一种双态锁紧组件和物料搬运辅具以及穿戴式搬运辅具的制作方法

[0001]
本实用新型涉及机械锁止技术领域，特别是涉及一种双态锁紧组件和物料搬运辅具以及穿戴式搬运辅具。


背景技术：

[0002]
棘轮机构是由棘轮和棘爪组成的一种单向间歇运动机构。
[0003]
有一种座椅扶手采用棘轮机构，是一种抬上来可卡住，再抬一次又可放下的结构。其中棘轮机构的工作原理是：如图10所示，基座11固定设置，基座 11上的弹簧12对座椅棘爪74提供一个持续的拉力，使得座椅棘爪74保持向座椅棘轮73转轴“抓紧”。座椅棘轮73侧壁设有档点731，铰接于座椅棘轮73转轴的活动盘72上开有弧形槽721，为座椅棘轮73的档点731提供运动的空间。扶手71固接于座椅棘轮73的转轴，与座椅棘轮73同步转动。
[0004]
开始动作时，往上拉扶手71，座椅棘轮73同步转动，档点731在活动盘 72的弧形槽721内活动，活动盘72不会随座椅棘轮73转动。当座椅棘爪74卡入座椅棘轮73齿槽时，扶手71单向锁止，此时即使往下压扶手71，扶手71也不会往下掉。继续往上拉扶手71，座椅棘轮73通过档点731带动活动盘72转动，活动盘72将座椅棘爪74顶起，使座椅棘爪74脱离座椅棘轮73齿槽，从而得以解锁。往下压扶手71，座椅棘轮73反方向旋转，座椅棘轮73档点731 在活动盘72的弧形槽721内反方向活动，活动盘72不会随座椅棘轮73转动。继续下压扶手71，档点731运动到弧形槽721尽头，活动盘72开始随座椅棘轮 73转动。当活动盘72不再顶住座椅棘爪74时，座椅棘轮73齿槽已经转过了座椅棘爪74的卡位位置，因此扶手71可自由下压。
[0005]
其棘轮机构存在以下技术问题：需要精确设计活动盘的弧形槽长度以配合棘轮档点的运动。如果弧形槽长度过长，则座椅棘轮档点在弧形槽内空程太长，座椅棘轮需要转过很大角度才能带动活动盘顶开座椅棘爪，解锁时间过长，用户体验不佳；如果弧形槽长度过短，则在需要解锁时下压扶手，由于活动盘被档点带动过早离开座椅棘爪，活动盘不再顶住座椅棘爪，座椅棘爪重新卡入座椅棘轮齿槽，导致扶手无法恢复自由下压，无法解锁成功。


技术实现要素：

[0006]
针对现有技术中存在的技术问题，本实用新型的目的之一是：提供一种双态锁紧组件，其采用棘轮机构进行单向锁止，通过棘爪在棘轮弧形凹槽滑动产生腾空姿态越过棘轮单向齿槽实现解锁，无需设计复杂的活动盘和弧形槽以及计算档点在活动盘弧形槽里的活动行程，结构大大简化，解锁时间短，用户体验佳。
[0007]
针对现有技术中存在的技术问题，本实用新型的目的之二是：提供一种物料搬运辅具，其能够将物料施加给人体前臂的力通过双态锁紧组件转移到人体上臂和肩膀上，大大降低了前臂的负担，有效降低了前臂疲劳度，使搬运作业更轻松。
[0008]
针对现有技术中存在的技术问题，本实用新型的目的之三是：提供一种穿戴式搬运辅具，其能够将物料施加给人体左前臂和右前臂的力通过双态锁紧组件和胸部束带转移到左肩膀、右肩膀、胸部和背部，大大减轻了左前臂和右前臂的负担，有效降低了左前臂和
右前臂疲劳度，使搬运作业更轻松。
[0009]
为了达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
[0010]
一种双态锁紧组件，包括棘轮和基座，基座铰接于棘轮转轴，基座设有棘爪和弹簧；弹簧两端分别连接于基座和棘爪一端，驱使棘爪另一端抵接于棘轮，棘轮上设有单向齿槽和弧形凹槽，弧形凹槽设于单向齿槽一侧，单向齿槽向弧形凹槽方向倾斜，棘爪另一端与单向齿槽相匹配，棘轮沿第一方向转动使棘爪另一端滑过单向齿槽时，棘爪另一端与单向齿槽配合单向锁止棘轮；棘轮沿第二方向转动使棘爪另一端滑过弧形凹槽时，棘爪另一端腾空越过单向齿槽，第一方向与第二方向的方向相反。
[0011]
进一步，棘爪另一端设有尖端部和突起部，尖端部和突起部分别设于棘爪另一端两侧，尖端部与单向齿槽对应设置，棘轮沿第一方向转动使尖端部滑过单向齿槽时，尖端部与单向齿槽配合单向锁止棘轮；棘轮单向锁止时，突起部位于尖端部与弧形凹槽之间，棘轮沿第二方向转动使突起部滑过弧形凹槽时，突起部腾空越过单向齿槽。
[0012]
进一步，突起部表面为弧面。
[0013]
一种物料搬运辅具，包括第一刚性件、第二刚性件和一种双态锁紧组件，第一刚性件一端设有能够连接于人体手腕的连接装置，第一刚性件另一端固接于棘轮转轴，第二刚性件一端活动连接有穿戴式肩套，第二刚性件另一端固接于基座，第一刚性件带动棘轮沿第一方向转动使棘爪另一端滑过单向齿槽时，棘爪另一端与单向齿槽配合单向锁止棘轮；第一刚性件带动棘轮沿第二方向转动使棘爪另一端滑过弧形凹槽时，棘爪另一端腾空越过单向齿槽。
[0014]
进一步，连接装置为手套，手套与穿戴式肩套之间设有弹性束带，弹性束带两端分别连接于手套和穿戴式肩套。
[0015]
进一步，弹性束带两端分别连接于手套上端和穿戴式肩套前端，第一刚性件连接于手套下端，第二刚性件连接于穿戴式肩套后端。
[0016]
进一步，弹性束带通过魔术贴连接于手套。
[0017]
进一步，手套中部设有弹性凹槽。
[0018]
一种穿戴式搬运辅具，包括2个物料搬运辅具，2个穿戴式肩套之间设有胸部束带，胸部束带两侧分别连接于2个穿戴式肩套，胸部束带用于环抱人体胸部，胸部束带设有胸扣和长度调节装置。
[0019]
进一步，胸部束带下方设有腰部束带，腰部束带和胸部束带之间设有x形束带，x形束带上端连接于胸部束带后端，x形束带下端连接于腰部束带后端，腰部束带用于环抱人体腰部，腰部束带设有腰扣和长度调节装置。
[0020]
总的说来，本实用新型具有如下优点：
[0021]
采用棘轮机构进行单向锁止，通过棘爪在棘轮弧形凹槽滑动产生腾空姿态越过棘轮单向齿槽实现解锁，无需设计复杂的活动盘和弧形槽以及计算档点在活动盘弧形槽里的活动行程，结构大大简化，能够同时获得可靠的单向锁止效果和解锁效果，解锁时间短，用户体验佳。
附图说明
[0022]
图1为本实用新型实施例的一种双态锁紧组件的平面结构示意图。
[0023]
图2为图1中的a处放大示意图。
[0024]
图3为棘轮单向锁止的状态示意图。
[0025]
图4为解锁时棘爪从弧形凹槽上腾空瞬间的状态图。
[0026]
图5为棘爪腾空越过单向齿槽的示意图。
[0027]
图6为本实用新型实施例的一种物料搬运辅具的立体结构示意图。
[0028]
图7为第一刚性件、第二刚性件与双态锁紧组件的连接示意图。
[0029]
图8为本实用新型实施例的一种穿戴式搬运辅具的立体结构示意图。
[0030]
图9为本实用新型实施例的一种穿戴式搬运辅具的另一视角的立体结构示意图。
[0031]
图10为现有技术的棘轮机构示意图。
[0032]
附图标记说明：
[0033]
1——双态锁紧组件、11——基座、12——弹簧、13——棘爪、131——尖端部、132——突起部、14——棘轮、141——单向齿槽、142——弧形凹槽、143 ——棘轮转轴；
[0034]
21——第一刚性件、22——第二刚性件；
[0035]
31——弹性束带、32——穿戴式肩套、33——手套、34——魔术贴；
[0036]
4——胸部束带、41——胸扣；
[0037]
5——腰部束带、51——腰扣；
[0038]
6——x形束带；
[0039]
71——扶手、72——活动盘、721——弧形槽、73——座椅棘轮、731——档点、74——座椅棘爪。
具体实施方式
[0040]
下面来对本实用新型做进一步详细的说明。
[0041]
如图1-图5所示，一种双态锁紧组件，包括棘轮14和基座11，基座11铰接于棘轮转轴143，基座11设有棘爪13和弹簧12；弹簧12两端分别连接于基座11和棘爪13一端，驱使棘爪13另一端抵接于棘轮14，棘轮14上设有单向齿槽141和弧形凹槽142，弧形凹槽142设于单向齿槽141一侧，单向齿槽141 向弧形凹槽142方向倾斜，棘爪13另一端与单向齿槽141相匹配，棘轮14沿第一方向转动使棘爪13另一端滑过单向齿槽141时，棘爪13另一端与单向齿槽141配合单向锁止棘轮14；棘轮14沿第二方向转动使棘爪13另一端滑过弧形凹槽142时，棘爪13另一端腾空越过单向齿槽141，第一方向与第二方向的方向相反。
[0042]
具体地，弹簧12一端固接于基座11，另一端固接于棘爪13一端。棘爪13 通过铰接轴转动连接于基座11。弹簧12安装时预拉伸处理，产生的回缩力驱使棘爪13绕铰接轴旋转，使棘爪13另一端抵压于棘轮14。
[0043]
棘轮14沿第一方向转动，如图1所示，设第一方向为顺时针方向，棘爪13 另一端在棘轮14上滑动。当棘轮14顺时针旋转时，弧形凹槽142位于单向齿槽141的下游。当棘爪13另一端滑过单向齿槽141时，由于棘爪13另一端与单向齿槽141相匹配，棘爪13另一端卡进单向齿槽141，与单向齿槽141配合单向锁止棘轮14。此时，棘轮14受制于棘爪13，无法逆时针转动。
[0044]
当棘轮14继续顺时针方向旋转，棘爪13另一端沿着单向齿槽141的倾斜方向从单向齿槽141滑出并滑过弧形凹槽142。
[0045]
在棘爪13另一端从单向齿槽141滑出并滑过弧形凹槽142后，可以执行解锁动作。棘轮14沿第二方向转动，设第二方向为逆时针方向，棘爪13另一端在棘轮14上反方向滑动。棘爪13另一端滑过弧形凹槽142时，由于弧形凹槽 142结构具有一个沿凹槽面上扬的角度，参照舰载机在倾斜甲板上滑跃起飞的原理，棘爪13另一端在弧形凹槽142反方向滑动时能够产生腾空姿态并飞向单向齿槽141方向。当棘轮14逆时针旋转速度较快时，棘爪13另一端在弧形凹槽 142上快速反方向滑动，进而在腾空后产生较长的滞空时间。在这段滞空时间内，弹簧12弹力来不及将棘爪13另一端压回棘轮14上，棘爪13另一端已腾空越过棘轮14单向齿槽141，从而实现了棘轮14解锁。此时，棘轮14不再受制于棘爪13，可以逆时针转动。
[0046]
通过设置不同规格的弹簧12，或者调整弹簧12的预拉伸量，能够获得适当的弹簧12弹力。棘轮14顺时针旋转时，适当的弹簧12弹力能够将棘爪13另一端压在棘轮14上，不会影响单向锁止效果；棘轮14逆时针旋转时，在棘爪13另一端腾空越过棘轮14单向齿槽141之前，适当的弹簧12弹力不会将腾空的棘爪13另一端压到棘轮14单向齿槽141上，不会影响解锁效果。
[0047]
本实用新型的双态锁紧组件1，采用棘轮机构进行单向锁止，通过棘爪13 在棘轮14弧形凹槽142滑动产生腾空姿态越过棘轮14单向齿槽141实现解锁，无需设计复杂的活动盘和弧形槽以及计算档点在活动盘弧形槽里的活动行程，结构大大简化，能够同时获得可靠的单向锁止效果和解锁效果，解锁时间短，用户体验佳。
[0048]
进一步，棘爪13另一端设有尖端部131和突起部132，尖端部131和突起部132分别设于棘爪13另一端两侧，尖端部131与单向齿槽141对应设置，棘轮14沿第一方向转动使尖端部131滑过单向齿槽141时，尖端部131与单向齿槽141配合单向锁止棘轮14；棘轮14单向锁止时，突起部132位于尖端部131 与弧形凹槽142之间，棘轮14沿第二方向转动使突起部132滑过弧形凹槽142 时，突起部132腾空越过单向齿槽141。
[0049]
尖端部131卡进单向齿槽141时，尖端部131与单向齿槽141对应设置，尖端结构在锁止棘轮14时不会从单向齿槽141中反向滑出，单向锁止效果更可靠。尖端部131和突起部132相邻设置，分别位于棘爪13另一端的两侧。当棘轮14顺时针旋转时，突起部132和尖端部131依次接触棘轮14。当棘轮14逆时针旋转时，尖端部131和突起部132依次接触棘轮14。
[0050]
在尖端部131腾空飞越单向齿槽141过程中，由于弹簧12弹力有将棘爪13 另一端压回棘轮14上的趋势，尖端部131可能在越过单向齿槽141前被弹簧12 压进棘轮14的单向齿槽141内，进而导致解锁失败。
[0051]
突起部132的设置使得棘爪13另一端在弧形凹槽142上有了第二次腾空起飞前的助跑。突起部132的助跑加强了整个棘爪13另一端的腾空态势，尖端部131和突起部132的先后两次腾空起飞的叠加作用共同克服了弹簧12弹力，在被弹簧12压进棘轮14的单向齿槽141之前，使尖端部131和突起部132在腾空过程中成功飞越单向齿槽141，最终完成棘轮14的解锁。
[0052]
进一步，突起部132表面为弧面。
[0053]
突起部132截面为弧形。当需要解锁时，弧形的突起部132在弧形凹槽142 上滑动，突起部132的弧面从靠近尖端部131的一端到远离尖端部131的一端依次与弧形凹槽142接触，在助跑过程中产生旋转上抛的趋势，使得棘爪13另一端从弧形凹槽142腾空后滞空时间更长，从而更容易在被弹簧12压进棘轮14 的单向齿槽141之前成功飞越单向齿槽141，实现
最终的解锁目的。同时，即使万一滞空时间不够，或者弹簧12弹力过强，导致突起部132在飞越过程中被压落在单向齿槽141内，突起部132独特的弧面设计也能够帮助突起部132从单向齿槽141中滑脱出来，进而成功解锁。
[0054]
随着科学技术的发展，自动化成为了一个快速增长的领域。但即便机器已经帮助人类从部分繁重的工作中解脱出来，也还存在许多离不开人工物料搬运的作业场景。
[0055]
申请人发现，当人们用手抬起物料时，通常前臂受力较多，特别是当前臂向上抬起时，物料施加给前臂的力矩更大，前臂更容易疲劳。
[0056]
因此有必要研发一种能够在人们用手抬起物料时，有效降低前臂疲劳度的物料搬运辅具。
[0057]
如图6所示，本实用新型的一种物料搬运辅具，包括第一刚性件21、第二刚性件22和双态锁紧组件1，第一刚性件21一端设有能够连接于人体手腕的连接装置，第一刚性件21另一端固接于棘轮转轴143，第二刚性件22一端活动连接有穿戴式肩套32，第二刚性件22另一端固接于基座11，第一刚性件21带动棘轮14沿第一方向转动使棘爪13另一端滑过单向齿槽141时，棘爪13另一端与单向齿槽141配合单向锁止棘轮14；第一刚性件21带动棘轮14沿第二方向转动使棘爪13另一端滑过弧形凹槽142时，棘爪13另一端腾空越过单向齿槽 141。
[0058]
具体地，第一刚性件21沿人体前臂长度方向设置，第一刚性件21一端通过连接装置固定于人体手腕，另一端固接于双态锁紧组件1的棘轮转轴143，能够带动棘轮14旋转。
[0059]
第二刚性件22沿人体上臂长度方向设置，第二刚性件22一端活动连接于穿戴式肩套32，能够与穿戴式肩套32之间做旋转或扭转动作，第二刚性件22 另一端固接于双态锁紧组件1的基座11，当第二刚性件22保持不动时，棘爪 13也保持不动。
[0060]
双态锁紧组件1位于人体手肘关节处，穿戴式肩套32套接于人体肩膀。
[0061]
当人们用手抬起物料时，人体上臂与第二刚性件22基本保持不动，前臂带动第一刚性件21以及棘轮14相对上臂与第二刚性件22沿第一方向转动。如图 7所示，设第一方向为顺时针方向，随着第一刚性件21的转动，第一刚性件21 与第二刚性件22之间夹角逐渐变小。当前臂抬高至某一角度，使棘爪13另一端滑过单向齿槽141时，棘爪13另一端与单向齿槽141配合单向锁止棘轮14，从而使第一刚性件21与第二刚性件22单向锁止，第一刚性件21无法相对第二刚性件22做逆时针旋转。此时人们前臂可以放松，无需再出很大力来抬起物料，物料施加给前臂的重力会转移到第一刚性件21上，并通过双态锁紧组件1传递到第二刚性件22以及穿戴式肩套32，由比前臂更加强壮的上臂和肩膀承担物料的重量，大大降低了前臂的负担，有效降低了前臂疲劳度，使搬运作业更轻松。穿戴式肩套32与肩膀的接触面积较大，肩膀承受的压强较小，不易疲劳。
[0062]
需要解锁时，首先前臂继续沿第一方向转动，带动第一刚性件21以及棘轮 14转动，棘爪13沿着单向齿槽141的倾斜方向从单向齿槽141滑出并滑过弧形凹槽142。然后前臂带动第一刚性件21以及棘轮14快速沿第二方向转动，即逆时针转动。棘爪13另一端在弧形凹槽142上快速助跑后腾空越过单向齿槽141，实现了棘轮14解锁，第一刚性件21可以恢复双向转动。具体操作时，把物料抬到目的地后，把物料放置于地上，前臂自然上抬一小段并快速下压，即可实现解锁。
[0063]
双态锁紧组件1与第一刚性件21和第二刚性件22之间的初始相对位置可以根据需要来设定。比如，前臂与上臂伸直时，即第一刚性件21与第二刚性件 22之间夹角为180
°
时，
设定棘爪13另一端到棘轮14转轴与棘轮转轴143到单向齿槽141之间夹角为θ，如图7所示，以顺时针转动方向而言，单向齿槽141 位于棘爪13另一端的下游，弧形凹槽142位于单向齿槽141的下游。随着前臂的抬起转动，第一刚性件21与第二刚性件22之间夹角逐渐缩小，当棘爪13另一端到棘轮转轴143与棘轮转轴143到单向齿槽141之间夹角由θ变为0，即棘爪13另一端卡进单向齿槽141，从而实现单向锁止。
[0064]
连接装置为手套33，手套33与穿戴式肩套32之间设有弹性束带31，弹性束带31两端分别连接于手套33和穿戴式肩套32。
[0065]
通过穿戴手套33，能够将第一刚性件21一端位置固定于手腕处，从而前臂转动时能够带动第一刚性件21转动。
[0066]
抬物料时，从地面抬起物料的瞬间往往需要最大力气。设定适当的弹性束带31长度，使第一刚性件21与第二刚性件22之间夹角为180
°
时，弹性束带 31处于拉伸状态。当前臂抬起物料时，连接于穿戴式肩套32的弹性束带31的回缩力使第一刚性件21与第二刚性件22之间夹角变小，能够在抬起物料的瞬间给予前臂很大支持力，有助于减轻前臂的负担。
[0067]
弹性束带31两端分别连接于手套33上端和穿戴式肩套32前端，第一刚性件21连接于手套33下端，第二刚性件22连接于穿戴式肩套32后端。
[0068]
弹性束带31两端分别连接于手套33上端和穿戴式肩套32前端，即将弹性束带31设于前臂和上臂上方，前臂抬起物料时，弹性束带31更容易将第一刚性件21拉向第二肩膀方向，有助于减轻前臂的负担。第一刚性件21连接于手套33下端，第二刚性件22连接于穿戴式肩套32后端，即将第一刚性件21和第二刚性件22设于人体前臂和上臂的后方，当前臂和上臂转动时，带动后方的第一刚性件21和第二刚性件22相应转动，第一刚性件21和第二刚性件22不会对前臂和上臂的活动形成干扰。
[0069]
弹性束带31通过魔术贴34连接于手套33。魔术贴34连接或拆卸比较方便。
[0070]
手套33中部设有弹性凹槽。
[0071]
手掌撑开手套33后，弹性凹槽被打开，弹性凹槽能够容纳多种形状的物料，特别适用于拿取块状、条状或颗粒状的物料。通过弹性材料特性缓冲物料冲击并减小物料掉落风险，可以让物料搬运作业更加省力、安全、舒适。
[0072]
为了实现更好地人机交互，达到工人-物料-作业环境系统的和谐统一，有必要开发一种穿戴式搬运辅具，以人工搬运原则为指导要素，利用重心转移、力量转移、能量转移等方法，旨在提高工作效率、减少职业性肌肉骨骼疾病和经济损失。
[0073]
如图8、图9所示，本实用新型的一种穿戴式搬运辅具，包括2个物料搬运辅具，2个物料搬运辅具分别设有1个穿戴式肩套32，2个穿戴式肩套32之间设有胸部束带4，胸部束带4两侧分别连接于2个穿戴式肩套32，胸部束带4 用于环抱人体胸部，胸部束带4设有胸扣41和长度调节装置。
[0074]
具体地，左手和右手各配置一个物料搬运辅具，能够通过左手和右手两个物料搬运辅具一起协同搬运较长或较重的物料。2个穿戴式肩套32分别穿戴于左肩膀和右肩膀，胸部束带4将左右两个物料搬运辅具连接起来，胸部束带4 的长度调节装置能够适应不同工人的不同胸围，并用胸扣41锁紧。
[0075]
当工人用双手抬起物料时，2个物料搬运辅具中的2个第一刚性件21分别在左前臂和右前臂的带动下向上转动抬起。当转动至某一角度时，2个第一刚性件21均单向锁止。此
时工人左前臂和右前臂可以放松，物料的重量由2个第一刚性件21传递至2个第二刚性件22，进而传递到左上臂、右上臂、左肩膀和右肩膀，进一步通过胸部束带4传递到胸部和背部。通过多次力的转移，将物料施加在左前臂和右前臂的力分别由更强壮有力的左肩膀、右肩膀、胸部和背部承担，大大减轻了左前臂和右前臂的负担，有效降低了左前臂和右前臂疲劳度，使搬运作业更轻松。
[0076]
胸部束带4下方设有腰部束带5，腰部束带5和胸部束带4之间设有x形束带6，x形束带6上端连接于胸部束带4后端，x形束带6下端连接于腰部束带 5后端，腰部束带5用于环抱人体腰部，腰部束带5设有腰扣51和长度调节装置。
[0077]
腰部束带5的长度调节装置能够适应不同工人的不同腰围，并用腰扣51锁紧。物料施加在左前臂和右前臂的力传递到胸部和背部后，进一步通过x形束带6传递到腰部，使得整个身体上部都参与了分担物料的重量。x形束带6覆盖面广，能使大范围的背部都参与力的分担，使背部肌肉不容易受伤，提升了安全性。
[0078]
上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。