一种电磁吸盘式遥控锁紧与释放装置制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种电磁铁式锁紧装置，具体地说是一种电磁吸盘式遥控锁紧与释放装置。包括锁紧机构、控制舱、供电舱及电磁铁，其中控制舱通过控制电缆与供电舱连接，供电舱通过供电电缆与安装在电磁铁支撑板上的电磁铁连接；锁紧机构包括支座、导向支撑板、导向支撑筒、压紧装置、导向杆、导向套、锁紧销、连接板、连接杆、压缩弹簧及吸盘，控制舱控制供电舱给电磁铁供电，通过压紧装置使吸盘下移与电磁铁吸合，锁紧销下移插入放置于支座侧壁上的豁口内的牵引环中。本发明锁紧状态可靠，操作简单。
【专利说明】一种电磁吸盘式遥控锁紧与释放装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种电磁铁式锁紧装置，具体地说是一种电磁吸盘式遥控锁紧与释放装置。
【背景技术】
[0002]在海上拖带布放潜水器或其他目标物的实际操作过程中，为了实现被拖带物体与拖带装置之间的连接和释放，需要在布放前完成连接和锁紧，达到布放区域后，完成拖带装置与被拖带物体之间的分离动作。
[0003]传统的操作过程，连接的过程可以得到保证，并且连接结构可靠，但是在布放时，需要人员手动完成连接部位的释放和分离操作，由于受海况影响，操作过程潜在风险大，对人身安全和设备安全造成极大威胁，为保证布放过程实现快速可靠的分离，亟需设计一种不用人员手动操作的遥控式释放装置。
【发明内容】
[0004]针对上述问题，本发明的目的在于提供一种电磁吸盘式遥控锁紧与释放装置。该电磁吸盘式遥控锁紧与释放装置锁紧状态可靠，操作简单。
[0005]为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案:
[0006]一种电磁吸盘式遥控锁紧与释放装置，包括锁紧机构、控制舱、供电舱及电磁铁，其中控制舱通过控制电缆与供电舱连接，供电舱通过供电电缆与安装在电磁铁支撑板上的电磁铁连接；所述锁紧机构包括支座、导向支撑板、导向支撑筒、压紧装置、导向杆、导向套、锁紧销、连接板、连接杆、压缩弹簧及吸盘，其中支座安装在所述电磁铁支撑板上，支座的上端面开设有垂直于电磁铁支撑板的销孔I，支座的侧壁上开设有垂直于销孔1、并与销孔I连通的豁口，所述导向支撑板安装在支座的上端、并其上开设有与支座上的销孔I相对应的销孔II，所述导向支撑筒的侧壁上沿轴线方向对称设有两个条形孔，导向支撑筒的下端为敞开式结构，导向支撑筒的下端安装在导向支撑板上、并与导向支撑板上的销孔II连通，导向套设置于导向支撑筒内、并与导向支撑筒的内壁滑动连接，所述导向杆的一端穿过导向套、并与锁紧销连接，导向杆的另一端垂直于轴线连接有端部穿出导向支撑筒的连接板，连接板的端部与连接杆的上端垂直连接，连接杆的下端穿过导向支撑板、并连接有吸盘，所述连接板与导向支撑板之间的连接杆上套设有压缩弹簧，用于向下推动导向杆和连接板向下移动的所述压紧装置设置于导向支撑筒的上端；所述控制舱控制供电舱给电磁铁供电，通过压紧装置使吸盘下移与电磁铁吸合，锁紧销下移插入放置于支座侧壁上的豁口内的牵引环中。
[0007]所述压紧装置包括手轮、丝杠、螺母及压紧套，其中螺母套设于丝杠上、并安装在导向支撑筒的上端，丝杠位于导向支撑筒外部的一端与手轮连接，位于导向支撑筒内部的一端与压紧套连接。
[0008]所述导向杆与锁紧销通过销轴连接，导向杆具有沿销轴的轴向和锁紧销的轴向移动的两个自由度。
[0009]所述导向杆的下端沿轴向设有垂直于轴线的条形孔，所述锁紧销沿轴线设有中心孔，导向杆的下端插入锁紧销的中心孔内，导向杆的外壁与锁紧销的内壁之间留有间隙，所述销轴穿过导向杆下端的条形孔、两端与锁紧销连接。
[0010]所述连接板的两端均穿出导向支撑筒、并对称设置于导向支撑筒的两侧。
[0011]所述支座通过支座固定板与电磁铁支撑板连接。
[0012]所述连接杆的下端与吸盘球面连接，所述吸盘的下方连接有吸盘底板。
[0013]所述连接杆与导向支撑板之间设有与导向支撑板连接的衬套，所述衬套的上方设有与压缩弹簧连接的压板。
[0014]所述控制舱包括控制舱端盖、控制舱筒体、控制舱底座永久磁铁组件及控制电路，其中控制舱底座上设有控制舱筒体和永久磁铁组件，所述控制舱筒体的上端安装有控制舱端盖，所述控制舱端盖上设有水密插座、充电插座、刷磁释放区域及刷磁锁紧区域，水密插座通过水密电缆插头与控制电缆连接，充电插座上设有充电插座保护帽；所述控制电路设置于控制舱筒体内、并其上设有干簧管，通过永久磁铁组件中的永久磁铁在刷磁锁紧区域或刷磁释放区域刷磁，使干簧管与控制电路接通，输出正向或反向脉冲电压。
[0015]所述供电舱包括供电舱筒体、供电舱左端盖、供电舱右端盖、铅酸蓄电池、支撑结构及供电电路，其中供电舱左端盖和供电舱右端盖分别设置于供电舱筒体的两端，铅酸蓄电池通过支撑结构设置于供电舱筒体的内部，铅酸蓄电池靠近供电舱左端盖的一端连接设有继电器的供电电路，所述供电电路通过供电舱左端盖上设有的三个水密接插件与控制电缆和供电电缆连接。
[0016]本发明的优点及有益效果是:
[0017]1.本发明采用电磁铁控制锁紧机构的锁紧与释放状态，且电磁铁在普通铅酸蓄电池的供电状态下，可持续工作数日时间。
[0018]2.本发明设计了遥控锁紧与释放的控制电路，供电回路可靠性好，可实现数百米距离的遥控释放动作。
[0019]3.本发明采用磁接触式开关，可防水防尘，适用于野外环境。
[0020]4.本发明中的锁紧机构采用双磁铁、双吸盘的对称设计，具备一定
[0021]的设计冗余度。
[0022]5.本发明中锁紧销与连接杆之间采用间隙连接，有效避免了被锁紧
[0023]对象所产生冲击载荷对吸盘锁紧部位的影响。
【专利附图】
【附图说明】
[0024]图1为本发明的结构示意图；
[0025]图2为本发明中锁紧机构的结构示意图；
[0026]图3为图2的左视图；
[0027]图4为本发明中锁紧销间隙部位结构示意图；
[0028]图5为图4的左视图；
[0029]图6为本发明中吸盘部位的结构示意图；
[0030]图7为本发明中供电舱的内部结构示意图；[0031]图8为本发明中控制舱的内部结构示意图；
[0032]图9为图8的俯视图；
[0033]图10为图9中A-A剖视图；
[0034]图11为本发明牵引环插入锁紧位置的示意图；
[0035]图12为本发明操作手轮压下锁紧销的示意图；
[0036]图13为本发明抬起手轮留出释放空间的示意图。
[0037]其中，I为控制舱,2为锁紧机构,3为供电舱,4为供电电缆,5为控制电缆,6为手轮,7为丝杆，8为螺母,9为压紧套，10为导向杆，11为导向套，12为导向支撑筒,13为锁紧销，14为导向支撑板，15为支座，16为支座固定块,17为电磁铁支撑板,18为电磁铁,19减振器固定板，20为减振器，21为潜水器，22为牵引环，23为连接板，24为连接杆，25为压缩弹簧,26为不锈钢压板,27为衬套,28为吸盘,29为吸盘底板,30为水密接插件,31为供电舱左端盖，32为O形密封圈，33为电路板，34为供电舱筒体，35为支撑杆，36为铅酸蓄电池，37为支撑板,38为电池组压紧板,39为供电舱右端盖,40为水密电缆插头,41为控制舱端盖，42为控制舱筒体，43为控制舱底座，44为永久磁铁组件，45为充电插座保护冒，46为水密插座，47为刷磁锁紧区域,48为充电插座,49为刷磁释放区域,50为手柄,51为永久磁铁，52为磁铁放置座,53为磁铁固定板,54为销轴。
【具体实施方式】
[0038]下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
[0039]如图1-3所示，本发明包括锁紧机构2、控制舱1、供电舱3及电磁铁18，其中控制舱I通过控制电缆5与供电舱3连接，供电舱3通过供电电缆4与安装在电磁铁支撑板17上的电磁铁18连接。锁紧机构2包括支座15、导向支撑板14、导向支撑筒12、压紧装置、导向杆10、导向套11、锁紧销13、连接板23、连接杆24、压缩弹簧25及吸盘28，其中支座15通过支座固定板16安装在电磁铁支撑板17上，支座15的上端面开设有垂直于电磁铁支撑板17的销孔I，支座15的侧壁上开设有垂直于销孔1、并与销孔I连通的豁口，导向支撑板14安装在支座15的上端、并其上设有与支座15上销孔I相对应的销孔II。导向支撑筒12的侧壁上沿轴线方向对称设有两个条形孔，导向支撑筒12的下端为敞开式结构，导向支撑筒12的下端安装在导向支撑板14上、并与导向支撑板14上的销孔II连通，导向套11设置于导向支撑筒12内、并与导向支撑筒12的内壁滑动连接。导向杆10的下端穿过导向套11与锁紧销13连接，导向杆10的上端垂直于轴线连接有连接板23，连接板23的两端均穿出导向支撑筒12、并对称设置于导向支撑筒12的两侧。连接板23两端分别与连接杆24的上端垂直连接，连接杆24的下端穿过导向支撑板14上设有的导向孔、并可在该导向孔内滑动。连接杆24的下端连接有吸盘28，吸盘28的下方连接有吸盘底板29。连接板23与导向支撑板14之间的连接杆24上套设有压缩弹簧25。连接杆24与导向支撑板14之间设有截面呈L型的衬套27，衬套27的上方设有与压缩弹簧25连接的压板26，本实施例压板26采用不锈钢压板，衬套27和不锈钢压板通过螺栓与导向支撑板14连接。用于向下推动导向杆10和连接板23向下移动的压紧装置设置于导向支撑筒12的上端。压紧装置包括手轮6、丝杠7、螺母8及压紧套9，其中螺母8套设于丝杠7上、并安装在导向支撑筒12的上端，丝杠7的位于导向支撑筒12外部的一端与手轮6连接，位于导向支撑筒12内部的一端与压紧套9连接。控制舱I控制供电舱3给电磁铁18供电，通过压紧装置使吸盘28下移与电磁铁18吸合，锁紧销13下移插入放置于支座15上的豁口内的待锁紧牵引环22中。
[0040]根据电磁铁技术参数，单个吸盘28所受的最大吸合力约为90公斤，垂直吸合面方向，如果受到扭矩或横向冲击，在压缩弹簧25的回复力作用下(工作状态载荷为20公斤)，容易导致吸合面被破坏，锁紧销13被压缩弹簧25抬起。为避免锁紧状态时，被锁紧对象受到的冲击扰动，沿着锁紧销13，导向杆10和连接杆24传递至吸盘28位置，导向杆10的下端通过销轴54与锁紧销13连接。导向杆10的下端沿轴向设有垂直于轴线的条形孔，锁紧销13沿轴线设有中心孔，导向杆10的下端插入锁紧销13的中心孔内，导向杆10的外壁与锁紧销13的内壁之间留有间隙，销轴54穿过导向杆10下端的条形孔、两端与锁紧销13连接，如图4、图5所示。导向杆10具有沿销轴54的轴向和锁紧销13的轴向移动的两个自由度，断开锁紧销13与吸盘28之间的刚性连接，冲击载荷无法直接沿刚性结构路径传递至吸盘28处，保证锁紧状态不受外接冲击载荷影响，锁紧状态稳定可靠。
[0041]如图6所示，连接杆24的下端与吸盘28采用球面结构连接，球面结构可以保证吸盘28接近电磁铁18时，可以顺利与吸合面贴合，不受结构安装形状和位置公差的影响，保证电磁铁18不漏磁，吸合力达到设计值。反复操作，均可达到可靠贴合状态。
[0042]电磁铁18采用纯铁材质的铁芯和非金属衬套结构，漆包铜线缠绕数千匝后，形成封闭磁路，电磁铁18通电，与在相应面积的吸盘28接触后，即可产生数十公斤的吸力，可以克服锁紧机构2的压缩弹簧25的恢复力，将吸盘28可靠吸合在电磁铁18上。
[0043]如图8-10所示，控制舱I包括控制舱端盖41、控制舱筒体42、控制舱底座43永久磁铁组件49及控制电路，其中控制舱底座43上设有控制舱筒体42和永久磁铁组件49，控制舱筒体42的上端安装有控制舱端盖41，控制舱端盖41上设有水密插座46、充电插座48、刷磁释放区域49及刷磁锁紧区域47，水密插座46通过水密电缆插头40与控制电缆5连接，充电插座48上设有充电插座保护帽45，控制电路设置于控制舱筒体42内、并其上设有干簧管，干簧管与刷磁释放区域49及刷磁锁紧区域47相对应。永久磁铁组件49包括磁铁固定板53、磁铁放置座52、永久磁铁51及手柄50，其中磁铁固定板53安装在控制舱底座43上，磁铁固定板53的上端连接磁铁放置座52，永久磁铁51通过连接螺栓安装在磁铁放置座52上,连接螺栓露于永久磁铁51外部的一端连接手柄50,通过手柄50将永久磁铁51锁紧在磁铁放置座52上。取下永久磁铁51在刷磁锁紧区域47或刷磁释放区域49刷磁，使干簧管与控制电路接通，输出正向或反向脉冲电压。控制电路为现有技术。
[0044]如图7所示，供电舱3包括供电舱筒体34、供电舱左端盖31、供电舱右端盖39、铅酸蓄电池36、支撑结构及供电电路，其中供电舱左端盖31和供电舱右端盖39分别设置于供电舱筒体34的两端，铅酸蓄电池36通过支撑结构设置于供电舱筒体34的内部。支撑结构包括支撑杆35和支撑板37，由支撑杆35组成支撑框架，铅酸蓄电池36通过多个支撑板37安装在支撑框架上。铅酸蓄电池36靠近供电舱左端盖31的一端连接设有继电器的供电电路，供电电路通过供电舱左端盖31上设有的多个水密接插件30与控制电缆5和供电电缆4连接。供电电路为现有技术。
[0045]本发明的工作过程是:
[0046]锁紧过程:
[0047]取下永久磁铁51，在控制舱I的上端盖刷磁锁紧区域47贴端盖面划一下，控制舱I内的干簧管将控制电路接通，通过控制电缆5向供电舱3输出24V电压脉冲，永久磁铁51离开刷磁锁紧区域47后，电压脉冲消失，该电压脉冲使供电舱3内的继电器改变接通状态，电磁铁18的供电电路接通，电磁铁18产生磁性；将被锁紧对象的牵引环22插入锁紧位置，即支座15侧壁上的豁口中。旋转锁紧机构2的手轮6，在丝杆7的带动下压紧套9推动导向杆10向下运动，在连接板23的带动下，两侧的连接杆24连同吸盘28 —起向下运动，在此过程中导向套11和导向支撑筒12起到导向支撑作用，保证运动顺畅，压缩弹簧25逐渐被压缩至工作状态，当吸盘28贴近电磁铁18吸合面后，产生的磁力将克服压缩弹簧25的恢复力，而将吸盘28牢牢吸住，使锁紧销13保持锁紧状态；反向旋转手轮6将压紧套9抬起，回复到初始位置，避免释放动作时，连接杆23回弹过程与其发生碰撞；至此，锁紧动作完成。
[0048]释放过程:
[0049]取下永久磁铁51，在控制舱I的上端盖刷磁释放区域49贴端盖面划一下，控制舱I内的干簧管将控制电路接通，通过控制电缆5向供电舱3输出-24V电压脉冲，永久磁铁
51离开刷磁释放区域49后，电压脉冲消失，该电压脉冲使的供电舱3内的继电器改变接通状态，电磁铁18的供电电路断开，电磁铁18的磁性消失，吸盘28和连接杆24在压缩弹簧25的回复力作用下被弹回，锁紧销13被抬离锁紧位置，即脱离支座15侧壁上的豁口，被锁紧牵引环22得到释放，在牵引力的作用下被锁紧对象从支座15的侧壁豁口内滑出。
[0050]本发明采用电磁铁18上电产生磁性，与吸盘28贴合后产生强磁吸力，断电后吸力瞬间消失的基本原理，通过锁紧机构2完成对环状结构的锁紧动作。电磁铁18的供电回路受控制舱I的控制，可通过电缆实现长距离遥控释放动作，且供电回路独立，不受控制装置的影响，锁紧状态可靠，通过磁铁接触式开关，完成电磁铁I上电与断电操作，操作简单可靠。
【权利要求】
1.一种电磁吸盘式遥控锁紧与释放装置，其特征在于:包括锁紧机构(2)、控制舱(1)、供电舱⑶及电磁铁(18)，其中控制舱⑴通过控制电缆(5)与供电舱(3)连接，供电舱(3)通过供电电缆(4)与安装在电磁铁支撑板(17)上的电磁铁(18)连接；所述锁紧机构⑵包括支座(15)、导向支撑板(14)、导向支撑筒(12)、压紧装置、导向杆(10)、导向套(11)、锁紧销(13)、连接板(23)、连接杆(24)、压缩弹簧(25)及吸盘(28)，其中支座(15)安装在所述电磁铁支撑板(17)上，支座(15)的上端面开设有垂直于电磁铁支撑板(17)的销孔I，支座(15)的侧壁上开设有垂直于销孔1、并与销孔I连通的豁口，所述导向支撑板(14)安装在支座(15)的上端、并其上开设有与支座(15)上的销孔I相对应的销孔II，所述导向支撑筒(12)的侧壁上沿轴线方向对称设有两个条形孔，导向支撑筒(12)的下端为敞开式结构，导向支撑筒(12)的下端安装在导向支撑板(14)上、并与导向支撑板(14)上的销孔II连通，导向套(11)设置于导向支撑筒(12)内、并与导向支撑筒(12)的内壁滑动连接，所述导向杆(10)的一端穿过导向套(11)、并与锁紧销(13)连接，导向杆(10)的另一端与垂直于导向杆(10)、并两端穿出导向支撑筒(12)上的条形孔的连接板(23)连接，连接板(23)的端部与连接杆(24)的上端垂直连接，连接杆(24)的下端穿过导向支撑板(14)、并连接有吸盘(28)，所述连接板(23)与导向支撑板(14)之间的连接杆(24)上套设有压缩弹簧(25)，用于向下推动导向杆(10)和连接板(23)向下移动的所述压紧装置设置于导向支撑筒(12)的上端；所述控制舱(1)控制供电舱(3)给电磁铁(18)供电，通过压紧装置使吸盘(28)下移与电磁铁(18)吸合，锁紧销(13)下移插入放置于支座(15)侧壁上的豁口内的牵引环(22)中。
2.按权利要求1所述的电磁吸盘式遥控锁紧与释放装置，其特征在于:所述压紧装置包括手轮(6)、丝杠(7)、螺母(8)及压紧套(9)，其中螺母(8)套设于丝杠(7)上、并安装在导向支撑筒(12)的上端，丝杠(7)位于导向支撑筒(12)外部的一端与手轮(6)连接，位于导向支撑筒(12)内部的一端与压紧套(9)连接。
3.按权利要求1所述的电磁吸盘式遥控锁紧与释放装置，其特征在于:所述导向杆(10)与锁紧销(13)通过销轴(54)连接，导向杆(10)具有沿销轴(54)的轴向和锁紧销(13)的轴向移动的两个自由度。
4.按权利要求3所述的电磁吸盘式遥控锁紧与释放装置，其特征在于:所述导向杆(10)的下端沿轴向设有垂直于轴线的条形孔，所述锁紧销(13)沿轴线设有中心孔，导向杆(10)的下端插入锁紧销(13)的中心孔内，导向杆(10)的外壁与锁紧销(13)的内壁之间留有间隙，所述销轴(54)穿过导向杆(10)下端的条形孔、两端与锁紧销(13)连接。
5.按权利要求1所述的电磁吸盘式遥控锁紧与释放装置，其特征在于:所述连接板(23)的两端均穿出导向支撑筒(12)、并对称设置于导向支撑筒(12)的两侧。
6.按权利要求1所述的电磁吸盘式遥控锁紧与释放装置，其特征在于:所述支座(15)通过支座固定板(16)与电磁铁支撑板(17)连接。
7.按权利要求1所述的电磁吸盘式遥控锁紧与释放装置，其特征在于:所述连接杆(24)的下端与吸盘(28)球面连接，所述吸盘(28)的下方连接有吸盘底板(29)。
8.按权利要求1或7所述的电磁吸盘式遥控锁紧与释放装置，其特征在于:所述连接杆(24)与导向支撑板(14)之间设有与导向支撑板(14)连接的衬套(27)，所述衬套(27)的上方设有与压缩弹簧(25)连接的压板(26)。
9.按权利要求1所述的电磁吸盘式遥控锁紧与释放装置，其特征在于:所述控制舱(I)包括控制舱端盖(41)、控制舱筒体(42)、控制舱底座(43)永久磁铁组件(49)及控制电路，其中控制舱底座(43)上设有控制舱筒体(42)和永久磁铁组件(49)，所述控制舱筒体(42)的上端安装有控制舱端盖(41)，所述控制舱端盖(41)上设有水密插座(46)、充电插座(48)、刷磁释放区域(49)及刷磁锁紧区域(47)，水密插座(46)通过水密电缆插头(40)与控制电缆(5)连接，充电插座(48)上设有充电插座保护帽(45);所述控制电路设置于控制舱筒体(42)内、并其上设有干簧管，通过永久磁铁组件(49)中的永久磁铁(51)在刷磁锁紧区域(47)或刷磁释放区域(49)刷磁，使干簧管与控制电路接通，输出正向或反向脉冲电压。
10.按权利要求1所述的电磁吸盘式遥控锁紧与释放装置，其特征在于:所述供电舱(3)包括供电舱筒体(34)、供电舱左端盖(31)、供电舱右端盖(39)、铅酸蓄电池(36)、支撑结构及供电电路，其中供电舱左端盖(31)和供电舱右端盖(39)分别设置于供电舱筒体(34)的两端，铅酸蓄电池(36)通过支撑结构设置于供电舱筒体(34)的内部，铅酸蓄电池(36)靠近供电舱左端盖(31)的一端连接设有继电器的供电电路，所述供电电路通过供电舱左端盖(31)上设有的三个水密接插件(30)与控制电缆(5)和供电电缆(4)连接。
【文档编号】F16B1/04GK103807252SQ201210460754
【公开日】2014年5月21日 申请日期:2012年11月15日 优先权日:2012年11月15日
【发明者】谷海涛, 朱兴华, 许以军, 张斌, 郑荣 申请人:中国科学院沈阳自动化研究所