CN103151677B - 一种基于变胞变换过程的全柔顺剥线钳 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于变胞变换过程的全柔顺剥线钳，其特征是：包括：左第一刚性块（111）、左第二刚性块（131）、左第一柔性杆（161）、左第二柔性杆（121）、左第三柔性杆（151）和左握柄（141）构成的左柔顺机构单元，及右第一刚性块（112）、右第二刚性块（132）、右第一柔性杆（162）、右第二柔性杆（122）、右第三柔性杆（152）和右握柄（142）构成的右柔顺机构单元，左柔顺机构单元和右柔顺机构单元通过连杆（17）连接为左右对称体。它结构简单、造价低廉、具有良好使用性能。

Description

一种基于变胞变换过程的全柔顺剥线钳

技术领域

本发明属于柔顺机构领域，涉及一种基于变胞变换过程的全柔顺剥线钳。

背景技术

生产生活中常常需要剥除不同规格电线的覆皮，以便实现电线中金属导线的连接。如果不使用专用工具，不但工作效率低下，而且剥线过程中容易弄伤手指、损坏金属线芯。使用带有不同刃口的钳子为传统的剥皮方式，如CN02332378.7，CN200430073016.2等，它们先通过刃口破坏电线覆皮，然后用钳子尖嘴部分将需要去除的覆皮撕扯去除。这种剥线方式用钳子代替了徒手操作，使用简单且不容易弄伤手指，但是在剥线过程中很容易损坏金属导线。常见的剥线工具将夹持电线并破坏电线覆皮、去除不需要的覆皮部分及使用后钳子恢复原位三个工作过程集合在一起，如CN200810191034.8，CN200920174117.6及CN201130169585.7等能适应具有不同横截面的电线，电线覆皮的破坏位置定位准确，一次手动操作就能实现剥离电线覆皮的整个过程，因此使用方便，剥线效率高。但以上所有剥线钳的构件之间是刚性连接，钳体自身包含零件数目较多，个别构件形状比较特殊，不仅加工制造费时，而且构件之间有间隙、摩擦，维护和使用都不太方便。

剥线钳的工作特点可类比于含有变胞变换的机构运动过程。变胞机构是近年来学者提出的新型机构，它代表了一类能从一种拓扑结构经变胞变换到另一种拓扑结构的机构或装置，其运动过程具有多拓扑结构变化，多自由度变化，多功能阶段变化等特征，可根据功能需求或环境等的变化，适应不同任务，灵活应用于不同场合。将变胞变换概念引入机构设计可简化具有多个功能阶段的机构的设计过程，而柔性构件的引入可进一步减少零件数目，简化制造过程，提高性能。因此变胞变换和柔顺机构的结合巧妙地融合了两者的优点，得到的机构具有结构简单、造价低廉、使用方便、维护容易等特点。

发明内容

本发明的目的是提供一种结构简单、造价低廉、具有良好使用性能的基于变胞变换过程的全柔顺剥线钳。

本发明所采用的技术方案是：一种基于变胞变换过程的全柔顺剥线钳，其特征是：包括：左第一刚性块、左第二刚性块、左第一柔性杆、左第二柔性杆、左第三柔性杆和左握柄构成的左柔顺机构单元，及右第一刚性块、右第二刚性块、右第一柔性杆、右第二柔性杆、右第三柔性杆和右握柄构成的右柔顺机构单元，左柔顺机构单元和右柔顺机构单元通过连杆连接为左右对称体。

所述的左柔顺机构单元中左第一刚性块固定连接左第二柔性杆和左第一柔性杆，左第二柔性杆与左右对称中心线有一定夹角，左第一柔性杆与中心线平行；左第二柔性杆的横截面积小，长度长；左第一柔性杆的横截面积小，长度短；左第一刚性块上有导轨和导槽，导轨和导槽可以使呈“L”形的左第二刚性块沿中心线方向运动。

所述的右柔顺机构单元中右第一刚性块固定连接右第二柔性杆和右第一柔性杆，右第二柔性杆与中心线有一定夹角，右第一柔性杆与中心线平行；右第二柔性杆的横截面积小，长度长；右第一柔性杆的横截面积小，长度短；右第一刚性块上有导轨和导槽，导轨和导槽可以使呈“L”形的右第二刚性块沿中心线方向运动。

所述的左第二刚性块的一端固定连接左第三柔性杆，另一端用来夹持电线；左第三柔性杆与中心线平行，横截面积小，长度短。

所述的右第二刚性块的一端固定连接右第三柔性杆，另一端装有切割电线覆皮的刀刃；右第三柔性杆与中心线平行，横截面积小，长度短。

所述的左握柄呈“T”形，左握柄固定连接左第二柔性杆和左第三柔性杆。

所述的右握柄呈“T”形，右握柄固定连接右第二柔性杆和右第三柔性杆。

所述的连杆固定连接左第一柔性杆和右第一柔性杆，与中心线垂直，防止左握柄和右握柄转动角度过大，起保护作用；左第二柔性杆和右第二柔性杆沿中心线呈八字形；左第一刚性块和右第一刚性块在导轨末端，垂直于中心线方向开有通孔，用来放置电线；整个组合体的左半部分或者右半部分，按照柔顺机构学理论中的伪刚体模型法可等效为沿中心线对称放置、机架用扭簧连接的两个直动滑杆机构。

所述的第一刚性块和右第一刚性块通过一个U形弹簧连接，弹簧开口有相互平行的垂直卡位，U形弹簧卡住左柔顺机构单元和右柔顺机构单元，U形口在下，垂直卡位在上，相互平行的垂直卡位一左一右卡住左第一刚性块和右第一刚性块。

本发明的有益效果是：含有变胞变换过程的全柔顺机构综合了变胞机构和柔顺机构的优点，因此整个机构含有的零件数目少，加工、装配方便；全柔顺机构可以做成一体结构，便于批量生产；利用很少的构件可以完成多个功能，节省了能源，减少了浪费；使用过程中操作简单，易于维护且不容易发生故障，可以用于需要剥离电线覆皮的各种场合，比如机械设备或者电器产品生产、维修中包有绝缘覆皮的金属导线之间的连接，日常生活中电线因环境、人为因素遭到破坏后对其进行修复等。

附图说明

下面是本发明的附图。

图1是全柔顺变胞剥线钳中组合体1的结构示意图；

图2是图1所示的全柔顺变胞剥线钳预变形装配弹簧后的示意图；

图3是预变形装配弹簧2的结构示意图；

图4是图1所示的全柔顺变胞剥线钳剥离电线覆皮的工作示意图；

图5是图1所示的全柔顺变胞剥线钳剥离电线覆皮的工作示意图。

图中，1、组合体；2、弹簧；111、左第一刚性块；112、右第一刚性块；121、左第二柔性杆；122、右第二柔性杆；131、左第二刚性块；132、右第二刚性块；141、左握柄；142、右握柄；151、左第三柔性杆；152、右第三柔性杆；161、左第一柔性杆；162、右第一柔性杆；17、连杆。

具体实施方式

如图1所示，一种基于变胞变换过程实现剥线功能的全柔顺机构，包括：左第一刚性块111、左第二刚性块131、左第一柔性杆161、左第二柔性杆121、左第三柔性杆151和左握柄141构成的左柔顺机构单元，及右第一刚性块112、右第二刚性块132、右第一柔性杆162、右第二柔性杆122、右第三柔性杆152和右握柄142构成的右柔顺机构单元，左柔顺机构单元和右柔顺机构单元通过连杆17连接为左右对称体。

所述的左柔顺机构单元中左第一刚性块111固定连接左第二柔性杆121和左第一柔性杆161，左第二柔性杆121与左右对称中心线有一定夹角，左第一柔性杆161与中心线平行；左第二柔性杆121的横截面积小，长度长；左第一柔性杆161的横截面积小，长度短；左第一刚性块111上有导轨和导槽，导轨和导槽可以使呈“L”形的左第二刚性块131沿中心线方向运动。

所述的右柔顺机构单元中右第一刚性块112固定连接右第二柔性杆122和右第一柔性杆162，右第二柔性杆122与中心线有一定夹角，右第一柔性杆162与中心线平行；右第二柔性杆122的横截面积小，长度长；右第一柔性杆162的横截面积小，长度短；右第一刚性块112上有导轨和导槽，导轨和导槽可以使呈“L”形的右第二刚性块132沿中心线方向运动。

左第二刚性块131的一端固定连接左第三柔性杆151，另一端用来夹持电线；左第三柔性杆151与中心线平行，横截面积小，长度短。

右第二刚性块132的一端固定连接右第三柔性杆152，另一端装有切割电线覆皮的刀刃；右第三柔性杆152与中心线平行，横截面积小，长度短。

左握柄141呈“T”形，左握柄141固定连接左第二柔性杆121和左第三柔性杆151。

右握柄142呈“T”形，右握柄142固定连接右第二柔性杆122和右第三柔性杆152。

连杆17固定连接左第一柔性杆161和右第一柔性杆162，与中心线垂直，防止左握柄141和右握柄142转动角度过大，起保护作用；左第二柔性杆121和右第二柔性杆122沿中心线呈八字形；左第一刚性块111和右第一刚性块112在导轨末端，垂直于中心线方向开有通孔，用来放置电线；整个组合体1的左半部分或者右半部分，按照柔顺机构学理论中的伪刚体模型法可等效为沿中心线对称放置、机架用扭簧连接的两个直动滑杆机构。

如图2、图3所示，一个U形弹簧，弹簧开口有相互平行的垂直卡位，U形弹簧卡住左柔顺机构单元和右柔顺机构单元，U形口在下，垂直卡位在上，相互平行的垂直卡位一左一右卡住左第一刚性块111和右第一刚性块112。

图3所示为全柔顺变胞剥线钳中装配到组合体1上的弹簧2。弹簧2的材料可以使用强度高、弹性好的材料制作，预变形装配之后的弹力根据组合体1的尺寸、材料（钢丝）的直径计算，但要保证组合体1中的左第二刚性块131夹持住电线，右第二刚性块132破坏电线覆皮之前左第一刚性块111和右第一刚性块112不发生转动，之后两个夹持点可产生较大的相对位移。

图4、图5所示为全柔顺变胞剥线钳夹持电线的工作示意图。使用时将电线放入左第一刚性块111和右第一刚性块112的通孔，手对左握柄141和右握柄142施加作用力并使它们转动，此时预变形装配的弹簧2对组合体1施加的作用力使左第一刚性块111和右第一刚性块112静止不动，左第二柔性杆121和右第二柔性杆122发生变形，左第三柔性杆151和右第三柔性杆152也发生变形，并带动左第二刚性块131和右第二刚性块132分别在左第一刚性块111和右第一刚性块112的导轨上夹持电线和破坏电线覆皮。当左第二刚性块131和左刚性杆111、右第二刚性块132和右第一刚性块112分别夹持住电线不能运动，左第一柔性杆161和右第一柔性杆162发生变形，结合弹簧2，通过变胞变换使机构一部分的拓扑结构从直动滑杆机构演变为曲柄滑块机构。此后组合体1夹持电线的地方发生相对移动，去除电线覆皮。最后，松开手指，整个机构由于柔性部分变形储存的应变能释放而恢复原形，为下一次剥线做好准备。

本实施例没有详细叙述的部件和结构属本行业的公知部件和常用结构或常用手段，这里不一一叙述。

Claims (2)

1.一种基于变胞变换过程的全柔顺剥线钳，其特征是：包括：左第一刚性块（111）、左第二刚性块（131）、左第一柔性杆（161）、左第二柔性杆（121）、左第三柔性杆（151）和左握柄（141）构成的左柔顺机构单元，及右第一刚性块（112）、右第二刚性块（132）、右第一柔性杆（162）、右第二柔性杆（122）、右第三柔性杆（152）和右握柄（142）构成的右柔顺机构单元，左柔顺机构单元和右柔顺机构单元通过连杆（17）连接为左右对称体；所述的左柔顺机构单元中左第一刚性块（111）固定连接左第二柔性杆（121）和左第一柔性杆（161），左第二柔性杆(121)与左右对称中心线有一定夹角，左第一柔性杆(161)与中心线平行；左第二柔性杆(121)的横截面积小，长度长；左第一柔性杆(161)的横截面积小，长度短；左第一刚性块(111)上有导轨和导槽，导轨和导槽可以使呈“L”形的左第二刚性块(131)沿中心线方向运动；所述的右柔顺机构单元中右第一刚性块(112)固定连接右第二柔性杆（122）和右第一柔性杆（162），右第二柔性杆（122）与中心线有一定夹角，右第一柔性杆（162）与中心线平行；右第二柔性杆（122）的横截面积小，长度长；右第一柔性杆（162）的横截面积小，长度短；右第一刚性块（112）上有导轨和导槽，导轨和导槽可以使呈“L”形的右第二刚性块（132）沿中心线方向运动；所述的左第二刚性块（131）的一端固定连接左第三柔性杆（151），另一端用来夹持电线；左第三柔性杆(151)与中心线平行，横截面积小，长度短；所述的右第二刚性块（132）的一端固定连接右第三柔性杆（152），另一端装有切割电线覆皮的刀刃；右第三柔性杆(152)与中心线平行，横截面积小，长度短；所述的左握柄（141）呈“T”形，左握柄（141）固定连接左第二柔性杆（121）和左第三柔性杆（151）；所述的右握柄（142）呈“T”形，右握柄（142）固定连接右第二柔性杆(122)和右第三柔性杆（152）；所述的连杆（17）固定连接左第一柔性杆（161）和右第一柔性杆（162），与中心线垂直，防止左握柄（141）和右握柄（142）转动角度过大，起保护作用；左第二柔性杆（121）和右第二柔性杆（122）沿中心线呈八字形；左第一刚性块（111）和右第一刚性块（112）在导轨末端，垂直于中心线方向开有通孔，用来放置电线；整个组合体（1）的左半部分或者右半部分，按照柔顺机构学理论中的伪刚体模型法可等效为沿中心线对称放置、机架用扭簧连接的两个直动滑杆机构。

2.根据权利要求1所述的一种基于变胞变换过程的全柔顺剥线钳，其特征是：所述的左第一刚性块（111）和右第一刚性块(112)通过一个U形弹簧连接，弹簧开口有相互平行的垂直卡位，U形弹簧卡住左柔顺机构单元和右柔顺机构单元，U形口在下，垂直卡位在上，相互平行的垂直卡位一左一右卡住左第一刚性块(111)和右第一刚性块(112)。