一种快速连接锁定及解锁机构的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于机构学与机器人领域，具体涉及一种快速连接锁定及解锁机构。
【背景技术】
[0002]连接锁定与解锁可用于两构件的连接与分离，这在许多实用机械中得到大量应用，如门禁系统中门与门框之间的自动锁定与解锁以实现关门、开门。连接锁定与解锁机构的要求是:锁定快速、简便、可靠性高；解锁方便，解锁代价小。
[0003]目前常见的锁定连接有搭扣式顶销式、导柱滑块式、弹性螺旋锁定机构等。搭扣式顶销式机构尽管可靠性高，但锁定解锁繁琐；导柱滑块式对需要锁定的两物体在其接触面保持限定运动要求；弹性螺旋锁定机构采用螺母，锁定解锁的快捷性大打折扣。其它常见的锁定解锁机构也均在锁定解锁便携性、锁定可靠性之间各有取舍。
【发明内容】
[0004]针对上述问题，本发明提出一种快速连接锁定及解锁机构，可实现构件间快速、有效、可靠、简单的锁定与解锁机构。
[0005]本发明一种快速连接锁定及解锁机构，包括对接底座、锁柱、锁舌、止动柱、支座与扭簧。
[0006]所述对接底座安装在构件A上，具有沿前后侧壁开设的V型槽。位于V型槽一侧固定安装有止动柱及支座。所述锁舌为扇形结构，圆心角处与支座通过连接轴相连；锁舌上开有弧形槽，并使止动柱位于弧形槽内。所述扭簧一端固定在锁舌上，另一端固定在对接底座上。所述锁柱与构件B相连。
[0007]当构件A与构件B处于锁定状态时，锁柱位于对接底座上V型槽底端；同时，锁柱外表面与锁舌的弧形面相切，将锁柱限制在V型槽内。
[0008]在构件A与构件B进行解锁时，通过使锁舌克服扭簧力矩，逆时针转动，将V型槽打开随后使锁柱离开V型槽；此时，锁舌在扭簧提供的回复力矩作用下旋转至止动柱与锁舌弧形槽右端接触，构件A与构件B完成解锁。
[0009]本发明的优点在于:
[0010](I)本发明快速连接锁定及解锁机构，采用成本低廉、易加工的扭簧及铰接形式，实现成本小；
[0011](2)本发明快速连接锁定及解锁机构及相应的锁定、解锁方法，采用几何限位，连接可靠，而且能提供很大的锁定力；
[0012](3)本发明快速连接锁定及解锁机构，应用场景广泛，通用性强，能作为一个模块嵌入各式机械设备中。
【附图说明】
[0013]图1为本发明快速连接锁定及解锁机构结构示意图；
[0014]图2a为本发明快速连接锁定及解锁机构锁定过程步骤a示意图；
[0015]图2b为本发明快速连接锁定及解锁机构锁定过程步骤b示意图；
[0016]图2c为本发明快速连接锁定及解锁机构锁定过程步骤c示意图；
[0017]图2d为本发明快速连接锁定及解锁机构锁定过程步骤d示意图；
[0018]图3a为本发明快速连接锁定及解锁机构解锁过程步骤a示意图；
[0019]图3b为本发明快速连接锁定及解锁机构解锁过程步骤b示意图；
[0020]图3c为本发明快速连接锁定及解锁机构解锁过程步骤c示意图；
[0021]图3d为本发明快速连接锁定及解锁机构解锁过程步骤d示意图。
[0022]图中:
[0023]1-对接底座 2-锁柱 3-锁舌
[0024]4-止动柱 5-支座 6-扭簧
[0025]7-弧形槽
【具体实施方式】
[0026]本发明快速连接锁定及解锁机构，用于实现构件A与构件B间的对接，包括对接底座1、锁柱2、锁舌3、止动柱4、支座5与扭簧6，如图1所示。
[0027]所述对接底座I安装在构件A上，具有V型槽的结构，V型槽底部作为锁定区，用来与锁柱2配合。令V型槽沿对接底座I的前后方向设计，则在对接底座I前侧壁上，位于V型槽一侧固定安装有止动柱4及支座5 ;止动柱4轴线与对接底座I前侧面垂直。
[0028]所述锁舌3为扇形结构，与对接底座I前侧面平行设置。锁舌3的圆心角处与支座5通过连接轴轴接，可绕支座5旋转；连接轴轴线对接底座I前侧面垂直。锁舌3沿扇形的弧线方向开有弧形槽7，并使止动柱4位于弧形槽7内。
[0029]所述扭簧6安装在支座5上，扭簧6 —端固定在锁舌3上，另一端固定在对接底座I上。扭簧6有一定的预紧力矩，在无外力作用下，锁舌3在预紧力矩作用下绕支座5顺时针旋转至止动柱4与弧形槽右端接触；由此，通过止动柱4的作用，使锁舌3只能在有限的角度内绕支座5旋转。锁舌3逆时针旋转时，扭簧6产生的力矩，即锁舌3的回复力矩增大。
[0030]所述锁柱2与构件B固定或铰接。当构件A与构件B处于锁定状态时，锁柱2与对接底座I前侧面垂直，且位于对接底座I上V型槽底端，止动柱4与锁舌3上弧形槽右端接触，同时，锁柱2外表面与锁舌3的弧形面相切或存在一定间隙，通过锁舌3将锁柱2限制在V型槽内，进而锁柱无法移动或只能移动很小的距离而无法脱离锁定状态。
[0031 ] 在锁定状态下，扭簧6仍具有预紧力，防止锁舌3在重力或小扰动力作用下逆时针旋转至解锁，导致锁柱2滑出V型槽，即该预紧力可避免锁定状态的误解除。本发明中V型槽上部设计为两段斜坡，上半段斜坡坡度小于下半段斜坡坡度；且将V型槽底部设计为圆弧过渡，圆弧半径与锁柱2截面半径相等，进而防止锁定解锁过程中V型槽与锁柱2之间的磨损。
[0032]通过上述结构，构件A与构件B进行锁定的过程，通过下述步骤完成:
[0033]a、锁柱2在锁定力作用下由V型槽上方向沿V型槽的槽壁向下移动，与锁舌3接触，如图2a所示；
[0034]b、锁定力持续作用于锁柱2，带动锁舌3逆时针旋转，同时扭簧6会产生顺时针方向的回复力矩。锁柱2与锁舌3间的作用力产生的力矩克服扭簧6力矩，使锁舌3逆时针旋转，直至锁柱2与锁舌3接触点与V型槽边缘的距离不小于锁柱2的直径时，锁柱2在持续的锁定力作用下滑入V型槽的锁定区，如图2b所示；
[0035]C、由于此时锁柱2与锁舌3间无作用力，锁舌3在扭簧6提供的回复力矩作用下顺时针旋转，如图2c所示；
[0036]d、在扭簧6提供的回复力矩作用下，止动柱4最终与锁舌3上的弧形槽右端接触，将V型槽的锁定区封闭或半封闭，构件A与构件B间进入锁定状态，如图2d所示。
[0037]构件A与构件B进行解锁的过程，通过下述步骤完成:
[0038]A、在解锁力Fl的作用下，使锁舌3克服扭簧6力矩，逆时针转动，如图3a所示；
[0039]B、在解锁力Fl的持续作用下，止动柱4与锁舌3弧形槽左端接触，将V型槽的锁定区打开，如图3b所示；
[0040]C、锁柱在解锁力F2的作用下，向上运动，离开锁定区；此过程中，解锁力Fl扔持续作用于锁舌3，如图3c所示；
[0041]D、解除作用在锁舌3上的解锁力F1，锁舌3在扭簧6提供的回复力矩作用下顺时针旋转至止动柱4与锁舌3弧形槽右端接触，锁舌3无法继续旋转，构件A与构件B完成解锁。
【主权项】
1.一种快速连接锁定及解锁机构，其特征在于:包括对接底座、锁柱、锁舌、止动柱、支座与扭簧； 所述对接底座安装在构件A上，具有沿前后侧壁开设的V型槽；在对接底座前侧壁上，位于V型槽一侧固定安装有止动柱及支座；所述锁舌为扇形结构，圆心角处与支座通过连接轴相连；锁舌上开有弧形槽，并使止动柱位于弧形槽内；所述扭簧一端固定在锁舌上，另一端固定在对接底座上；所述锁柱与构件B相连； 当构件A与构件B处于锁定状态时，锁柱位于对接底座上V型槽底端；同时，锁柱外表面与锁舌的弧形面相切，将锁柱限制在V型槽内。
2.如权利要求1所述一种快速连接锁定及解锁机构，其特征在于:在无外力作用下，锁舌在扭簧预紧力矩作用下绕支座顺时针旋转至止动柱与弧形槽右端接触。
3.如权利要求1所述一种快速连接锁定及解锁机构，其特征在于:所述构件A与构件B处于锁定状态下，扭簧仍具有预紧力。
4.如权利要求1所述一种快速连接锁定及解锁机构，其特征在于:所述V型槽上部设计为两段斜坡，上半段斜坡坡度小于下半段斜坡坡度；底部设计为圆弧过渡，圆弧半径与锁柱截面半径相等。
【专利摘要】本发明公开一种快速连接锁定及解锁机构，包括对接底座、锁柱、锁舌、止动柱、支座与扭簧；所述对接底座安装在构件A上，具有V型槽；位于V型槽一侧固定安装有止动柱及支座；所述锁舌为扇形结构，与支座相连可转动；锁舌上开有弧形槽，使止动柱位于弧形槽内；所述扭簧两端分别固定在锁舌和对接底座上；所述锁柱用来安装构件B；当构件A与构件B处于锁定状态时，锁柱位于对接底座上V型槽底端；同时，锁柱外表面与锁舌的弧形面相切，将锁柱限制在V型槽内。解锁时，通过解锁力转动锁舌，使锁柱脱离V型槽即可。本发明的优点为：连接可靠，锁定力大、实现成本小；应用场景广泛，通用性强，能作为一个模块嵌入各式机械设备中。
【IPC分类】E05B65-00, E05B15-00
【公开号】CN104863421
【申请号】CN201510280556
【发明人】徐坤, 尹业成, 丁希仑
【申请人】北京航空航天大学
【公开日】2015年8月26日
【申请日】2015年5月27日