CN109185394B - 一种可重复锁定十字绳索锁定装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种可重复锁定十字绳索锁定装置，尤其适用于对具有相对位置要求的绳索系统进行自动化锁定与解锁的绳索锁定装置，属于绳索夹紧技术领域。本发明通过对锁定绳索的锁定，实现了锁定绳索与固定绳索相对角度及位置的锁定，结构紧凑，锁定力可设计，锁定、解锁工程自动化，适用于以多组相交绳索张拉作为结构加强手段的轻量化机构。

Description

一种可重复锁定十字绳索锁定装置

技术领域

本发明涉及一种可重复锁定十字绳索锁定装置，尤其适用于对具有相对位置要求的绳索系统进行自动化锁定与解锁的绳索锁定装置，属于绳索夹紧技术领域。

背景技术

绳索夹紧领域现有的锁定装置主要有两种形式：锁定体式和绳结式。锁定体式通过在绳索上增加锁球/块，在对应的球窝/凹槽处通过摩擦或机械限位实现绳索锁定。绳结式通过绳索缠绕方式，在绳索受力拉紧时形成绳结，实现绳索锁定。上述两种形式通常用来锁定一条绳索或连接两同轴线绳索，难以实现不同绳索以较大夹角锁定；且一旦锁定，除非锁体破坏或绳索断裂无法通过绳索牵拉实现解锁，难以通过一套机构实现自动化锁定与解锁。

随着轻量化技术的发展，基于绳索预紧实现桁架结构的刚度加强成为未来桁架结构轻量化设计的重要技术途径，考虑到刚度的多方向性与绳索拉伸的单向性，必须采取多组相交绳索张拉来实现，因此亟需两条或多条绳索以一定的夹角在固定的相交点锁定技术；同时大型桁架结构中锁定装置数以百计且安装空间紧凑，且在桁架测试阶段需反复拆装，靠人力实现锁定与解锁过于繁琐且操作空间狭小，可操作性差，因此锁定装置的自动锁定与解锁成为亟待解决的问题。综上，绳索锁定机构应当朝着多根绳索非平行锁定、自动化锁定与解锁方向发展。十字绳索锁定装置的功能是使两条或多条绳索保持一定的相交点及夹角，并在规定的位置对绳索的相对位置关系进行锁定。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种可重复锁定十字绳索锁定装置，通过锁定槽与导向槽的锥角的调节，可以实现锁定装置锁定力与解锁力比例可调；同时通过结构设计使簧片与锁体主结构解耦，可以灵活调整簧片数量或单个簧片厚度而不必改变锁体主结构，实现锁定力与解锁力的大小可调；通过对锁球的锥形锁定，将锁定位置与易磨损位置分离，反复锁定/解锁后依然能保持锁定力稳定；锁定力与解锁力比值可调，保证了锁定装置易于锁定，难于解锁；且通过牵拉锁定绳索的不同分段可以实现其锁定或解锁，有利于锁定与解锁的自动化。

本发明的技术解决方案是：

一种可重复锁定十字绳索锁定装置，所述的十字绳索包括锁定绳索和固定绳索，固定绳索按照方向分为横向绳索和纵向绳索；

所述的锁定绳索为一根钢丝绳，该钢丝绳按照功能分为两部分，其中一部分为锁定段，另一部分为自由段，锁定段内部固定安装有一个锁球；锁球包括上面部分的空心圆球和下面部分的空心圆柱，即锁球带有中心通孔，锁定绳索穿过锁球的中心通孔后，通过锁球下面部分的空心圆柱的变形将锁定绳索与锁球进行固定；

所述的固定绳索可以为一根钢丝绳；也可以是横向绳索和纵向绳索各为一根钢丝绳；

该锁定装置包括锁体、转轮、垫片和簧片；

所述的锁体包括左右对称的两部分，左部分和右部分均为一铝合金板，铝合金板分为三部分，中间部分为柔性段，另外两部分分别为变形段和固定段；

该铝合金板的内表面上开有一豁口，该豁口作为导向槽，紧挨豁口开有一锥形凹槽，该锥形凹槽作为锁球的锁定槽，该锁定槽用于锁定锁球；铝合金板的内表面上加工有一个圆柱形凸台，该圆柱形凸台可以作为转轮的转轴；垫片套在圆柱形凸台外面；锁体的左右对称的两部分合在一起后能够形成空腔，空腔内部用于安装转轮，且转轮套在垫片外面；铝合金板的内表面上还开有绳索槽，用于对锁定绳索进行限位；铝合金板的内表面上还开有两个T型凹槽，该两个T型凹槽标记为绳索卡槽，该两个T型凹槽中心轴形成的夹角为30-120°；该两个T型凹槽中的一个用于固定安装横向绳索，T型凹槽中的另一个用于固定安装纵向绳索；安装转轮位置的铝合金板的壁厚小于其他位置处的壁厚；安装转轮位置的铝合金板的壁厚为5mm，安装转轮位置的铝合金板部分标记为柔性段，铝合金板上开有锁定槽的部分标记为变形段，铝合金板上开有T型凹槽的部分标记为固定段；变形段的壁厚为10～15mm，固定段的壁厚为11～16mm。铝合金板的外表面带有护边，铝合金板的外表面上固定安装簧片，且簧片带有预紧力；

锁定绳索绕过转轮，锁定段、自由段、横向绳索、纵向绳索的延长线相交于一点，且锁定段与横向段共线，自由段与纵向段共线；

锁定绳索与固定绳索十字交叉；当自由段受拉力时，锁球克服锁体与簧片的压力带来的阻力，落入锁定槽内，实现十字绳索的锁定；当锁定段受拉力时，锁球克服锁体与簧片的变形力带来的阻力，脱出锁定槽，实现十字绳索的解锁。

锁定槽呈锥形，其锥角顶点超出锁体包络，形成圆孔，通过该圆孔可观察锁球位置，确认锁定状态；导向槽呈锥形，其横截面沿锁定方向变小，从而引导锁球进入锁定槽；

因此整个锁体的变形可以认为完全由柔性段造成；转轴为转轮提供转动轴，并约束转轮的位置；护边可以保护簧片，避免锁定装置在运动过程中与其它物体发生干涉；绳索卡槽通过矩形槽对横向段、纵向段进行约束，实现对固定绳索的固定；变形段厚度小于固定段的厚度，从而使变形段可以通过锁定槽完全抱紧锁球。

锁球上面部分呈球状，锁球上面部分的尺寸与锁定槽相适应；锁球下面部分的空心圆柱状可以增大与绳索之间的接触面积。

转轮沿周向上有凹槽，该凹槽用于对锁定绳索进行定位和限位；该凹槽的具体形式可以是V形或其它形状，可以减少自由段与转轮的摩擦面积，同时转轮对锁定绳索起到一定的支撑作用，为自由段提供导向，可以通过设计锁定绳索的出口位置使锁定段与自由段呈任意角度。

簧片上开有多个通孔，该多个通孔中一部分用于观察锁定绳索的锁定状态，该部分通孔标记为观察孔，其它部分的通孔作为连接孔；簧片自由状态时结构不在同一平面内，呈弧形或其它空间形状，通过螺钉或压板等对连接孔一端施加压力，可以使其贴紧锁体，从而对锁体产生压力；簧片在锁定槽对应位置设置观察孔，方便对锁球的观察。

通过拉动自由段使锁球沿导向槽进入锁体并与锁定槽完全贴合，在变形段与簧片的压力下实现对锁球的锁定；通过拉动锁定段使锁球克服变形段与簧片的压力带来的阻力，脱出锁定槽实现解锁。

本发明与现有技术相比的有益效果是：

(1)本发明通过锁体变形与簧片变形共同对锁球施加锁紧力，实现了对锁球位置的稳定锁死，保证了初始状态即有较大的锁紧力，增强了锁球位置的抗扰能力。

(2)本发明通过锁定槽与导向槽的角度实现对锁定力与解锁力的调整，有利于通过对绳索不同方向的牵拉实现锁球的自动锁定与解锁。

(3)本发明通过对锁定绳索的锁定，实现了锁定绳索与固定绳索相对角度及位置的锁定，结构紧凑，锁定力可设计，锁定、解锁工程自动化，适用于以多组相交绳索张拉作为结构加强手段的轻量化机构。

(4)本发明公开了一种可重复锁定十字绳索锁定装置，包括锁体、锁定绳索、固定绳索、转轮、垫片、簧片；锁定段、自由段与横向段、纵向段相交于一点，且锁定段与横向段共线，自由段与纵向段共线，锁定绳索与固定绳索十字交叉；当自由段受一定的拉力时，锁球克服柔性段与簧片的压力带来的阻力，落入锁定槽内，实现十字绳索的锁定；当锁定段受一定的拉力时，锁球克服柔性段与簧片的压力带来的阻力，脱出锁定槽，实现十字绳索的解锁。本发明通过调节锁定槽、柔性段与转轴之间的相互位置关系、锁定槽与导向槽的锥角，从而实现锁定装置锁定力与解锁力比例可调；同时通过结构设计使簧片与锁体主结构解耦，可以灵活调整簧片数量或单个簧片厚度改变锁定力与解锁力大小而不必改变锁体主结构，解决了传统锁定装置锁定力大小调节困难的问题；通过调整锁定力与解锁力，保证了锁定装置易于锁定，难于解锁；且通过牵拉锁定绳索的不同分段可以克服其锁定力或解锁力，有利于解锁与锁定的自动化。

附图说明

图1为本发明的锁定装置结构示意图；

图2为锁体的结构示意图图；

图3为簧片的结构示意图；

图4为锁球与锁定段连接示意图

其中：1锁体；11锁定槽；12导向槽；13柔性段；14转轴；15护边；16连接孔；17绳索卡槽；18变形段；19固定段；2锁定绳索；21锁定段；22锁球；23自由段；3固定绳索；31横向段；32纵向段；4转轮；5垫片；6簧片。

具体实施方式

一种可重复锁定十字绳索锁定装置，包括锁体1、锁定绳索2、固定绳索3、转轮4、垫片5、簧片6；锁定段21、自由段23与横向段31、纵向段32延长线相交于一点，且锁定段21与横向段31共线，自由段23与纵向段32共线，锁定绳索2与固定绳索3十字交叉；当自由段23受一定的拉力时，锁球22克服柔性段13与簧片6的压力带来的阻力，落入锁定槽11内，实现十字绳索的锁定；当锁定段21受一定的拉力时，锁球22克服柔性段13与簧片6的变形力带来的阻力，脱出锁定槽11，实现十字绳索的解锁。

所述锁体1包括锁定槽11、导向槽12、柔性段13、转轴14、护边15、连接孔16、绳索卡槽17、变形段18、固定段19；锁定槽11呈锥形，锥角顶点超出锁体包络，形成圆孔，通过该圆孔可观察锁球22位置，确认锁定状态；导向槽12呈锥形，其横截面沿锁定方向变小，从而引导锁球22进入锁定槽11；柔性段13的厚度远小于锁体其它部分的厚度，因此整个锁体的变形可以认为完全由柔性段造成；转轴14为转轮提供转动轴，并约束转轮的位置；护边15可以保护簧片，避免锁定装置在运动过程中与其它物体发生干涉；绳索卡槽17通过矩形槽对横向段31、纵向段32进行约束，实现对固定绳索3的固定；变形段18厚度略小于固定段19的厚度，从而使变形段18可以通过锁定槽11完全抱紧锁球22。

所述锁定绳索2包括锁定段21、锁球22、自由段23；锁球22头部呈球状，其尺寸与锁定槽11相适应；锁球22颈部呈空心圆柱状，可以增大与绳索之间的接触面积。

所述转轮4沿周向设置凹槽，该凹槽的具体形式可以是V形或其它形状，可以减少自由段23与转轮的摩擦面积，同时起到一定的支撑作用，为自由段提供导向，从而使锁定段21与自由段23可以呈需要的任意角度。

所述簧片6自由状态时结构不在同一平面内，呈弧形或其它空间形状，通过螺钉或压板等对一端施加压力，可以使其贴紧锁体1，从而对锁体1产生压力；簧片6在锁定槽11对应位置设置观察孔，方便对锁球22的观察；所有对通过对非平面状态的弹性片状体一端施压，从而使弹性片状体紧贴对象物体从而对对象物体产生压力，且该弹性片状体可以沿类似护边5的导向结构自由移动以适应对象物体变形。

为使本发明的方案更加明了，下面结合附图说明和具体实施例对本发明作进一步描述：

如图1所示，可重复锁定十字绳索锁定装置包括：锁体1、锁定绳索2、固定绳索3、转轮4、垫片5、簧片6；锁定段21、自由段23与横向段31、纵向段32延长线相交于一点，且锁定段21与横向段31共线，自由段23与纵向段32共线，锁定绳索2与固定绳索3十字交叉；如图4所示，锁球22固定在锁定段21上；当自由段23受一定的拉力时，锁球22克服柔性段13与簧片6的压力带来的阻力，落入锁定槽11内，实现十字绳索的锁定；当锁定段21受一定的拉力时，锁球22克服柔性段13与簧片6的变形力带来的阻力，脱出锁定槽11，实现十字绳索的解锁。

如图2所示，优选的，锁体1包括锁定槽11、导向槽12、柔性段13、转轴14、护边15、连接孔16、绳索卡槽17、变形段18、固定段19；锁定槽11呈锥形，其锥角顶点超出锁体包络，形成圆孔，通过该圆孔可观察锁球22位置，确认锁定状态；导向槽12呈锥形，其横截面沿锁定方向变小，从而引导锁球22进入锁定槽11；柔性段13的厚度远小于锁体其它部分的厚度，因此整个锁体的变形可以认为完全由柔性段造成；转轴14为转轮提供转动轴，并约束转轮的位置；护边15可以保护簧片，避免锁定装置在运动过程中与其它物体发生干涉；绳索卡槽17通过矩形槽对横向段31、纵向段32进行约束，实现对固定绳索3的固定；变形段18厚度略小于固定段19的厚度，从而使变形段18可以通过锁定槽11完全抱紧锁球22。

如图1所示，优选的，锁定绳索2包括锁定段21、锁球22、自由段23；锁球22头部呈球状，其尺寸与锁定槽11相适应；锁球22颈部呈空心圆柱状，可以增大与绳索之间的接触面积。

如图1所示，优选的，转轮4沿周向设置凹槽，该凹槽的具体形式可以是V形或其它形状，可以减少自由段23与转轮的摩擦面积，同时起到一定的支撑作用，为自由段提供导向，从而使锁定段21与自由段23可以呈任意角度。如图3所示，优选的，簧片6包括观察孔61，连接孔62；簧片6自由状态时结构不在同一平面内，呈弧形或其它空间形状，通过螺钉或压板等施对连接孔62一端施加压力，可以使其贴紧锁体1，从而对锁体1产生压力；簧片6在锁定槽11对应位置设置观察孔61，方便对锁球22的观察。

通过拉动自由段23使锁球22沿导向槽12进入锁体1并与锁定槽11完全贴合，在变形段18与簧片6的压力下实现对锁球22的锁定；通过拉动锁定段21使锁球克服变形段18与簧片6的压力带来的阻力，脱出锁定槽11实现解锁。

本发明说明书中未详细描述的内容为本领域技术人员公知技术。

Claims (9)

1.一种可重复锁定十字绳索锁定装置，其特征在于：

该锁定装置包括锁体、转轮、垫片和簧片；

所述的锁体包括前板和后板，前板为一铝合金板，后板也为一铝合金板；

锁体的前板和后板合在一起后能够形成空腔，空腔内部用于安装转轮，且锁体的空腔内有一圆柱形凸台，圆柱形凸台的一端位于前板内表面，圆柱形凸台的另一端位于后板内表面，圆柱形凸台作为转轮的转轴；垫片套在圆柱形凸台外面；

铝合金板的外表面上固定安装簧片，且簧片带有预紧力；

铝合金板的内表面上开有一豁口，紧挨豁口开有一锥形凹槽；

铝合金板的内表面上还开有绳索槽和两个T型凹槽；

铝合金板分为三部分，分别为左部分、中间部分和右部分，中间部分为柔性段，左部分为固定段，右部分为变形段；

柔性段上安装转轮；柔性段上开有豁口，豁口作为导向槽；

变形段上开锥形凹槽，锥形凹槽作为锁球的锁定槽；变形段上开有绳索槽，绳索槽用于对锁定绳索进行限位；

固定段上开有两个T型凹槽，一个用于固定安装横向绳索，T型凹槽中的另一个用于固定安装纵向绳索。

2.根据权利要求1所述的一种可重复锁定十字绳索锁定装置，其特征在于：所述的十字绳索包括锁定绳索和固定绳索，固定绳索按照方向分为横向绳索和纵向绳索。

3.根据权利要求2所述的一种可重复锁定十字绳索锁定装置，其特征在于：所述的锁定绳索为一根钢丝绳，该钢丝绳按照功能分为两部分，其中一部分为锁定段，另一部分为自由段，锁定段内部固定安装有一个锁球。

4.根据权利要求2所述的一种可重复锁定十字绳索锁定装置，其特征在于：所述的横向绳索和纵向绳索各为一根钢丝绳，横向绳索和纵向绳索固定连接形成固定绳索。

5.根据权利要求3所述的一种可重复锁定十字绳索锁定装置，其特征在于：锁球包括上面部分的空心圆球和下面部分的空心圆柱，即锁球带有中心通孔，锁定绳索穿过锁球的中心通孔后，通过锁球下面部分的空心圆柱的变形将锁定绳索与锁球进行固定。

6.根据权利要求1所述的一种可重复锁定十字绳索锁定装置，其特征在于：固定段上开有的两个T型凹槽中心轴形成的夹角为30-120°。

7.根据权利要求1所述的一种可重复锁定十字绳索锁定装置，其特征在于：柔性段的壁厚为2～3mm；变形段的壁厚为10～15mm，固定段的壁厚为11～16mm。

8.根据权利要求1或2所述的一种可重复锁定十字绳索锁定装置，其特征在于：铝合金板的外表面带有护边。

9.根据权利要求2所述的一种可重复锁定十字绳索锁定装置，其特征在于：锁定绳索绕过转轮，锁定段、自由段、横向绳索、纵向绳索的延长线相交于一点，且锁定段与横向段共线，自由段与纵向段共线。

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