失電型關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)電磁鎖裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于一種關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)鎖定/解鎖裝置，具體涉及一種失電型關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)電磁鎖裝置，尤其適用于醫(yī)療器械、機(jī)器人等旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)需要進(jìn)行失電鎖緊，通電解鎖而又不影響人工調(diào)整的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)電磁鎖廣泛應(yīng)用于醫(yī)療器械、機(jī)器人等含有旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)的機(jī)械裝置，用于實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的迅速鎖定/解鎖狀態(tài)切換，以保證各執(zhí)行部件的靈活運(yùn)動(dòng)和精確定位。尤其是醫(yī)療手術(shù)器械或裝置，大多數(shù)旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)都需要在旋轉(zhuǎn)到某一特定角度的情況下進(jìn)行嚴(yán)格的位置鎖定，不允許存在機(jī)械間隙或曠量?，F(xiàn)有技術(shù)中大多數(shù)旋轉(zhuǎn)電磁鎖都是基于永磁體銜鐵和電磁線圈實(shí)現(xiàn)失電鎖緊，即永磁體與被磁化的金屬體產(chǎn)生的吸引力來實(shí)現(xiàn)摩擦片的摩擦。該型旋轉(zhuǎn)電磁鎖結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但是在工作過程中容易受到電磁場(chǎng)、高低溫等環(huán)境因素的影響。從電磁兼容的角度講，該型電磁工作過程中存在電磁場(chǎng)，會(huì)對(duì)電子電路產(chǎn)生干擾，影響設(shè)備的正常工作，尤其是對(duì)電磁兼容要求較為嚴(yán)格的醫(yī)療電子器械，機(jī)器人等。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種失電型關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)電磁鎖裝置，它能解決現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，具有體積小、扭矩大、無永磁體結(jié)構(gòu)、扭矩可調(diào)、工作可靠性和安全性較高等優(yōu)點(diǎn)。
[0004]本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，失電型關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)電磁鎖裝置，它包括主軸，主軸通過兩個(gè)軸承和卡簧固定于軸承座，軸承座上開有沉孔用于電磁鎖與支撐件的連接固定，摩擦盤組件通過一個(gè)彈性簧片固定于主軸上，并由主軸定位面控制其軸向位置，定摩擦片組件與軸承座機(jī)械固定，動(dòng)摩擦片組件與軸承座采用簧片彈性懸浮固定，動(dòng)摩擦片組件的外側(cè)設(shè)置有磁槽，磁槽的一側(cè)開有通孔，螺栓穿過通孔、定位套筒和定位套筒將磁槽動(dòng)摩擦片組件固定在軸承座上，磁槽為中空結(jié)構(gòu)，中空間部分安裝有彈簧，彈簧的外側(cè)通過堵頭固定，電磁鎖正常工作時(shí)，由彈簧配合磁槽周向分布6個(gè)平衡彈簧壓緊動(dòng)摩擦片組件，摩擦盤組件和定摩擦片組件，使相互接觸面產(chǎn)生摩擦力抵消主軸傳遞的外界扭矩力。
[0005]動(dòng)摩擦片組件基底材料采用10號(hào)鋼，線圈繞組通過樹脂膠配合一定比例的固化劑固定于磁槽。
[0006]線圈繞組外側(cè)固定有彈性緩沖柱，彈性緩沖柱用于緩沖動(dòng)摩擦片組件與磁槽的碰撞。
[0007]限位螺釘安裝在主軸上，限位螺釘安裝在與主軸相對(duì)的軸承座上，它們可用于特殊情況下限制主軸沿同一方向連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0008]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是，它采用全機(jī)械結(jié)構(gòu)，通過多種彈簧結(jié)構(gòu)件壓緊及活動(dòng)件彈性懸浮設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)電磁鎖斷電鎖緊制動(dòng)、通電瞬間解鎖的效果。相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)該型電磁鎖裝置具有以下優(yōu)點(diǎn)電磁鎖結(jié)構(gòu)上不存在永磁體，不受外界高低溫等環(huán)境因素的影響，工作過程中不會(huì)對(duì)周圍電子器件產(chǎn)生電磁干擾；2采用失電制動(dòng)，不僅節(jié)約了電力能源，也大大增加了設(shè)備操作過程中的安全性；3旋轉(zhuǎn)制動(dòng)基于摩擦原理實(shí)現(xiàn)，當(dāng)外界扭矩大于設(shè)計(jì)扭矩條件下，可以根據(jù)需要借助于杠桿實(shí)現(xiàn)帶阻力轉(zhuǎn)動(dòng)；4摩擦片采用雙面摩擦方式，體積小，扭矩大；5摩擦力的大小可通過彈簧彈性預(yù)緊力進(jìn)行調(diào)節(jié)，增加了產(chǎn)品應(yīng)用的靈活性；6活動(dòng)銜鐵采用了彈性緩沖柱，鎖定與解鎖切換過程平穩(wěn)無明顯撞擊聲。
【附圖說明】
[0009]圖1為本發(fā)明所提供的失電型關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)電磁鎖裝置示意圖；
[0010]圖2為失電型關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)電磁鎖裝置應(yīng)用示意圖。
[0011]圖中，I主軸，2軸承，3軸承座，4定摩擦片組件，5摩擦盤組件，6動(dòng)摩擦片組件，7磁槽，8彈性緩沖柱，9堵頭，10彈簧，11螺栓，12定位套筒，14定位套筒，15線圈繞組，16樹脂膠，17彈性簧片，18限位螺釘，20限位螺釘，22卡簧，a固定立柱，b電磁鎖裝置，c懸臂。
【具體實(shí)施方式】
[0012]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)介紹:
[0013]如圖1所示，失電型關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)電磁鎖裝置包括主軸I通過兩個(gè)軸承2和卡簧22固定于軸承座3，軸承座3上開有五個(gè)沉孔用于電磁鎖與支撐件的連接固定，主軸I用于傳遞待鎖定件旋轉(zhuǎn)扭力。摩擦盤組件5通過一個(gè)彈性簧片17固定于主軸I上，并由主軸I定位面控制其軸向位置，彈性簧片17具有軸向呈彈性周向呈剛性的特點(diǎn)，既能保證摩擦盤沿軸向正常移動(dòng)，又保證外界扭力沿周向的傳遞，定摩擦片組件4與軸承座3機(jī)械固定，動(dòng)摩擦片組件6與軸承座3采用簧片彈性懸浮固定，保證組件軸向彈性和周向剛度，其軸向位置由定位套筒12和定位套筒14控制和調(diào)整，動(dòng)摩擦片組件6的外側(cè)設(shè)置有磁槽7，磁槽7的一側(cè)開有通孔，螺栓11穿過通孔、定位套筒12和定位套筒14將磁槽7動(dòng)摩擦片組件6固定在軸承座3上，磁槽7為中空結(jié)構(gòu)，中空間部分安裝有彈簧10，彈簧10的外側(cè)通過堵頭固定，電磁鎖正常工作時(shí)，由彈簧10配合磁槽7周向分布6個(gè)平衡彈簧壓緊動(dòng)摩擦片組件6，摩擦盤組件5和定摩擦片組件4，使相互接觸面產(chǎn)生摩擦力抵消主軸I傳遞的外界扭矩力。動(dòng)摩擦片組件6基底材料采用10號(hào)鋼，線圈繞組15通過樹脂膠16配合一定比例的固化劑固定于磁槽7。線圈繞組15外側(cè)固定有彈性緩沖柱8，彈性緩沖柱8用于緩沖動(dòng)摩擦片組件6與磁槽7的碰撞，工作過程中不會(huì)產(chǎn)生明顯的撞擊聲。限位螺釘18安裝在主軸I上，限位螺釘20安裝在與主軸3相對(duì)的軸承座3上，它們可用于特殊情況下限制主軸沿同一方向連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0014]工作過程:
[0015]當(dāng)線圈繞組15通電后，10號(hào)鋼材質(zhì)磁槽7和動(dòng)摩擦片組件6瞬間被磁化并相互吸弓丨，抵消彈簧10沿軸向的彈性力，動(dòng)摩擦片組件6，摩擦盤組件5和定摩擦片組件4相互松開，主軸I鎖定狀態(tài)即解除。線圈繞組15斷電后，10號(hào)鋼結(jié)構(gòu)消磁與磁槽7相互吸引力消失，彈簧10沿軸向壓緊動(dòng)摩擦片組件6，摩擦盤組件5和定摩擦片組件4，主軸I在摩擦力矩的作用下處于鎖定狀態(tài)。
[0016]實(shí)施方式:
[0017]如圖2所示:電磁鎖裝置b通過主軸I螺紋孔固定立柱a，通過軸承座3五個(gè)沉頭孔固定于懸臂C。電磁鎖裝置b不通電時(shí)，處于鎖定狀態(tài)，懸臂c相對(duì)于主柱a存在一定的旋轉(zhuǎn)扭矩，不能自由轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)外界扭力超過電磁鎖裝置b設(shè)計(jì)扭矩時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)帶阻力轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)電磁鎖裝置b通過開關(guān)接通24V交流或直流電時(shí)，按照上述工作過程，電磁鎖裝置b處于解鎖狀態(tài)，此時(shí)懸臂c相對(duì)主柱a不存在旋轉(zhuǎn)扭矩，可以無阻力自由旋轉(zhuǎn)。解鎖狀態(tài)下，當(dāng)懸臂c的旋轉(zhuǎn)需要限定在一周范圍內(nèi)運(yùn)動(dòng)時(shí)，可以將限位螺釘20旋入軸承座3通過限位螺釘18止擋實(shí)現(xiàn)。
[0018]失電型關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)電磁鎖裝置通過主軸I螺紋孔和軸承座3法蘭孔與相關(guān)結(jié)構(gòu)件聯(lián)接和固定。當(dāng)裝置兩根引線與24V交流或直流電源開關(guān)斷開時(shí)，裝置處于鎖定狀態(tài)，鎖定狀態(tài)的實(shí)現(xiàn)基于摩擦原理，因此可以根據(jù)需要在外界扭矩大于調(diào)整值或設(shè)計(jì)值時(shí)，實(shí)現(xiàn)帶阻力扭矩轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)兩根引線與24V交流或直流電源開關(guān)接通時(shí)，裝置處于解鎖狀態(tài)，此時(shí)與主軸I連接的結(jié)構(gòu)件和與軸承座3連接的結(jié)構(gòu)件可以相對(duì)自由轉(zhuǎn)動(dòng)。主軸I與軸承座3通過軸承2與卡簧22實(shí)現(xiàn)軸向固定，限位螺釘18和20可用于特殊情況下限制主軸沿同一方向連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。摩擦盤組件5通過一個(gè)彈性簧片機(jī)械固定于主軸I并由主軸I定位面控制其軸向位置，該簧片經(jīng)過特殊設(shè)計(jì)，具有軸向呈彈性周向呈剛性的特點(diǎn)，這種設(shè)計(jì)即保證了摩擦盤沿軸向正常移動(dòng)，又保證了外界扭力沿周向的傳遞。定摩擦片組件4與軸承座3機(jī)械固定，動(dòng)摩擦片組件6與軸承座3采用簧片彈性懸浮固定，保證組件軸向彈性和周向剛度，其軸向位置由定位套筒12和14控制和調(diào)整。裝置正常工作時(shí)，由彈簧10配合磁槽7周向分布6個(gè)平衡彈簧壓緊動(dòng)摩擦片組件6，摩擦盤組件5和定摩擦片組件4，使相互接觸面產(chǎn)生摩擦力抵消主軸I傳遞的外界扭矩力。彈簧10的彈力由壓圈9通過六方扳手進(jìn)行調(diào)整，可以根據(jù)需要調(diào)整裝置的設(shè)計(jì)扭矩。磁槽7和動(dòng)摩擦片組件6基底材料采用10號(hào)鋼，線圈繞組15通電后兩者瞬間被磁化并相互吸引，抵消彈簧10沿軸向的彈性力，動(dòng)摩擦片組件6，摩擦盤組件5和定摩擦片組件4相互松開，主軸I鎖定狀態(tài)即解除。彈性緩沖柱8用緩沖動(dòng)摩擦片組件6與磁槽7的碰撞，工作過程中不會(huì)產(chǎn)生明顯的撞擊聲。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.失電型關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)電磁鎖裝置，其特征在于:它包括主軸(1)，主軸(I)通過兩個(gè)軸承(2)和卡簧(22)固定于軸承座(3)，軸承座(3)上開有沉孔用于電磁鎖與支撐件的連接固定，摩擦盤組件(5)通過一個(gè)彈性簧片(17)固定于主軸(I)上，并由主軸(I)定位面控制其軸向位置，定摩擦片組件(4)與軸承座(3)機(jī)械固定，動(dòng)摩擦片組件(6)與軸承座(3)采用簧片彈性懸浮固定，動(dòng)摩擦片組件(6)的外側(cè)設(shè)置有磁槽(7)，磁槽(7)的一側(cè)開有通孔，螺栓(11)穿過通孔、定位套筒(12)和定位套筒(14)將磁槽(7)動(dòng)摩擦片組件￠)固定在軸承座(3)上，磁槽(7)為中空結(jié)構(gòu)，中空間部分安裝有彈簧(10)，彈簧(10)的外側(cè)通過堵頭(9)固定，電磁鎖正常工作時(shí)，由彈簧(10)配合磁槽(7)周向分布6個(gè)平衡彈簧壓緊動(dòng)摩擦片組件￠)，摩擦盤組件(5)和定摩擦片組件(4)，使相互接觸面產(chǎn)生摩擦力抵消主軸(I)傳遞的外界扭矩力。2.如權(quán)利要求1所述的失電型關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)電磁鎖裝置，其特征在于:動(dòng)摩擦片組件(6)基底材料采用10號(hào)鋼，線圈繞組(15)通過樹脂膠(16)配合一定比例的固化劑固定于磁槽(7)。3.如權(quán)利要求1所述的失電型關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)電磁鎖裝置，其特征在于:線圈繞組(15)外側(cè)固定有彈性緩沖柱(8)，彈性緩沖柱(8)用于緩沖動(dòng)摩擦片組件(6)與磁槽(7)的碰撞。4.如權(quán)利要求1所述的失電型關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)電磁鎖裝置，其特征在于:限位螺釘(18)安裝在主軸(I)上，限位螺釘(20)安裝在與主軸(3)相對(duì)的軸承座(3)上，它們可用于特殊情況下限制主軸沿同一方向連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。
【專利摘要】本發(fā)明公開一種失電型關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)電磁鎖裝置，它通過軸向和周向的雙重固定，成功地實(shí)現(xiàn)了電磁鎖的斷電制動(dòng)。電磁鎖在結(jié)構(gòu)上不存在永磁體，制動(dòng)扭矩可以根據(jù)需要進(jìn)行無級(jí)調(diào)整；制動(dòng)和解鎖狀態(tài)變更過程增加了阻尼，大大減少了活動(dòng)銜鐵的振動(dòng)和沖擊；扭矩不受高低溫、電磁場(chǎng)等外界環(huán)境影響；工作性能指標(biāo)(包括制動(dòng)扭矩、通過功率、高低溫工作穩(wěn)定性、連續(xù)工作壽命等)均經(jīng)過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證并達(dá)到先進(jìn)水平，具有較大的市場(chǎng)應(yīng)用前景和優(yōu)勢(shì)。
【IPC分類】F16D65/14
【公開號(hào)】CN105156522
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510632819
【發(fā)明人】孫海剛, 孟軍合, 李景
【申請(qǐng)人】天津津航技術(shù)物理研究所
【公開日】2015年12月16日
【申請(qǐng)日】2015年9月30日