失电型关节旋转电磁锁装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明属于一种关节机构旋转锁定/解锁装置，具体涉及一种失电型关节旋转电磁锁装置，尤其适用于医疗器械、机器人等旋转关节结构需要进行失电锁紧，通电解锁而又不影响人工调整的装置。
【背景技术】
[0002]关节旋转电磁锁广泛应用于医疗器械、机器人等含有旋转关节结构的机械装置，用于实现旋转机构的迅速锁定/解锁状态切换，以保证各执行部件的灵活运动和精确定位。尤其是医疗手术器械或装置，大多数旋转关节都需要在旋转到某一特定角度的情况下进行严格的位置锁定，不允许存在机械间隙或旷量。现有技术中大多数旋转电磁锁都是基于永磁体衔铁和电磁线圈实现失电锁紧，即永磁体与被磁化的金属体产生的吸引力来实现摩擦片的摩擦。该型旋转电磁锁结构简单，但是在工作过程中容易受到电磁场、高低温等环境因素的影响。从电磁兼容的角度讲，该型电磁工作过程中存在电磁场，会对电子电路产生干扰，影响设备的正常工作，尤其是对电磁兼容要求较为严格的医疗电子器械，机器人等。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是提供一种失电型关节旋转电磁锁装置，它能解决现有技术存在的缺陷，具有体积小、扭矩大、无永磁体结构、扭矩可调、工作可靠性和安全性较高等优点。
[0004]本发明是这样实现的，失电型关节旋转电磁锁装置，它包括主轴，主轴通过两个轴承和卡簧固定于轴承座，轴承座上开有沉孔用于电磁锁与支撑件的连接固定，摩擦盘组件通过一个弹性簧片固定于主轴上，并由主轴定位面控制其轴向位置，定摩擦片组件与轴承座机械固定，动摩擦片组件与轴承座采用簧片弹性悬浮固定，动摩擦片组件的外侧设置有磁槽，磁槽的一侧开有通孔，螺栓穿过通孔、定位套筒和定位套筒将磁槽动摩擦片组件固定在轴承座上，磁槽为中空结构，中空间部分安装有弹簧，弹簧的外侧通过堵头固定，电磁锁正常工作时，由弹簧配合磁槽周向分布6个平衡弹簧压紧动摩擦片组件，摩擦盘组件和定摩擦片组件，使相互接触面产生摩擦力抵消主轴传递的外界扭矩力。
[0005]动摩擦片组件基底材料采用10号钢，线圈绕组通过树脂胶配合一定比例的固化剂固定于磁槽。
[0006]线圈绕组外侧固定有弹性缓冲柱，弹性缓冲柱用于缓冲动摩擦片组件与磁槽的碰撞。
[0007]限位螺钉安装在主轴上，限位螺钉安装在与主轴相对的轴承座上，它们可用于特殊情况下限制主轴沿同一方向连续转动。
[0008]本发明的优点是，它采用全机械结构，通过多种弹簧结构件压紧及活动件弹性悬浮设计，实现了关节旋转电磁锁断电锁紧制动、通电瞬间解锁的效果。相对于现有技术该型电磁锁装置具有以下优点电磁锁结构上不存在永磁体，不受外界高低温等环境因素的影响，工作过程中不会对周围电子器件产生电磁干扰；2采用失电制动，不仅节约了电力能源，也大大增加了设备操作过程中的安全性；3旋转制动基于摩擦原理实现，当外界扭矩大于设计扭矩条件下，可以根据需要借助于杠杆实现带阻力转动；4摩擦片采用双面摩擦方式，体积小，扭矩大；5摩擦力的大小可通过弹簧弹性预紧力进行调节，增加了产品应用的灵活性；6活动衔铁采用了弹性缓冲柱，锁定与解锁切换过程平稳无明显撞击声。
【附图说明】
[0009]图1为本发明所提供的失电型关节旋转电磁锁装置示意图；
[0010]图2为失电型关节旋转电磁锁装置应用示意图。
[0011]图中，I主轴，2轴承，3轴承座，4定摩擦片组件，5摩擦盘组件，6动摩擦片组件，7磁槽，8弹性缓冲柱，9堵头，10弹簧，11螺栓，12定位套筒，14定位套筒，15线圈绕组，16树脂胶，17弹性簧片，18限位螺钉，20限位螺钉，22卡簧，a固定立柱，b电磁锁装置，c悬臂。
【具体实施方式】
[0012]下面结合附图和实施例对本发明进行详细介绍:
[0013]如图1所示，失电型关节旋转电磁锁装置包括主轴I通过两个轴承2和卡簧22固定于轴承座3，轴承座3上开有五个沉孔用于电磁锁与支撑件的连接固定，主轴I用于传递待锁定件旋转扭力。摩擦盘组件5通过一个弹性簧片17固定于主轴I上，并由主轴I定位面控制其轴向位置，弹性簧片17具有轴向呈弹性周向呈刚性的特点，既能保证摩擦盘沿轴向正常移动，又保证外界扭力沿周向的传递，定摩擦片组件4与轴承座3机械固定，动摩擦片组件6与轴承座3采用簧片弹性悬浮固定，保证组件轴向弹性和周向刚度，其轴向位置由定位套筒12和定位套筒14控制和调整，动摩擦片组件6的外侧设置有磁槽7，磁槽7的一侧开有通孔，螺栓11穿过通孔、定位套筒12和定位套筒14将磁槽7动摩擦片组件6固定在轴承座3上，磁槽7为中空结构，中空间部分安装有弹簧10，弹簧10的外侧通过堵头固定，电磁锁正常工作时，由弹簧10配合磁槽7周向分布6个平衡弹簧压紧动摩擦片组件6，摩擦盘组件5和定摩擦片组件4，使相互接触面产生摩擦力抵消主轴I传递的外界扭矩力。动摩擦片组件6基底材料采用10号钢，线圈绕组15通过树脂胶16配合一定比例的固化剂固定于磁槽7。线圈绕组15外侧固定有弹性缓冲柱8，弹性缓冲柱8用于缓冲动摩擦片组件6与磁槽7的碰撞，工作过程中不会产生明显的撞击声。限位螺钉18安装在主轴I上，限位螺钉20安装在与主轴3相对的轴承座3上，它们可用于特殊情况下限制主轴沿同一方向连续转动。
[0014]工作过程:
[0015]当线圈绕组15通电后，10号钢材质磁槽7和动摩擦片组件6瞬间被磁化并相互吸弓丨，抵消弹簧10沿轴向的弹性力，动摩擦片组件6，摩擦盘组件5和定摩擦片组件4相互松开，主轴I锁定状态即解除。线圈绕组15断电后，10号钢结构消磁与磁槽7相互吸引力消失，弹簧10沿轴向压紧动摩擦片组件6，摩擦盘组件5和定摩擦片组件4，主轴I在摩擦力矩的作用下处于锁定状态。
[0016]实施方式:
[0017]如图2所示:电磁锁装置b通过主轴I螺纹孔固定立柱a，通过轴承座3五个沉头孔固定于悬臂C。电磁锁装置b不通电时，处于锁定状态，悬臂c相对于主柱a存在一定的旋转扭矩，不能自由转动，当外界扭力超过电磁锁装置b设计扭矩时，可以实现带阻力转动。当电磁锁装置b通过开关接通24V交流或直流电时，按照上述工作过程，电磁锁装置b处于解锁状态，此时悬臂c相对主柱a不存在旋转扭矩，可以无阻力自由旋转。解锁状态下，当悬臂c的旋转需要限定在一周范围内运动时，可以将限位螺钉20旋入轴承座3通过限位螺钉18止挡实现。
[0018]失电型关节旋转电磁锁装置通过主轴I螺纹孔和轴承座3法兰孔与相关结构件联接和固定。当装置两根引线与24V交流或直流电源开关断开时，装置处于锁定状态，锁定状态的实现基于摩擦原理，因此可以根据需要在外界扭矩大于调整值或设计值时，实现带阻力扭矩转动。当两根引线与24V交流或直流电源开关接通时，装置处于解锁状态，此时与主轴I连接的结构件和与轴承座3连接的结构件可以相对自由转动。主轴I与轴承座3通过轴承2与卡簧22实现轴向固定，限位螺钉18和20可用于特殊情况下限制主轴沿同一方向连续转动。摩擦盘组件5通过一个弹性簧片机械固定于主轴I并由主轴I定位面控制其轴向位置，该簧片经过特殊设计，具有轴向呈弹性周向呈刚性的特点，这种设计即保证了摩擦盘沿轴向正常移动，又保证了外界扭力沿周向的传递。定摩擦片组件4与轴承座3机械固定，动摩擦片组件6与轴承座3采用簧片弹性悬浮固定，保证组件轴向弹性和周向刚度，其轴向位置由定位套筒12和14控制和调整。装置正常工作时，由弹簧10配合磁槽7周向分布6个平衡弹簧压紧动摩擦片组件6，摩擦盘组件5和定摩擦片组件4，使相互接触面产生摩擦力抵消主轴I传递的外界扭矩力。弹簧10的弹力由压圈9通过六方扳手进行调整，可以根据需要调整装置的设计扭矩。磁槽7和动摩擦片组件6基底材料采用10号钢，线圈绕组15通电后两者瞬间被磁化并相互吸引，抵消弹簧10沿轴向的弹性力，动摩擦片组件6，摩擦盘组件5和定摩擦片组件4相互松开，主轴I锁定状态即解除。弹性缓冲柱8用缓冲动摩擦片组件6与磁槽7的碰撞，工作过程中不会产生明显的撞击声。
【主权项】
1.失电型关节旋转电磁锁装置，其特征在于:它包括主轴(1)，主轴(I)通过两个轴承(2)和卡簧(22)固定于轴承座(3)，轴承座(3)上开有沉孔用于电磁锁与支撑件的连接固定，摩擦盘组件(5)通过一个弹性簧片(17)固定于主轴(I)上，并由主轴(I)定位面控制其轴向位置，定摩擦片组件(4)与轴承座(3)机械固定，动摩擦片组件(6)与轴承座(3)采用簧片弹性悬浮固定，动摩擦片组件(6)的外侧设置有磁槽(7)，磁槽(7)的一侧开有通孔，螺栓(11)穿过通孔、定位套筒(12)和定位套筒(14)将磁槽(7)动摩擦片组件￠)固定在轴承座(3)上，磁槽(7)为中空结构，中空间部分安装有弹簧(10)，弹簧(10)的外侧通过堵头(9)固定，电磁锁正常工作时，由弹簧(10)配合磁槽(7)周向分布6个平衡弹簧压紧动摩擦片组件￠)，摩擦盘组件(5)和定摩擦片组件(4)，使相互接触面产生摩擦力抵消主轴(I)传递的外界扭矩力。2.如权利要求1所述的失电型关节旋转电磁锁装置，其特征在于:动摩擦片组件(6)基底材料采用10号钢，线圈绕组(15)通过树脂胶(16)配合一定比例的固化剂固定于磁槽(7)。3.如权利要求1所述的失电型关节旋转电磁锁装置，其特征在于:线圈绕组(15)外侧固定有弹性缓冲柱(8)，弹性缓冲柱(8)用于缓冲动摩擦片组件(6)与磁槽(7)的碰撞。4.如权利要求1所述的失电型关节旋转电磁锁装置，其特征在于:限位螺钉(18)安装在主轴(I)上，限位螺钉(20)安装在与主轴(3)相对的轴承座(3)上，它们可用于特殊情况下限制主轴沿同一方向连续转动。
【专利摘要】本发明公开一种失电型关节旋转电磁锁装置，它通过轴向和周向的双重固定，成功地实现了电磁锁的断电制动。电磁锁在结构上不存在永磁体，制动扭矩可以根据需要进行无级调整；制动和解锁状态变更过程增加了阻尼，大大减少了活动衔铁的振动和冲击；扭矩不受高低温、电磁场等外界环境影响；工作性能指标(包括制动扭矩、通过功率、高低温工作稳定性、连续工作寿命等)均经过实验验证并达到先进水平，具有较大的市场应用前景和优势。
【IPC分类】F16D65/14
【公开号】CN105156522
【申请号】CN201510632819
【发明人】孙海刚, 孟军合, 李景
【申请人】天津津航技术物理研究所
【公开日】2015年12月16日
【申请日】2015年9月30日