CN111590551A - 一种自锁及自解锁机械装置 - Google Patents

Abstract

一种自锁及自解锁机械装置，包括上臂托板、前臂托板、定板、动板、挡板、左导向轮、右导向轮和锁销组件，锁销组件的前侧转动连接在动板后侧中部，锁销组件后部与定板上部之间设有染过导向轮的拉簧，定板下侧边及前侧边为圆弧形结构，圆弧形结构的前侧下部开设有卡槽，挡板后侧边开设有用于驱动锁销组件的台阶槽结构，动板后侧边上部设有单向锁止导出槽、位于单向锁止导出槽上方的曲线结构和位于曲线结构最上端的联动块，联动块向右突出位于挡板后端上方。本发明设计新颖，结构独特且简单，制造成本更低，可靠性强，操作方便，可应用到肘关节部位，用于减轻肘关节的受力，穿戴方便不影响日常手臂运动。

Description

一种自锁及自解锁机械装置

技术领域

本发明属于机械外骨骼技术领域，具体涉及一种自锁及自解锁机械装置。

背景技术

由于场地的限制，巡检工人经常会单手端平工作笔记本电脑，一手进行操作，随着巡检线路不同，每天体力透支严重。宝妈们带尚在年幼的孩子在外行走，难免孩子会因体力等原因求抱抱。并不是每次外出都会携带婴儿车或者宝贝座椅（一种绑在身上的幼儿座椅）。并且在很多工厂中，工人需要经常将手臂（包括上臂和前臂）屈伸并抬起拿物，肘关节受力较大，久而久之，肘关节就会劳累过度而受损。在医院骨科肘部康复治疗中，患者有佩戴用于固定肘部的器械，但这种器械只能将肘部固定在一个角度，不能转动，更不能承受重物的拉力。目前，国内外暂无这类人体肘关节固定角度自动锁止及解锁的外骨骼固定器有过相关设计。

发明内容

本发明为了解决现有技术中的不足之处，提供一种自锁及自解锁机械装置，该装置穿戴在胳膊的肘部位置，可以随着人体手臂和上臂的转动而转动，并可以单向固定在某个角度承受重物的拉力，从而减轻肘关节的受力以及防止肱二头肌疲劳。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种自锁及自解锁机械装置，包括上臂托板、前臂托板、定板、动板、挡板、左导向轮、右导向轮和锁销组件，上臂托板下部左侧向前折弯90°与定板的上部固定连接，前臂托板上部左侧向前折弯90°与动板的下部固定连接，左导向轮、动板、定板、挡板和右导向轮自左向右依次连接并通过安装螺栓组件转动连接，锁销组件的前侧转动连接在动板后侧中部，左导向轮和右导向轮的外圆沿圆周方向开设有环形槽，锁销组件的左侧后部与定板上部之间设有一根左拉簧，左拉簧绕过左导向轮的外圆的环形槽，锁销组件的右侧后部与定板上部之间设有一根右拉簧，右拉簧绕过右导向轮的外圆的环形槽，定板下侧边及前侧边为圆弧形结构，圆弧形结构的前侧下部开设有卡槽，挡板后侧边开设有用于驱动锁销组件的台阶槽结构，动板后侧边上部设有单向锁止导出槽、位于单向锁止导出槽上方的曲线结构和位于曲线结构最上端的联动块，联动块向右突出位于挡板后端上方。

锁销组件包括左连板、右连板和锁轴，左连板位于动板的左侧，右连板位于动板的右侧，锁轴位于动板后侧，锁轴左端和右端分别固定连接在左连板后侧和右连板前侧之间，左连板和右连板的前端设有分别与左拉簧和右拉簧连接的挂接孔。

动板左侧面在锁销组件下方固定设有开关挡销和位于开关挡销正后方的开关轴，开关轴上转动设有呈L型的锁止开关，锁止开关的驱动端位于左连板与动板之间且位于锁轴的前侧，锁止开关的后侧设有手柄部。

定板上部固定设有穿过上臂托板的连接销，左拉簧的上端和右拉簧的上端分别连接在连接销的左端和右端。

上臂托板和前臂托板在临近边缘处均设有若干个绑带穿孔。

台阶槽结构包括位于挡板后上侧的第一台阶槽和位于第一台阶槽前下方的第二台阶槽，挡板后侧边在第二台阶槽下方的一段由后上方到前下方弧线过渡。

采用上述技术方案，本发明在为巡检工人或单手抱孩子的人使用时，将上臂托板通过穿过上臂托板上绑带穿孔的绑带绑扎到上臂，将前臂托板通过穿过前臂托板上绑带穿孔的绑带绑扎到前臂，安装螺栓组件位于肘关节的下方。将上臂托板上侧边沿处的绑带穿孔连接绑带套在肩部，这样避免本发明沿手臂下滑。

前臂弯曲时视上臂不动，前臂以肘关节为支点向前上方转动，带动前臂托板和动板以安装螺栓组件为中心向前上方转动，前拉簧和后拉簧牵拉锁销组件，使锁销组件始终靠近锁止开关，锁销组件的锁轴沿定板下侧边的圆弧形结构向前滑动，当前臂旋转90°左右（根据需求设计）时，锁轴滑入到定板下侧的卡槽内，此时锁轴也位于动板后侧边的单向锁止导出槽内，在单向锁止导出槽的限定下动板不能向后上方转动，即前臂（上臂托板）不能向后转动伸展开，在这个位置，前臂受到向下的力被上臂托板承担，从而使肘关节不再受力，从而减轻了肘关节在屈伸抬起重物时的受力以及防止肱二头肌疲劳。

当前臂需要解除锁定时，继续向上弯曲前臂，单向锁止导出槽上侧的曲线结构驱动锁轴从卡槽内导出，锁轴沿定板前侧边的圆弧形结构向上滑动，同时动板最上端的联动块驱动挡板以安装螺栓组件为中心向下旋转，越过定板上的卡槽。此时再反向转动前臂（及前臂向后下方转动），锁轴会因挡板将定板上的卡槽挡住而无法卡入到卡槽内（在安装螺栓组件的作用下挡板与定板之间有一定的摩擦力，锁轴沿挡板滑过卡槽与挡板的第一台阶槽接触，锁轴推动挡板向后下方转动，前臂和前臂托板即可伸展复位。

当需要前臂自由弯曲和伸展时，可将自动锁止解锁功能关闭。通过操控手柄部以开关轴为中心线向后转动，锁止开关的驱动端向后推动锁销组件的锁轴，克服左拉簧和右拉簧的拉力（开关轴上螺纹连接有用于压紧锁紧开关的螺母，以使锁止开关与动板之间具有一定的摩擦力），锁轴被向后拉起并锁定锁销组件，在前臂弯曲的过程中，锁轴不再沿定板上的圆弧形结构滑动，从而不会滑入到卡槽内，即关闭自动锁止解锁功能，前臂即可自由弯曲和伸展。通过操控手柄部以开关轴为中心线向前转动，释放锁销，开启自动锁止解锁功能。

当本发明应用到工厂为搬运工人使用时，将专利号为ZL201610667433.1所公开的搬运工人用机械外骨骼手部减压装置穿戴到手部，同时将专利号为201610684165.4公开的人体穿戴式减压助力机械外骨骼装置穿在身上，可以将本实用新型中上臂托板与人体穿戴式减压助力机械外骨骼装置的肩关节外骨骼多杆机构连接，前臂托板与搬运工人用机械外骨骼手部减压装置的后侧连接，工人手部用力抓起重物时，腕部和指关节受力由搬运工人用机械外骨骼手部减压装置所承担，前臂受到向下的力被上臂托板承担，从而使肘关节不再受力。其具体工作原理及过程如上描述。

本发明采用左拉簧和右拉簧通过导向轮来改变对锁销的拉力方向，不仅可以保证锁销组件左右受力平衡，而且保证锁销组件始终临近锁止开关，确保锁销组件在解锁和锁止时的稳定性和可靠性。

综上所述，本发明是一种像袖子一样穿在胳膊上的金属支架（外部可设置外壳），也可以被称作肘关节角度固定器，在前臂抬起并保持固定姿势时可以自动锁止，并在需要放下手臂时不需要另外一只手辅助操作就可以自动解锁放下。本发明设计新颖，结构独特且简单，制造成本更低，可靠性强，操作方便，为中心旋转提供了一种自锁和解锁的机械装置，并可应用到肘关节部位，用于减轻肘关节的受力，穿戴方便不影响日常手臂运动。本设计适用人群广泛，在诸多场景均可使用。

附图说明

图1是本发明的平面结构示意图；

图2是本发明的平面结构示意图；

图3是本发明的爆炸图；

图4是本发明在锁止位置时的结构示意图；

图5是本发明在解锁位置时的结构示意图。

具体实施方式

如图1-图5所示，本发明的一种自锁及自解锁机械装置，包括上臂托板1、前臂托板2、定板3、动板4、挡板5、左导向轮6、右导向轮7和锁销组件8，上臂托板1下部左侧向前折弯90°与定板3的上部固定连接，前臂托板2上部左侧向前折弯90°与动板4的下部固定连接，左导向轮6、动板4、定板3、挡板5和右导向轮7自左向右依次连接并通过安装螺栓组件28转动连接，锁销组件8的前侧转动连接在动板4后侧中部，左导向轮6和右导向轮7的外圆沿圆周方向开设有环形槽9，锁销组件8的左侧后部与定板3上部之间设有一根左拉簧10，左拉簧10绕过左导向轮6的外圆的环形槽9，锁销组件8的右侧后部与定板3上部之间设有一根右拉簧，右拉簧绕过右导向轮7的外圆的环形槽9，定板3下侧边及前侧边为圆弧形结构11，圆弧形结构11的前侧下部开设有卡槽12，挡板5后侧边开设有用于驱动锁销组件8的台阶槽结构，动板4后侧边上部设有单向锁止导出槽13、位于单向锁止导出槽13上方的曲线结构15和位于曲线结构15最上端的联动块14，联动块14向右突出位于挡板5后端上方。

锁销组件8包括左连板17、右连板18和锁轴19，左连板17位于动板的左侧，右连板18位于动板的右侧，锁轴19位于动板4后侧，锁轴19左端和右端分别固定连接在左连板17后侧和右连板18前侧之间，左连板17和右连板18的前端分别开设有与左拉簧10和右拉簧连接的挂接孔16。

动板4左侧面在锁销组件8下方固定设有开关挡销20和位于开关挡销20正后方的开关轴21，开关轴21上转动设有呈L型的锁止开关22，锁止开关22的驱动端位于左连板17与动板4之间且位于锁轴19的前侧，锁止开关22的后侧设有手柄部23。

定板3上部固定设有穿过上臂托板1的连接销24，左拉簧10的上端和右拉簧的上端分别连接在连接销24的左端和右端。

上臂托板1和前臂托板2在临近边缘处均设有若干个绑带穿孔25。

台阶槽结构包括位于挡板5后上侧的第一台阶槽26和位于第一台阶槽26前下方的第二台阶槽27，挡板5后侧边在第二台阶槽27下方的一段由后上方到前下方弧线过渡。

本发明在为巡检工人或单手抱孩子的人使用时，将上臂托板1通过穿过上臂托板1上绑带穿孔25的绑带绑扎到上臂，将前臂托板2通过穿过前臂托板2上绑带穿孔25的绑带绑扎到前臂，安装螺栓组件28位于肘关节的下方。将上臂托板2上侧边沿处的绑带穿孔25连接绑带套在肩部，这样避免本发明沿手臂下滑。

前臂弯曲时视上臂不动，前臂以肘关节为支点向前上方转动，带动前臂托板2和动板4以安装螺栓组件28为中心向前上方转动，前拉簧和后拉簧牵拉锁销组件8，使锁销组件8始终靠近锁止开关22，锁销组件8的锁轴19沿定板3下侧边的圆弧形结构11向前滑动，当前臂旋转90°左右（根据需求设计）时，锁轴19滑入到定板3下侧的卡槽12内，此时锁轴19也位于动板4后侧边的单向锁止导出槽13内，在单向锁止导出槽13的限定下动板4不能向后上方转动，即前臂（上臂托板1）不能向后转动伸展开，在这个位置，工人手部用力抓起重物时，腕部和指关节受力由搬运工人用机械外骨骼手部减压装置所承担，前臂受到向下的力被上臂托板1承担，从而使肘关节不再受力，从而减轻了肘关节在屈伸抬起重物时的受力以及防止肱二头肌疲劳。

当前臂需要解除锁定时，继续向上弯曲前臂，单向锁止导出槽13上侧的曲线结构15驱动锁轴19从卡槽12内导出，锁轴19沿定板前侧边的圆弧形结构11向上滑动，同时动板4最上端的联动块14驱动挡板5以安装螺栓组件28为中心向下旋转，越过定板3上的卡槽12。此时再反向转动前臂（及前臂向后下方转动），锁轴19会因挡板5将定板3上的卡槽12挡住而无法卡入到卡槽12内（在安装螺栓组件28的作用下挡板5与定板3之间有一定的摩擦力，锁轴19沿挡板5滑过卡槽12与挡板5的第一台阶槽26接触，锁轴19推动挡板5向后下方转动，前臂和前臂托板2即可伸展复位。

当需要前臂自由弯曲和伸展时，可将自动锁止解锁功能关闭。通过操控手柄部23以开关轴21为中心线向后转动，锁止开关22的驱动端向后推动锁销组件8的锁轴19，克服左拉簧10和右拉簧的拉力（开关轴21上螺纹连接有用于压紧锁紧开关的螺母，以使锁止开关22与动板4之间具有一定的摩擦力），锁轴19被向后拉起并锁定锁销组件8，在前臂弯曲的过程中，锁轴19不再沿定板上的圆弧形结构11滑动，从而不会滑入到卡槽12内，即关闭自动锁止解锁功能，前臂即可自由弯曲和伸展。通过操控手柄部23以开关轴21为中心线向前转动，释放锁销，开启自动锁止解锁功能。

当本发明应用到工厂为搬运工人使用时，将专利号为ZL201610667433.1所公开的搬运工人用机械外骨骼手部减压装置穿戴到手部，同时将专利号为201610684165.4公开的人体穿戴式减压助力机械外骨骼装置穿在身上，可以将本发明中上臂托板1与人体穿戴式减压助力机械外骨骼装置的肩关节外骨骼多杆机构连接，前臂托板2与搬运工人用机械外骨骼手部减压装置的后侧连接。其具体工作原理及过程如上描述。

本发明采用左拉簧10和右拉簧通过导向轮来改变对锁销的拉力方向，不仅可以保证锁销组件8左右受力平衡，而且保证锁销组件8始终临近锁止开关22，确保锁销组件8在解锁和锁止时的稳定性和可靠性。

本实施例并非对本发明的形状、材料、结构等作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (6)

1.一种自锁及自解锁机械装置，其特征在于：包括上臂托板、前臂托板、定板、动板、挡板、左导向轮、右导向轮和锁销组件，上臂托板下部左侧向前折弯90°与定板的上部固定连接，前臂托板上部左侧向前折弯90°与动板的下部固定连接，左导向轮、动板、定板、挡板和右导向轮自左向右依次连接并通过安装螺栓组件转动连接，锁销组件的前侧转动连接在动板后侧中部，左导向轮和右导向轮的外圆沿圆周方向开设有环形槽，锁销组件的左侧后部与定板上部之间设有一根左拉簧，左拉簧绕过左导向轮的外圆的环形槽，锁销组件的右侧后部与定板上部之间设有一根右拉簧，右拉簧绕过右导向轮的外圆的环形槽，定板下侧边及前侧边为圆弧形结构，圆弧形结构的前侧下部开设有卡槽，挡板后侧边开设有用于驱动锁销组件的台阶槽结构，动板后侧边上部设有单向锁止导出槽、位于单向锁止导出槽上方的曲线结构和位于曲线结构最上端的联动块，联动块向右突出位于挡板后端上方。

2.根据权利要求1所述的一种自锁及自解锁机械装置，其特征在于：锁销组件包括左连板、右连板和锁轴，左连板位于动板的左侧，右连板位于动板的右侧，锁轴位于动板后侧，锁轴左端和右端分别固定连接在左连板后侧和右连板前侧之间，左连板和右连板的前端设有分别与左拉簧和右拉簧连接的挂接孔。

3.根据权利要求2所述的一种自锁及自解锁机械装置，其特征在于：动板左侧面在锁销组件下方固定设有开关挡销和位于开关挡销正后方的开关轴，开关轴上转动设有呈L型的锁止开关，锁止开关的驱动端位于左连板与动板之间且位于锁轴的前侧，锁止开关的后侧设有手柄部。

4.根据权利要求1或2或3所述的一种自锁及自解锁机械装置，其特征在于：定板上部固定设有穿过上臂托板的连接销，左拉簧的上端和右拉簧的上端分别连接在连接销的左端和右端。

5.根据权利要求1或2或3所述的一种自锁及自解锁机械装置，其特征在于：上臂托板和前臂托板在临近边缘处均设有若干个绑带穿孔。

6.根据权利要求1或2或3所述的一种自锁及自解锁机械装置，其特征在于：台阶槽结构包括位于挡板后上侧的第一台阶槽和位于第一台阶槽前下方的第二台阶槽，挡板后侧边在第二台阶槽下方的一段由后上方到前下方弧线过渡。

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