CN110065035B - 用于快速工具互换的具有增强环组件的万向节 - Google Patents

用于快速工具互换的具有增强环组件的万向节 Download PDF

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Abstract

本申请公开了一种用于快速工具互换的具有增强环组件的万向节。一个实施例为包括外环和内环的万向节。外环附接到臂上，并且包括用于打开和闭合外环的第一铰链、以及用于将外环紧固在闭合位置的第一闩锁。内环可旋转地支撑在外环内，并且包括用于打开和闭合内环的第二铰链、以及用于将内环紧固在闭合位置的第二闩锁。

Description

用于快速工具互换的具有增强环组件的万向节
技术领域
本发明涉及机械支撑领域，且更具体地，涉及万向节领域。
背景技术
诸如飞机机械师的技术人员经常使用提供动力工具的枢转支撑的万向节。万向节可附接到具有弹簧或气动装置的臂上，其可支撑工具的大部分或全部重量。在臂的端部处，万向节包括环，该环装配在工具主体周围以固定工具。因此，万向节提供安全且精确的工具定位，特别是在执行重复提升重型工具的工厂环境中。
然而，当前万向节的一个特殊缺点在于，其花费技术人员很长时间来换出环中的工具。例如，在飞机装配中，对于技术人员来说每隔三个或四个孔换掉钻头并不罕见。为了更换新钻头，技术人员通过用螺丝刀拧下一系列螺钉来拆卸环，移除第一钻头，并且然后将环重新组装在第二钻头周围。环的重新组装是麻烦的，因为它涉及用手使环的件在第二钻头周围一起协调地工作，同时用螺丝刀重新安装螺钉以将第二钻头固定在万向节中。因此，需要一种具有改进的在万向节中的工具之间切换的能力的万向节。
发明内容
本文中描述的实施例提供一种用于切换工具的具有增强环组件的万向节。万向节包括装在工具的主体周围的同心环。外环附接到万向节臂的一端，并且内环能够在外环内旋转，以用于工具(例如，动力工具)的旋转定位。每个环包括铰链和闩锁配置，其使得环在打开以换出工具时保持完整。铰链和闩锁定位成使得当环再次闭合在新工具周围时，内环在外环内的旋转不会中断。
一个实施例为一种包括万向节的装置。万向节包括附接到臂的外环，外环包括用于打开和闭合外环的第一铰链、以及用于将外环紧固在闭合位置的第一闩锁。万向节进一步包括可旋转地支撑在外环内的内环，内环包括用于打开和闭合内环的第二铰链、以及用于将内环紧固在闭合位置的第二闩锁。
另一实施例为一种用于更换万向节中的工具的方法。该方法包括经由第一闩锁和第一铰链打开外环以释放可旋转地支撑在外环中的内环，并且经由第二闩锁和第二铰链打开内环。该方法还包括从内环移除第一工具，并且将第二工具定位在内环中。该方法进一步包括经由第二闩锁和第二铰链闭合内环，并且经由第一闩锁和第一铰链将外环闭合在内环周围。
又一个实施例为万向节的环组件。环组件包括外环，该外环具有围绕外环的内圆周定位的轮、安装到外环的第一铰链、以及安装到外环的第一闩锁。该环组件包括内环，该内环具有围绕内环的外圆周的轨道、安装到内环的第二铰链、以及安装到内环的第二闩锁，该轨道的尺寸被设计成用于接收轮以使内环在外环内旋转。
其他说明性实施例(例如，与前述实施例有关的方法和计算机可读介质)可在下面描述。已论述的特征、功能和优点可在各种实施例中独立地实现，或者可在其他实施例中组合，参考以下描述和附图可看出这些实施例的进一步细节。
附图说明
现在仅通过示例并且参考附图描述本公开的一些实施例。在所有附图中，相同的附图标记表示相同的元件或相同类型的元件。
图1示出一个说明性实施例中的万向节。
图2为一个说明性实施例中的环组件的顶部透视图。
图3为一个说明性实施例中的环组件的透视侧视图。
图4为另一说明性实施例中的环组件的透视图。
图5为示出一个说明性实施例中的用于更换万向节中的工具的方法的流程图。
具体实施方式
附图和以下描述说明本公开的具体说明性实施例。因此应理解，本领域技术人员将能够设计各种布置，这些布置虽然未在本文中明确描述或示出，但是体现本公开的原理并且包括在本公开的范围内。此外，本文中描述的任何实施例旨在帮助理解本公开的原理，并且应解释为不限于这些具体列举的示例和条件。结果，本公开不限于下面描述的具体实施例或示例。
图1示出一个说明性实施例中的万向节100。万向节100包括附接到臂组件110的环组件150，其一起提供工具190的枢转支撑。工具190可包括动力工具，诸如钻头或刀具。通常，臂组件110可操作成绕至少一个轴线102枢转，并且可包括一个或多个杆112、弹簧114(和/或气动装置)以及铰链116(和/或轴承)以承受物体(例如，工具190)的重量，同时通过一系列运动进行铰接。臂组件110还包括支撑构件120，支撑构件120具有一个或多个支架，以在一个或多个接头122处与环组件150连接。环组件150能可拆卸地连接在臂组件110的一端，当附接在接头122处时具有旋转或枢转的能力，以用于工具190的精确定位。因此，万向节100提供工具190的人体工程学支撑，同时使技术人员能够将工具190定位在几乎任何位置。本文中论述的万向节100的结构为用于论述目的的一个示例，并且其他结构也是可能的。
为了提高更换万向节100中的工具的效率，可增强环组件150，如下面进一步描述的。图2为一个说明性实施例中的环组件150的顶部透视图。环组件150包括附接到万向节100的支撑构件120(或臂)的外环202，并且进一步包括用于保持各种工具(例如，工具190和各种主体尺寸的其他工具)的内环204。内环204可在外环202内旋转。外环202包括用于可释放地闭合在内环204周围的铰链212和闩锁214，并且内环204包括用于可释放地闭合在工具190周围的铰链222和闩锁224。
铰链212/铰链222和闩锁214/闩锁224提供技术益处，因为当外环202和内环204闭合在工具190周围时，工具190可固定但是自由旋转，并且当外环202和内环204打开时，工具190可在环组件150不分裂的情况下释放。由此，在希望将不同的工具固定在环组件150中的情况下，不需要用手使单独的环件在新工具周围协调地工作和/或使用单独的工具和部件(例如，螺丝刀和螺钉)来将环组件150重建在新工具周围。铰链212/铰链222和闩锁214/闩锁224还使得技术人员能够更快地切换工具，从而改进工厂流程时间并且鼓励技术人员使用万向节100(与手动支撑工具相比，其提供许多安全性和人体工程学益处)，即使在工具可能被使用一段短暂的时间的情况下也是如此。此外，通过消除或最小化使用单独的螺钉和/或螺丝刀来释放/固定工具190，环组件150有利地降低将异物碎片遗留在工地上的风险，这对于某些工厂环境，诸如飞机组装，可为特别有益的。
另外，如图2所示，内环204的闩锁224可安装在内环204的前侧面230上。前侧面230为在内环204的一侧上的平坦或基本平坦表面并且可限定内环204的内圆周232和外圆周234之间的厚度。类似地，外环202包括前侧面240并且可限定外环202的内圆周242和外圆周244之间的厚度。外环202的外圆周244可在接头122处可枢转地附接到支撑构件120，以使得外环202能够绕支撑构件120旋转246。外环202还包括轮250和围绕其圆周的芯轴252以可旋转地支撑内环204。由此，外环202的内圆周242与内环204的外圆周234之间的间隙254使得内环204能够在外环202内旋转256。通过这种配置，闩锁224有利地使得内环204能够容易地释放/固定工具190，而不用中断内环204的旋转256，并且因此允许工具190在环组件150中以及与万向节100一起的全范围移动。
此外，内环204的内圆周232支撑从内圆周232朝向内环204的中心突出的固定螺钉260。固定螺钉260的端部可用可变形缓冲器262增强，当内环204定位和闭合在工具190周围时，该可变形缓冲器接触工具190的主体(以及各种主体尺寸的其他工具)。可变形缓冲器262可包括橡胶或在接触下变形的另一种材料。由此，可变形缓冲器262有利地为工具主体尺寸的增加范围提供牢固的抓握并且防止刮擦工具主体。
图3为一个说明性实施例中的环组件150的透视侧视图。如图3所示，内环204可具有高于外环202的高度302的高度304。内环204的高度304由内环204的前侧面230和后侧面330之间的距离限定。类似地，外环202的高度302由外环202的前侧面240和后侧面340之间的距离限定。利用这种配置，内环204的铰链机构可包括两个部分-位于外环202的前侧面240上方的顶部铰链322、以及位于外环202的后侧面340下方的底部铰链324。换句话说，顶部铰链322和底部铰链324由空间326分开，该空间的尺寸设计成用于配合外环202的高度302，并且顶部铰链322和底部铰链324可与外环202径向地重叠。通过以这种方式配置的顶部铰链322和底部铰链324，提供的技术益处在于，内环204能够在外环202内旋转，而不受铰链/闩锁机构的干扰。
图3还示出外环202可在围绕其圆周的位置处包括中空空间350，该中空空间的尺寸设计成用于容置轮250。芯轴252可垂直地插入到前侧面240(和/或后侧面340)中，以在中空空间350中为轮250中的每个提供旋转轴线。在轮250以这种方式可旋转地固定在中空空间350中的情况下，轮250中的每个的至少一部分可从外环202的内圆周242突出，以在外环202和内环204之间形成间隙254，如上面参考图2所述。利用这种配置，提供的技术益处在于，内环204的铰链/闩锁机构的尺寸可充分地设计成适当地支撑相对重的动力工具，无论间隙254中的空间尺寸怎样。换句话说，当内环204被外环202包围时，闩锁224、顶部铰链322和/或底部铰链324的尺寸可超过间隙254的尺寸，而不会干扰内环204的旋转。
图4为另一说明性实施例中的环组件150的透视图。在该示例中，闩锁214被解锁以允许外环202打开并释放内环204。如此处所示，内环204的外圆周234包括围绕其圆周延伸的轨道410，该轨道的尺寸设计成用于接收外环202的轮250。轨道410可包括凹进的凹槽(例如，带凹槽的轨道)或表面，其在除了轮250的旋转方向之外的方向上限制轮250。因此，当外环202适当地对齐和闭合在内环204周围时，轨道410和轮250将内环204可旋转地支撑外环202内。
如图4中进一步所示，外环202的外圆周244可包括用于安装闩锁214的平坦或基本上平坦的部分。具体地，包括手柄412和杆414的闩锁214的部件经由第一板416安装到第一平坦表面430，并且钩418经由第二板420安装到第二平坦表面432。在杆414与钩418适当地接合的情况下，可按压手柄412以锁定闩锁214并将第一平坦表面430和第二平坦表面432结合在一起，使得为外环202的外圆周244的一部分形成连续或基本上连续的平坦表面(例如，如图2所示)。类似地，通过在相反方向上按压手柄412，杆414可从钩418脱离以解锁闩锁214并且允许外环202打开但经由铰链212保持完整以释放内环204。然而，应理解，替代的安装配置、表面和锁定机构是可能的。
图4还示出，除了安装在前侧面230上的闩锁224之外，内环204还可包括安装在后侧面330上的另一闩锁424。与上述前侧面230/前侧面240类似，后侧面330/后侧面340可为平坦的或基本上平坦的表面。因此，内环204的闩锁224/闩锁424可安装在其平坦的侧表面处，使得闩锁224/闩锁424中的每个桥接内环204中的裂口434。因此，当闩锁224/闩锁424处于锁定位置时，裂口434闭合并且内环204形成围绕工具190的封闭环。并且，在闩锁224/闩锁424解锁的情况下，裂口434可打开，然而内环204在其铰链(例如，铰链222或铰链322/铰链324)处保持完整，以容易地释放和更换环组件150中使用的工具。闩锁和铰链的特定部件和机构的许多变化是可能的。
另外，图4示出内环204可包括螺孔460，以支撑先前关于图2描述的固定螺钉260，并且外环202可包括位于前侧面240和后侧面340的表面中的凹口462，该凹口与螺孔460对应/对齐。凹口462有利地能够接近固定螺钉260以进行调节，而不用解锁或重新锁定外环202或内环204。因此，环组件150可以最小的停工时间将各种尺寸的工具牢固地保持在万向节100中。此外，本文中描述的环组件150的可互换性提供以模块化方式与外环202一起使用不同形式的内环204的机会。例如，可使得具有不同尺寸和/或不同预设调节长度的固定螺钉260的各种形式的内环204是可用的，使得外环202中使用的这种类型的内环204的交换可快速地适应万向节100中使用的工具的更换。将参考图5论述环组件150的操作的进一步说明性细节。
图5为示出一种说明性实施例中的用于更换万向节中的工具的方法500的流程图。参考图1的万向节100描述方法500的步骤，但是本领域技术人员将理解，可对其他万向节执行方法500。本文中描述的流程图的步骤并非全都包括在内，并且可包括未示出的其他步骤。本文中描述的步骤也可以替代顺序执行。
在步骤502中，将外环202经由第一闩锁(例如，闩锁214)和第一铰链(例如，铰链212)打开，以释放可旋转地支撑在外环202中的内环204。在步骤504中，将内环204经由第二闩锁(例如，闩锁224)和第二铰链(例如，铰链222)打开。替代地或附加地，内环204可经由两个闩锁(例如，闩锁224和闩锁424)和第二铰链(例如，铰链222)打开。在步骤506中，从内环204移除第一工具(例如，工具190)。在步骤508中，将第二工具(例如，具有与工具190不同的主体尺寸的工具)定位在内环204中。在步骤510中，将内环204经由第二闩锁(或两个闩锁)和第二铰链闭合。在步骤512中，使外环202经由第一闩锁和第一铰链闭合在内环204周围。
方法500提供优于用于万向节的现有工具交换技术的许多优点。外环202和内环204的闩锁允许技术人员以最小的努力和使用单独的工具来打开和闭合环组件150。外环202和内环204的铰链允许外环202和内环204在移除时保持完整。此外，铰链用于使外环202对齐在内环204周围，并且使内环204对齐在工具周围，从而实现不太麻烦的组装。此外，上述技术中的方法500允许万向节100快速地与各种尺寸的工具接合。
尽管本文中描述特定实施例，但是本公开的范围不限于那些特定实施例。
根据本公开的一个方面，提供一种装置，包括万向节，该万向节包括：外环，附接到臂，外环包括用于打开和闭合外环的第一铰链、以及用于将外环紧固在闭合位置的第一闩锁；以及内环，可旋转地支撑在外环内，内环包括用于打开和闭合内环的第二铰链、以及用于将内环紧固在闭合位置的第二闩锁。
进一步公开该装置，其中，第二闩锁安装在内环的前侧。
进一步公开该装置，其中，前侧为内环的外圆周和内圆周之间的平坦表面。
进一步公开该装置，其中，内环包括安装到内环的后侧的第三闩锁。
进一步公开该装置，其中，第二铰链包括顶部铰链、底部铰链、以及介于顶部铰链和底部铰链之间的空间；该空间的尺寸设计成用于配合外环的高度；并且顶部铰链和底部铰链与外环径向地重叠。
进一步公开该装置，其中，外环包括定位在外环的圆周周围的多个轮，以可旋转地支撑内环。
进一步公开该装置，其中，内环的外圆周包括带凹槽的轨道；并且带凹槽的轨道的尺寸设计成用于在内环和外环处于闭合位置时装配轮以将内环可旋转地支撑在外环内。
进一步公开该装置，其中，第一闩锁安装在外环的外圆周的平坦表面部分。
进一步公开该装置，其中，内环配置成夹紧在工具周围。
进一步公开该装置，其中，内环包括从内环的内圆周突出的固定螺钉，并且固定螺钉包括位于固定螺钉的端部处的可变形缓冲器。
进一步公开该装置，其中，外环包括位于前侧表面和后侧表面中的凹口，该凹口与内环中的支撑固定螺钉的孔对齐。
进一步公开该装置，其中，外环可枢转地附接到臂。
根据本公开的另一方面，提供一种用于更换万向节中的工具的方法，该方法包括：将外环经由第一闩锁和第一铰链打开，以释放可旋转地支撑在外环中的内环；将内环经由第二闩锁和第二铰链打开；从内环移除第一工具；将第二工具定位在内环中；将内环经由第二闩锁和第二铰链闭合；以及使外环经由第一闩锁和第一铰链闭合在内环周围。
进一步公开该方法，其中，第二闩锁安装在内环的前侧。
进一步公开该方法，其中，第二铰链包括顶部铰链、底部铰链、以及介于顶部铰链和底部铰链之间的空间；该空间的尺寸设计成用于配合外环的高度；并且顶部铰链和底部铰链与外环径向地重叠。
进一步公开该方法，其中，外环包括定位在外环的圆周周围的多个轮，以可旋转地支撑内环。
进一步公开该方法，其中，内环的外圆周包括带凹槽的轨道；并且带凹槽的轨道的尺寸设计成用于在内环和外环处于闭合位置时装配轮以将内环可旋转地支撑在外环内。
进一步公开该方法，其中，第一闩锁安装到外环的外圆周的平坦表面部分。
根据本公开的另一方面，提供一种万向节的环组件，该环组件包括：外环，该外环包括定位在外环的内圆周周围的轮、安装至外环的第一铰链、以及安装至外环的第一闩锁；以及内环，该内环包括围绕内环的外圆周的轨道、安装至内环的第二铰链、以及安装至内环的第二闩锁，该轨道的尺寸设计成用于接收轮以使内环在外环内旋转。
进一步公开该环组件，其中，第二闩锁安装到内环的前侧。

Claims (9)

1. 一种万向节，包括：
外环，附接到臂，所述外环包括用于打开和闭合所述外环的第一铰链、以及用于将所述外环紧固在闭合位置的第一闩锁；以及
内环，能旋转地支撑在所述外环内，所述内环包括用于打开和闭合所述内环的第二铰链、以及用于将所述内环紧固在闭合位置的第二闩锁，
其中：
所述第二铰链包括顶部铰链、底部铰链、以及介于所述顶部铰链和所述底部铰链之间的空间；
所述空间的尺寸设计成配合所述外环的高度；以及
所述顶部铰链和所述底部铰链与所述外环径向地重叠。
2.根据权利要求1所述的万向节，其中，所述第二闩锁安装到所述内环的前侧。
3.根据权利要求2所述的万向节，其中，所述前侧为介于所述内环的外圆周和内圆周之间的平坦表面。
4.根据权利要求3所述的万向节，其中，所述内环包括安装到所述内环的后侧的第三闩锁。
5.根据权利要求1所述的万向节，其中，所述外环包括定位在所述外环的圆周周围的多个轮，以能旋转地支撑所述内环。
6. 根据权利要求5所述的万向节，其中：
所述内环的外圆周包括带凹槽的轨道；并且
所述带凹槽的轨道的尺寸设计成用于在所述内环和所述外环处于所述闭合位置时装配所述轮以将所述内环能旋转地支撑在所述外环内。
7.根据权利要求1所述的万向节，其中，所述第一闩锁安装到所述外环的外圆周的平坦表面部分。
8.根据权利要求1所述的万向节，其中，所述内环配置成夹紧在工具周围。
9.根据权利要求1所述的万向节，其中，所述内环包括从所述内环的内圆周突出的固定螺钉，并且所述固定螺钉包括位于所述固定螺钉的端部处的能变形缓冲器。
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