；

4、本发明公开的一种自解锁可展收套筒装置，对于完全展开并锁定的套筒，当电机转动方向与展开转动方向相反时，套筒间能够实现次序自解锁并收拢，无需额外的解锁驱动装置；

5、本发明公开的一种自解锁可展收套筒装置，在各套筒完全展开时，锁定装置的状态可以在外部察看，并也能人为改变锁定状态。

附图说明

图1为本发明自解锁可展收套筒装置的整体结构完全展开时的示意图；

图2为本发明自解锁可展收套筒装置的整体结构完全收拢时的示意图；

图3为本发明自解锁可展收套筒装置在图1中A-A向的剖面图；

图4为本发明自解锁可展收套筒装置的顶套A及其部分连接组件示意图；

图5为本发明自解锁可展收套筒装置的导向轮组件示意图；

图6为本发明自解锁可展收套筒装置的顶套B及其部分连接组件示意图；

图7为本发明自解锁可展收套筒装置的底套C及其部分连接组件示意图；

图8为本发明自解锁可展收套筒装置的部分展开拉线示意图；

图9为本发明自解锁可展收套筒装置的展开拉线布置示意图；

图10为本发明自解锁可展收套筒装置去掉展开拉线后的收拢拉线布置示意图；

图11为本发明自解锁可展收套筒装置的锁组件C示意图；

图12为本发明自解锁可展收套筒装置的锁组件B示意图；

图13为本发明自解锁可展收套筒装置在图10中B区的局部放大示意图；

图14为本发明自解锁可展收套筒装置在图10中C区的局部放大示意图；

图15为本发明自解锁可展收套筒装置的外套筒与中套筒解锁过程示意图；

图16为本发明自解锁可展收套筒装置的中套筒与内套筒解锁过程示意图；

图中：

1-套筒部分    2-导向部分    3-驱动部分         4-拉线部分

5-锁定部分    6-凸缘        101-外套筒         102-中套筒

103-内套筒    1011-套筒A    1012-顶套A         1013-底座

1021-套筒B    1022-顶套B    1023-底套B         1031-套筒C

1032-顶套C    1033-底套C    201-导向轮组件A    202-导向轮组件B

203-键A        204-键B         2011-导向轮架     2012-导向轮

2013-导向轮轴  2014-卡圈A      301-卷筒          302-电机

303-卷筒架     304-电机架      401-展开拉线机构  402-收拢拉线机构

4011-导线轮    4012-展开拉线   4013-线轮A        4014-线轮B

4015-内线轮A   4016-内线轮B    4021-收拢拉线     4022-调整螺钉

4023-底板      4024-接线端子   4025-拉簧         4026-导向柱

4027-压簧      4028-收拢线轮A  4029-环状圆盘     4030-收拢线轮B

4031-支撑板    501-锁组件      502-拨杆          503-连杆

504-扭簧       5011-锁块       5012-锁架         5013-轮轴

5014-滚轮      5015-锁轴       5016-锁扭簧       5017-卡圈B

5018-卡圈C     601-凹进锁定槽  602-解锁腔        6021-限位块

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明做进一步的详细说明。

本发明自解锁可展收套筒装置包括套筒部分1、导向部分2、驱动部分3、拉线部分4和锁定部分5，如图10所示。本实施例以具有外套筒101、中套筒102、内套筒103各一个构成的套筒部分1来对本发明进行说明，如图1和图2所示。所述的外套筒101包括套筒A1011、顶套A1012和底座1013，所述的底座1013为法兰盘，底座1013上的通孔可将其固定在指定的其它外部设备上，由此实现本发明套筒装置与其他外部设备间的相对固定。套筒A1011的外壁与底座1013的内壁配合固定连接，套筒A1011的内壁与顶套A1012的外圆柱面配合固定连接，如图10所示。所述的中套筒102包括套筒B1021、顶套B1022和底套B1023，套筒B1021的外壁与底套B1023的内壁配合固定连接，套筒B1021的内壁与顶套B1022的外圆柱面配合固定连接，底套B1023的圆柱凸台外表面与套筒A1011内圆柱面滑动配合，底套B1023具有阶梯状底边，如图10所示。所述的内套筒103包括套筒C1031、顶套C1032和底套C1033，套筒C1031的外壁与底套C1033的内壁配合固定连接，套筒C1031的内壁与顶套C1032的外圆柱面配合固定连接，底套C1033的圆柱凸台外表面与套筒B1021内圆柱面滑动配合，底套C1033具有阶梯状底边。如图10所示。所述顶套A1012与顶套B1022顶部均具有向外延伸的凸缘6，所述凸缘6具有沿顶套轴向上的厚度，凸缘6位于凸缘6所在套筒顶部，凸缘6的宽度大于凸缘6所在套筒的筒壁的厚度。顶套A1012与顶套B1022的凸缘6上表面具有向凸缘6所在套筒内侧倾斜的凹进锁定槽601，用来与锁定部分5配合实现各个套筒间的相对锁定。

上述顶套A1012内侧具有圆锥状内表面，底套B1023的外侧具有圆锥状外表面，二者锥度一致，在外套筒101与中套筒102完全展开时呈间隙配合，如图14所示；顶套B1022内侧具有圆锥状内表面，底套C1033的外侧具有圆锥状外表面，二者锥度一致，在中套筒102与内套筒103完全展开时呈间隙配合，如图13所示。

所述的导向部分包括导向轮组件A201、导向轮组件B202、键A203、键B204。如图5所示，所述的导向轮组件A201与导向轮组件B202结构相同，均包括导向轮架2011、导向轮2012、导向轮轴2013；导向轮2012通过导向轮轴2013与导向轮架2011连接并能相对转动，卡圈A2014使导向轮轴2013与导向轮架2011轴向定位。三个导向轮组件A201沿顶套A1012的凸缘6周向均布，并由螺钉固定在顶套A1012的凸缘6周向上开有的缺口内，如图4所示，为顶套A1012上导向轮组件A201安装示意图；三个键A203沿套筒B1021的外圆柱面周向均布，并分别与相应的导向轮组件A201的导向轮2012间隙配合，如图1所示。三个导向轮组件B202沿顶套B1022的凸缘6周向均布，并由螺钉固定在顶套B1022的凸缘6周向上开有的缺口内，如图6所示；三个键A203沿套筒C1031的外圆柱面周向均布，并分别与相应的导向轮组件B202的导向轮间隙配合，如图1所示。三个键B204沿底套B1023的外圆周向均布，键B204与底套B1023上的键槽配合固定，如图8所示，键B204与键A203形成一整体的可在顶套A1012的键槽中滑动长键，并实现了外套筒101与中套筒102的周向定位。三个键A203沿底套C1031的外圆周向均布，键B204与底套C1033上的键槽配合固定，如图7所示，键B204与键A203同样形成一整体可在顶套B1022的键槽中滑动长键，且实现了中套筒102与内套筒103的周向定位，如图3所示。

所述的驱动部分3包括卷筒301、电机302、卷筒架303和电机架304，如图8和图9所示，卷筒301通过滚动轴承连接在卷筒架303和电机架304之间，电机302的外壳固定在电机架304上，并能带动卷筒301转动，卷筒架303和电机架304由螺钉固定在底座1013上。

所述的拉线部分包括展开拉线机构401和收拢拉线机构402，所述的展开拉线机构401沿套筒的周向均布两套，其中每一套展开拉线机构401包括导线轮4011、展开拉线4012、线轮A4013、线轮B4014、内线轮A4015、和内线轮B4016。导线轮4011与底座1013转动连接；如图4所示，线轮A4013与顶套A1012转动连接，线轮挡片A由螺钉固定在顶套A1012上，并将线轮A4013的半轮包围；如图6所示，线轮B4014与顶套B1022转动连接，并通过在顶套B1022上固定线轮挡片将线轮B4015的半轮包围；如图7所示，内线轮A4015通过内线轮座与底套B1023转动连接，通过在内线轮座上固定内线轮挡片将内线轮A4015半轮包围；如图8所示，内线轮B4016按照内线轮A4015的方式转动固定在底套C1033上。

如图8和图9，展开拉线4012的一端绕在卷筒301上，另一端依次绕过导线轮4011、线轮A4013、内线轮A4015、线轮B4014和内线轮B4016，并最终固定连接在安装内线轮B4016的内线轮座上。

如图9、图10所示，收拢拉线机构402包括收拢拉线4021、调整螺钉4022、底板4023、接线端子4024、拉簧4025、导向柱4026、压簧4027、收拢线轮A4028、圆盘4029和收拢线轮B4030。其中，底板4023固定在底套C1033上，调整螺钉4022拧紧在底板4023上，拉簧4027的一端固定在调整螺钉4022上，另一端通过螺钉固定在接线端子4024上。支撑板4031固定在底套B1023上，收拢线轮B4030与支撑板4031转动连接，两根导向柱4026通过定位孔和螺钉与支撑板4031相连接。环状圆盘4029通过圆孔与导向柱4026滑动配合，收拢线轮A4028与环状圆盘4029转动连接，两根压簧4027套在导向柱上，位于环状圆盘4029和支撑板4031之间。

收拢拉线4021的一端绕着卷筒301上，另一端依次绕过收拢线轮A4028和收拢线轮B4030，并最终固定连接在接线端子4024上。

所述的锁定部分5包括锁组件501、拨杆502、连杆503和扭簧504。所述的锁组件501包括锁块5011、锁架5012、轮轴5013、滚轮5014、锁轴5015和锁扭簧5016，如图11所示；滚轮5014通过轮轴5013与锁块5011转动连接，通过在轮轴5013的轴肩和固定卡圈B5017实现轮轴5013与锁块5011间的相对定位。锁块5011通过锁轴5015与锁架5012转动连接，同样通过在锁轴5015的轴肩和固定卡圈C5018实现锁轴5015与锁架5012间的相对定位，如图13所示，锁架5012通过螺钉与底套C1033相连接，锁扭簧5016位于锁块5011和锁架5012之间，使锁块5011有弹向顶套B1022一侧的趋势。三个锁组件501沿顶套B102与顶套C103周向均布；如图12所示，位于顶套B102上的锁组件501中的锁块5011与连杆503一端铰接，连杆503的另一端与环状圆盘4029铰接。中套筒102上的顶套1022的凸缘6内设计有解锁腔602，解锁腔602与凹进锁定槽601以及凸缘6周向外表面连通；在解锁腔602中轴接有拨杆502，拨杆502与解锁腔602间安装有扭簧504，通过扭簧504使拨杆502有向顶套A102转动的趋势；解锁腔602内还设计有限位块6021，限位块6021对拨杆502的运动起到限位作用。

所述的自解锁可展收套筒装置可从完全收拢状态运动到完全展开状态，所述的完全收拢状态包括内套筒103完全收拢和中套筒102完全收拢，如图2所示；所述的内套筒103完全收拢指顶套C1032的凸缘6下表面与顶套B1022的凸缘6上表面接触，所述的中套筒102完全收拢指顶套B1022的凸缘6下表面与顶套A1012的凸缘6上表面接触；所述的完全展开状态包括内套筒103完全展开和中套筒102完全展开，如图1和图10所示；所述的内套筒103完全展开指底套C1033的阶梯状底边上表面与顶套B1022的下表面接触，所述的中套筒102完全展开指底套B1023的阶梯状底边上表面与顶套A1012的下表面接触。当个套筒展开并锁定时，电机302将带动卷筒301转动，其转动方向使展开拉线4012沿卷筒301的外圆柱面卷入，使收拢拉线4021沿卷筒301的外圆柱面放出。如图8和图9所示，展开拉线4012运动时，使线轮A4013转动，但线轮A4013固定在外套筒101中的顶套A1012上，并不能移动；进而通过内线轮A4015带动中套筒102相对于外套筒101展开，同时通过线轮B4014和内线轮B4016带动内套筒103相对于中套筒102展开；中套筒102和内套筒103的展开次序是不确定的，取决于它们运动时摩擦力的关系，但最终都将完全展开。在展开过程中，随着顶套B1022和顶套A1012的分离，拨杆502在自身扭簧504作用下将转动直至与顶套B1022的限位块6012接触，位于中套筒102上的锁组件501中的滚轮5014将依次沿套筒A1011和顶套A1012的内壁滚动，直至中套筒102完全展开，此时锁块5011在锁扭簧5016的作用下，将转动并使锁块5011的斜面与顶套A1012的凸缘6上凹进锁定槽601的斜面相接触，形成自锁，限制了内套筒103向下运动，实现了内套筒103与中套筒102间的锁定，如图14所示；随着顶套C1032和顶套B1022的分离，位于内套筒103上的锁组件501中的滚轮5014将依次沿套筒B 1021和顶套B1022的内壁滚动，直至内套筒103完全展开，此时锁块5011在锁扭簧5016的作用下，将转动并使锁块5011的斜面与顶套B1022的凸缘6上凹进锁定槽601的斜面相接触，形成自锁，限制了中套筒102向下运动，实现了中套筒102与外套筒101间的锁定，且锁块5011的转动使其自动适应与顶套B1022斜面间的间隙，从而使锁定刚度更大，如图13所示；中套筒102与外套筒101间的锁定方式与内套筒103与中套筒102间的锁定方式相同，由于采用了自锁的锁定方式，各套筒间在承受外力时不会误解锁。卷筒301放出的收拢拉线4021的长度将补偿其随内套筒103运动时与固定部件间的距离变化。当展开运动结束时，可利用检测位置的微动开关的信号使电机302停转。

所述的自解锁可展收套筒装置可从完全展开状态运动到完全收拢状态，解锁并收拢时，电机302将带动卷筒301转动，其转动方向使收拢拉线4021沿卷筒301的外圆柱面卷入，使展开拉线4012沿卷筒301的外圆柱面放出。如图10所示，收拢拉线4021运动时，由于所有套筒都在锁定状态，所以收拢线轮B4030将不会移动，拉簧4025用于调整收拢拉线4021的张紧力，刚度要比压簧4027的刚度大许多，所以在收拢拉线4021的作用下，收拢线轮A4028将会被带动，从而环状圆盘4029将会沿导向柱4026向下运动，此时，如图15所示，连杆503将会带动中套筒102上的锁组件501中的锁块5011克服锁扭簧5016的力运动，使锁块5011与顶套A1012上凹进锁定槽601的斜面分离，实现中套筒102与外套筒101间的自解锁；在中套筒102与外套筒101解锁的过程中和解锁后，收拢拉线4021将会带动内套筒103和中套筒102同时运动收拢；收拢时，顶套C1032将一直向顶套B1022运动，顶套B1022接触到拨杆502时将带动拨杆502转动，从而拨动内套筒103上锁组件501中的锁块5011，使锁块5011与顶套B1022上凹进锁定槽601中的斜面分离，实现内套筒103与中套筒102间的自解锁，如图16所示；在收拢拉线4021的带动下，最终所有套筒都将完全收拢。卷筒301放出的展开拉线4012的长度将补偿其随内套筒运动时与固定部件间的距离变化。当收拢运动结束时，可利用检测位置的微动开关的信号使电机302停转。套筒收拢时，相对于套筒展开，电机302仅需反向转动，整个装置中无需增加额外的驱动器，就能实现解锁与收拢过程的多个动作。

所述的自解锁可展收套筒装置在完全展开状态时，可以从外部看到拨杆502、锁组件501，从而可以直观的从外部观察锁定状态，必要时，可以通过人为来改变锁定状态。

所述的套筒A1011、套筒B1021和套筒C1031的直径依次减少，长度依次减少，可在中套筒102与内套筒103间加入多个中套筒102以提高套筒级数，设中套筒102为n个，其中与内套筒103相邻的中套筒102与内套筒103的连接关系，以及与外套筒101相邻的中套筒102与外套筒101的连接关系，和上述实施例中方式相同，各个中套筒102间的锁定和解锁方式均与实施例中中套筒102与内套筒103间锁定和解锁方式相同当具有n个中套筒102时，展开拉线4012的盘绕方式为：展开拉线4012的一端绕在卷筒301上，另一端依次绕过外套筒101上的导线轮4011后，由与外套筒101相邻的中套筒102开始，依次绕过由外向内各个中套筒102上的线轮A4013、内线轮A4015后，绕过内套筒103上的线轮B4014和内线轮B4016，最终固定连接在内套筒103上的内线轮的内线轮座上。而收拢拉线的盘绕方式为：收拢拉线4021的一端绕在卷筒301上，另一端绕过与外套筒101相邻的中套筒102上的收拢线轮A4028和收拢线轮B4030，最终与内套筒103底板上的连接端子4024固定。

Claims (9)

1.一种自解锁可展收套筒装置，其特征在于：包括套筒部分、导向部分、驱动部分、拉线部分和锁定部分；

所述的套筒部分包括一个外套筒、n个中套筒以及一个内套筒，依次层层套入，n≥1；所述外套筒底部外壁上套接固定有底座；内套筒底部固定套接有底套；n个中套筒结构与内套筒结构相同；外套筒与n个中套筒顶部均固定安装有顶套，所述顶套具有筒状结构，顶部具有向外延伸的凸缘，所述凸缘具有沿顶套轴向上的厚度，顶套外侧壁与套筒的内侧壁配合固定，使凸缘位于套筒顶部；外套筒与n个中套筒中顶套的凸缘上表面具有向套筒内侧倾斜的凹进锁定槽；

所述的导向部分包括导向轮组件、键A和键B；所述导向轮组件包括导向轮架、导向轮、导向轮轴；导向轮套接在导向轮轴上，通过导向轮轴与导向轮架轴接，在每个套筒顶套的凸缘周向上开有至少一个缺口，用来安装导向轮组件，导向轮组件中的导向轮架固定在缺口处。中套筒与内套筒外侧壁周向上设置有至少一个沿套筒轴向方向的键A，中套筒与内套筒上的底套外侧壁周向上均设置有至少一个沿套筒轴向方向的键B，通过键A与键B构成位于中套筒与内套筒外侧壁上的整体的长键；n个中套筒与外套筒上顶套内侧壁周向上均设置有键槽；在相邻的两个套筒间，位于内层的套筒上的长键与位于外层套筒上的键槽相互配合，且通过位于外层的套筒顶套凸缘上的导向轮与位于内层的套筒上长键配合转动；

所述的驱动部分包括卷筒、电机、卷筒架和电机架，卷筒架通过滚动轴承连接在卷筒架和电机架之间，电机的外壳固定在电机架上，电机输出轴与卷筒固连，卷筒架和电机架均由螺钉固定在外套筒的底座上；

所述的拉线部分包括展开拉线机构和收拢拉线机构，所述的展开拉线机构包括导线轮、线轮、内线轮、展开拉线；其中，导线轮与外套筒的底座的内侧壁转动连接；在每个套筒的顶套内侧壁上均转动连接有线轮，内套筒与n个中套筒底部内侧壁上通过内线轮座转动连接有内线轮，内线轮位于套筒内部；

展开拉线的一端绕在卷筒上，另一端绕过外套筒上的导线轮后，由与外套筒相邻的中套筒开始，依次绕过由外向内各个中套筒上的线轮、内线轮，再绕过内套筒上的线轮与内线轮，最终固定连接在内套筒上的内线轮座上；

所述的收拢拉线机构包括收拢拉线、调整螺钉、底板、接线端子、拉簧、导向柱、压簧、 收拢线轮A、圆盘和收拢线轮B；其中，在内套筒的底套底部固定安装有底板，在底板中心位置上拧紧固定有调整螺钉；拉簧的一端固定在调整螺钉上，另一端通过螺钉与接线端子固连；在与外套筒相邻的中套筒底部设置有支撑板，支撑板的中心位置上固定安装有收拢线轮支座A，收拢线轮A转动连接在收拢线轮支座A上；在支撑板上还竖直固定有导向柱，导向柱顶部通过连接板连接有环状圆盘；所述导向柱上套有压簧，压簧位于环状圆盘和底板之间，在连接板上安装有收拢线轮支座B，收拢线轮支座B上转动连接有收拢线轮B；

收拢拉线的一端绕着在卷筒上，另一端绕过与外套筒相邻的中套筒上的收拢线轮A和收拢线轮B，最终与内套筒底板上的连接端子固定；

所述锁定部分包括锁组件、拨杆、连杆；锁组件包括锁块、锁架、滚轮、锁轴和锁扭簧；锁架与锁块通过锁轴轴接；锁块与滚轮通过轮轴轴接；锁扭簧安装在锁块和锁架之间，通过锁扭簧使锁块与锁架间形成回弹结构，通过按压可收回到锁架中，放开锁块即可使锁块由锁架中弹出；

n个中套筒与内套筒周向上均安装有至少一个锁组件；其中，锁架与底套固定连接，在锁块处于弹出状态时位于套筒筒壁外侧，锁块具有弹向套筒外侧的趋势；当两相邻套筒展开时，通过位于内层的套筒上的锁块弹出后，与位于外层的套筒顶套凸缘上的凹进锁定槽配合，实现两相邻套筒间的相互锁定；

与外套筒相邻的中套筒上安装的锁组件中的锁块与连杆一端铰接，与外套筒相邻的中套筒上安装的环状圆盘与连杆另一端相连；n个中套筒上的顶套凸缘内均设计有解锁腔，解锁腔与凹进锁定槽以及凸缘周向外表面连通；在解锁腔中轴接有拨杆，拨杆与解锁腔间安装有扭簧，通过扭簧使拨杆具有向拨杆所在套筒中顶套运动的趋势，解锁腔内还设计有限位块；在n个中套筒与内套筒中，当相邻的两个套筒完全展开时，位于外层的套筒上的拨杆一端与位于内层的套筒上的锁组件中的锁块搭接。

2.如权利要求1所述一种自解锁可展收套筒装置，其特征在于：所述中套筒与内套筒上的底套外径与底套所在套筒相邻的且位于外层的套筒内径相同。

3.如权利要求1所述一种自解锁可展收套筒装置，其特征在于：所述凸缘的宽度大于凸缘所在套筒的筒壁的厚度。

4.如权利要求1所述一种自解锁可展收套筒装置，其特征在于：所述外套筒和中套筒顶部的顶套均具有圆锥形内表面，中套筒与内套筒上的底套均具有与每个套筒中顶套的圆锥形内表面锥度相同的圆锥形外表面。

5.如权利要求1所述一种自解锁可展收套筒装置，其特征在于：所述长键的长度与长 键所在套筒长度相同。

6.如权利要求1所述一种自解锁可展收套筒装置，其特征在于：所述内线轮座固定在内套筒与n个中套筒底套底面边缘上，且内线轮座具有向套筒内侧的偏转。

7.如权利要求1所述一种自解锁可展收套筒装置，其特征在于：所述线轮通过线轮挡片半轮包围，内线轮通过内线轮挡片半轮包围，通过线轮挡片与内线轮挡片使线轮、内线轮上的绕线不会脱落。

8.如权利要求1所述一种自解锁可展收套筒装置，其特征在于：所述收拢线轮支座B位于连接板与环状圆盘中心位置。

9.如权利要求1所述一种自解锁可展收套筒装置，其特征在于：所述内套筒与n个中套筒上的底套具有阶梯状底边。 

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