CN108015711A - 用于套索的电磁楔形自锁装置 - Google Patents

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王兴松
沈小朋
张琦
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    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
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Abstract

本发明公开了一种用于套索的电磁楔形自锁装置，包括楔形自锁机构以及通过传动组件作用于所述楔形自锁机构的电磁驱动机构。所述楔形自锁机构包括自锁组件，所述自锁组件能够在电磁驱动机构的作用下锁住/松开穿设于其中的绳索。所述电磁驱动机构包括电磁铁、通过电磁体驱动的双向推杆，所述双向推杆通过传动组件作用于自锁组件。本发明的楔形自锁装置通过电磁铁作为驱动，响应速度快，控制方便，整体结构小巧轻便，且夹持力度大；套索传动的方式灵活，在套索传动的机构应用中有非常广阔的前景。

Description

用于套索的电磁楔形自锁装置
技术领域
本发明属于机器人应用领域，尤其涉及一种用于套索的电磁楔形自锁夹头机构。
背景技术
当代机器人技术的发展可谓日新月异，除了传统的工业机器人之外出现了很多应用于其他领域的机器人，比如，可穿戴的外骨骼机器人，用于狭窄通道的搜救机器人，以及其他一些对结构有特殊要求的新型机器人。套索传动作为一种轻便、柔顺的传动方式，在目前的机器人领域有很多的应用。“套索”顾名思义就是一根绳索和一根套管组成的传动系统，类似于自行车的刹车线，能够安装于狭窄细长的空间里，沿着套管将力传递到末端。通常在套索传动的机器人中，驱动端电机与目标关节之间通过固定长度的套索相连接，电机通电后转动，会通过套索将力传递至末端关节处，带动其旋转。然而在很多情况下，我们希望电机断电之后，机器人尤其是助力外骨骼机器人能够在外力作用下自由转动，但是由于套索的存在，末端关节的自由旋转会受到很大限制。
传统的绳索夹持设备通常是通过挤压产生的摩擦力进行锁紧，为了产生足够的锁紧力，往往需要巨大的电磁铁作为驱动装置，这样的机构不仅需要外源性驱动，而且机构复杂而笨重，无法适用于对机构要求较高的机器人中。因此一种轻巧的大夹持力的可控夹头的设计显得尤为迫切。
发明内容
发明目的：本发明提供了一种用于套索的电磁楔形自锁装置，该自锁装置体积小，质量轻，夹持力度大，响应时间短，控制简单，能耗低，可用于套索传动的微型可控夹头机构。
技术方案：本发明的用于套索的电磁楔形自锁装置，包括楔形自锁机构以及通过传动组件作用于所述楔形自锁机构的电磁驱动机构。
所述楔形自锁机构包括自锁组件，所述自锁组件能够在电磁驱动机构的作用下锁住/松开穿设于其中的绳索。
所述电磁驱动机构包括电磁铁、通过电磁体驱动的双向推杆，所述双向推杆通过传动组件作用于自锁组件。
为了实现绳索在楔形自锁机构实现自锁，所述自锁组件包括固定块、开设于所述固定块内且截面为T型的斜面导槽、与所述斜面导槽形配合并能够在其中滑动的楔形滑块。楔形滑块与斜面导槽间隙配合，楔形滑块在其中滑动时，上部与斜面导槽内壁接触，底部始终保持水平。其中，斜面导槽与楔形滑块的斜度都为1:2.5。利用楔形结构的自锁原理能够挤压绳索，产生巨大的夹持力，不用像其他夹紧装置一样需要持续通电才能保持通电状态，且能够适应不同直径的绳索。
为实现电磁驱动机构作用于楔形自锁机构，所述传动组件包括一端与楔形滑块连接、另一端与双向推杆螺纹连接的连接件，并能够在双向推杆的作用下推拉楔形滑块在斜面导槽内滑动。所述连接件包括开设有方槽并与双向推杆连接的连接块，楔形滑块设有销孔，并通过销轴与连接块的方槽连接，所述销轴在方槽内可上下自由滑动。
电磁铁通电后，双向推杆推动楔形滑块在斜面导槽中沿着壁面向前滑动，当楔形滑块夹住穿设于其中的绳索后，由于楔形结构的自锁作用，拉动绳索就会形成自锁。当电磁铁反向通电，随着绳索端拉力撤除，自锁效应解除，双向推杆拉动楔形滑块向后滑动，松开绳索。
其中，所述楔形自锁机构设有底座，所述底座开设有固定块能够嵌入的U型槽，且所述底座底部的前端槽口设有与其形配合的压板。所述压板通过过盈配合嵌入底座底部槽孔中，紧固相连。
为了将电磁驱动机构、楔形自锁机构和传动机构能够整合一体，更进一步的减小体积，增加稳固性，所述电磁驱动机构设有电磁铁框，所述电磁铁框与底座之间通过封盖连接。
本发明的楔形自锁装置提出了一种用可控夹紧装置控制绳索通断的新型“套索”传动形式。一根绳索穿过可控夹紧装置，另一根与夹紧装置固结，当通电后可控夹紧装置夹紧绳索，两根绳索相当于连成一根，驱动端电机与末端关节相连。而当再次通电时，可控夹紧装置松开绳索，相当于绳索断开，驱动端电机与末段关节失去联系，末端关节可以不受约束自由转动。
有益效果：1、本发明的楔形自锁装置通过电磁铁作为驱动，响应速度快，控制方便，并且只需要瞬时通电便可以完成一次松开或者夹紧操作，能耗比较低；2、整体结构小巧轻便，各部分构件配合巧妙，且夹持力度大；3、不需要持续通电来保持锁紧状态；4、能够适用于空间狭窄的特殊场合；5、对于动力源要求比较低，只需要一个普通的电池就能驱动，与普通气动或者液压夹头相比，大大减小了动力源对机器人结构的影响；6、能够适应不同直径的绳索，不需要更换夹头，通用性广；7、驱动装置是微型电磁铁，市面上广泛有售卖，制造成本低廉，利于生产应用；8、套索传动的方式灵活，在套索传动的机构应用中有非常广阔的前景。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明的分解结构示意图；
图3是本发明的整体剖视结构示意图；
图4是本发明中斜面导槽结构示意图；
图5是本发明中斜面导槽的侧剖视结构示意图；
图6是本发明中楔形滑块的结构示意图。
具体实施方式
参见图1至图6，本发明一实施例所述的用于套索的电磁楔形自锁装置，包括楔形自锁机构1以及通过传动组件2作用于楔形自锁机构1的电磁驱动机构3。
楔形自锁机构1包括自锁组件11，自锁组件11能够在电磁驱动机构的作用下锁住/松开穿设于其中的绳索。
电磁驱动机构3包括电磁铁、通过电磁体驱动的双向推杆31，所述双向推杆31通过传动组件2作用于自锁组件11。
自锁组件11包括固定块111、开设于固定块111内且截面为T型的斜面导槽112、与斜面导槽112形配合并能够在其中滑动的楔形滑块113。楔形滑块113与斜面导槽112间隙配合，楔形滑块113在其中滑动时，上部与斜面导槽112内壁接触，底部始终保持水平。其中，斜面导槽112与楔形滑块113的斜度都为1:2.5。
其中，楔形自锁机构1还设有底座12，底座12开设有固定块111能够嵌入的U型槽，且底座12底部的前端槽口设有与槽口形配合的压板13，压板13通过过盈配合嵌入底座12底部槽孔中，紧固相连。
传动组件2包括一端与楔形滑块113连接、另一端与双向推杆31螺纹连接的连接件，并能够在双向推杆31的作用下推拉楔形滑块113在斜面导槽112内滑动。连接件包括开设有方槽21并与双向推杆31连接的连接块22、连接楔形滑块113和方槽21的销轴23，销轴23在方槽21内可上下自由滑动，楔形滑块113开设有销孔114并和方槽21对齐，销轴23依从从中穿过进行连接。
电磁驱动机构3还设有电磁铁框32，电磁铁框32与底座12之间通过封盖4螺栓连接。
本发明的工作步骤如下：
双向推杆31与连接块22通过螺纹连接，楔形滑块113的销孔114和方槽21对齐，销轴23依从从中穿过进行连接，压板13压入底座12前端的槽口中，固定块111嵌入底座12中，并且前端对齐，楔形滑块113插入截面为T型的斜面导槽112中，电磁铁框32与底座12的尾部对齐，电磁铁框32、底座12、斜面导槽112均通过螺栓与封盖4相连。至此，本发明的楔形自锁装置装配完成。
将绳索插入楔形自锁机构1，给电磁铁正向通电，双向推杆31伸出并推动通过连接块22与其相连的楔形滑块113在斜面导槽112中运动，由于斜面导槽112的斜度，楔形滑块113在向前运动的同时也在向下运动，当楔形滑块113夹住绳索后，由于楔形结构的自锁作用，拉动绳索就会形成自锁。当电磁铁反向通电时，随着绳索端拉力的撤除，自锁效应解除，双向推杆31拉动楔形滑块113向后滑动，松开绳索。

Claims (7)

1.一种用于套索的电磁楔形自锁装置，其特征在于：包括楔形自锁机构(1)以及通过传动组件(2)作用于所述楔形自锁机构(1)的电磁驱动机构(3)，
所述楔形自锁机构(1)包括自锁组件(11)，所述自锁组件(11)能够在电磁驱动机构(3)的作用下锁住/松开穿设于其中的绳索；
所述电磁驱动机构(3)包括电磁铁、通过电磁体驱动的双向推杆(31)，所述双向推杆(31)通过传动组件(2)作用于自锁组件(11)。
2.根据权利要求1所述的用于套索的电磁楔形自锁装置，其特征在于：所述自锁组件(11)包括固定块(111)、开设于所述固定块(111)内且截面为T型的斜面导槽(112)、与所述斜面导槽(112)形配合并能够在其中滑动的楔形滑块(113)。
3.根据权利要求2所述的用于套索的电磁楔形自锁装置，其特征在于：所述传动组件(2)包括一端与楔形滑块(113)连接、另一端与双向推杆(31)连接的连接件，并能够在双向推杆(31)的作用下推拉楔形滑块(113)在斜面导槽(112)内滑动。
4.根据权利要求3所述的用于套索的电磁楔形自锁装置，其特征在于：所述连接件包括开设有方槽(21)并与双向推杆(31)连接的连接块(22)、连接楔形滑块(113)和方槽(21)的销轴(23)。
5.根据权利要求2所述的用于套索的电磁楔形自锁装置，其特征在于：所述楔形自锁机构(1)设有底座(12)，所述底座(12)开设有固定块(111)能够嵌入的U型槽。
6.根据权利要求5所述的用于套索的电磁楔形自锁装置，其特征在于：所述底座(12)底部的前端槽口设有与其形配合的压板(13)。
7.根据权利要求5所述的用于套索的电磁楔形自锁装置，其特征在于：所述电磁驱动机构(3)还设有电磁铁框(32)，所述电磁铁框(32)与底座(12)之间通过封盖(4)连接。
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