CN106438576A - 一种用于任意位置锁紧的锁紧机构及其锁紧精度确定方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于任意位置锁紧的锁紧机构及其锁紧精度确定方法，属于锁紧装置技术领域，提供了一种结构简单，设计合理，利用差分原理，能够在任意位置进行锁紧并及时解锁，可实现循环工作，锁紧可靠的锁紧机构及其锁紧精度确定方法，所采用的技术方案为包括固定的中空锁体和滑动设置在中空锁体内的缸体以及设置在缸体内活塞，所述中空锁体的内壁上设置有多个键槽，所述活塞的圆周上设置有多组锁销，每组锁销主要由多个锁键构成，与之相对应的，所述缸体上设置有多个用于锁键穿过的通孔；本发明广泛用于各类锁紧机构。

Description

一种用于任意位置锁紧的锁紧机构及其锁紧精度确定方法

技术领域

本发明涉及一种用于任意位置锁紧的锁紧机构及其锁紧精度确定方法，属于锁紧装置技术领域。

背景技术

锁紧装置在各类机械结构中应用较多。在汽车制动时，采用摩擦盘式锁紧机构；在石油行业，高压管内封堵技术采用的基于气动肌腱的管内封堵器锁紧机构，该机构的锁紧力是采用螺纹在内管道内的压痕产生的力来锁紧，锁紧力不够大，而且锁紧时的位置精度不高。目前多数锁紧装置仅能在固定位置进行锁紧，虽然在任意位置锁紧装置已有初步成果，但其缺点也显而易见，锁紧力不够大，锁紧时的位置精度不够高。

目前，常见的可以在任意位置实现自锁紧的装置中，现有的成熟技术以电磁锁紧和液压锁紧两类为主流。电磁锁紧利用电磁原理设计，尽管其节能环保，安装简单，使用便捷，但其产生磁力的时间响应控制达不到毫秒级的要求；液压锁紧虽可实现在短时间内锁紧并解锁，但液压油容易被污染物灰尘侵入，可靠性不能保证，液压油由于温度变化亦会影响其精度，各种油路的布置使得其要比纯机械式锁紧机构的结构要复杂的多，而且成本很高。

发明内容

为解决现有技术存在的技术问题，本发明提供了一种结构简单，设计合理，利用差分原理，能够在任意位置进行锁紧并及时解锁，可实现循环工作，锁紧可靠的锁紧机构其锁紧精度确定方法。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案为一种利用差分原理实现任意位置锁紧的锁紧机构，包括固定的中空锁体和滑动设置在中空锁体内的缸体以及设置在缸体内活塞，所述中空锁体的内壁上设置有按照差分法布置的多个键槽，所述活塞的圆周上设置有多组锁销，每组锁销主要由多个呈圆周分布的锁键构成，与之相对应的，所述缸体上设置有多个用于锁键穿过的通孔。

优选的，所述活塞的圆周上设置有多个滑槽，所述滑槽内设置有锁键，所述锁键和活塞之间设置有锁键驱动弹簧，所述活塞的活塞杆上还设置有定位块，所述活塞和缸体之间设置有活塞复位弹簧，所述键槽为斜槽。

优选的，所述通孔的截面为直角梯形。

一种利用差分原理实现任意位置锁紧的锁紧机构的精度确定方法，包括设置在中空锁体内壁上的多个键槽，其中键槽按照差分法进行布置，其中，键槽组数为n，锁键组数为n₁，键槽宽度为t₁，每组键槽之间的距离差为s，每组键槽中键槽之间的距离为t₂，

当t₁＝t₂，t＝t₁+t₂，则同组槽间距：l₁＝t+n·s，键组数：键间距：l₂＝t。

与现有技术相比，本发明具有以下技术效果：本发明结构简单，制造方便，成本大大降低，效率大大提高，采用纯机械结构设计，利用差分法原理，可保证活塞在任意位置锁紧，并在设定范围内及时解锁，实现循环工作，同时位置误差能够控制在任意等级的精度范围之内，使得锁紧和解锁动作的响应时间达到毫秒级，并且锁紧动作可靠性高。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为图1中的A-A剖视图。

图3为图1中的B-B剖视图。

图4为本发明中按照差分法分布的键槽分布原理图。

图5为本发明中n组键槽的圆周分布的示意图。

图6为本发明中按照差分法分布的键的分布示意图。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1至图3所示，一种用于任意位置锁紧的锁紧机构，包括固定的中空锁体1和滑动设置在中空锁体内的缸体2以及设置在缸体内活塞3，中空锁体1的内壁上设置有多个键槽4，活塞3的圆周上设置有多组锁销，每组锁销主要由多个锁键5构成，与之相对应的，缸体2上设置有多个用于锁键穿过的通孔6，其中，活塞3的圆周上设置有多个滑槽7，滑槽7内设置有锁键5，锁键5和活塞3之间设置有锁键驱动弹簧8，活塞3的活塞杆上还设置有定位块9，活塞3和缸体2之间设置有活塞复位弹簧10，键槽5为斜槽，通孔6的截面为直角梯形。

本发明的运动部件的运动规律大致可分为四个阶段，详述如下：

①活塞3与缸体2做相反方向运动——初始运动阶段；即活塞和缸体在外力作用下，促使活塞克服活塞复位弹簧的弹力，做相反方向运动。

②活塞3与缸体2做相同方向的向右运动——活塞3复位阶段。活塞3速度大于缸体2速度；即活塞在复位阶段，由于活塞复位弹簧的弹力作用，活塞复位的初始速度大于缸体的速度。

③活塞3与缸体2做相同方向的向右运动——活塞3与缸体2向右运动阶段；即活塞3复位结束，活塞3与缸体2为一体。

④活塞3与缸体2做相同方向向左运动——复进阶段。即活塞3与缸体2做复进运动。

其中活塞3与缸体2做相反方向运动是运动的起始点，在这一刻的位置是随机的，锁紧装置也是在这一刻将活塞3锁紧。该锁紧装置的工作循环包括六个阶段：

第0阶段：原始状态，各部件无运动。

第I阶段：初始运动阶段

(1)活塞3运动：向左运动；(2)缸体2运动：向右运动；在外力作用下活塞和缸体做相反方向运动，做相反运动的位置是随机的，可以在任意键槽之间的位置进行操作，活塞运动范围限定在通孔内，活塞3与缸体2之间的距离越来越大。

第II阶段：锁紧阶段

(1)活塞3运动：静止；(2)缸体2运动：继续向右运动；(3)锁键5：弹簧2将锁键5推入键槽，使活塞3锁止。活塞运动到，锁键卡在通孔的另一侧时停止，锁键在锁键驱动弹簧的作用下，沿滑槽伸出，卡在键槽内。

第III阶段：活塞3复位、缸体2继续向右运动阶段

(1)活塞3运动：在活塞复位弹簧3作用下向右运动(速度大于缸体2运动速度)；(2)缸体2运动：继续向右运动；(3)锁键5：锁键沿着锁键槽斜面沿径向退回。即在活塞复位弹簧的弹力作用下，拉动活塞向右移动，锁键沿键槽、通孔上的斜面滑动，直至退回通孔内。

第IV阶段：活塞3、缸体2共同向右运动阶段

(1)活塞3运动：向右运动；(2)缸体2运动：继续向右运动(与活塞3一起)。即在活塞复位弹簧的弹力作用下，活塞继续向右，使锁键沿通孔滑动，直至回到初始位置。

第V阶段：活塞3、缸体2共同向左运动阶段

(1)活塞3运动：向左运动；(2)缸体2运动：向左运动(与活塞3一起)。

第VI阶段：初始运动阶段，返回到第I阶段。

本发明中的精度确定方法，通过计算能够保证锁键在指定距离内进行锁紧，即锁键的控制精度能够进行任意设置，同时能够保证锁紧和解锁动作的响应时间达到毫秒级。

如图4所示，其为按照差分法分布的键槽分布原理图；图5为n组键槽的圆周分布的示意图；图6为按照差分法分布的键的分布示意图。其中，键槽组数为n，锁键组数为n₁，键槽宽度为t₁，每组键槽之间的距离差为s，每组键槽中键槽之间的距离为t₂，

当t₁＝t₂，t＝t₁+t₂，则同组槽间距：l₁＝t+n·s，键组数：键间距：l₂＝t。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包在本发明范围内。

Claims (4)

1.一种用于任意位置锁紧的锁紧机构，其特征在于：包括固定的中空锁体和滑动设置在中空锁体内的缸体以及设置在缸体内活塞，所述中空锁体的内壁上设置有按照差分法布置的多个键槽，所述活塞的圆周上设置有多组锁销，每组锁销主要由多个呈圆周分布的锁键构成，与之相对应的，所述缸体上设置有多个用于锁键穿过的通孔。

2.根据权利要求1所述的一种用于任意位置锁紧的的锁紧机构，其特征在于：所述活塞的圆周上设置有多个滑槽，所述滑槽内设置有锁键，所述锁键和活塞之间设置有锁键驱动弹簧，所述活塞的活塞杆上还设置有定位块，所述活塞和缸体之间设置有活塞复位弹簧，所述键槽为斜槽。

3.根据权利要求2所述的一种用于任意位置锁紧的的锁紧机构，其特征在于：所述通孔的截面为直角梯形。

4.一种用于任意位置任意位置锁紧的精度确定方法，其特征在于：包括设置在中空锁体内壁上的多个键槽，其中键槽按照差分法进行布置，其中，键槽组数为n，锁键组数为n₁，键槽宽度为t₁，每组键槽之间的距离差为s，每组键槽中键槽之间的距离为t₂，

当t₁＝t₂，t＝t₁+t₂，则同组槽间距：l₁＝t+n·s，键组数：键间距：l₂＝t。