一種快速連接鎖定及解鎖機構的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于機構學與機器人領域，具體涉及一種快速連接鎖定及解鎖機構。
【背景技術】
[0002]連接鎖定與解鎖可用于兩構件的連接與分離，這在許多實用機械中得到大量應用，如門禁系統(tǒng)中門與門框之間的自動鎖定與解鎖以實現(xiàn)關門、開門。連接鎖定與解鎖機構的要求是:鎖定快速、簡便、可靠性高；解鎖方便，解鎖代價小。
[0003]目前常見的鎖定連接有搭扣式頂銷式、導柱滑塊式、彈性螺旋鎖定機構等。搭扣式頂銷式機構盡管可靠性高，但鎖定解鎖繁瑣；導柱滑塊式對需要鎖定的兩物體在其接觸面保持限定運動要求；彈性螺旋鎖定機構采用螺母，鎖定解鎖的快捷性大打折扣。其它常見的鎖定解鎖機構也均在鎖定解鎖便攜性、鎖定可靠性之間各有取舍。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對上述問題，本發(fā)明提出一種快速連接鎖定及解鎖機構，可實現(xiàn)構件間快速、有效、可靠、簡單的鎖定與解鎖機構。
[0005]本發(fā)明一種快速連接鎖定及解鎖機構，包括對接底座、鎖柱、鎖舌、止動柱、支座與扭簧。
[0006]所述對接底座安裝在構件A上，具有沿前后側壁開設的V型槽。位于V型槽一側固定安裝有止動柱及支座。所述鎖舌為扇形結構，圓心角處與支座通過連接軸相連；鎖舌上開有弧形槽，并使止動柱位于弧形槽內(nèi)。所述扭簧一端固定在鎖舌上，另一端固定在對接底座上。所述鎖柱與構件B相連。
[0007]當構件A與構件B處于鎖定狀態(tài)時，鎖柱位于對接底座上V型槽底端；同時，鎖柱外表面與鎖舌的弧形面相切，將鎖柱限制在V型槽內(nèi)。
[0008]在構件A與構件B進行解鎖時，通過使鎖舌克服扭簧力矩，逆時針轉動，將V型槽打開隨后使鎖柱離開V型槽；此時，鎖舌在扭簧提供的回復力矩作用下旋轉至止動柱與鎖舌弧形槽右端接觸，構件A與構件B完成解鎖。
[0009]本發(fā)明的優(yōu)點在于:
[0010](I)本發(fā)明快速連接鎖定及解鎖機構，采用成本低廉、易加工的扭簧及鉸接形式，實現(xiàn)成本小；
[0011](2)本發(fā)明快速連接鎖定及解鎖機構及相應的鎖定、解鎖方法，采用幾何限位，連接可靠，而且能提供很大的鎖定力；
[0012](3)本發(fā)明快速連接鎖定及解鎖機構，應用場景廣泛，通用性強，能作為一個模塊嵌入各式機械設備中。
【附圖說明】
[0013]圖1為本發(fā)明快速連接鎖定及解鎖機構結構示意圖；
[0014]圖2a為本發(fā)明快速連接鎖定及解鎖機構鎖定過程步驟a示意圖；
[0015]圖2b為本發(fā)明快速連接鎖定及解鎖機構鎖定過程步驟b示意圖；
[0016]圖2c為本發(fā)明快速連接鎖定及解鎖機構鎖定過程步驟c示意圖；
[0017]圖2d為本發(fā)明快速連接鎖定及解鎖機構鎖定過程步驟d示意圖；
[0018]圖3a為本發(fā)明快速連接鎖定及解鎖機構解鎖過程步驟a示意圖；
[0019]圖3b為本發(fā)明快速連接鎖定及解鎖機構解鎖過程步驟b示意圖；
[0020]圖3c為本發(fā)明快速連接鎖定及解鎖機構解鎖過程步驟c示意圖；
[0021]圖3d為本發(fā)明快速連接鎖定及解鎖機構解鎖過程步驟d示意圖。
[0022]圖中:
[0023]1-對接底座 2-鎖柱 3-鎖舌
[0024]4-止動柱 5-支座 6-扭簧
[0025]7-弧形槽
【具體實施方式】
[0026]本發(fā)明快速連接鎖定及解鎖機構，用于實現(xiàn)構件A與構件B間的對接，包括對接底座1、鎖柱2、鎖舌3、止動柱4、支座5與扭簧6，如圖1所示。
[0027]所述對接底座I安裝在構件A上，具有V型槽的結構，V型槽底部作為鎖定區(qū)，用來與鎖柱2配合。令V型槽沿對接底座I的前后方向設計，則在對接底座I前側壁上，位于V型槽一側固定安裝有止動柱4及支座5 ;止動柱4軸線與對接底座I前側面垂直。
[0028]所述鎖舌3為扇形結構，與對接底座I前側面平行設置。鎖舌3的圓心角處與支座5通過連接軸軸接，可繞支座5旋轉；連接軸軸線對接底座I前側面垂直。鎖舌3沿扇形的弧線方向開有弧形槽7，并使止動柱4位于弧形槽7內(nèi)。
[0029]所述扭簧6安裝在支座5上，扭簧6 —端固定在鎖舌3上，另一端固定在對接底座I上。扭簧6有一定的預緊力矩，在無外力作用下，鎖舌3在預緊力矩作用下繞支座5順時針旋轉至止動柱4與弧形槽右端接觸；由此，通過止動柱4的作用，使鎖舌3只能在有限的角度內(nèi)繞支座5旋轉。鎖舌3逆時針旋轉時，扭簧6產(chǎn)生的力矩，即鎖舌3的回復力矩增大。
[0030]所述鎖柱2與構件B固定或鉸接。當構件A與構件B處于鎖定狀態(tài)時，鎖柱2與對接底座I前側面垂直，且位于對接底座I上V型槽底端，止動柱4與鎖舌3上弧形槽右端接觸，同時，鎖柱2外表面與鎖舌3的弧形面相切或存在一定間隙，通過鎖舌3將鎖柱2限制在V型槽內(nèi)，進而鎖柱無法移動或只能移動很小的距離而無法脫離鎖定狀態(tài)。
[0031 ] 在鎖定狀態(tài)下，扭簧6仍具有預緊力，防止鎖舌3在重力或小擾動力作用下逆時針旋轉至解鎖，導致鎖柱2滑出V型槽，即該預緊力可避免鎖定狀態(tài)的誤解除。本發(fā)明中V型槽上部設計為兩段斜坡，上半段斜坡坡度小于下半段斜坡坡度；且將V型槽底部設計為圓弧過渡，圓弧半徑與鎖柱2截面半徑相等，進而防止鎖定解鎖過程中V型槽與鎖柱2之間的磨損。
[0032]通過上述結構，構件A與構件B進行鎖定的過程，通過下述步驟完成:
[0033]a、鎖柱2在鎖定力作用下由V型槽上方向沿V型槽的槽壁向下移動，與鎖舌3接觸，如圖2a所示；
[0034]b、鎖定力持續(xù)作用于鎖柱2，帶動鎖舌3逆時針旋轉，同時扭簧6會產(chǎn)生順時針方向的回復力矩。鎖柱2與鎖舌3間的作用力產(chǎn)生的力矩克服扭簧6力矩，使鎖舌3逆時針旋轉，直至鎖柱2與鎖舌3接觸點與V型槽邊緣的距離不小于鎖柱2的直徑時，鎖柱2在持續(xù)的鎖定力作用下滑入V型槽的鎖定區(qū)，如圖2b所示；
[0035]C、由于此時鎖柱2與鎖舌3間無作用力，鎖舌3在扭簧6提供的回復力矩作用下順時針旋轉，如圖2c所示；
[0036]d、在扭簧6提供的回復力矩作用下，止動柱4最終與鎖舌3上的弧形槽右端接觸，將V型槽的鎖定區(qū)封閉或半封閉，構件A與構件B間進入鎖定狀態(tài)，如圖2d所示。
[0037]構件A與構件B進行解鎖的過程，通過下述步驟完成:
[0038]A、在解鎖力Fl的作用下，使鎖舌3克服扭簧6力矩，逆時針轉動，如圖3a所示；
[0039]B、在解鎖力Fl的持續(xù)作用下，止動柱4與鎖舌3弧形槽左端接觸，將V型槽的鎖定區(qū)打開，如圖3b所示；
[0040]C、鎖柱在解鎖力F2的作用下，向上運動，離開鎖定區(qū)；此過程中，解鎖力Fl扔持續(xù)作用于鎖舌3，如圖3c所示；
[0041]D、解除作用在鎖舌3上的解鎖力F1，鎖舌3在扭簧6提供的回復力矩作用下順時針旋轉至止動柱4與鎖舌3弧形槽右端接觸，鎖舌3無法繼續(xù)旋轉，構件A與構件B完成解鎖。
【主權項】
1.一種快速連接鎖定及解鎖機構，其特征在于:包括對接底座、鎖柱、鎖舌、止動柱、支座與扭簧； 所述對接底座安裝在構件A上，具有沿前后側壁開設的V型槽；在對接底座前側壁上，位于V型槽一側固定安裝有止動柱及支座；所述鎖舌為扇形結構，圓心角處與支座通過連接軸相連；鎖舌上開有弧形槽，并使止動柱位于弧形槽內(nèi)；所述扭簧一端固定在鎖舌上，另一端固定在對接底座上；所述鎖柱與構件B相連； 當構件A與構件B處于鎖定狀態(tài)時，鎖柱位于對接底座上V型槽底端；同時，鎖柱外表面與鎖舌的弧形面相切，將鎖柱限制在V型槽內(nèi)。
2.如權利要求1所述一種快速連接鎖定及解鎖機構，其特征在于:在無外力作用下，鎖舌在扭簧預緊力矩作用下繞支座順時針旋轉至止動柱與弧形槽右端接觸。
3.如權利要求1所述一種快速連接鎖定及解鎖機構，其特征在于:所述構件A與構件B處于鎖定狀態(tài)下，扭簧仍具有預緊力。
4.如權利要求1所述一種快速連接鎖定及解鎖機構，其特征在于:所述V型槽上部設計為兩段斜坡，上半段斜坡坡度小于下半段斜坡坡度；底部設計為圓弧過渡，圓弧半徑與鎖柱截面半徑相等。
【專利摘要】本發(fā)明公開一種快速連接鎖定及解鎖機構，包括對接底座、鎖柱、鎖舌、止動柱、支座與扭簧；所述對接底座安裝在構件A上，具有V型槽；位于V型槽一側固定安裝有止動柱及支座；所述鎖舌為扇形結構，與支座相連可轉動；鎖舌上開有弧形槽，使止動柱位于弧形槽內(nèi)；所述扭簧兩端分別固定在鎖舌和對接底座上；所述鎖柱用來安裝構件B；當構件A與構件B處于鎖定狀態(tài)時，鎖柱位于對接底座上V型槽底端；同時，鎖柱外表面與鎖舌的弧形面相切，將鎖柱限制在V型槽內(nèi)。解鎖時，通過解鎖力轉動鎖舌，使鎖柱脫離V型槽即可。本發(fā)明的優(yōu)點為：連接可靠，鎖定力大、實現(xiàn)成本?。粦脠鼍皬V泛，通用性強，能作為一個模塊嵌入各式機械設備中。
【IPC分類】E05B65-00, E05B15-00
【公開號】CN104863421
【申請?zhí)枴緾N201510280556
【發(fā)明人】徐坤, 尹業(yè)成, 丁希侖
【申請人】北京航空航天大學
【公開日】2015年8月26日
【申請日】2015年5月27日