一种旋转双向自锁机构的制作方法

1.本实用新型涉及机械零部件技术领域，具体地讲是一种旋转双向自锁机构。


背景技术：

2.自锁机构在现有的机械领域中是一个常用的部件，随着机械结构的不断发展，旋转双向自锁机构的需求越来越大，尤其是在机器人方面，双向自锁机构能显著增加结构的安全性。为此有人采取使用电磁控制的刹车机构作为锁紧机构，虽然可以达到实时锁紧的目的，但是这种锁紧机构的尺寸一般较大，而且需要消耗的能耗也不小，带来的成本上升问题是不可忽视的，因此机械式的自锁机构更加受欢迎。
3.但是现有的双向自锁机构通常都是使用行星轮、差速器或者是齿轮与棘爪的组合体来达到双向自锁的，这样的双向自锁机构结构复杂、成本高、尺寸较大，无法应用在越来越小型化的机器人中，而且现有的双向自锁机构在反向自锁的时候还会产生回程间隙，这对精细化控制的机器人来说是无法适用的，比如需要一只机械手抓握物体，如果有回程间隙，可能握紧之后的微小回程间隙会导致物体松动掉落，造成意外伤害。
4.因此设计一种机械式的小型化、效率高、成本低、没有回程间隙的旋转双向自锁机构是十分有必要的。


技术实现要素：

5.本实用新型突破了现有技术的难题，设计了一种机械式的小型化、效率高、成本低、没有回程间隙的旋转双向自锁机构。
6.为了达到上述目的，本实用新型设计了一种旋转双向自锁机构，包括输出轴、输入轴，所述输出轴的一端与负载相连，输入轴一端则与电机相连接，其特征在于：输出轴的另一端与锁紧部件相固定，所述锁紧部件上开设有安装孔与装配槽，所述安装孔内安装有弹性部件，所述弹性部件的两端伸出所述锁紧部件并与限位柱相抵触，所述限位柱的侧壁与弹性部件的端部、装配槽的外侧面相接触，所述限位柱的两端则分别与所述锁紧部件、所述限位部件紧密抵触；
7.所述限位部件固定在输入轴的另一端，所述限位部件的内壁设有与所述装配槽相配合的装配齿，使所述限位部件与所述锁紧部件可以安装配合，从而将所述弹性部件、所述限位柱固定在两者内部，形成锁紧组合件；
8.在锁紧组合件外部套设套筒，所述套筒的内壁也与限位柱的侧壁相接触。
9.进一步的，所述锁紧部件与所述输出轴为一体化部件，所述锁紧部件上设有装配槽齿，所述装配槽齿的一侧面为平面，另一侧面为弧面，两个装配槽齿的平面相对设置形成所述装配槽。
10.进一步的，所述锁紧部件上还设有安装翼，所述安装翼位于所述装配齿的弧面外侧，两者为一体化设计，所述安装翼上开设有纵向通孔，即为所述安装孔。
11.进一步的，所述锁紧部件的中央位置开设有连接轴孔。
12.进一步的，所述限位部件的中央设有连接轴。
13.进一步的，所述限位柱的数量是弹性部件数量的2倍。
14.进一步的，所述装配槽的数量、装配齿、安装翼的数量相同，均至少为2个。
15.进一步的，所述装配槽、装配齿、安装翼的布局方式均为旋转对称，对称中心为相应部件的中心点。
16.进一步的，所述的弹性部件为弹簧。
17.本实用新型与现有技术相比，本实用新型简化了结构，没有使用行星轮、差分器等大型零件，仅设计了特殊的锁紧部件与限位部件，只需要用铣刀铣出相应的结构即可，简化了加工流程和加工成本，同时减少传递层级，提高机构效率；而且由于本实用新型结构简单，只需要改变设计参数，就可以做出不同大小尺寸的自锁机构，尺寸小的自锁机构，能适用很多精密微小机构，尺寸大的自锁机构，能应用在需要大扭矩的场景；本实用新型利用弹簧进行定位，使得限位柱始终与套筒内壁侧面、装配槽齿的弧面之间接触，从而消除自锁回程间隙，极大提高了自锁机构的安全性和可靠性。
附图说明
18.图1为一具体实施例中一种旋转双向自锁机构的结构分解图。
19.图2为一具体实施例中一种旋转双向自锁机构中锁紧部件的俯视图。
20.其中，1为输出轴，2为输入轴，3为锁紧部件，4为弹性部件，5为限位柱，6为限位部件，7为套筒；
21.其中，3
‑
1为安装孔，3
‑
2为装配槽，3
‑
3为装配槽齿，3
‑
4为安装翼，3
‑
5为连接轴孔；6
‑
1为装配齿，6
‑
2为连接轴。
具体实施方式
22.下面结合附图对本实用新型做进一步描述，但不作为对本实用新型的限定。
23.需说明的是，本实用新型附图均采用简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本实用新型实施例的目的。
24.参见图1，本实用新型设计了一种旋转双向自锁机构，包括输出轴1、输入轴2，所述输出轴1的一端是一个轴孔，其中车有螺纹，用来与负载相连，输出轴1的另一端则用铣刀铣出锁紧部件3，用于和输入轴相配合，同时所述锁紧部件3上开设有安装孔3
‑
1与装配槽3
‑
2，所述安装孔3
‑
1内安装有弹性部件4，具有接触自锁的作用，所述弹性部件4的两端伸出所述锁紧部件3后与限位柱5相抵触，所述限位柱5的侧壁与弹性部件4的端部、装配槽3
‑
2的外侧面相接触，所述限位柱5的两端则分别与所述锁紧部件3、所述限位部件6紧密抵触，起到锁紧作用，同时当负载具有反向带动输出轴的趋势时，可以立即锁紧本实用新型机构。
25.而输入轴2一端也设有轴孔，同样的该轴孔车有螺纹，用来与则与电机相连接，所述输入轴2的另一端则同样是利用铣刀铣出限位部件6，所述限位部件6的内壁设有与所述装配槽3
‑
2相配合的装配齿6
‑
1，使所述限位部件6与所述锁紧部件3可以安装配合，即装配齿6
‑
1与装配槽3
‑
2配合安装、连接轴6
‑
2与连接轴孔3
‑
5配合安装，从而将所述弹性部件4、所述限位柱5固定在两者内部，形成锁紧组合件。
26.在锁紧组合件外部套设套筒7，所述套筒7的内壁也与限位柱5的侧壁相接触。
27.本实用新型最终能够实现的功能是输入轴2一侧可以主动自由正反转，而输出轴1一侧一旦和输入轴2具有反向转动趋势就会锁紧无法转动的目的。
28.参见图2，优选的，锁紧部件3与所述输出轴1为一体化部件，防止在转动的过程中锁紧部件3与输出轴1脱离，造成锁紧无效。所述锁紧部件3上设有装配槽齿3
‑
3，所述装配槽齿3
‑
3的一侧面为平面，另一侧面为弧面，两个装配槽齿3
‑
3的平面相对设置形成所述装配槽3
‑
2。
29.优选的，所述锁紧部件3上还设有安装翼3
‑
4，所述安装翼3
‑
4位于所述装配齿6
‑
1的弧面外侧，两者为一体化设计，所述安装翼3
‑
4上开设有纵向通孔，即为所述安装孔3
‑
1。
30.参见图1，设计了2个装配槽、2个安装翼、2个装配齿，使用了2个弹簧作为弹性部件，4个限位柱，共同形成本实用新型所设计的旋转双向自锁机构。
31.当然的，在具体实施中，根据所需要的情况不同，可以使用不同数量的装配槽3
‑
2、装配齿6
‑
1、安装翼3
‑
4，但是需要注意的是，这三者的数量必须是相同的，否则将无法达到对应配合自锁的目的，同时它们的数量均至少为2个，如果少于2个则会导致自锁效果极差，无法满足机械要求。
32.而相应的，限位柱5的数量则应该是弹性部件4数量的2倍，因为在弹性部件的两端均要设计限位柱5，防止弹性部件4从安装孔3
‑
1中脱出。
33.而且在布局的过程中，为了满足机械美感与载荷平衡所述装配槽3
‑
2的数量、装配齿6
‑
1、安装翼3
‑
4的布局方式均为旋转对称，对称中心为相应部件即锁紧机构、限位机构的中心点。
34.同样的，本领域技术人员可以根据现实情况的需要，选择采用合适的弹性部件4。
35.在具体实施中，采用如图1所示的旋转双向自锁机构，为了方便表达，给4个限位柱分别编号为a、b、c、d。
36.当输入轴2顺时针转动一定角度，限位部件6上的限位面推动限位柱a和限位柱c相对输出轴1运动，从而使限位柱a和限位柱c脱离套筒7内壁，即与套筒7内壁从接触变为不接触，然后限位部件6上装配齿6
‑
1的侧面接触到锁紧部件3装配槽3
‑
2的侧面，开始推动输出轴1顺时针转动。
37.当输入轴2停止顺时针转动，不再提供转矩时，输出轴1由于负载力的作用，会有逆时针转动的趋势即回弹趋势，此时限位柱b在装配槽齿3
‑
3的弧面和套筒7内壁所形成的空间内，此时压力角大小在5
°
～10
°
左右，小于摩擦角，因此限位柱b只能在其中发生滚动，而不能发生滑动，又由于限位柱b在滚动时，装配槽齿3
‑
3的弧面和套筒7内壁会发生相对运动，而这个运动会使限位柱b与两者之间的相切点的间距变小，限位柱b受压，导致限位柱b无法发生滚动，从而阻止装配槽齿3
‑
3的弧面和套筒7内壁相对运动，同理，限位柱d也会阻止装配槽齿3
‑
3的弧面和套筒7内壁相对运动，由于套筒7是固定不动的，所以装配槽齿3
‑
3的弧面所在的输出轴1也不能运动，从而产生自锁效果。
38.同理，当输入轴2逆时针转动时，限位柱b和限位柱d被推开解锁，然后带动输出轴1逆时针转动。
39.当输入轴2停止逆时针转动，不再提供转矩的时候，输出轴1则具有顺时针转动的趋势，跟上述同理，此时是限位柱a和c处于装配槽齿3
‑
3的弧面和套筒7内壁所形成的空间内，通过相同的原理、过程，达成锁紧效果。
40.由上述可知，本实用新型可以实现输入轴一侧可以主动自由正反转，而输出轴一侧一旦和输入轴具有反向转动趋势就会锁紧无法转动，在保持了实时自锁的功能，同时由于弹簧能使限位柱始终保持与套筒的接触，进而消除自锁回程间隙，显著提高机构的实时自锁功能，更加稳定可靠，同时本实用新型结构简单成本低适合产品大量推广，尺寸小有利于机构的小型化，尤其是小微型产品方面有广泛的应用领域，而且本实用新型是纯机械控制不采用电磁控制，能耗减少，显著增加产品的续航时长，减少电池体积，也更节能。
41.以上详细描述了本实用新型的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本实用新型的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本实用新型的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。