CN114179572A - 用于锁定轮辋或车轮的锁紧头和快速锁紧装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于锁定轮辋或车轮的锁紧头，包括能够插入轮辋或车轮接收装置、通过卡夹的方式实现一次锁定的第一锁紧部；可于大致横向于所述轴线的方向实现二次锁定的第二锁紧部；套设在第二锁紧部的外周能够锁定轮辋并可调整轮辋同轴度的对中圆锥；以及为对中圆锥和/或第二锁紧部提供运动的力的弹性元件。本发明还公开了具有上述锁紧头的快速锁紧装置，其可实现对第一锁紧部的自动锁定和解锁。本发明同时公开了具有上述锁紧装置的轮胎拆装机器。本发明所述装置具有锁紧强度高、自动化程度高、同轴度好的优势。

Description

用于锁定轮辋或车轮的锁紧头和快速锁紧装置

技术领域

本发明涉及一种快速锁紧装置，尤其是用于支撑并锁紧轮辋或车轮的快速锁紧装置，主要用于汽车车轮的轮胎拆装机上，属于轮胎维修机械装置技术领域。

背景技术

已知的是，传统的车辆车轮由金属轮辋和安装在该金属轮辋上的弹性轮胎组成。通常，在修理厂或类似地方进行轮胎的维修和更换，需要利用合适的机器来执行将轮胎从轮辋上拆除和/或将轮胎装配到轮辋上的操作，此种机器通常被称为“轮胎拆装机/设备”。

已知类型的轮胎拆装机通常为“卧式”，即为一种具有车轮接收装置的设备，汽车车轮的轮辋可以固定在该车轮接收装置上（通常为竖向设置），所述车轮接收装置在安装或拆卸操作过程中可以通过旋转驱动装置（例如电机）来旋转，轮胎可以使用安装或拆卸工具来装入轮辋或者从轮辋上拆卸下来，此种类型，其车轮接收装置的旋转轴线竖向设置。还有一种类型如本申请人于2021年04月22日申请的发明专利（申请号：2021104345665）所展示的“立式”，此种车轮接收装置的旋转轴线近水平设置。

无论“卧式”还是“立式”，其车轮接收装置在接收车轮的过程中，均需要将车轮的轮辋（空的或带有轮胎的）锁定在车轮接收装置上。车轮接收装置能够固定轮辋且旋转驱动负载在其上的轮辋或车轮。车轮接收装置通常具有标准的40mm直径的螺纹中心孔，并且装配有用于接合并锁紧布置在其上面的轮辋的夹块。一旦夹块相对于轮辋紧固，则螺纹销或螺纹杆以松散的方式插入；在已穿过轮辋的中心孔后，该销/杆被拧紧到车轮接收装置的螺纹孔内。螺纹销或螺纹杆具有大于轮辋的厚度或宽度的长度，使得即使在拧入车轮接收装置之后该螺纹销或杆也能从轮辋伸出。锥体被拧在螺纹销或杆的伸出部分上，直到该锥体变成被迫压抵靠轮辋；轮辋将因此在车轮接收装置和锥体之间紧固，使得轮辋与车轮接收装置一体转动（将螺纹销或螺纹杆以及锥体整体定义为锁紧头）。

以上锁紧轮辋的装置或工具在实际锁紧轮辋的过程中，存在以下几个问题：（1）需要手动旋转螺纹销或螺纹杆，费时费力，效率低，即使通过电动驱动螺纹销或螺纹杆转动，与车轮接收装置的螺纹中心孔锁紧，也会造成锁紧头的结构变得复杂，操作不便；（2）为了适应具有不同直径的中心孔的轮辋的锁紧，通常，螺纹销或螺纹杆的直径至少小于最短的轮辋的中心孔径，那么，为了使得轮辋在被锁紧到车轮接收装置后的中心孔径的轴线与车轮接收装置的旋转轴线在同一条直线上，那么需要旋动锥体，使其被迫压抵靠轮辋，在调整的过程中，需要人手动辅助调整轮辋，以减少锥体旋转的阻力，当然，如前面所述，也可以通过电动驱动锥体转动，而因为锁紧头属于外置的部件，增加驱动装置和传动装置不仅使得锁紧头的整体结构变得复杂，而且实现难度也显著增加。（3）现有技术的锁紧是通过锥体与螺纹销或螺纹杆的旋紧，以及螺纹销或螺纹杆与车轮接收装置的中心孔的旋紧来实现的，首先，锥体、螺纹销或螺纹杆和车轮接收装置带动轮辋整体一起旋转，那么在工作的过程中，车轮接收装置的旋转方向如与锥体、螺纹销或螺纹杆的锁紧旋转方向一致，则会使得锁紧加强，不利于拆卸，如车轮接收装置的旋转方向与锥体、螺纹销或螺纹杆的锁紧旋转方向不一致，则又会出现锁紧变弱，如轮辋松动，则会严重影响轮辋与车轮接收装置的同轴度。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种用于锁定轮辋或车轮的锁紧头及快速锁紧装置，一方面提高轮辋或车轮锁紧的自动化程度，使得轮辋或车轮的安装及拆卸均变得简易，另一方面主要是解决立式轮辋或车轮的安装因为自身重力产生的同轴度问题，以及锁紧的牢固度问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案包括：

用于锁定轮辋或车轮的锁紧头，以可拆卸的方式关联于轮辋或车轮接收装置，包括：

第一锁紧部，所述第一锁紧部能够插入轮辋或车轮接收装置，通过卡夹的方式与轮辋或车轮接收装置联结实现一次锁定，且可沿轴线方向在解锁构型和锁定构型之间运动，通过第一锁紧部实现；

第二锁紧部，所述第二锁紧部联动于第一锁紧部，可于大致横向于所述轴线的方向与轮辋或车轮接收装置相结合实现二次锁定；

对中圆锥：所述对中圆锥为一截锥体，具有通孔，至少一部分滑动地套设在第二锁紧部的外周，其锥化端与第二锁紧部之间形成容纳所述的轮辋或车轮接收装置的端部的空间；

弹性装置：所述弹性装置关联于对中圆锥和/或第二锁紧部，至少包括为所述的对中圆锥和/或第二锁紧部提供从解锁构型向锁定构型运动的力的弹性元件。

进一步，上述第一锁紧部为一外周形成夹持齿槽和/或螺纹的夹持杆，以进一步增强卡夹的强度。

上述第二锁紧部联接至第一锁紧部，包括：沿轴线方向开有长槽的轴套和内嵌于长槽内的扩张卡夹元件，所述的扩张卡夹元件可沿大致横向于所述轴线的方向在解锁构型和锁定构型之间运动，在锁定构型，扩张卡夹元件至少部分扩张出轴套的外周面，与套接于轴套外部的轮辋或车轮接收装置的端部的内表面相结合，而在解锁构型，扩张卡夹元件则收容于长槽内。

而所述的轴套的尾部沿轴线方向还开有延伸至所述长槽的通孔，所述的通孔内封装有第一弹性体，第一弹性体与扩张卡夹元件接触，并在解锁构型向扩张卡夹元件提供轴向压力。

更进一步，上述的扩张卡夹元件至少包括两沿轴线对称设置的卡体，卡体间通过第二弹性体保持解锁构型，而通过在卡体之间至少设置一组扩张机构，迫使卡体克服第二弹性体的拉力实现锁定构型。

而上述的扩张机构则可以包括通过卡体间的对接面同步向内凹陷共同形成的接近横向的局部孔，以及插设在局部孔内的扩张杆，局部孔沿轴线方向由一侧的最大空间向另一侧的最小空间变化，而在解锁构型，所述的扩张杆可适配地置于局部孔的最大空间处。

当然，为了进一步增强卡接的强度，所述的扩张卡夹元件用于与轮辋或车轮接收装置的端部相结合的外表面为粗糙面。

上述的用于锁定轮辋或车轮的锁紧头，还可以包括可移动支撑元件，其一端与所述对中圆锥的尾部连接，另一相对端则关联于所述弹性装置，所述可移动支撑元件套设于第二锁紧部，并可依托第二锁紧部沿轴线方向自由滑动。

而所述的可移动支撑元件的内壁面至少形成一级台阶，而所述扩张卡夹元件在远离第一锁紧部端还对应形成有至少一级反向台阶，相互扣合后形成对扩张卡夹元件在轴线方向上的限位。

此外，上述的弹性装置包括锁定在第二锁紧部尾部的U形帽，所述的U形帽的内壁和第二锁紧部的表面之间具有一定距离形成弹性空间，所述的弹性空间内设置有弹性元件，而所述的弹性元件则与可移动支撑元件关联，为可移动支撑元件提供轴线方向的力，便于传递到对中圆锥，从而实现其对轮辋或车轮的同轴度的调整和压紧锁定。

为了增加锁紧的自动化程度，且与应用的主轴相对应和配合，本发明还公开了一种用于支撑并锁紧轮辋或车轮的快速锁紧装置，其包括上述的锁紧头和与上述的锁紧头配合用于将轮辋或车轮锁定或解锁的轮辋或车轮接收装置。

而所述的轮辋或车轮接收装置则至少包括：

具有轴向通孔且设置在主轴前端用于接收和定位轮辋或车轮的支撑部件；

限位于支撑部件的轴向通孔内且端部以悬臂方式从所述支撑部件凸出的接收端部；

设置于所述的接收端部内、用于与所述锁紧头的第一锁紧部联结实现一次锁定的夹持机构，所述的夹持机构沿轴线方向在解锁构型和锁定构型之间运动；

用于驱动所述的夹持机构在解锁构型和锁定构型之间运动的驱动机构。

更为具体的是：所述的接收端部至少包括：

与所述的第二锁紧部相结合后实现二次锁定的端部；

联结于端部、具有中心通孔且内部形成夹持机构活动空间的连接体，所述的连接体至少部分外周面与支撑部件的内壁面连接。

且，所述的连接体还至少部分外周面与主轴的内壁面连接。

更进一步，上述的连接体的内部型腔包括收容腔和释放腔，所述的收容腔和释放腔通过倾斜的内圆周表面连接，且释放腔的直径大于收容腔，主要用于夹持机构的解锁和锁定。

此外，上述的夹持机构则包括：

可卡夹第一锁紧部的卡爪机构；

接收驱动机构的轴向力且带动卡爪机构在解锁构型和锁定构型之间运动的驱动件。

其中，上述的卡爪机构包括多个以彼此等间距的间隔围绕轴线沿圆周设置的卡爪或类似部件，所述多个卡爪或类似部件通过在第一端缠绕具有箍紧力的第一弹性元件而彼此关联，并限位在驱动件对应的外周面上。

而上述的驱动机构则包括至少一个缸体，通过将液体或气体引入所述缸体中或从所述缸体中吸出液体或气体而产生顶推力，所述的顶推力通过至少一驱动杆传输到所述的夹持机构。

其中，上述的驱动杆的外周还设置有在驱动杆失去所述的顶推力后能够迫使驱动杆回缩的第二弹性元件。

本发明还公开了一种一种立式轮胎拆装机器人，包括上述的锁紧头或上述的快速锁紧装置。

有益效果

本发明与现有技术相比，具有以下优点：

（1）本发明分别在轴向方向上和大致横向于轴向方向上进行两次、两个维度的锁紧，可有效加强将轮辋或车轮锁定到轮胎拆装机器的主轴上的效果，避免出现因为旋向问题出现过紧、松动的问题；

（2）提高了自动化程度，整个锁紧过程均自动完成，不需要人为的手工操作，如一次锁紧（解锁）由与轮辋或车轮接收装置配合的动力装置驱动完成，二次锁紧在动力装置延续的动力拉动下，通过自身结构的设置以及弹性装置的配合，自动实现二次锁定（解锁）；

（3）在锁定的过程中，对中圆锥可自动调节轮辋或车轮与主轴的同轴度问题，克服因立式拆装轮辋或车轮的自身重力带来的难以锁定以及同轴度低的问题。

（4）第二锁紧部与对中圆锥相互配合，在迫使第二锁紧部锁紧的过程中，同步加强了对中圆锥对轮辋或车轮的压紧力。

附图说明

图1为本发明所述快速锁紧装置的整体结构示意图一；

图2为本发明所述快速锁紧装置的整体结构示意图二；

图3为本发明所述锁紧头的结构示意图；

图4为本发明所述锁紧头的轴向截面图；

图5为本发明所述快速锁紧装置的轴向截面图；

图6为本发明所述连接体部分的结构示意图一；

图7为本发明所述卡体在解锁构型状态的结构剖面图；

图8为本发明所述连接体部分的结构示意图二；

图9为本发明所述卡体在锁定构型状态的结构剖面图。

图中主要附图标记含义为：

0、锁紧头

1、第一锁紧部

2、第二锁紧部

3、对中圆锥

4、弹性装置

5、可移动支撑部件

6、主轴

7、支撑部件

8、接收端部

9、夹持机构

10、驱动机构

11、夹持杆

21、轴套

22、长槽

23、扩张卡夹元件

24、第一弹性体

25、卡体

26、第二弹性体

27、局部孔

28、扩张杆

29、反向台阶

31、第一通孔

41、弹性元件

42、U型帽

51、台阶

81、端部

82、连接体

91、卡爪

92、驱动件

93、第一弹性元件

94、驱动杆

95、第二弹性元件

821、收容腔

822、释放腔

911、第一端

A、车轮。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“前面”、“后面”、“前端”、“后端”、“外侧”、“内测”、“前侧”、“后侧”、“上”、“下”、“竖向”、“横向”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，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，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”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“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。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之上或之下可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征之上、上方和上面包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征之下、下方和下面包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

参照附图1可知：用于将轮辋或车轮P锁定在机修车间机器，尤其是轮胎拆装机器或类似机器（通常用于在轮辋上安装轮胎或拆卸轮胎的操作）上的装置整体由图1表示。轮胎拆装机器或类似机器通常装配有轮辋或车轮接收装置，轮辋或车轮接收装置可由常规使用的用于夹紧和旋转车轮A的轮辋的装置构成。而如图2所示：轮辋或车轮接收装置通常具有支撑部件7，其位于主轴6的前端，主要用于承载轮辋或车轮，即提供轮辋或车轮锁定时的支撑平台，且同时具有一以悬臂方式从所述支撑部件凸出的用于插入轮辋的通孔而实现套接的接收端部8，在本实施例中，支撑部件7和主轴6同步地沿着基本上水平的轴线转动，当然，主轴6和支撑部件7也可同步地沿着基本上竖直的轴线转动，竖直设置和水平设置可能引起的差异是接收的轮辋或车轮的自身重力方向的改变造成的同轴度和锁紧力的差异。在本实施例中，均以基本上水平的轴线为例。

而为了进一步加强轮辋或车轮锁紧的过程中的同轴度和锁紧力问题，本发明为一种用于锁定轮辋或车轮的锁紧头，如图3和图4所示：所述锁紧头以可拆卸的方式关联于轮辋或车轮接收装置（一切常规可夹锁紧头的装置均可使用），具体包括：

第一锁紧部1，其为一近似柱形的夹持杆11，其通过轮辋或车轮（在本实施例中为车轮A）的中心孔后插入到轮辋或车轮接收装置，轮辋或车轮接收装置内的抓夹机构通过卡夹的方式与夹持杆11联结（抓住夹持杆11）实现一次锁定，而为了进一步增加卡夹的啮合强度，在夹持杆11的外周面形成夹持螺纹，当然也可以为齿槽等类似能增强夹持力的结构。当然，卡夹是联结的第一步，接下来还需要实现第一锁紧部1沿轴线方向的运动，如拉动夹持杆11进一步插入实现锁紧，同时可使得第一锁紧部1在解锁构型和锁定构型之间运动。

第二锁紧部2，主要目的是进一步提高锁紧强度，其包括沿轴线方向开有长槽22（为一贯穿槽）的轴套21和内嵌于长槽22内的扩张卡夹元件23，扩张卡夹元件23包括两沿轴线对称设置的卡体25，当然，卡体25的数量不仅仅限制为两个，其可以为多个，主要目的是在受到扩张力的作用下能够从长槽22内凸出，如轴套21的外周面开有多个长槽22，则卡体25也对应设置有多个，具体可根据成本、卡接强度的需求、加工的难易程度来具体选定。在本实施例中，对应的两个卡体25之间通过第二弹性体（具体为拉簧）26提供的拉力来保持解锁构型，显然，为了克服拉簧的拉力作用，需要在卡体25之间设置扩张机构，迫使卡体25克服拉簧的拉力实现锁定构型，扩张机构的数量具体与卡体的数量对应设置，如一组卡体可对应至少一组扩张机构，在本实施例中，两卡体间采用了两组扩张机构，且扩张机构的具体组成为：首先通过卡体25间的对接面同步向内凹陷共同形成一接近横向的局部孔27，然后在所述的局部孔27内插设一扩张杆28，并限定为局部孔27沿轴线方向由一侧的最大空间（内腔能够完全容纳扩张杆28，使得扩张杆28不会对卡体25产生压力）向另一侧的最小空间（内腔不能容纳扩张杆28，使得卡体25能过够显著受到扩张杆28的压力从而胀开），即在解锁构型，扩张杆28可适配地置于局部孔27的最大空间处。

具体为了实现卡体25在解锁构型和锁定构型之间运动，那么，需要卡体25和扩张杆28产生轴向方向的相对运动，即卡体25在沿轴线方向相对固定的情况下，扩张杆28需要从最大空间向最小空间移动，同步实现卡体25可于大致横向于所述轴线的方向的伸展；而如果扩张杆28固定，则需要卡体25从最小空间向最大空间移动，同步实现卡体25可于大致横向于所述轴线的方向的伸展。很显然，在本实施例中，再从解锁构型向锁定构型的转化过程中，卡体25沿轴线方向相对固定，通过将扩张杆28的两端连接到轴套21的内壁，使得扩张杆28和轴套21实现轴线方向的同步运动，而轴套21的轴线方向运动的力则来自于夹持杆11受到的轴线方向上的拉力，在本实施例中，轴套21和夹持杆11为一体式结构，因此具有联动效应。同样，为了实现卡体25相对轴线方向上的限位，且相对扩张杆28固定，则长槽22在轴线方向上为卡体25提供了足够的运动空间。

如前所述，轮辋或车轮接收装置具有以悬臂方式从所述支撑部件7凸出的用于插入轮辋的通孔而实现套接的接收端部8，接收端部8的端部81套接在第二锁紧部2的轴套21的外部，即卡体25伸展后抵扣在端部81的内壁面，实现二次锁紧，而为了增加锁紧力，进一步优选，所述扩张卡夹元件的卡体25至少用于与轮辋或车轮接收装置的端部81相结合的外表面为粗糙面。

而为了适应不同的轮辋或车轮（具有不同的厚度/宽度，不同直径的轮辋中心孔），通常采用锥体来调整对轮辋或车轮径向的支撑，那么对于本发发明实施例所采用的近似水平的旋转轴来说，尤其需要解决轮辋或车轮因为自身重力带来的同轴度问题。因此，本发明提供了一种对中圆锥3，其为一截锥体，具有适应不同厚度和不同直径中心孔的轮辋的厚度和锥度，且具有通孔，至少保证其可一部分滑动地套设在第二锁紧部2的外周，其锥化端与第二锁紧部2之间形成容纳所述的轮辋或车轮接收装置的端部81的空间。

而为了有效调整轮辋或车轮的同轴度，对中圆锥在轴线方向上可自由滑动，且明显受到弹性推力优于硬性推力，因此，本发明所述锁紧头还包括弹性装置4，所述弹性装置4关联于对中圆锥和第二锁紧部，当然其也可以择一关联或分别关联，但至少要为对中圆锥3提供从解锁构型向锁定构型运动的力。在本实施例中，弹性装置4包括锁定在第二锁紧部尾部的U形帽42， U形帽42的内壁和第二锁紧部2的表面之间具有一定距离形成弹性空间，所述的弹性空间内设置有弹性元件41，该弹性元件41为对中圆锥提供近似轴线方向向锁定构型运动及调整同轴度的压力。在本实施例中，弹性元件41通过一可移动支撑元件5向对中圆锥3提供力。当然，这主要是从加工难易程度来考虑的，将可移动支撑元件5和对中圆锥3设计为分体式结构，再通过连接的方式固定。显然，可移动支撑元件5和对中圆锥3也可设计为一体式结构。

更进一步，在本实施例中，可移动支撑元件5，其一端与所述对中圆锥3的尾部（以对中圆锥3的锥化端为头部，另一相对端为尾部）连接，另一相对端则关联于所述弹性装置4的弹性元件41，同样，可移动支撑元件5也套设于第二锁紧部2，尤其是至少一部分需要套设在卡体25的外周，一方面，为了实现如前所述的卡体25在轴线方向上的限位，卡体25与可移动支撑元件5相互配合，即，可移动支撑元件5的内壁面形成一级（当然，也可以为多级）台阶51，而所述卡体25在远离第一锁紧部1端则对应形成有一级（可对应为多级）反向台阶29，相互扣合后形成对扩张卡夹元件23在轴线方向上的限位。进而实现扩张卡夹元件23可沿大致横向于所述轴线的方向在解锁构型和锁定构型之间运动，在锁定构型，扩张卡夹元件23至少部分扩张出轴套21的外周面，与套接于轴套21外部的轮辋或车轮接收装置的端部81的内表面相结合；另一方面，卡体25的反向台阶29也可沿大致横向于所述轴线的方向与可移动支撑元件5的内壁面结合，实现和对中圆锥3的锁定。

本实施例所述操作头锁紧流程为：首先将轮辋或车轮置于轮辋或车轮接收装置上，即将轮辋或车轮的中心孔套接在接收端部8上，尽可能抵靠支撑部件7，如果是卧式轮胎拆装机器，旋转轴竖向设置，轮辋或车轮近水平装入，则其自身重力会有利于轮辋或车轮与支撑部件7的接触和抵靠，但本实施例所述轮辋或车轮为竖向（立式）装入，其自身重力会不利于轮辋或车轮与支撑部件7的接触和抵靠，因此需要足够的轴线方向的力来迫使锁紧头压入轮辋的中心孔。因此，在轮辋或车轮装入（自动或手动）接收端部8后，将锁紧头0的第一锁紧部1穿过轮辋的中心孔后插入轮辋或车轮接收装置中，此时，端部81同步进入对中圆锥5和第二锁紧部2之间的第一通孔31内，轮辋或车轮接收装置内的抓夹机构通过卡夹的方式与夹持杆11联结（抓住夹持杆11）实现一次锁定，然后夹持杆11受到拉力，联动第二锁紧部2向接收端部8移动，过程中，对中圆锥3在弹性元件41的作用力下同步压胀轮辋的中心孔，因为对中圆锥3保持了较好的同轴度，因此，其同步调整了轮辋或车轮的同轴度。此时，因为对中圆锥3还处于运动状态，因此，第二锁紧部2处于解锁构型，即卡体25与轴套21同步运动。当对中圆锥3达到了运动极限，停止运动后，至卡体的反向台阶29被可移动支撑元件5的台阶51限位止挡后，卡体25停止运动，此时第二缩紧部2所受到的拉力仍然存在，其带动扩张杆28和U型帽42继续向前运动，此时扩张杆28迫使卡体25可于大致横向于所述轴线的方向的伸展后与端部81的内壁面和可移动支撑元件5的内壁面卡接，实现二次锁定，该过程还同时使得弹性元件41提供更大的压力给对中圆锥3，可移动支撑元件5和第二锁紧部2相互配合，相互促进。

如上所述，为了实现卡体25可与轴套21同步运动，则在所述的轴套21的尾部（以与第一锁紧部1的连接端为头部，则其相对的另一端为尾部）沿轴线方向还开有延伸至所述长槽22的通孔，所述的通孔内封装有第一弹性体24（压簧），压簧与扩张卡夹元件23接触，并向扩张卡夹元件23提供轴向压力，使得扩张卡夹元件23在解锁构型时收容于长槽22内。

为了进一步实现锁紧头0锁紧和拆卸的自动化，本发明还提供可另一实施例：用于支撑并锁紧轮辋或车轮的快速锁紧装置，其中，用于卡夹第一锁紧部1的夹持杆11的轮辋或车轮接收装置被设计为自动锁定或解锁，具体如图5所示。

用于支撑并锁紧轮辋或车轮的快速锁紧装置，主要包括锁紧头0和与锁紧头0配合用于将轮辋或车轮锁定或解锁的轮辋或车轮接收装置。在上述实施例中，已对锁紧头0做了详细的介绍，在此不再赘述。而在本实施例中，则重点介绍轮辋或车轮接收装置。

如图5-图9所示：所述的轮辋或车轮接收装置主要包括：主轴6、支撑部件7、接收端部8、夹持机构9和驱动机构10，其中：

支撑部件7：其具有轴向通孔且设置在主轴6前端（主轴与轮辋或轮胎接近的一端为前端），主要是为轮辋或车轮提供支撑平台，接收和定位轮辋或车轮，其与轮辋或车轮对接的面上还可以设置反旋转销钉，反旋转销钉插入到轮辋的孔中；

接收端部8：其限位于支撑部件7的轴向通孔内，且端部以悬臂方式从所述支撑部件7凸出，为了与本发明所述的锁紧头0配合，接收端部8至少包括：与所述的第二锁紧部2相结合后实现二次锁定的端部81，端部81通过轮辋或车轮后插入对中圆锥3和第二锁紧部2之间的空隙，并与卡体25相互配合实现二次锁定；接收端部8还包括联结于端部81、具有中心通孔且内部形成夹持机构活动空间的连接体82，其中，连接体82至少部分外周面与支撑部件7的内壁面连接，在本实施例中，主要从加工难易程度考虑采用的是连接体82和支撑部件7为分体式结构，通过螺纹连接，很显然，连接体82和支撑部件7也可以为一体式结构，同样可以在一体式结构的内部形成夹持机构的活动空间。同样，连接体82至少部分外周面与主轴6的内壁面连接，可以为分体式结构，也可以为一体式结构，根据实际生产需要确定即可。

夹持机构9：其设置于接收端部8内、用于与所述锁紧头0的第一锁紧部1联结实现一次锁定，且所述的夹持机构9能够沿轴线方向在解锁构型和锁定构型之间运动，最重要的是所述的夹持机构9能够在驱动机构10的动力驱动下，实现自动锁定和解锁，因此在本实施例中，夹持机构9的具体结构包括：可卡夹第一锁紧部1的卡爪机构和接收驱动机构10的轴向力且带动卡爪机构在解锁构型和锁定构型之间运动的驱动件92。

所述卡爪结构则包括四个以彼此等间距的间隔围绕轴线沿圆周设置的卡爪91，当然卡爪的个数并不受本实施例的限制，其可以为更多个或少于四个，卡爪的结构也并不限制于本发明所述的卡爪结构，具有类似功能的类似部件均可实现同等目的。在本实施例中，四个卡爪91通过在第一端911缠绕具有箍紧力的第一弹性元件93（本发明采用的是弹簧箍）而彼此关联，并限位在驱动件92对应的外周面上，所述驱动件92对应的外周面上形成为卡爪91的第一端911提供解锁和锁定的活动空间。

驱动机构10：用于驱动所述的夹持机构9在解锁构型和锁定构型之间运动，这种驱动机构10可以是任何类型的，例如电动的、气动的、液压的或类似物。其包括至少一个缸体，通过将液体或气体引入所述缸体中或从所述缸体中吸出液体或气体而产生顶推力，所述的顶推力通过至少一驱动杆94传输到所述的夹持机构9，驱动杆94的外周还设置有在驱动杆94失去所述的顶推力后能够迫使驱动杆94回缩的第二弹性元件，本实施例中采用的是碟形弹簧，分别在近连接体82端和近驱动机构10端限位。

具体工作过程为：当驱动机构10向驱动杆94提供顶推力时，驱动杆94沿着轴线方向向接收端部8运动，此时蝶形弹簧被压缩产生抵抗顶推力的弹力，由于顶推力大于弹力，因此，与驱动杆94连接的驱动件92也同步运动，并向卡爪91的第一端911传递顶推力，迫使卡爪91向插入的夹持杆11的方向运动， 而为了实现卡爪对夹持杆的卡夹，则需要在卡爪91运动到特定位置时（至少为夹持杆11可插入的位置）卡爪91张开，然后卡夹夹持杆11后再回位，为了实现上述目的，本发明将所述的连接体82的型腔分别设计为收容腔821和释放腔822，收容腔821和释放腔822通过倾斜的内圆周表面连接，保证释放腔822的直径大于收容腔821，因此，在卡爪91从收容腔821过度到释放腔822后，在第一弹性元件93的作用下，卡爪91张开，此时，夹持杆11插入，驱动机构10释放顶推力，驱动杆94在第二弹性元件95的回弹力作用下反向回位，并将卡爪91带回到收容腔821，即卡爪91卡夹住夹持杆11，此时，回弹力继续迫使夹持杆11运动，即带动第二锁紧部2同步运动，同步过程中，对中圆规3调整同轴度并压紧轮辋或车轮，至对中圆锥3工作完成后，回弹力仍旧存在，因此，可移动支撑元件5在止挡住卡体25后，卡体25在扩张杆28的扩张作用下，、可于大致横向于所述轴线方向的伸展后与端部81的内壁面和可移动支撑元件5的内壁面卡接，实现二次锁定。

上述的锁紧头或快速锁紧装置可应用于轮胎拆装机器人，尤其是立式的轮胎拆装机器，配合轮胎的拆装自动化，可有效保证轮胎拆装过程中的轮辋或车轮的锁定和解锁，提高了工作效率，降低了劳动强度，且锁定效果好，牢固度高，解决了现有技术中存在的锁定不牢、容易解锁松动、操作复杂和操作困难的问题。

以上显示描述了本发明的基本原理、主要特征以及优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落进要求保护本发明范围内，本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (21)

1.用于锁定轮辋或车轮的锁紧头，以可拆卸的方式关联于轮辋或车轮接收装置，其特征在于，包括：

第一锁紧部，所述第一锁紧部能够插入轮辋或车轮接收装置，通过卡夹的方式与轮辋或车轮接收装置联结实现一次锁定，且可沿轴线方向在解锁构型和锁定构型之间运动；

第二锁紧部，所述第二锁紧部联动于第一锁紧部，可于大致横向于所述轴线的方向与轮辋或车轮接收装置相结合实现二次锁定；

对中圆锥：所述对中圆锥为一截锥体，具有通孔，至少一部分滑动地套设在第二锁紧部的外周，其锥化端与第二锁紧部之间形成容纳所述的轮辋或车轮接收装置的端部的空间；

弹性装置：所述弹性装置关联于对中圆锥和/或第二锁紧部，至少包括为所述的对中圆锥和/或第二锁紧部提供从解锁构型向锁定构型运动的力的弹性元件。

2.根据权利要求1所述的用于锁定轮辋或车轮的锁紧头，其特征在于，所述第一锁紧部为一外周形成夹持齿槽和/或螺纹的夹持杆。

3.根据权利要求1或2所述的用于锁定轮辋或车轮的锁紧头，其特征在于，所述第二锁紧部联接至第一锁紧部，包括：沿轴线方向开有长槽的轴套和内嵌于长槽内的扩张卡夹元件，所述的扩张卡夹元件可沿大致横向于所述轴线的方向在解锁构型和锁定构型之间运动，在锁定构型，扩张卡夹元件至少部分扩张出轴套的外周面，与套接于轴套外部的轮辋或车轮接收装置的端部的内表面相结合，而在解锁构型，扩张卡夹元件则收容于长槽内。

4.根据权利要求3所述的用于锁定轮辋或车轮的锁紧头，其特征在于，所述的轴套的尾部（以与第一锁紧部的连接端为头部，则其相对的另一端为尾部）沿轴线方向还开有延伸至所述长槽的通孔，所述的通孔内封装有第一弹性体，第一弹性体与扩张卡夹元件接触，并在解锁构型向扩张卡夹元件提供轴向压力。

5.根据权利要求3所述的用于锁定轮辋或车轮的锁紧头，其特征在于，所述的扩张卡夹元件至少包括两沿轴线对称设置的卡体，卡体间通过第二弹性体保持解锁构型，而通过在卡体之间至少设置一组扩张机构，迫使卡体克服第二弹性体的拉力实现锁定构型。

6.根据权利要求5所述的用于锁定轮辋或车轮的锁紧头，其特征在于，所述的扩张机构包括通过卡体间的对接面同步向内凹陷共同形成的接近横向的局部孔，以及插设在局部孔内的扩张杆，局部孔沿轴线方向由一侧的最大空间向另一侧的最小空间变化，而在解锁构型，所述的扩张杆可适配地置于局部孔的最大空间处。

7.根据权利要求5或6所述的用于锁定轮辋或车轮的锁紧头，其特征在于，所述的扩张卡夹元件用于与轮辋或车轮接收装置的端部相结合的外表面为粗糙面。

8.根据权利要求3所述的用于锁定轮辋或车轮的锁紧头，其特征在于，还包括可移动支撑元件，其一端与所述对中圆锥的尾部连接，另一相对端则关联于所述弹性装置，所述可移动支撑元件套设于第二锁紧部，并可依托第二锁紧部沿轴线方向自由滑动。

9.根据权利要求8所述的用于锁定轮辋或车轮的锁紧头，其特征在于，所述的可移动支撑元件的内壁面至少形成一级台阶，而所述扩张卡夹元件在远离第一锁紧部端还对应形成有至少一级反向台阶，相互扣合后形成对扩张卡夹元件在轴线方向上的限位。

10.根据权利要求8所述的用于锁定轮辋或车轮的锁紧头，其特征在于，所述的弹性装置包括锁定在第二锁紧部尾部的U形帽，所述的U形帽的内壁和第二锁紧部的表面之间具有一定距离形成弹性空间，所述的弹性空间内设置有弹性元件，而所述的弹性元件则与可移动支撑元件关联，为可移动支撑元件提供轴线方向的力。

11.用于支撑并锁紧轮辋或车轮的快速锁紧装置，其特征在于，包括权利要求1-10任一项权利要求所述的锁紧头和与所述的锁紧头配合用于将轮辋或车轮锁定或解锁的轮辋或车轮接收装置。

12.根据权利要求11所述的用于支撑并锁紧轮辋或车轮的快速锁紧装置，其特征在于，所述的轮辋或车轮接收装置至少包括：

具有轴向通孔且设置在主轴前端用于接收和定位轮辋或车轮的支撑部件；

限位于支撑部件的轴向通孔内且端部以悬臂方式从所述支撑部件凸出的接收端部；

设置于所述的接收端部内、用于与所述锁紧头的第一锁紧部联结实现一次锁定的夹持机构，所述的夹持机构沿轴线方向在解锁构型和锁定构型之间运动；

用于驱动所述的夹持机构在解锁构型和锁定构型之间运动的驱动机构。

13.根据权利要求12所述的用于支撑并锁紧轮辋或车轮的快速锁紧装置，其特征在于，所述的接收端部至少包括：

与所述的第二锁紧部相结合后实现二次锁定的端部；

联结于端部、具有中心通孔且内部形成夹持机构活动空间的连接体，所述的连接体至少部分外周面与支撑部件的内壁面连接。

14.根据权利要求13所述的用于支撑并锁紧轮辋或车轮的快速锁紧装置，其特征在于，所述的连接体至少部分外周面与主轴的内壁面连接。

15.根据权利要求13或14所述的用于支撑并锁紧轮辋或车轮的快速锁紧装置，其特征在于， 所述的连接体的内部型腔包括收容腔和释放腔，所述的收容腔和释放腔通过倾斜的内圆周表面连接，且释放腔的直径大于收容腔。

16.根据权利要求12所述的用于支撑并锁紧轮辋或车轮的快速锁紧装置，其特征在于，所述的夹持机构包括：

可卡夹第一锁紧部的卡爪机构；

接收驱动机构的轴向力且带动卡爪机构在解锁构型和锁定构型之间运动的驱动件。

17.根据权利要求16所述的用于支撑并锁紧轮辋或车轮的快速锁紧装置，其特征在于，所述的卡爪机构包括多个以彼此等间距的间隔围绕轴线沿圆周设置的卡爪或类似部件，所述多个卡爪或类似部件通过在第一端缠绕具有箍紧力的第一弹性元件而彼此关联，并限位在驱动件对应的外周面上。

18.根据权利要求12所述的用于支撑并锁紧轮辋或车轮的快速锁紧装置，其特征在于，所述的驱动机构包括至少一个缸体，通过将液体或气体引入所述缸体中或从所述缸体中吸出液体或气体而产生顶推力，所述的顶推力通过至少一驱动杆传输到所述的夹持机构。

19.根据权利要求18所述的用于支撑并锁紧轮辋或车轮的快速锁紧装置，其特征在于，所述的驱动杆的外周还设置有在驱动杆失去所述的顶推力后能够迫使驱动杆回缩的第二弹性元件。

20.一种立式轮胎拆装机器人，其特征在于，包括权利要求1-10任一项权利要求所述的锁紧头。

21.一种立式轮胎拆装机器人，其特征在于，包括权利要求11-19任一项权利要求所述的快速锁紧装置。

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