双自由度的单驱动锁紧装置及锁定、解锁方法与流程

本发明涉及锁紧装置技术领域，尤其涉及双自由度的单驱动锁紧装置及锁定、解锁方法。

背景技术：

目前重型装备运输的锁紧装置，其锁定动作一般依靠两组相对独立的驱动装置完成，其中一组以一竖直方向布置的油缸伸缩来升降锁紧装置，升至预定位置后，再依靠另一电机驱动水平布置的丝杆传动装置，使锁钩压紧被运输装备的压紧接头，以达到锁定状态。这种锁紧装置需要一个液压油缸与一个电机配合执行动作，而油缸的存在增加了重量和成本。

技术实现要素：

针对上述问题中存在的不足之处，本发明提供双自由度的单驱动锁紧装置及锁定、解锁方法。

为实现上述目的，本发明的第一目的在于提供一种双自由度的单驱动锁紧装置，包括：丝杆传动机构、螺旋导向机构、锁紧机构和电机；

所述丝杆传动机构在所述电机的驱动下，将电机转动通过丝杆传动转化为直线运动，带动所述锁紧机构完成水平伸缩动作；

所述螺旋导向机构在螺旋导向键槽和柱状导向键的共同作用下，使所述锁紧机构在所述电机提供的水平推力的作用下按照一定的轨迹摆动预设角度，完成放平与收起动作；

所述锁紧机构通过水平伸缩动作及放平与收起动作，实现对被运输装备的锁定与解锁。

作为本发明的进一步改进，所述锁紧装置配对使用，对称布置在被运输装备两侧。

作为本发明的进一步改进，所述预设角度为90°。

作为本发明的进一步改进：

所述丝杆传动机构包括：套筒及设置在套筒内的丝杆和伸缩杆；所述丝杆与所述电机的驱动轴固连，所述伸缩杆一端螺接在所述丝杆上，另一端安装有所述锁紧机构；

所述螺旋导向键槽设置在所述伸缩杆的圆柱面上，所述螺旋导向键槽内配合设有所述柱状导向键；所述螺旋导向键槽由连续的三段轨迹组成，两端为直线线段、中间为螺旋线段，所述螺旋线段用于锁紧机构完成放平与收起动作；

所述锁紧机构包括：锁钩和止转键槽支架；所述锁钩安装在所述伸缩杆上，所述锁钩上设有止转键，所述止转键槽支架上相对应所述止转键设有止转键槽；当锁紧机构锁定被运输装备时，所述止转键插入所述止转键槽中。

作为本发明的进一步改进，所述丝杆传动机构还包括：螺母和筒盖；

所述螺母通过螺钉固定在所述伸缩杆内部，所述螺母与所述丝杆组成螺纹副；

所述电机以紧固标准件固定在所述筒盖上，所述筒盖通过螺纹固定在所述套筒上。

作为本发明的进一步改进，所述螺旋导向机构还包括：顶针螺钉；

所述顶针螺钉固定在所述套筒上，所述顶针螺钉将所述柱状导向键顶入螺旋导向键槽中。

作为本发明的进一步改进，所述套筒和止转键槽支架均固定在底架上，所述底架固定在车架上。

作为本发明的进一步改进，所述锁紧装置还包括到位检测机构；

所述到位检测机构用于实现锁定与解锁过程中的到位检测，所述到位检测机构在锁定时刻及解锁回到初始位置感应后，控制电机停止转动。

作为本发明的进一步改进，所述到位检测机构包括第一到位传感器和第二到位传感器；

所述第一到位传感器用于实现锁定过程的到位检测，所述第一到位传感器安装在所述锁紧机构与被运输装备的连接处；

所述第二到位传感器用于实现解锁过程的到位检测，所述第二到位传感器安装在传感器支架上，所述传感器支架安装在到位支架上，所述到位支架固定在车架上。

本发明的第二目的在于提供一种双自由度的单驱动锁紧装置的锁定、解锁方法，包括：

锁定过程：

在所述电机的驱动下，所述锁紧机构通过丝杆传动水平收缩，所述锁紧机构在所述螺旋导向机构作用下由抬起状态放至水平状态，所述锁紧机构通过丝杆传动继续水平收缩，压紧被运输装备的压紧接头，锁钩上的止转键插入止转键槽中，第一到位传感器感应后控制电机停止转动，达到锁定状态；

解锁过程：

在所述电机的驱动下，所述锁紧机构通过丝杆传动水平伸出，所述锁紧机构在所述螺旋导向机构作用下由水平状态收起至抬起状态，所述锁紧机构通过丝杆传动继续水平伸出至初始状态，第二到位传感器感应后控制电机停止转动，达到解锁状态。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明提供双自由度的单驱动锁紧装置及锁定、解锁方法，通过设置丝杆传动机构和螺旋导向机构，在单一电机的驱动下，锁紧机构能够按照一定的轨迹往复直线运动和转动，从而达到对被运输装备的锁定和解锁的目的；本发明提供的技术方案能够减少液压油缸驱动机构，达到降成本、简化机构的目的，同时保证锁紧装置的可靠性及装备的安全运输。

附图说明

图1为本发明一种实施例公开的双自由度的单驱动锁紧装置的布置图；

图2为本发明一种实施例公开的双自由度的单驱动锁紧装置的锁紧状态的示意图；

图3为图2中a向示意图；

图4为图3中b-b的剖面图；

图5为本发明一种实施例公开的双自由度的单驱动锁紧装置的解锁状态的示意图。

图中：

10、丝杆传动机构；11、丝杆；12、伸缩杆；13、螺母；14、套筒；15、筒盖；16、推力球轴承；17、铜套；20、螺旋导向机构；21、螺旋导向键槽；22、柱状导向键；23、顶针螺钉；30、锁紧机构；31、锁钩；32、锁孔；33、止转键槽支架；40、到位检测机构；41、到位支架；42、传感器支架；43、第一到位传感器；44、第二到位传感器；50、电机；60、底架；70、被运输装备；71、压紧接头。

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的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的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。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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，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”、“第三”仅用于描述目的，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“安装”、“相连”、“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。

下面结合附图对本发明做进一步的详细描述：

如图1所示，本发明公开了一种双自由度的单驱动锁紧装置，包括：丝杆传动机构10、螺旋导向机构20、锁紧机构30、到位检测机构40、电机50底架60，底架60用于支撑丝杆传动机构10、螺旋导向机构20、锁紧机构30和电机50；丝杆传动机构10在电机50的驱动下，将电机转动通过丝杆传动转化为水平直线运动，从而带动锁紧机构30完成水平伸缩动作；螺旋导向机构20在螺旋导向键槽和柱状导向键的共同作用下，使锁紧机构50在水平推力的作用下按照一定的轨迹摆动预设角度(优选90°，也可设计成其他摆动角度)，完成放平与收起动作；锁紧机构30通过水平伸缩动作及放平与收起动作，实现对被运输装备60的锁定与解锁；到位检测机构40用于实现锁定与解锁过程中的到位检测，到位检测机构40感应后，控制电机50停止转动。

本发明通过电机驱动，并能通过丝杆传动机构和螺旋导向机构，使锁紧机构的锁钩按照一定的轨迹往复直线运动和转动，从而达到对被运输装备的锁定和解锁，保证装备的安全运输。该锁紧装置能有效对被运输的重型装备进行限位控制，防止在运输途中，重型装备在特殊情况下运动，引发危险；在新型重型装备运输的锁紧装置设计中，只以单一电机驱动，通过复合运动执行锁紧动作，减少液压油缸驱动机构，达到降成本、简化机构的目的，同时保证锁紧装置的可靠性。

如图1所示，本发明的锁紧装置配对使用，对称布置在被运输装备70的两侧，被运输装备70上固定有用于锁紧机构30锁紧的压紧接头71，锁紧机构30的锁钩达到锁定状态时，紧压在压紧接头71的斜面。

如图2、3、4所示，本发明的丝杆传动机构10包括：丝杆11、伸缩杆12、螺母13、套筒14、筒盖15、推力球轴承16和铜套17，丝杆11、伸缩杆12、螺母13、推力球轴承16和铜套17组装在套筒14内部；套筒14水平放置，套筒14通过焊接固定或螺栓固定在底架60上，底架60通过焊接固定或螺栓固定在车辆的车架上；筒盖15通过螺纹固定在套筒14上，电机50以紧固标准件固定在筒盖15上，筒盖15上开有竖直向上的操作口，防止电机50无法工作时，可以依靠扳手临时进行手动锁定或者解锁。丝杆11与电机50通过平键固定，螺母13通过螺钉固定在伸缩杆12内部，螺母13和丝杆11形成的螺纹副，伸缩杆12嵌入套筒14；电机50驱动丝杆11转动，丝杆11转动时，对伸缩杆12产生轴向力，伸缩杆12可以自由在套筒14内转动或者滑动。因丝杆11仅在锁定状态下承受较大的轴向载荷，且转速较低，因此只需布置单向推力球轴承16，筒盖15在旋紧过程中压紧推力球轴承16和丝杆11，为防止丝杆11使用中过早磨损，丝杆11与筒盖15间布置有铜套17。

如图2、3、4所示，本发明的螺旋导向机构20包括：螺旋导向键槽21、柱状导向键22和顶针螺钉23；螺旋导向键槽21按一定轨迹布置在伸缩杆12的圆柱面上，螺旋导向键槽21内配合设有柱状导向键22，顶针螺钉23固定在套筒14上，顶针螺钉23将柱状导向键22顶入螺旋导向键槽21中，柱状导向键22在伸缩杆12的伸缩过程中，固定在特定位置。本发明的螺旋导向键槽为连续的三段轨迹组成，两端为直线线段，中间为螺旋线段，螺旋线段用于锁紧机构完成放平与收起动作；在锁定过程和解锁过程的第一、第三阶段，螺旋导向键槽21为直线线段，柱状导向键22在直线键槽中水平滑动，限制伸缩杆12转动；因此，伸缩杆12可带动锁钩31水平伸缩；在锁定过程和解锁过程的第二阶段，螺旋导向键槽21轨迹为特定螺距的螺旋线，其中在锁定过程第二阶段，柱状导向键22进入螺旋导向键槽21后，轴向推力与螺旋导向键槽21形成一定的倾角，轴向推力可产生沿伸缩杆12圆柱面的周向力，迫使伸缩杆12转动，使锁紧机构30从抬起状态放至水平状态；同理，在解锁过程第二阶段，使锁紧机构从水平状态收回至抬起状态(竖直状态)。

如图2、3、4所示，本发明的锁紧机构30包括锁钩31、锁孔32、止转键槽支架33；锁钩31与伸缩杆12焊接固定，锁钩31上相对应压紧接头71设有锁孔32，锁孔32内采用斜面压紧锁块；锁钩31上设有止转键(图中未示出)，止转键槽支架33上相对应止转键设有止转键槽(图中未示出)，止转键槽支架33固定在底架60上；在锁定过程的第三阶段，当锁钩31水平收缩时，锁钩31上的止转键插入止转键槽支架33上的止转键槽中，防止车载运输的重型装备因颠簸跳动导致锁钩31转动。

如图2、3、4所示，本发明的到位检测机构40包括到位支架41、传感器支架42、第一到位传感器43和第二到位传感器44；第一到位传感器43用于实现锁定过程的到位检测，第一到位传感器43可设置在锁孔32内，也可设置在止转键槽支架33上；第二到位传感器44用于实现解锁过程的到位检测，第二到位传感器44安装在传感器支架42上，传感器支架42安装在到位支架41上，到位支架41焊接固定在车架上。第二到位传感器44和传感器支架42按照一定的关系组装后，再通过紧固标准件固定在到位支架41上，传感器支架42上有腰形孔，可调节第二到位传感器44安装位置。

本发明一种双自由度的单驱动锁紧装置的锁定、解锁方法，包括：锁定过程和解锁过程；

锁定过程分为三个阶段，如图2、3所示：

第一阶段：在电机的驱动下，锁紧机构的锁钩通过丝杆传动水平收缩；

第二阶段：锁紧机构的锁钩在螺旋导向机构作用下由抬起状态(垂直状态)放至水平状态；

第三阶段：锁紧机构的锁钩通过丝杆传动继续水平收缩，压紧被运输装备的压紧接头，锁钩上的止转键插入止转键槽中，直至到位状态，第一到位传感器感应后控制电机停止转动，并通过螺纹(螺母与丝杆之间为自锁螺纹)自锁，达到锁定状态。

解锁过程分为三个阶段，如图5所示：

第一阶段：在电机的驱动下，锁紧机构的锁钩通过丝杆传动水平伸出；

第二阶段：锁紧机构的锁钩在螺旋导向机构作用下由水平状态收起至抬起状态(垂直状态)；

第三阶段：锁紧机构的锁钩通过丝杆传动继续水平伸出至初始状态，第二到位传感器感应后控制电机停止转动，达到解锁状态。

本发明的锁钩除了摆动90°外，其还可在不影响被运输装备解锁的情况下，摆动其它任意的角度。

本发明的有益效果为：

1、本发明的锁紧装置能够可靠的锁紧车载运输的重型装备；

2、本发明的锁紧装置依靠螺旋导向与丝杆传动配合，只需要单一电机驱动，就能够完成伸缩和收放两种动作；

3、本发明的锁紧装置可临时手工操作；

4、采用斜面压紧锁块，能够有效防止车载运输的重型装备在刹车时前后蹿动，同时防止其颠簸；

5、本发明采用单电机驱动，其电气控制难度小，实施操作简单，成本相对较低。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。