CN105465277A - 一种多边形互锁链式伸缩装置及进行伸缩的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种多边形互锁链式伸缩装置及进行伸缩的方法，为多链结构，由多个单伸缩链式结构件交错咬合形成，每一个单伸缩链式结构件由相互铰接的多个链式单元组成，可根据实际需要，灵活扩展链式单元的数量，从而达到调整伸缩装置长度的目的，因此，具有长度调整方便的优点；多边形互锁链式伸缩装置在收缩过程中，所收缩回的每一个单伸缩链式结构件的链式单元缠绕在卷链机上，实现收缩到0位的功能，具有收缩后占用空间小的优点；进一步的，与已有装置相比，在伸缩装置收缩后占用空间一定的情况下，其提供更长的伸展长度；具有易生产安装的优点。
Description
技术领域
本发明属于机械传动技术领域，具体涉及一种多边形互锁链式伸缩装置及进行伸缩的方法。
背景技术
目前，存在数量众多、种类繁多的机械装置，其运动形式为直线往复运动，例如，舞台升降机、千斤顶、电动推拉杆、吊车伸缩臂等等。在上述机械装置中，均需要安装伸缩机械装置，在伸缩机械装置的驱动下，实现被控物的直线往复运动。
从实现方式看，现有的伸缩机械装置主要包括两类：剪式伸缩装置和套杆伸缩装置。其中，剪式伸缩装置采用多杆交叉连接，以类似于剪刀的运动方式实现伸缩。套杆伸缩装置采用直径不同的多杆套在一起，直径较小的内杆逐级外推或内缩，从而实现伸缩功能。
在实现本发明的过程中，发明人发现，上述两种伸缩机械装置均存在以下缺点：(1)收缩后的装置无法收缩到0位，依然占有很大空间；(2)在伸缩机械装置收缩后占用空间一定的情况下，其提供的伸展长度能力有限；(3)垂直于伸缩运动方向的外力承受能力比较差。
发明内容
针对现有技术存在的缺陷，本发明提供一种多边形互锁链式伸缩装置及进行伸缩的方法，用以解决上述问题。
本发明采用的技术方案如下：
本发明提供一种多边形互锁链式伸缩装置，包括n个单伸缩链式结构件、固定件和推动机构；其中，n为整数，且n≥3；
所述n个单伸缩链式结构件的结构均相同；
对于任意一个所述单伸缩链式结构件，包括多节串联的链式单元；相邻的所述链式单元之间铰接；
每一个所述链式单元均包括：主体(1)、上铰链部件(2)、下铰链部件(3)、左咬合互锁部件(4)、右咬合互锁部件(5)和至少一个推动配合部件(6)；
所述上铰链部件(2)设置于所述主体(1)的前侧面，用于与前一个链式单元的下铰链部件铰接；
所述下铰链部件(3)设置于所述主体(1)的后侧面，用于与后一个链式单元的上铰链部件铰接；
所述左咬合互锁部件(4)设置于所述主体(1)的左端，用于与左侧相邻单伸缩链式结构件的同层和/或前一层链式单元的右咬合互锁部件啮合互锁；
所述右咬合互锁部件(5)设置于所述主体(1)的右端，用于与右侧相邻单伸缩链式结构件的同层和/或前一层链式单元的左咬合互锁部件啮合互锁；
所述推动配合部件(6)设置于所述主体(1)的正面，用于与所述推动机构配合，实现所述单伸缩链式结构件的伸缩往复运动；
n个所述单伸缩链式结构件位于最前端的n个链式单元的左右端首尾相连互锁后形成n边形结构；然后，通过所述固定件将组成所述n边形结构的最前端的n个链式单元固定到一起。
优选的，所述上铰链部件(2)为凸块，所述凸块的轴向设置有第一销孔；所述下铰链部件(3)为凹口，在所述凹口的两侧分别设置有第二销孔；
所述链式单元的凸块通过销轴固定在前一个链式单元的凹口内；
所述链式单元的凹口通过销轴与后一个链式单元的凸块通过销轴固定。
优选的，所述左咬合互锁部件(4)包括从所述主体(1)的左侧延伸出的左支撑臂(41)以及横向设置在所述左支撑臂(41)底面的凸起(42)；
所述右咬合互锁部件(5)包括从所述主体(1)的右侧延伸出的右支撑臂(51)以及纵向设置在所述右支撑臂(51)顶面的凹槽(52)；所述凸起(42)的形状与所述凹槽(52)的形状适配。
优选的，所述下铰链部件(3)的最低面到所述右支撑臂(51)凸起顶面的距离为L1；所述左支撑臂(41)的支撑厚度为L2；则：L1＝L2。
优选的，对于任意一个第j单伸缩链式结构件，按自顶向底的顺序，对于第i层链式单元，其左支撑臂(41)底面的凸起(42)记为第一凸起；其右支撑臂(51)顶面的凹槽(52)记为第一凹槽；
则：所述第一凸起与其左侧单伸缩链式结构件第i层链式单元右支撑臂顶面的凹槽相互配合锁定；所述第一凹槽与其右侧单伸缩链式结构件第i-1层链式单元左支撑臂底面的凸起相互配合锁定；
所述第j单伸缩链式结构件的第i层链式单元的右支撑臂的底端支撑在其右侧单伸缩链式结构件第i层链式单元的左支撑臂顶面。
优选的，每一个所述链式单元的正面两侧分别设置一个所述推动配合部件(6)。
优选的，所述推动机构为推动齿轮，所述推动齿轮设置数量与所述单伸缩链式结构件设置数量相等，为n个；
所述推动配合部件(6)为推动齿条；
每一个所述推动齿轮用于与唯一一个所述单伸缩链式结构件上的推动齿条配合；在伸长状态时，提供推力使输出的单伸缩链式结构件与左右相邻的两个单伸缩链式结构件相互咬合到一起；在回收缩短状态时，提供拉力使回收的所述单伸缩链式结构件左右相邻的两个单伸缩链式结构件在底端分开。
优选的，还包括：用于驱动所述推动机构转动的驱动装置。
优选的，还包括：卷链轮；所述卷链轮设置数量与所述单伸缩链式结构件设置数量相等，为n个；
每一个所述卷链轮用于与唯一一个所述单伸缩链式结构件最底端连接。
本发明还提供一种多边形互锁链式伸缩装置进行伸缩的方法，包括以下步骤：
S1，n个单伸缩链式结构件位于最前端的n个链式单元的左右端首尾相连互锁后，通过固定件固定到一起；
对于任意的第i单伸缩链式结构件，其底端盘绕在对应的第i卷链轮上，并且，在所述第i卷链轮的设定距离布置第i推动机构；该第i推动机构与第i单伸缩链式结构件的推动配合部件啮合；其中，i∈(1，2…n)；
S2，按设定速度同时驱动n台推动机构，在所述推动机构的驱动作用时，n台卷链轮同步输出各个单伸缩链式结构件，并且，所输出的各个单伸缩链式结构件在推动机构的推动作用下，左右端首尾相连互锁后形成n边形结构的刚性体；从而输出一定长度的多边形互锁链式伸缩装置；
S3，当需要回收所输出的多边形互锁链式伸缩装置时，驱动各个推动机构同步反向运转，在所述推动机构的反向驱动作用下，各个所述单伸缩链式结构件与其相啮合的左右侧的两个单伸缩链式结构件在推动机构的拉力作用下分离，然后，使分离后的单伸缩链式结构件的底端不断被盘绕在对应的卷链轮上，从而达到回收缩短多边形互锁链式伸缩装置的目的。
本发明提供的多边形互锁链式伸缩装置及进行伸缩的方法，具有以下优点：
(1)为多链结构，由多个单伸缩链式结构件交错咬合形成，每一个单伸缩链式结构件由相互铰接的多个链式单元组成，具有长度调整方便的优点；
(2)具有收缩后占用空间小的优点；进一步的，与已有装置相比，在伸缩装置收缩后占用空间一定的情况下，其提供更长的伸展长度；
(3)多个单伸缩链式结构件咬合互锁后，具有较强的刚性，并且，可承受及提供伸缩所需的高强度推力和拉力，同时可承受来自于垂直于伸缩方向上的强的折弯力；
(4)具有易生产安装的优点。
附图说明
图1为本发明提供的三角形形状的互锁链式伸缩装置的示意图；
图2为链式单元的未加附图标记的俯视结构示意图；
图3为图2中增加附图标记后的结构示意图；
图4为链式单元的仰视结构示意图；
图5为本发明提供的安装有推动机构的三角形形状的互锁链式伸缩装置的示意图；
图6为本发明提供的安装有推动机构的四边形形状的互锁链式伸缩装置的示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明进行详细说明：
本发明提供一种多边形互锁链式伸缩装置，包括n个单伸缩链式结构件、固定件和推动机构；其中，n为整数，且n≥3；也就是说，本发明提供的多边形互锁链式伸缩装置，对具体采用的单伸缩链式结构件的数量并不限制，可以组合成三角形、四边形、五边形、六边形等等，其实现原理完全相同；如图1和图5所示，为三角形形状的互锁链式伸缩装置的示意图，如图6所示，为四边形形状的互锁链式伸缩装置的示意图。
其中，n个单伸缩链式结构件的结构均相同；对于任意一个单伸缩链式结构件，包括多节串联的链式单元；相邻的链式单元之间铰接；每一个链式单元的结构均相同，如图2所示，为链式单元的未加附图标记的俯视结构示意图；如图3所示，为图2中增加附图标记后的结构示意图；如图4所示，为链式单元的仰视结构示意图，包括：主体1、上铰链部件2、下铰链部件3、左咬合互锁部件4、右咬合互锁部件5和至少一个推动配合部件6；以下对各部件结构特点分别详细介绍：
(一)上铰链部件
上铰链部件2设置于主体1的前侧面，用于与前一个链式单元的下铰链部件铰接；
(二)下铰链部件
下铰链部件3设置于主体1的后侧面，用于与后一个链式单元的上铰链部件铰接；
因此，各个链式单元通过上铰链部件与前一个链式单元铰接，通过下铰链部件与后一个链式单元铰接，由此即形成一条可卷曲的链式结构件。具体采用的铰接结构，根据实际需要灵活调整，以下仅介绍一种具体的铰接结构：
参考图2-图3，上铰链部件2为凸块，凸块的轴向设置有第一销孔；下铰链部件3为凹口，在凹口的两侧分别设置有第二销孔；链式单元的凸块通过销轴固定在前一个链式单元的凹口内；链式单元的凹口通过销轴与后一个链式单元的凸块通过销轴固定。由此形成可卷曲的链式结构件。
(三)左咬合互锁部件
左咬合互锁部件4设置于主体1的左端，用于与左侧相邻单伸缩链式结构件的同层和/或前一层链式单元的右咬合互锁部件啮合互锁。
(四)右咬合互锁部件
右咬合互锁部件5设置于主体1的右端，用于与右侧相邻单伸缩链式结构件的同层和/或前一层链式单元的左咬合互锁部件啮合互锁；
以三角形形状的互锁链式伸缩装置为例，参考图1，其由单伸缩链式结构件H、单伸缩链式结构件I和单伸缩链式结构件K组成；按自顶向底的顺序，单伸缩链式结构件H包括串联的链式单元H1、链式单元H2…；单伸缩链式结构件I包括串联的链式单元I1、链式单元I2…；单伸缩链式结构件K包括串联的链式单元K1、链式单元K2…；
则：对于单伸缩链式结构件H，其链式单元H2的左咬合互锁部件，可存在三种咬合互锁方式：(1)只与单伸缩链式结构件I的链式单元I1的右咬合互锁部件啮合互锁；(2)只与单伸缩链式结构件I的链式单元I2的右咬合互锁部件啮合互锁；(3)既与单伸缩链式结构件I的链式单元I1的右咬合互锁部件啮合互锁，同时也与单伸缩链式结构件I的链式单元I2的右咬合互锁部件啮合互锁。
同样的，对于单伸缩链式结构件H，其链式单元H2的右咬合互锁部件，可存在三种咬合互锁方式：(1)只与单伸缩链式结构件K的链式单元K1的左咬合互锁部件啮合互锁；(2)只与单伸缩链式结构件K的链式单元K2的左咬合互锁部件啮合互锁；(3)既与单伸缩链式结构件K的链式单元K1的左咬合互锁部件啮合互锁，同时也与单伸缩链式结构件K的链式单元K2的左咬合互锁部件啮合互锁。
作为一种示例，在此只介绍一种情况，即：
左咬合互锁部件(4)，与左侧相邻单伸缩链式结构件的同层链式单元的右咬合互锁部件啮合互锁；右咬合互锁部件(5)，与右侧相邻单伸缩链式结构件的前一层链式单元的左咬合互锁部件啮合互锁。
具体的，参考图4。左咬合互锁部件4包括从主体1的左侧延伸出的左支撑臂41以及横向设置在左支撑臂41底面的凸起42；右咬合互锁部件5包括从主体1的右侧延伸出的右支撑臂51以及纵向设置在右支撑臂51顶面的凹槽52；凸起42的形状与凹槽52的形状适配。
另外，下铰链部件3的最低面到右支撑臂51凸起42顶面的距离为L1；左支撑臂41的支撑厚度为L2；则：L1＝L2。通过这种结构设计，可保证每一个链式单元均为水平布置，当采用三个单伸缩链式结构时，最终形成图1所示刚性体，由此进一步提高多边形互锁链式伸缩装置的刚性，还提高其承受的来自于垂直于伸缩方向上的折弯力。
具体的，对于任意一个第j单伸缩链式结构件，按自顶向底的顺序，对于第i层链式单元，其左支撑臂41底面的凸起42记为第一凸起；其右支撑臂51顶面的凹槽52记为第一凹槽；
则：第一凸起与其左侧单伸缩链式结构件第i层链式单元右支撑臂顶面的凹槽相互配合锁定；第一凹槽与其右侧单伸缩链式结构件第i-1层链式单元左支撑臂底面的凸起相互配合锁定；
第j单伸缩链式结构件的第i层链式单元的右支撑臂的底端支撑在其右侧单伸缩链式结构件第i层链式单元的左支撑臂顶面。
(五)推动配合部件
推动配合部件6设置于主体1的正面，用于与推动机构配合，实现单伸缩链式结构件的伸缩往复运动；同时也提供推力，将从卷链轮输出的分离状态的各个单伸缩链式结构件咬合互锁到一起。推动机构可以在电动驱动装置的驱动下为伸缩提供动力；也可以采用手动驱动方式为伸缩提供动力。
具体的，每一个链式单元的正面两侧分别设置一个推动配合部件6，推动配合部件6包括但不限于推动齿条，图2中共设置两个推动齿条。推动机构包括但不限于推动齿轮，推动齿轮设置数量与单伸缩链式结构件设置数量相等，为n个；每一个推动齿轮用于与唯一一个单伸缩链式结构件上的推动齿条配合；在伸长状态时，提供推力使输出的单伸缩链式结构件与左右相邻的两个单伸缩链式结构件相互咬合到一起；在回收缩短状态时，提供拉力使回收的单伸缩链式结构件左右相邻的两个单伸缩链式结构件在底端分开。
下面介绍一种完整的多边形互锁链式伸缩装置的结构：
参考图5，n个单伸缩链式结构件位于最前端的n个链式单元的左右端首尾相连互锁后形成n边形结构；然后，通过固定件将组成n边形结构的最前端的n个链式单元固定到一起。图5中数字6代表固定件。
还包括：用于驱动推动机构转动的驱动装置。还包括：卷链轮；卷链轮设置数量与单伸缩链式结构件设置数量相等，为n个；每一个卷链轮用于与唯一一个单伸缩链式结构件最底端连接。
该多边形互锁链式伸缩装置进行伸缩的方法，包括以下步骤：
S1，n个单伸缩链式结构件位于最前端的n个链式单元的左右端首尾相连互锁后，通过固定件固定到一起；
对于任意的第i单伸缩链式结构件，其底端盘绕在对应的第i卷链轮上，并且，在第i卷链轮的设定距离布置第i推动机构；该第i推动机构与第i单伸缩链式结构件的推动配合部件啮合；其中，i∈(1，2…n)；
S2，按设定速度同时驱动n台推动机构，在推动机构的驱动作用时，n台卷链轮同步输出各个单伸缩链式结构件，并且，所输出的各个单伸缩链式结构件在推动机构的推动作用下，左右端首尾相连互锁后形成n边形结构的刚性体；从而输出一定长度的多边形互锁链式伸缩装置；
S3，当需要回收所输出的多边形互锁链式伸缩装置时，驱动各个推动机构同步反向运转，在推动机构的反向驱动作用下，各个单伸缩链式结构件与其相啮合的左右侧的两个单伸缩链式结构件在推动机构的拉力作用下分离，然后，使分离后的单伸缩链式结构件的底端不断被盘绕在对应的卷链轮上，从而达到回收缩短多边形互锁链式伸缩装置的目的。
本发明提供的多边形互锁链式伸缩装置及进行伸缩的方法，具有以下优点：
(1)为多链结构，由多个单伸缩链式结构件交错咬合形成，每一个单伸缩链式结构件由相互铰接的多个链式单元组成，可根据实际需要，灵活扩展链式单元的数量，从而达到调整伸缩装置长度的目的，因此，具有长度调整方便的优点；
(2)多边形互锁链式伸缩装置在收缩过程中，所收缩回的每一个单伸缩链式结构件的链式单元缠绕在卷链机上，实现收缩到0位的功能，具有收缩后占用空间小的优点；进一步的，与已有装置相比，在伸缩装置收缩后占用空间一定的情况下，其提供更长的伸展长度；
(3)多个单伸缩链式结构件咬合互锁后，具有较强的刚性，并且，可承受及提供伸缩所需的高强度推力和拉力，同时可承受来自于垂直于伸缩方向上的强的折弯力；
(4)具有易生产安装的优点。
以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种多边形互锁链式伸缩装置，其特征在于，包括n个单伸缩链式结构件、固定件和推动机构；其中，n为整数，且n≥3；
所述n个单伸缩链式结构件的结构均相同；
对于任意一个所述单伸缩链式结构件，包括多节串联的链式单元；相邻的所述链式单元之间铰接；
每一个所述链式单元均包括：主体(1)、上铰链部件(2)、下铰链部件(3)、左咬合互锁部件(4)、右咬合互锁部件(5)和至少一个推动配合部件(6)；
所述上铰链部件(2)设置于所述主体(1)的前侧面，用于与前一个链式单元的下铰链部件铰接；
所述下铰链部件(3)设置于所述主体(1)的后侧面，用于与后一个链式单元的上铰链部件铰接；
所述左咬合互锁部件(4)设置于所述主体(1)的左端，用于与左侧相邻单伸缩链式结构件的同层和/或前一层链式单元的右咬合互锁部件啮合互锁；
所述右咬合互锁部件(5)设置于所述主体(1)的右端，用于与右侧相邻单伸缩链式结构件的同层和/或前一层链式单元的左咬合互锁部件啮合互锁；
所述推动配合部件(6)设置于所述主体(1)的正面，用于与所述推动机构配合，实现所述单伸缩链式结构件的伸缩往复运动；
n个所述单伸缩链式结构件位于最前端的n个链式单元的左右端首尾相连互锁后形成n边形结构；然后，通过所述固定件将组成所述n边形结构的最前端的n个链式单元固定到一起。
2.根据权利要求1所述的多边形互锁链式伸缩装置，其特征在于，所述上铰链部件(2)为凸块，所述凸块的轴向设置有第一销孔；所述下铰链部件(3)为凹口，在所述凹口的两侧分别设置有第二销孔；
所述链式单元的凸块通过销轴固定在前一个链式单元的凹口内；
所述链式单元的凹口通过销轴与后一个链式单元的凸块通过销轴固定。
3.根据权利要求1所述的多边形互锁链式伸缩装置，其特征在于，所述左咬合互锁部件(4)包括从所述主体(1)的左侧延伸出的左支撑臂(41)以及横向设置在所述左支撑臂(41)底面的凸起(42)；
所述右咬合互锁部件(5)包括从所述主体(1)的右侧延伸出的右支撑臂(51)以及纵向设置在所述右支撑臂(51)顶面的凹槽(52)；所述凸起(42)的形状与所述凹槽(52)的形状适配。
4.根据权利要求3所述的多边形互锁链式伸缩装置，其特征在于，所述下铰链部件(3)的最低面到所述右支撑臂(51)凸起顶面的距离为L1；所述左支撑臂(41)的支撑厚度为L2；则：L1＝L2。
5.根据权利要求4所述的多边形互锁链式伸缩装置，其特征在于，对于任意一个第j单伸缩链式结构件，按自顶向底的顺序，对于第i层链式单元，其左支撑臂(41)底面的凸起(42)记为第一凸起；其右支撑臂(51)顶面的凹槽(52)记为第一凹槽；
则：所述第一凸起与其左侧单伸缩链式结构件第i层链式单元右支撑臂顶面的凹槽相互配合锁定；所述第一凹槽与其右侧单伸缩链式结构件第i-1层链式单元左支撑臂底面的凸起相互配合锁定；
所述第j单伸缩链式结构件的第i层链式单元的右支撑臂的底端支撑在其右侧单伸缩链式结构件第i层链式单元的左支撑臂顶面。
6.根据权利要求1所述的多边形互锁链式伸缩装置，其特征在于，每一个所述链式单元的正面两侧分别设置一个所述推动配合部件(6)。
7.根据权利要求1所述的多边形互锁链式伸缩装置，其特征在于，所述推动机构为推动齿轮，所述推动齿轮设置数量与所述单伸缩链式结构件设置数量相等，为n个；
所述推动配合部件(6)为推动齿条；
每一个所述推动齿轮用于与唯一一个所述单伸缩链式结构件上的推动齿条配合；在伸长状态时，提供推力使输出的单伸缩链式结构件与左右相邻的两个单伸缩链式结构件相互咬合到一起；在回收缩短状态时，提供拉力使回收的所述单伸缩链式结构件左右相邻的两个单伸缩链式结构件在底端分开。
8.根据权利要求1所述的多边形互锁链式伸缩装置，其特征在于，还包括：用于驱动所述推动机构转动的驱动装置。
9.根据权利要求1所述的多边形互锁链式伸缩装置，其特征在于，还包括：卷链轮；所述卷链轮设置数量与所述单伸缩链式结构件设置数量相等，为n个；
每一个所述卷链轮用于与唯一一个所述单伸缩链式结构件最底端连接。
10.一种多边形互锁链式伸缩装置进行伸缩的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，n个单伸缩链式结构件位于最前端的n个链式单元的左右端首尾相连互锁后，通过固定件固定到一起；
对于任意的第i单伸缩链式结构件，其底端盘绕在对应的第i卷链轮上，并且，在所述第i卷链轮的设定距离布置第i推动机构；该第i推动机构与第i单伸缩链式结构件的推动配合部件啮合；其中，i∈(1，2…n)；
S2，按设定速度同时驱动n台推动机构，在所述推动机构的驱动作用时，n台卷链轮同步输出各个单伸缩链式结构件，并且，所输出的各个单伸缩链式结构件在推动机构的推动作用下，左右端首尾相连互锁后形成n边形结构的刚性体；从而输出一定长度的多边形互锁链式伸缩装置；
S3，当需要回收所输出的多边形互锁链式伸缩装置时，驱动各个推动机构同步反向运转，在所述推动机构的反向驱动作用下，各个所述单伸缩链式结构件与其相啮合的左右侧的两个单伸缩链式结构件在推动机构的拉力作用下分离，然后，使分离后的单伸缩链式结构件的底端不断被盘绕在对应的卷链轮上，从而达到回收缩短多边形互锁链式伸缩装置的目的。
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