CN110382883A - 旋转关节电磁锁紧装置及旋转关节 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种旋转关节电磁锁紧装置及旋转关节，该旋转关节电磁锁紧装置包括：第一电磁吸盘、滑动盘、旋转盘、连接第一电磁吸盘和滑动盘的连接轴以及第二电磁吸盘，在第一电磁吸盘和第二电磁吸盘均无吸附作用力时，滑动盘与旋转盘能够相互锁定，在第二电磁吸盘有吸附作用力时，旋转盘或第一电磁吸盘被第二电磁吸盘吸附，使滑动盘与旋转盘进一步锁紧；在第一电磁吸盘有吸附作用力时，滑动盘能够被吸附至第一电磁吸盘的第一接触面而使滑动盘与旋转盘松脱。通过这种方式，本发明能够紧密锁紧两个旋转零件。

Description

旋转关节电磁锁紧装置及旋转关节

技术领域

本发明涉及机械技术领域，尤其涉及一种旋转关节电磁锁紧装置及旋转关节。

背景技术

机器人自动化领域正在快速发展，在一些应用场景中，需要相邻运动关节之间既能够精密的运动又需要承受比较大的负载。一种方法是使用精密伺服减速电机实现；另一种方法是使用电磁锁紧关节。

但是，本申请的发明人在长期研发过程中发现，第一种方法成本高，不适合手动操作，第二种方法相邻运动关节之间的侧隙较大，不能实现精密锁紧定位。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种旋转关节电磁锁紧装置及旋转关节，能够紧密锁紧两个旋转零件，且成本不高，能够实现手动操作。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种旋转关节电磁锁紧装置，所述旋转关节锁紧装置包括：第一电磁吸盘，设置有第一接触面；滑动盘，设置在所述第一电磁吸盘的所述第一接触面上，其上设置有第一锁定部件；旋转盘，与所述滑动盘对应设置，所述旋转盘在对应所述滑动盘的所述第一锁定部件的位置设置有第二锁定部件，所述第二锁定部件与所述第一锁定部件能够相互锁定；连接轴，用于依次连接所述第一电磁吸盘和所述滑动盘，所述连接轴能够使所述滑动盘沿所述连接轴的轴向滑动，当所述滑动盘的所述第一锁定部件与所述旋转盘的所述第二锁定部件锁定时，所述连接轴能够限制所述旋转盘的旋转；第二电磁吸盘，与所述第一电磁吸盘隔磁设置；其中，在所述第一电磁吸盘和所述第二电磁吸盘均无吸附作用力时，所述滑动盘上的所述第一锁定部件与所述旋转盘上的所述第二锁定部件能够相互锁定，在所述第二电磁吸盘有吸附作用力时，所述旋转盘或所述第一电磁吸盘被所述第二电磁吸盘吸附，从而使所述滑动盘上的所述第一锁定部件与所述旋转盘上的所述第二锁定部件进一步锁紧；在所述第一电磁吸盘有吸附作用力时，所述滑动盘能够被吸附至所述第一电磁吸盘的所述第一接触面而使所述第一锁定部件与所述旋转盘上的所述第二锁定部件不能相互锁定而松脱。

其中，旋转关节锁紧装置包括多个弹性部件，多个所述弹性部件间隔设置在所述第一电磁吸盘上，每个所述弹性部件包括相对的第一端和第二端，所述第一端抵接所述第一电磁吸盘，所述第二端抵接所述滑动盘，当所述弹性部件处于自然状态时，所述弹性部件突出在所述第一电磁吸盘的所述第一接触面之外；其中，所述第一电磁吸盘在圆周方向间隔设置有多个贯穿的螺纹孔，每个所述螺纹孔的一端设置有能够沿所述螺纹孔旋转的顶丝，所述弹性部件的一部分位于所述螺纹孔内，且所述弹性部件的所述第一端抵接所述顶丝；其中，所述连接轴位于所述第一电磁吸盘的中心；所述连接轴是花键轴；所述花键轴上设置有弹性挡圈，所述弹性挡圈位于所述滑动盘与所述旋转盘之间；其中，所述滑动盘是滑动卡盘，所述滑动卡盘的外周设置有滑动卡盘齿牙，所述滑动卡盘的中心设置有花键孔，所述花键孔与所述花键轴配合使所述滑动卡盘在所述第一电磁吸盘的所述第一接触面与所述弹性挡圈之间滑动；其中，所述旋转盘是旋转卡盘，所述旋转卡盘的外围设置有环状接触面，所述旋转卡盘的中心与所述环状接触面之间设置有旋转卡盘齿牙，所述旋转卡盘齿牙与所述滑动卡盘齿牙形状互补，当所述旋转卡盘齿牙与所述滑动卡盘齿牙排列形成闭环时，能够相互咬合而锁定；其中，所述第一电磁吸盘的中心设置有中空轴孔，所述花键轴的中心设置有中空孔，所述旋转卡盘的中心设置有中空过孔，所述旋转卡盘齿牙设置在所述旋转卡盘的所述中空过孔与所述环状接触面之间；其中，所述第一电磁吸盘的所述中空轴孔、所述花键轴的所述中空孔、所述旋转卡盘的所述中空过孔的轴心在同一直线上。

其中，所述第一电磁吸盘包括第一电磁吸盘壳体、第一电磁线圈与磁轭以及第一隔离层；所述第一电磁吸盘壳体设置有U型内腔；所述第一电磁线圈与磁轭设置在所述第一电磁吸盘壳体的所述U型内腔中；所述第一隔离层填充在所述第一电磁吸盘壳体内除所述第一电磁线圈与磁轭之外的空间；所述第二电磁吸盘包括：第二电磁吸盘壳体、第二电磁线圈与磁轭以及第二隔离层；所述第二电磁吸盘壳体设置有U型内腔；所述第二电磁线圈与磁轭设置在所述第二电磁吸盘壳体的所述U型内腔中；所述第二隔离层填充在第二电磁吸盘壳体内除所述第二电磁线圈与磁轭之外的空间。

其中，所述第二电磁吸盘与所述第一电磁吸盘固定连接，所述第二电磁吸盘上设置有第二接触面；所述旋转盘在对应的位置设置有环状接触面；在所述第二电磁吸盘有吸附作用力时，所述旋转盘的所述环状接触面能够被吸附至所述第二电磁吸盘的所述第二接触面。

其中，所述第二电磁吸盘固定套设在所述第一电磁吸盘的外表面；所述第二电磁吸盘通过隔磁环固定套设在所述第一电磁吸盘的外表面；其中，所述隔磁环包括相邻的侧壁和底部，其侧壁通过侧孔、柱销与所述第一电磁吸盘的外表面固定连接，其底部通过螺钉孔、螺钉与所述第二电磁吸盘固定连接。

其中，所述第二电磁吸盘与所述旋转盘固定连接，所述第二电磁吸盘上设置有第二接触面；所述第一电磁吸盘在对应的位置还设置有圆环接触面；在所述第二电磁吸盘有吸附作用力时，所述第一电磁吸盘的所述圆环接触面能够被吸附至所述第二电磁吸盘的所述第二接触面。

其中，所述第二电磁吸盘为第一永磁式电磁吸盘，所述第一永磁式电磁吸盘固定套设在所述第一电磁吸盘的外表面；所述第一永磁式电磁吸盘包括第一永磁式电磁吸盘组件和环状永磁体；所述环状永磁体设置有第一永磁接触面；所述旋转盘在对应的位置设置有环状接触面；在所述电磁吸盘组件无吸附作用力时，在所述环状永磁体的吸附作用力下，所述旋转盘的所述环状接触面能够被吸附至所述环状永磁体的所述第一永磁接触面；所述电磁吸盘组件有吸附作用力时能够抵消所述环状永磁体的吸附作用力；其中，所述第一永磁式电磁吸盘组件包括：第三电磁吸盘壳体、第三电磁线圈与磁轭以及第三隔离层；所述第三电磁吸盘壳体设置有U型内腔；所述环状永磁体设置在所述第三电磁吸盘壳体的所述U型内腔中靠近所述旋转盘的位置；所述第三电磁线圈与磁轭设置在所述第三电磁吸盘壳体的所述U型内腔中其他位置；所述第三隔离层填充在第三电磁吸盘壳体内除所述第三电磁线圈与磁轭以及所述环状永磁体之外的空间。

其中，所述第二电磁吸盘为第二永磁式电磁吸盘，所述第一电磁吸盘的中心设置有中心轴孔，所述第二永磁式电磁吸盘固定设置在所述第一电磁吸盘的所述中心轴孔内；所述第二永磁式电磁吸盘包括第二永磁式电磁吸盘组件和柱状永磁体；所述柱状永磁体设置有第二永磁接触面；所述旋转盘在对应的位置设置有第三接触面；在所述第二永磁式电磁吸盘组件无吸附作用力时，在所述柱状永磁体的吸附作用力下，所述旋转盘的所述第三接触面能够被吸附至所述柱状永磁体的所述第二永磁接触面；所述第二永磁式电磁吸盘组件有吸附作用力时能够抵消所述柱状永磁体的吸附作用力；其中，所述第二永磁式电磁吸盘组件包括第四电磁吸盘壳体、第四电磁线圈与磁轭以及第四隔离层；所述第四电磁吸盘壳体设置有内腔；所述柱状永磁体设置在所述第四电磁吸盘壳体的内腔中靠近所述旋转盘的位置；所述第四电磁线圈与磁轭设置在所述第四电磁吸盘壳体的内腔中其他位置；所述第四隔离层填充在第四电磁吸盘壳体内除所述第四电磁线圈与磁轭以及所述柱状永磁体之外的空间。

为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种旋转关节，所述旋转关节包括第一关节连杆、第二关节连杆以及如上任一项所述的旋转关节电磁锁紧装置，其中，所述第一关节连杆与所述第一电磁吸盘连接，所述第二关节连杆与所述旋转盘连接。

其中，所述旋转盘上间隔设置有多个连杆安装孔，所述旋转盘通过多个所述连杆安装孔与所述第二关节连杆连接；所述第一关节连杆具有台阶中空轴，所述第一电磁吸盘穿过所述台阶中空轴与所述第一关节连杆固定连接，所述第二关节连杆通过轴承与所述第一关节连杆的所述台阶中空轴铰接，所述第一关节连杆和所述第二关节连杆通过螺母、所述台阶中空轴末端的螺纹与整个制动关节预紧连接。

本发明的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明旋转关节锁紧装置包括第一电磁吸盘、滑动盘、旋转盘、连接第一电磁吸盘和滑动盘的连接轴以及第二电磁吸盘，在第一电磁吸盘和第二电磁吸盘均无吸附作用力时，滑动盘与旋转盘能够相互锁定，在第二电磁吸盘有吸附作用力时，旋转盘或第一电磁吸盘被第二电磁吸盘吸附，使滑动盘与旋转盘进一步锁紧；在第一电磁吸盘有吸附作用力时，滑动盘能够被吸附至第一电磁吸盘的第一接触面而使滑动盘与旋转盘松脱。通过控制滑动盘与旋转盘上的锁定与否，来控制第一电磁吸盘与旋转盘之间的锁定与否，在锁定时，进一步通过控制第二电磁吸盘吸附旋转盘或第一电磁吸盘，来进一步控制第一电磁吸盘与旋转盘之间锁紧，从而缩短或消除第一电磁吸盘与旋转盘之间的侧隙，第一关节连杆与第一电磁吸盘连接，第二关节连杆与旋转盘连接，通过这种方式，能够紧密锁紧两个旋转关节，且成本不高，能够手动操作。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。其中：

图1是本发明旋转关节电磁锁紧装置中第一电磁吸盘一实施例的结构示意图；

图2是本发明旋转关节电磁锁紧装置中第一电磁吸盘采用的电磁线圈和磁轭外形示意图；

图3是本发明旋转关节电磁锁紧装置中第一电磁吸盘与滑动盘吸合状态的剖面结构示意图；

图4是本发明旋转关节电磁锁紧装置中滑动盘一实施例的结构示意图；

图5是本发明旋转关节电磁锁紧装置中旋转盘一实施例的结构示意图；

图6是本发明旋转关节电磁锁紧装置中滑动盘与旋转盘锁定时的剖面结构示意图；

图7是本发明旋转关节电磁锁紧装置中滑动盘与旋转盘分离时的剖面结构示意图；

图8是本发明旋转关节电磁锁紧装置中滑动盘与旋转盘分离的立体剖面示意图；

图9是本发明旋转关节电磁锁紧装置另一实施例的剖面结构示意图；

图10是图9的剖视示意图；

图11是本发明旋转关节电磁锁紧装置又一实施例的剖视示意图；

图12是本发明旋转关节电磁锁紧装置又一实施例的剖视示意图；

图13是本发明旋转关节一实施例的结构示意图；

图14是本发明旋转关节典型连接和预紧方式示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性的劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

结合参见图1至图12，图1至图12是本发明旋转关节电磁锁紧装置多个实施例及不同状态下的示意图，该旋转关节锁紧装置包括：第一电磁吸盘1、滑动盘18、旋转盘2、连接轴14以及第二电磁吸盘3。

第一电磁吸盘1设置有第一接触面112；滑动盘18设置在第一电磁吸盘1的第一接触面112上，其上设置有第一锁定部件114。

通常情况下，常规的电磁吸盘利用电磁原理，通过使内部电磁线圈通电产生磁力，经过导磁面板，将接触在面板表面的工件紧紧吸住，通过电磁线圈断电，磁力消失实现退磁而取下工件。在本实施例中，在通电与否的情况下，第一电磁吸盘1能够在具有磁力和不具有磁力，具有吸附作用力和不具有吸附作用力两种状态下转变。第一电磁吸盘1可以是常规的电磁吸盘，也可以是其他特制的电磁吸盘。第一电磁吸盘1的形状可以是圆形、方形，等等。

在滑动盘18与旋转盘2锁定时，滑动盘18不与第一接触面112接触，它们之间存在空隙(如图6、图9)，当滑动盘18与第一接触面112接触时，滑动盘18与旋转盘2松脱(如图3、图7、图8)。通常情况下，第一接触面112可以是第一电磁吸盘1上顶部的端面；进一步，第一接触面112可以是平面。

旋转盘2与滑动盘18对应设置，旋转盘2在对应滑动盘18的第一锁定部件114的位置设置有第二锁定部件22，第二锁定部件22与第一锁定部件114能够相互锁定。

第二锁定部件22与第一锁定部件114是能够限制两个旋转构件之间旋转的结构。第二锁定部件22与第一锁定部件114之间锁定的方式，例如：卡和、咬合，等等。滑动盘18与旋转盘2的形状可以是圆形、方形，等等。

连接轴14用于依次连接第一电磁吸盘1和滑动盘18，连接轴14能够使滑动盘18沿连接轴14的轴向滑动，当滑动盘18的第一锁定部件114与旋转盘2的第二锁定部件22锁定时，连接轴14能够限制旋转盘2的旋转。

第二电磁吸盘3与第一电磁吸盘1隔磁设置。第二电磁吸盘3与第一电磁吸盘1隔磁设置是指第二电磁吸盘3与第一电磁吸盘1的位置固定后各自通电时各自产生的磁场和磁通相互隔断，互不干扰，各自独立。在实际应用中，通常选择导磁率低的隔磁材料，比如铝合金，将第二电磁吸盘3与第一电磁吸盘1隔离。根据隔磁材料在实际应用中的形状，其称呼有隔磁片、隔磁板、隔磁罩、隔磁环，等等。

在本实施例中，在通电与否的情况下，第二电磁吸盘3能够在具有磁力和不具有磁力、具有吸附作用力和不具有吸附作用力两种状态下转变。第二电磁吸盘3可以是通常情况下的电磁吸盘，也可以是其他特制的电磁吸盘。

其中，在第一电磁吸盘1和第二电磁吸盘3均无吸附作用力时，滑动盘18上的第一锁定部件114与旋转盘2上的第二锁定部件22能够相互锁定，在第二电磁吸盘3有吸附作用力时，旋转盘2或第一电磁吸盘1被第二电磁吸盘吸附，从而使滑动盘18上的第一锁定部件114与旋转盘2上的第二锁定部件22进一步锁紧；在第一电磁吸盘1有吸附作用力时，滑动盘18能够被吸附至第一电磁吸盘1的第一接触面112而使第一锁定部件114与旋转盘2上的第二锁定部件22不能相互锁定而松脱。

旋转盘2和滑动盘18的材料或者旋转盘2和滑动盘18对应部位的材料通常选择磁性材料，其能够很容易被周围的磁力吸附。例如：Fe、Co、Ni元素及其合金，稀土元素及其合金，以及一些Mn的化合物，等等。

本发明实施例旋转关节锁紧装置包括第一电磁吸盘1、滑动盘18、旋转盘2、连接第一电磁吸盘1和滑动盘18的连接轴14以及第二电磁吸盘3，在第一电磁吸盘1和第二电磁吸盘3均无吸附作用力时，滑动盘18与旋转盘2能够相互锁定，在第二电磁吸盘3有吸附作用力时，旋转盘2或第一电磁吸盘1被第二电磁吸盘3吸附，使滑动盘18与旋转盘2进一步锁紧；在第一电磁吸盘1有吸附作用力时，滑动盘18能够被吸附至第一电磁吸盘1的第一接触面112而使滑动盘18与旋转盘2松脱。通过控制滑动盘18与旋转盘2上的锁定与否，来控制第一电磁吸盘1与旋转盘2之间的锁定与否，在锁定时，进一步通过控制第二电磁吸盘3吸附旋转盘2或第一电磁吸盘1，来进一步控制第一电磁吸盘1与旋转盘2之间锁紧，从而缩短或消除第一电磁吸盘1与旋转盘2之间的侧隙，为紧密锁紧两个旋转零件提供技术支持，且成本不高，能够手动操作。

结合参见图1，在一实施例中，第一电磁吸盘1是通常情况下的电磁吸盘，即通电具有吸附作用力，断电不具有吸附作用力，这种电磁吸盘结构简单，较为常见。具体地，第一电磁吸盘1包括第一电磁吸盘壳体11、第一电磁线圈与磁轭12以及第一隔离层13；第一电磁吸盘壳体11设置有U型内腔；第一电磁线圈与磁轭12设置在第一电磁吸盘壳体11的U型内腔中；第一隔离层13填充在第一电磁吸盘壳体11内除第一电磁线圈与磁轭12之外的空间。在本实施例中，当第一电磁吸盘1通电，即可具有吸附作用力，当第一电磁吸盘1断电，即可不具有吸附作用力。其中，第一电磁吸盘壳体11为闭环腔体结构，具体由内环壁、外环壁和壳底形成U型内腔；在U型内腔中放置第一电磁线圈与磁轭12，并使用第一隔离层13将内腔中的U型空间充满。

第一隔离层13用来隔离第一电磁线圈与磁轭12和第一电磁吸盘壳体11，另外第一隔离层13还可以用来固定第一电磁线圈与磁轭12在第一电磁吸盘壳体11中的位置。在一实际应用中，第一隔离层13的材料一般选择加热到一定温度能融化成液态、冷却凝固以后成固体的材料。通常情况下，这样的材料一般是非金属材料，大部分都是不导电的，且材料轻。例如：热塑性材料、石蜡，等等。热塑性材料包括聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚甲醛，聚碳酸酪，聚酰胺、丙烯酸类塑料等。该材料加热到一定温度能融化成液态，这样有利于充分填充第一电磁吸盘壳体11中空洞的空间；该材料冷却凝固以后成固体，这样能够在U型内腔内对第一电磁线圈和磁轭12起到支撑和固定作用。结合参见图2，第一电磁线圈与磁轭12为铜线层层缠绕磁钢形成环形电磁线圈的常见结构。

结合参见图6，在一实施例中，第二电磁吸盘3的基本结构与第一电磁吸盘1的基本结构相似，即第二电磁吸盘3包括：第二电磁吸盘壳体31、第二电磁线圈与磁轭32以及第二隔离层33；第二电磁吸盘壳体31设置有U型内腔；第二电磁线圈与磁轭32设置在第二电磁吸盘壳体31的U型内腔中；第二隔离层33填充在第二电磁吸盘壳体31内除第二电磁线圈与磁轭32之外的空间。第二隔离层33的材料与作用与第一隔离层13相似，在此不再赘叙。

结合参见图9、图10以及图12，在另一实施例中，第二电磁吸盘3不是通常情况下的电磁吸盘，是特制结构的电磁吸盘。

参见图9、图10，第二电磁吸盘3是第一永磁式电磁吸盘4，简单来说第一永磁式电磁吸盘4同时具有永磁体和通常情况下的电磁吸盘，将永磁体和通常情况下的电磁吸盘糅合在一起，对整体的结构进行优化。具体来说，第一永磁式电磁吸盘4包括第一永磁式电磁吸盘组件和环状永磁体44，第一永磁式电磁吸盘组件包括：第三电磁吸盘壳体41、第三电磁线圈与磁轭42以及第三隔离层43；第三电磁吸盘壳体41设置有U型内腔；环状永磁体44设置在第三电磁吸盘壳体41的U型内腔中靠近旋转盘2的位置；第三电磁线圈与磁轭42设置在第三电磁吸盘壳体41的U型内腔中其他位置；第三隔离层43填充在第三电磁吸盘壳体41内除第三电磁线圈与磁轭42以及环状永磁体44之外的空间。第三隔离层43的材料与作用与第一隔离层13相似，在此不再赘叙。

参见图12，第二电磁吸盘3是第二永磁式电磁吸盘6，第二永磁式电磁吸盘6包括第二永磁式电磁吸盘组件和柱状永磁体63，第二永磁式电磁吸盘组件包括：第四电磁吸盘壳体61、第四电磁线圈与磁轭62、第四隔离层64；第四电磁吸盘壳体61设置有内腔；柱状永磁体63设置在第四电磁吸盘壳体61的内腔中靠近旋转盘2的位置；第四电磁线圈与磁轭62设置在第四电磁吸盘壳体61的内腔中其他位置；第四隔离层64填充在第四电磁吸盘壳体61内除第四电磁线圈与磁轭62以及柱状永磁体63之外的空间。第四隔离层64的材料与作用与第一隔离层13相似，在此不再赘叙。

上述结构的永磁式电磁吸盘在断电时，电磁吸盘组件不产生磁场而永磁体产生磁场，使永磁式电磁吸盘具有磁力，具有吸附作用力；在通电时，电磁吸盘组件产生磁场，永磁体产生磁场，电磁吸盘组件产生的磁场与永磁体产生的磁场方向相反，其能够与永磁体产生的磁场抵消，使永磁式电磁吸盘不具有磁力，不具有吸附作用力。

结合参见图1、图3，其中，旋转关节锁紧装置还包括多个弹性部件16，多个弹性部件16间隔设置在第一电磁吸盘1上，每个弹性部件16包括相对的第一端和第二端，第一端抵接第一电磁吸盘1，第二端抵接滑动盘18，当弹性部件16处于自然状态时，弹性部件16突出在第一电磁吸盘1的第一接触面112之外。

弹性部件16具体可以是弹簧16。弹性部件16处于自然状态是指弹性部件16没有受力的状态，当弹性部件16处于自然状态时，弹性部件16突出在第一电磁吸盘1的第一接触面112之外，其第一端抵接第一电磁吸盘1，第二端抵接滑动盘18，当滑动盘18与旋转盘2锁定，控制弹性部件16的长度和参数使其处于受力状态，滑动盘18与旋转盘2之间是某一固定负载扭矩的锁定。

为了实现负载可调，在一实施例中，第一电磁吸盘1在圆周方向间隔设置有多个贯穿的螺纹孔111，每个螺纹孔111的一端设置有能够沿螺纹孔111旋转的顶丝17，弹性部件16的一部分位于螺纹孔111内，且弹性部件16的第一端抵接顶丝17。通过顶丝17能够控制弹性部件16的压缩量，从而调节滑动盘18与旋转盘2之间的咬合力度，即调节锁定时的负载。

其中，连接轴14位于第一电磁吸盘1的中心；连接轴14是花键轴14，花键轴14与第一电磁吸盘1连接的时候，可以通过销钉和螺钉固定在第一电磁吸盘1上；花键轴14上设置有弹性挡圈15，弹性挡圈15位于滑动盘18与旋转盘2之间。具体地，花键轴14的一端开设凹槽，凹槽中设置有弹性挡圈15。

其中，第一电磁吸盘1的中心设置有中空轴孔110，第一电磁吸盘外壳11的中空轴孔110的外侧开有周向均布的螺纹孔111，第一电磁吸盘外壳11底部一侧旋入顶丝17，螺纹孔111上部放入弹簧16，第一电磁吸盘外壳11顶部的第一接触面112与弹性挡圈15之间放入滑动盘18，滑动盘18可在第一吸电磁盘的第一接触面112与弹性挡圈15之间的花键轴14上滑动；当第一电磁线圈与磁轭12断电时，滑动盘18被弹簧16顶在弹性挡圈15上。

花键轴14的中心设置有中空孔，花键轴14上的中空孔与中空轴孔110同心安装。花键轴14与第一电磁吸盘1连接的时候，通过销钉和螺钉固定在第一电磁吸盘壳体11上。

结合参见图4与图5，滑动盘18是滑动卡盘18，滑动卡盘18的外周设置有滑动卡盘齿牙114，本实施例滑动卡盘齿牙114为三角形牙，在实际应用中，考虑到配合和制造等问题，滑动卡盘齿牙114也可为梯形牙，此处不做具体限定；滑动卡盘18的中心设置有花键孔113，花键孔113与花键轴14配合使滑动卡盘18在第一电磁吸盘1的第一接触面112与弹性挡圈15之间滑动。

其中，旋转盘2是旋转卡盘2，旋转卡盘2的外围设置有环状接触面21，旋转卡盘2的中心与环状接触面21之间设置有旋转卡盘齿牙22，旋转卡盘齿牙22与滑动卡盘齿牙114形状互补，当旋转卡盘齿牙22与滑动卡盘齿牙114排列形成闭环时，能够相互咬合而锁定。在一实施例中，旋转卡盘2的中心设置有中空过孔23，旋转卡盘齿牙22设置在旋转卡盘2的中空过孔23与环状接触面21之间。

其中，第一电磁吸盘1的中空轴孔110、花键轴14的中空孔、旋转卡盘2的中空过孔23的轴心在同一直线上。

第二电磁吸盘3有吸附作用力时，旋转盘2或第一电磁吸盘1被第二电磁吸盘3吸附，第二电磁吸盘3、旋转盘2以及第一电磁吸盘1之间的固定方式有两种情况，第一种固定方式是：第二电磁吸盘3与第一电磁吸盘1固定连接，第二电磁吸盘3吸附固定旋转盘2，使旋转盘2与第二电磁吸盘3之间无法滑动，从而使旋转盘2和第一电磁吸盘1之间进一步锁紧；第二种固定方式是：第二电磁吸盘3与旋转盘2固定连接，第二电磁吸盘3吸附固定第一电磁吸盘1，使第一电磁吸盘1与第二电磁吸盘3之间无法滑动，从而使旋转盘2和第一电磁吸盘1之间进一步锁紧。

上述每一种固定方式，根据第一电磁吸盘1不同的结构，第二电磁吸盘3的具体位置也各有不同，例如，第二电磁吸盘3的尺寸可以比第一电磁吸盘1大，设置在第一电磁吸盘1的外面，或者，如果第一电磁吸盘1设置中空轴孔110，第二电磁吸盘3的尺寸可以大大缩小，设置在第一电磁吸盘1的里面(如中空轴孔110)，最终满足第二电磁吸盘3有吸附作用力时，旋转盘2或第一电磁吸盘1被第二电磁吸盘3吸附即可。

下面以几个实施例对上述两种固定方式以及第二电磁吸盘3的具体位置进行详细的说明。需要说明的是，上述两种固定方式以及第二电磁吸盘3的具体位置与第一电磁吸盘1、第二电磁吸盘3的组成部件没有关系，即第一电磁吸盘1、第二电磁吸盘3可以是通常情况下的电磁吸盘，也可以是其他特制的电磁磁盘，或者通常情况下的电磁吸盘与特制的电磁吸盘混搭。

参见图1、图3、图6-8，第一电磁吸盘1、第二电磁吸盘3以通常情况下的电磁吸盘为例说明。第二电磁吸盘3与第一电磁吸盘1固定连接，第二电磁吸盘3上设置有第二接触面35(朝向旋转盘2的环状接触面21)；旋转盘2在对应的位置设置有环状接触面21；在第二电磁吸盘3有吸附作用力时，旋转盘2的环状接触面21能够被吸附至第二电磁吸盘3的第二接触面35。

在本实施例中，第二电磁吸盘3固定套设在第一电磁吸盘1的外表面；具体地，第二电磁吸盘3通过隔磁环34固定套设在第一电磁吸盘1的外表面。

具体地，隔磁环34包括相邻的侧壁341和底部342，其侧壁341通过侧孔19、柱销36与第一电磁吸盘1的外表面固定连接，其底部342通过螺钉孔343、螺钉37与第二电磁吸盘3固定连接。

结合参见图6，当第一电磁线圈与磁轭12断电时，滑动卡盘18被弹簧16推向旋转卡盘2并与其咬合，当第二电磁线圈与磁轭32通电时，旋转卡盘2的环状接触面21可与第二电磁吸盘的第二接触面35吸和，同时其旋转卡盘齿牙22与滑动卡盘齿牙114相互咬合。由于环状接触面21与第二电磁吸盘3的第二接触面35接触吸合，在旋转卡盘2与第二电磁铁吸盘3轴向预紧时，旋转卡盘2与第二电磁吸盘3之间没有侧隙；当外部负载增加，克服环状接触面21与第二电磁吸盘3的第二接触面35的摩擦时，滑动卡盘18与旋转卡盘2将承担负载，在咬合齿牙达到屈服强度之前，滑动卡盘18与旋转卡盘2分离的负载扭矩由弹簧16的参数和顶丝17的扭入深度共同决定和调节。

结合参见图7与图8，当第一电磁线圈与磁轭12通电时，其产生的磁场将克服弹簧16的弹力将滑动卡盘18吸合在第一电磁吸盘壳体11的第一接触面112上；当第二电磁线圈与磁轭32断电，第二电磁吸盘3的磁场消失，旋转卡盘2的环状接触面21与第二电磁吸盘3的第二接触面35不存在磁力，旋转卡盘2可以相对第一电磁吸盘1和第二电磁吸盘3转动。

参见图9和图10，第一电磁吸盘1以通常情况下的电磁吸盘为例、第二电磁吸盘3为第一永磁式电磁吸盘4为例来说明。

第一永磁式电磁吸盘4与第一电磁吸盘1固定连接，第一永磁式电磁吸盘4包括第一永磁式电磁吸盘组件和环状永磁体44；环状永磁体44设置有第一永磁接触面45；旋转盘2在对应的位置设置有环状接触面21；在第一永磁式电磁吸盘组件无吸附作用力时，在环状永磁体44的吸附作用力下，旋转盘2的环状接触面21能够被吸附至环状永磁体44的第一永磁接触面45；第一永磁式电磁吸盘组件有吸附作用力时能够抵消环状永磁体44的吸附作用力。在本实施例中，第一永磁式电磁吸盘4通过隔磁环34固定套设在第一电磁吸盘1的外表面。

当第一电磁线圈与磁轭12与第三电磁线圈和磁轭42都断电时，旋转卡盘2的环状接触面21与环状永磁体44上的第一永磁接触面45吸合，旋转卡盘齿牙22与滑动卡盘齿牙114咬合，当旋转卡盘2与第一永磁式电磁吸盘4轴向预紧时，由于表面摩擦，旋转卡盘2与第一永磁式电磁吸盘4相吸合，不能相对转动；当第一电磁线圈与磁轭12与第三电磁线圈和磁轭42都通电时，滑动卡盘18被吸向第一电磁吸盘1上端的第一接触面112，第一永磁式电磁吸盘4上表面的环状永磁体44的磁场被第三电磁线圈和磁轭42抵消，旋转卡盘2可以相对第一电磁吸盘1和第一永磁式电磁吸盘4转动。

参见图12，第一电磁吸盘1的中心设置有中心轴孔110，第二永磁式电磁吸盘6固定设置在第一电磁吸盘1的中心轴孔110内。

在第一电磁吸盘壳体11的中心轴孔110中放置第四电磁吸盘壳体61、第四电磁线圈与磁轭62、柱状永磁体63，第四隔离层64，并使用螺钉65将第四电磁吸盘壳体61与第一电磁吸盘外壳11固定。柱状永磁体63设置有第二永磁接触面66；旋转盘2在对应的位置设置有第三接触面25；在第二永磁式电磁吸盘组件无吸附作用力时，在柱状永磁体63的吸附作用力下，旋转盘2的第三接触面25能够被吸附至柱状永磁体63的第二永磁接触面66；第二永磁式电磁吸盘组件有吸附作用力时能够抵消柱状永磁体的吸附作用力。本实施例在原理上，同样能达到图9和图10中的效果。

参见图11，图11与图6、图7的区别在于，将图6、图7中的第二电磁吸盘3上下翻转180度，并将第二电磁吸盘3与旋转盘2固定连接在一起，第二电磁吸盘3上设置有第二接触面35(朝向第一电磁吸盘1的圆环接触面52)；第一电磁吸盘1在对应的位置还设置有圆环接触面52；在第二电磁吸盘3有吸附作用力时，第一电磁吸盘1的圆环接触面52能够被吸附至第二电磁吸盘3的第二接触面35。

具体地，在第一电磁吸盘壳体11的外圆周面上生成一圆环接触面52，形成新的电磁吸盘壳体51，圆环接触面52能够与第二电磁吸盘壳体31下端的第二接触面35相吸合，可以达到图6、图7的效果。

参见图13，图13是本发明旋转关节一实施例的结构示意图，该旋转关节包括第一关节连杆10、第二关节连杆20以及如上任一项的旋转关节电磁锁紧装置，其中，第一关节连杆10与第一电磁吸盘1连接，第二关节连杆20与旋转盘2连接。有关旋转关节电磁锁紧装置的详细说明请参见上述的内容，在此不再赘叙。

参见图14，在一实施例中，旋转盘2上间隔设置有多个连杆安装孔24，旋转盘2通过多个连杆安装孔24与第二关节连杆20连接；第一关节连杆10具有台阶中空轴30，第一电磁吸盘1穿过台阶中空轴30与第一关节连杆10固定连接，具体地，第一关节连杆10通过安装孔与第一电磁吸盘壳体11连接。第二关节连杆20通过轴承40与第一关节连杆10的台阶中空轴30铰接，第一关节连杆10和第二关节连杆20通过螺母50、台阶中空轴30末端的螺纹与整个制动关节预紧连接。

例如，当第一电磁线圈与磁轭12断电，第二电磁线圈与磁轭32通电时，旋转爪盘2与第一电磁吸盘1之间可靠地锁紧，第一关节连杆10与第二关节连杆20不能相互转动。

本发明实施例旋转关节包括上述的电磁锁紧装置，该电磁锁紧装置包括第一电磁吸盘1、滑动盘18、旋转盘2、连接第一电磁吸盘1和滑动盘18的连接轴14以及第二电磁吸盘3，在第一电磁吸盘1和第二电磁吸盘3均无吸附作用力时，滑动盘18与旋转盘2能够相互锁定，在第二电磁吸盘3有吸附作用力时，旋转盘2或第一电磁吸盘1被第二电磁吸盘3吸附，使滑动盘18与旋转盘2进一步锁紧；在第一电磁吸盘1有吸附作用力时，滑动盘18能够被吸附至第一电磁吸盘1的第一接触面112而使滑动盘18与旋转盘2松脱。通过控制滑动盘18与旋转盘2上的锁定与否，来控制第一电磁吸盘1与旋转盘2之间的锁定与否，在锁定时，进一步通过控制第二电磁吸盘3吸附旋转盘2或第一电磁吸盘1，来进一步控制第一电磁吸盘1与旋转盘2之间锁紧，从而缩短或消除第一电磁吸盘1与旋转盘2之间的侧隙，第一关节连杆10与第一电磁吸盘1连接，第二关节连杆20与旋转盘2连接，通过这种方式，能够紧密锁紧两个旋转关节，且成本不高，能够手动操作。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种旋转关节电磁锁紧装置，其特征在于，所述旋转关节锁紧装置包括：

第一电磁吸盘，设置有第一接触面；

滑动盘，设置在所述第一电磁吸盘的所述第一接触面上，其上设置有第一锁定部件；

旋转盘，与所述滑动盘对应设置，所述旋转盘在对应所述滑动盘的所述第一锁定部件的位置设置有第二锁定部件，所述第二锁定部件与所述第一锁定部件能够相互锁定；

连接轴，用于依次连接所述第一电磁吸盘和所述滑动盘，所述连接轴能够使所述滑动盘沿所述连接轴的轴向滑动，当所述滑动盘的所述第一锁定部件与所述旋转盘的所述第二锁定部件锁定时，所述连接轴能够限制所述旋转盘的旋转；

第二电磁吸盘，与所述第一电磁吸盘隔磁设置；

其中，在所述第一电磁吸盘和所述第二电磁吸盘均无吸附作用力时，所述滑动盘上的所述第一锁定部件与所述旋转盘上的所述第二锁定部件能够相互锁定，在所述第二电磁吸盘有吸附作用力时，所述旋转盘或所述第一电磁吸盘被所述第二电磁吸盘吸附，从而使所述滑动盘上的所述第一锁定部件与所述旋转盘上的所述第二锁定部件进一步锁紧；在所述第一电磁吸盘有吸附作用力时，所述滑动盘能够被吸附至所述第一电磁吸盘的所述第一接触面而使所述第一锁定部件与所述旋转盘上的所述第二锁定部件不能相互锁定而松脱。

2.根据权利要求1所述的旋转关节电磁锁紧装置，其特征在于，旋转关节锁紧装置包括多个弹性部件，多个所述弹性部件间隔设置在所述第一电磁吸盘上，每个所述弹性部件包括相对的第一端和第二端，所述第一端抵接所述第一电磁吸盘，所述第二端抵接所述滑动盘，当所述弹性部件处于自然状态时，所述弹性部件突出在所述第一电磁吸盘的所述第一接触面之外；

其中，所述第一电磁吸盘在圆周方向间隔设置有多个贯穿的螺纹孔，每个所述螺纹孔的一端设置有能够沿所述螺纹孔旋转的顶丝，所述弹性部件的一部分位于所述螺纹孔内，且所述弹性部件的所述第一端抵接所述顶丝；

其中，所述连接轴位于所述第一电磁吸盘的中心；所述连接轴是花键轴；所述花键轴上设置有弹性挡圈，所述弹性挡圈位于所述滑动盘与所述旋转盘之间；

其中，所述滑动盘是滑动卡盘，所述滑动卡盘的外周设置有滑动卡盘齿牙，所述滑动卡盘的中心设置有花键孔，所述花键孔与所述花键轴配合使所述滑动卡盘在所述第一电磁吸盘的所述第一接触面与所述弹性挡圈之间滑动；

其中，所述旋转盘是旋转卡盘，所述旋转卡盘的外围设置有环状接触面，所述旋转卡盘的中心与所述环状接触面之间设置有旋转卡盘齿牙，所述旋转卡盘齿牙与所述滑动卡盘齿牙形状互补，当所述旋转卡盘齿牙与所述滑动卡盘齿牙排列形成闭环时，能够相互咬合而锁定；

其中，所述第一电磁吸盘的中心设置有中空轴孔，所述花键轴的中心设置有中空孔，所述旋转卡盘的中心设置有中空过孔，所述旋转卡盘齿牙设置在所述旋转卡盘的所述中空过孔与所述环状接触面之间；

其中，所述第一电磁吸盘的所述中空轴孔、所述花键轴的所述中空孔、所述旋转卡盘的所述中空过孔的轴心在同一直线上。

3.根据权利要求1所述的旋转关节电磁锁紧装置，其特征在于，

所述第一电磁吸盘包括第一电磁吸盘壳体、第一电磁线圈与磁轭以及第一隔离层；所述第一电磁吸盘壳体设置有U型内腔；所述第一电磁线圈与磁轭设置在所述第一电磁吸盘壳体的所述U型内腔中；所述第一隔离层填充在所述第一电磁吸盘壳体内除所述第一电磁线圈与磁轭之外的空间；

所述第二电磁吸盘包括第二电磁吸盘壳体、第二电磁线圈与磁轭以及第二隔离层；所述第二电磁吸盘壳体设置有U型内腔；所述第二电磁线圈与磁轭设置在所述第二电磁吸盘壳体的所述U型内腔中；所述第二隔离层填充在第二电磁吸盘壳体内除所述第二电磁线圈与磁轭之外的空间。

4.根据权利要求3所述的旋转关节电磁锁紧装置，其特征在于，所述第二电磁吸盘与所述第一电磁吸盘固定连接，所述第二电磁吸盘上设置有第二接触面；所述旋转盘在对应的位置设置有环状接触面；在所述第二电磁吸盘有吸附作用力时，所述旋转盘的所述环状接触面能够被吸附至所述第二电磁吸盘的所述第二接触面。

5.根据权利要求4所述的旋转关节电磁锁紧装置，其特征在于，所述第二电磁吸盘固定套设在所述第一电磁吸盘的外表面；所述第二电磁吸盘通过隔磁环固定套设在所述第一电磁吸盘的外表面；

其中，所述隔磁环包括相邻的侧壁和底部，其侧壁通过侧孔、柱销与所述第一电磁吸盘的外表面固定连接，其底部通过螺钉孔、螺钉与所述第二电磁吸盘固定连接。

6.根据权利要求3所述的旋转关节电磁锁紧装置，其特征在于，所述第二电磁吸盘与所述旋转盘固定连接，所述第二电磁吸盘上设置有第二接触面；所述第一电磁吸盘在对应的位置还设置有圆环接触面；

在所述第二电磁吸盘有吸附作用力时，所述第一电磁吸盘的所述圆环接触面能够被吸附至所述第二电磁吸盘的所述第二接触面。

7.根据权利要求1所述的旋转关节电磁锁紧装置，其特征在于，所述第二电磁吸盘为第一永磁式电磁吸盘，所述第一永磁式电磁吸盘固定套设在所述第一电磁吸盘的外表面；所述第一永磁式电磁吸盘包括第一永磁式电磁吸盘组件和环状永磁体；所述环状永磁体设置有第一永磁接触面；所述旋转盘在对应的位置设置有环状接触面；在所述电磁吸盘组件无吸附作用力时，在所述环状永磁体的吸附作用力下，所述旋转盘的所述环状接触面能够被吸附至所述环状永磁体的所述第一永磁接触面；所述电磁吸盘组件有吸附作用力时能够抵消所述环状永磁体的吸附作用力；

其中，所述第一永磁式电磁吸盘组件包括：第三电磁吸盘壳体、第三电磁线圈与磁轭以及第三隔离层；所述第三电磁吸盘壳体设置有U型内腔；所述环状永磁体设置在所述第三电磁吸盘壳体的所述U型内腔中靠近所述旋转盘的位置；所述第三电磁线圈与磁轭设置在所述第三电磁吸盘壳体的所述U型内腔中其他位置；所述第三隔离层填充在第三电磁吸盘壳体内除所述第三电磁线圈与磁轭以及所述环状永磁体之外的空间。

8.根据权利要求1所述的旋转关节电磁锁紧装置，其特征在于，所述第二电磁吸盘为第二永磁式电磁吸盘，所述第一电磁吸盘的中心设置有中心轴孔，所述第二永磁式电磁吸盘固定设置在所述第一电磁吸盘的所述中心轴孔内；所述第二永磁式电磁吸盘包括第二永磁式电磁吸盘组件和柱状永磁体；所述柱状永磁体设置有第二永磁接触面；所述旋转盘在对应的位置设置有第三接触面；在所述第二永磁式电磁吸盘组件无吸附作用力时，在所述柱状永磁体的吸附作用力下，所述旋转盘的所述第三接触面能够被吸附至所述柱状永磁体的所述第二永磁接触面；所述第二永磁式电磁吸盘组件有吸附作用力时能够抵消所述柱状永磁体的吸附作用力；

其中，所述第二永磁式电磁吸盘组件包括第四电磁吸盘壳体、第四电磁线圈与磁轭以及第四隔离层；所述第四电磁吸盘壳体设置有内腔；所述柱状永磁体设置在所述第四电磁吸盘壳体的内腔中靠近所述旋转盘的位置；所述第四电磁线圈与磁轭设置在所述第四电磁吸盘壳体的内腔中其他位置；所述第四隔离层填充在第四电磁吸盘壳体内除所述第四电磁线圈与磁轭以及所述柱状永磁体之外的空间。

9.一种旋转关节，其特征在于，所述旋转关节包括第一关节连杆、第二关节连杆以及如权利要求1-8任一项所述的旋转关节电磁锁紧装置，其中，所述第一关节连杆与所述第一电磁吸盘连接，所述第二关节连杆与所述旋转盘连接。

10.根据权利要求9所述的旋转关节，其特征在于，所述旋转盘上间隔设置有多个连杆安装孔，所述旋转盘通过多个所述连杆安装孔与所述第二关节连杆连接；

所述第一关节连杆具有台阶中空轴，所述第一电磁吸盘穿过所述台阶中空轴与所述第一关节连杆固定连接，所述第二关节连杆通过轴承与所述第一关节连杆的所述台阶中空轴铰接，所述第一关节连杆和所述第二关节连杆通过螺母、所述台阶中空轴末端的螺纹与整个制动关节预紧连接。