ПОВОРОТНОЕ ЗАПОРНОЕ УСТРОЙСТВО ИЛИ МЕХАНИЗМ Российский патент 2024 года по МПК F16C11/04 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

[0001] Настоящее раскрытие относится к области запирания и, в частности, к поворотному запорному устройству или механизму.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0002] В обычном поворотном запорном устройстве или механизме, известном из уровня техники, два соединенных поворотных тела обычно соединены посредством круглого штифта и затем могут быть заперты или отперты с использованием принципа треугольной фиксации (например, подвижного опорного стержня) или посредством запорного устройства или механизма, например, в автоматической двери, откидной кровати, и поворотного опорного стержня, которые выходят наружу из изделия, не только в большой степени влияя на общую эстетику изделия, но и занимающие внешнее пространство и даже затрудняющие нормальное использование такого изделия, так что известное поворотное запорное устройство или механизм трудно сделать популярным в быту. Кроме того, изделия с поворотными запорными механизмами, такие как спинки автоматизированных сидений, руки роботов, захваты роботов, медицинские инструменты, промышленные роботы и сочленения человекообразных роботов, широко распространены в разных областях, включая промышленность, транспорт, медицину, авиакосмическую область и искусственный интеллект. В известном уровне техники вращение обычно осуществляется посредством зубчато-реечной передачи, червячной передачи, ременной передачи или цепной передачи, и для осуществления запирания также используются и другие запорные устройства. Из-за сложной конструкции, высокой стоимости производства, большого размера и других недостатков объем применения поворотного запорного механизма ограничен, особенно в некоторых изделиях или сборочных единицах при особом ограничении по форме и внешнему виду, например, в хирургических роботизированных руках, пальцах человекообразного робота и червях-роботах небольшого размера.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Технические задачи

[0003] Цель настоящего раскрытия заключается в том. чтобы преодолеть недостатки известного уровня техники и заполнить существующие в нем разрывы, поэтому решения технических задач следующие. Посредством осевого перемещения подвижных запорных штифтов в концевых частях двух соединенных поворотных тел эти тела запираются, располагаясь в определенном месте, и отпираются в заданном запорном угловом положении, устраняя недостаток, заключающийся в том, что после поворота с соединением посредством круглого штифта два известных поворотных тела запираются, располагаясь в определенном месте, и отпираются посредством других сложных запорных устройств или механизмов.

Технические решения для указанных задач

Технические решения

[0004] "Головные части подвижных запорных штифтов" в настоящем раскрытии относятся к осевым концевым частям подвижных запорных штифтов в направлении запирания. Части, где подвижной запорный штифт, поворотное тело и другие сборочные единицы настоящего раскрытия находятся в контакте друг с другом, все изготовлены из металлических или неметаллических материалов с определенной жесткостью, чтобы обеспечить нормальную эксплуатацию поворотного запорного устройства или механизма. Общая форма поворотного тела, описанного в настоящем раскрытии, не ограничена, это может быть, например, блок, полоса, лист или стойка, или же она может зависеть от формы изделия или сборочной единицы.

[0005] Поворотное запорное устройство или механизм настоящего раскрытия включает по меньшей мере два поворотных тела, подвижные запорные штифты и приводные устройства или механизмы. Приводные устройства или механизмы включают поворотные приводные устройства или механизмы и осевые приводные устройства или механизмы; взаимосоединенные отверстия под запорные штифты, содержащие сегменты неправильного круглого поперечного сечения, расположены с возможностью прохождения на упомянутых поворотных телах и двух соединенных концевых частях между ними, и подвижные запорные штифты, содержащие сегменты неправильного круглого поперечного сечения, расположены с возможностью прохождения в отверстиях под запорные штифты. Две соединенные концевые части блокируются, когда подвижные запорные штифты движутся в осевом направлении под действием осевых приводных устройств или механизмов в положения запирания, где подвижные запорные штифты входят в отверстия под запорные штифты и блокируются одновременно со стенками последних в двух соединенных концевых частях. Две соединенные концевые части разблокируются, когда подвижные запорные штифты движутся в осевом направлении под действием осевых приводных устройств или механизмов в положения отпирания, где по меньшей мере одна из соединенных концевых частей может быть повернута относительно подвижных запорных штифтов в пределах определенного углового диапазона посредством поворотных приводных устройств или механизмов. В некоторых примерах сегмент неправильного круглого поперечного сечения представляет собой цилиндрический или круглый сегмент с шероховатой поверхностью. В некоторых предпочтительных примерах неправильное круглое поперечное сечение является осесимметричной фигурой, имеющей три или больше симметричные оси, например, правильным многоугольником, вогнутым многоугольником, фигурой зубчатой формы или клапанной формы, имеющей три или больше симметричные оси.

[0006] Предпочтительно, две соединенные концевые части представляют собой, по отдельности, концевую часть соединения со штифтами и подвижную концевую часть, снабженную сквозным пазом; отверстия под запорные штифты расположены с возможностью прохождения вертикально на боковой стороне сквозного паза; две соединенные концевые части соединены с возможностью неотносительного поворачивания посредством введения подвижных запорных штифтов; и концевая часть соединения со штифтами соединяется с подвижными запорными штифтами в целом.

[0007] В некоторых вариантах осуществления поворотные тела соединены последовательно, или соединенная концевая часть на параллельном поворотном теле соединена с одним поворотным телом или с поворотным телом из последовательности. В некоторых примерах на поворотном запорном механизме степень свободы регулируется путем изменения углового положения оси поворота соединенной концевой части. В некоторых таких примерах оси поворота двух соседних соединенных концевых частей перпендикулярны друг другу, позволяя двум разнесенным друг от друга поворотным телам поворачиваться в двух ортогональных направлениях относительно поворотного тела между ними.

[0008] Предпочтительно, подвижной запорный штифт и отверстие под запорный штифт расположены ступенчато, и каждый ступенчатый сегмент неправильной круглой формы имеет конус для подгонки введения, и его поперечное сечение является осесимметричной фигурой с тремя или больше симметричными осями. В двух соседних ступенчатых сегментах максимальная площадь ступенчатого сегмента неправильного круглого поперечного сечения рядом с направлением блокировки подвижного запорного штифта меньше или равна минимальной площади неправильного круглого поперечного сечения другого ступенчатого сегмента.

[0009] Предпочтительно, осевые приводные устройства или механизмы включают упругие элементы, причем упругий элемент расположен прямо или косвенно между подвижным запорным штифтом и поворотным телом и поддерживает давление на подвижной запорный штифт в направлении запирания. В некоторых примерах упругий элемент является предельной пружиной, взаимосоединенные отверстия под предельные пальцы расположены одновременно на концевой части соединения со штифтами и на подвижных запорных штифтах с возможностью прохождения, предельные пальцы расположены с возможностью прохождения в отверстиях под предельные пальцы и фиксированы в осевом направлении в отверстиях под предельные пальцы концевой части соединения со штифтами; и в состоянии запирания расстояние между стороной предельного пальца, обращенной к направлению запирания боковой стенки отверстия под предельный палец подвижных запорных штифтов, и противоположной боковой стенкой отверстия под предельный палец подвижных запорных штифтов больше или равно эффективному расстоянию перемещения подвижного запорного штифта, движущегося в осевом направлении из положения отпирания в положение запирания. Отверстия под предельные пружины расположены с возможностью прохождения на боковых стенках отверстий под предельные пальцы подвижных запорных штифтов в направлении запирания подвижного запорного штифта; и предельная пружина расположена в отверстии под предельную пружину, причем один ее конец нажимает на нижнюю стенку отверстия под предельную пружину, и другой конец нажимает прямо или косвенно на предельный палец.

[0010] Предпочтительно, приводные устройства или механизмы включают поворотные приводные тела или поворотные приводные штифты, причем поворотные приводные тела или поворотные приводные штифты расположены в относительном вращении с одной из двух соединенных концевых частей. В некоторых примерах режимом привода от приводного устройства или механизма является привод от двигателя, пневматический привод, гидравлический привод, червячный привод, зубчато-реечная передача, ременный привод, канатный привод или привод с резервированием или гибридный привод, включающий два или больше из вышеуказанных режимов. В некоторых примерах сквозные отверстия поворотного приводного тела расположены на двух концах подвижного запорного штифта, поворотные приводные тела или поворотные приводные штифты расположены в сквозных отверстиях поворотного приводного тела и прикреплены в осевом направлении к подвижной концевой части. Предельная пружина расположена в сквозном отверстии поворотного приводного тела, причем один ее конец нажимает на подвижной запорный штифт, и другой конец нажимает на поворотное приводное тело или поворотный приводной штифт.

[0011] В некоторых вариантах осуществления отверстия в приводе, соосные и сообщающиеся с отверстиями под запорные штифты подвижной концевой части, расположены на боковых сторонах подвижной концевой части в направлении запирания подвижного запорного штифта. Две симметрично приводимые в движение бобышки расположены радиально на стенке отверстия привода, и линия пересечения плоскостей, где расположены окружные стороны каждой из приводимых в движение бобышек, коллинеарна с осью поворота, причем угол между двумя сторонами установлен на B градусов. Две приводящих бобышки, которые взаимно прижаты к приводимым в движение бобышкам во время поворачивания, расположены радиально на поворотном приводном штифте, и линия пересечения плоскостей, где расположены две окружные стороны каждой из приводящих бобышек, коллинеарна оси вращения, причем угол между этими двумя сторонами установлен на A градусов (A + B ≤ 180). Когда подвижной запорный штифт находятся в положении отпирания, приводящие бобышки обеспечивают поворачивание приводимых в движение бобышек, т.е. подвижная концевая часть и концевая часть соединения со штифтами начинают поворачиваться относительно друг друга.

[0012] В некоторых таких примерах A + B < 180, поворотные приводные устройства или механизмы являются двунаправленными поворотными приводами или механизмами, фланцы расположены радиально на поворотных приводных штифтах, и предельные пружины расположены между сторонами фланцев, обращенными в направлении запирания подвижного запорного штифта и подвижных запорных штифтов. Предельные пружины всегда толкают подвижные запорные штифты в направлении запирания подвижного запорного штифта. N (N - положительное целое число и N≥2) равномерно разнесенных по окружности поворотно-нажимных бобышек расположены на противоположных сторонах фланцев, причем радиан интервала между каждой соседней поворотно-нажимной бобышкой и радиан между двумя окружными сторонами поворотно-нажимных бобышек составляют C градусов (C = 180÷N), линия пересечения плоскостей, где расположены каждая из двух сторон, коллинеарна оси поворачивания подвижной концевой части, и две стороны каждой из поворотно-нажимных бобышек выполнены как поворотно-нажимные уклоны с радианами. N пазов под давлением, которые принимают поворотно-нажимные бобышки, когда подвижной запорный штифт находится в положении запирания, расположены на фланцах, радиально расположенных на торцевых поверхностях головных частей подвижных запорных штифтов или внутренних стенках сквозных отверстий поворотного приводного тела. Когда поворотный приводной штифт поворачивается на 180-(A+B) градусов в положении запирания, т.е., исходном положении, в котором поворотно-нажимная бобышка входит в паз под давлением, поворотно-нажимной уклон вращательно прижимает уклон под давлением до тех пор, пока подвижной запорный штифт не переместится к положение отпирания, в которой точке торцевая поверхность поворотно-нажимной бобышки прижимается к верхней части уклона под давлением паза под давлением, и окружная боковая поверхность приводящей бобышки примыкает к окружной боковой стороне приводной бобышки. Когда приводящая бобышка обеспечивает поворачивание бобышки под давлением на (A+B+C)-180 градусов непрерывно, две соединенные концевые части поворачиваются относительно друг друга в положения запирания, и в это время N поворотно-нажимных бобышек скользяще входят в пазы под давлением одновременно и в соответствии друг с другом, то есть, подвижные запорные штифты перемещаются в положения запирания под давлением предельных пружин. Подобно этому, когда приводящая бобышка обеспечивает обратное поворачивание бобышки под давлением на 180-(A+B) градусов, подвижные запорные штифты перемещаются в положения отпирания, и когда бобышка под давлением продолжает поворачиваться на (A+B+C)-180 градусов, две соединенные концевые части поворачиваются относительно друг друга в исходное положение. Поперечное сечение сегмента подвижного запорного штифта задано как осесимметричный выпуклый многоугольник с тремя или больше симметричными осями, число сторон которого составляет X (X≥4). Когда D≥360÷X, упорные бобышки расположены радиально на боковых стенках подвижных запорных штифтов, и пазы упорных бобышек, взаимодействующие с движением упорных бобышек, расположены на стенках отверстий под запорные штифты в угловом положении запирания. Во время относительного поворачивания бобышки под давлением относительно подвижного запорного штифта под действием приводящей бобышки упорная бобышка прижимается к осевой боковой стенке ступенчатого сегмента отверстия под запорный штифт подвижной концевой части под давлением предельной пружины до тех пор, пока подвижная концевая часть скользяще не войдет в паз упорной бобышки при поворачивании в установленное угловое положение запирания, т.е., подвижные запорные штифты перемещаются в положения запирания, так что подвижные запорные штифты и подвижная концевая часть плавно обходят нежелательные угловые положения запирания в ходе относительного поворачивания.

[0013] В некоторых примерах приводящие бобышки расположены на боковых поверхностях концевых частей поворотно-нажимных приводных штифтов, и пазы под давлением расположены на торцевых поверхностях головных частей подвижных запорных штифтов или на сборочных единицах, соединенных с возможностью вращения с подвижными запорными штифтами.

[0014] В некоторых таких примерах приводные устройства или механизмы одновременно приводят в действие некоторое множество параллельных поворотных тел, содержащих подвижную концевую часть на той же оси поворачивания, и концевые части подвижных запорных штифтов на той же оси поворачивания соединены друг с другом посредством соединительных стержней; и когда соединительные стержни перемещаются из положений запирания в положения отпирания подвижных запорных штифтов, каждый из подвижных запорных штифтов одновременно перемещается из положения запирания в положение отпирания под действием соединительного стержня.

[0015] В некоторых примерах осевыми приводными устройствами или механизмами являются поворотно-нажимные устройства или механизмы, включающие поворотно-нажимные приводные тела, содержащие поворотно-нажимные поворачивающиеся штифты, причем отверстия для поворотно-нажимных устройств, сообщающиеся с запирающими штифтами концевой части соединения со штифтами, расположены на нижних частях сквозных отверстий подвижной концевой части в направлении концевой части соединения со штифтами, и поворотно-нажимные приводные тела расположены в отверстиях под поворотно-нажимные устройства. Поворотно-нажимными поворачивающимися штифтами являются цилиндрические штифты с полудуговыми поворотно-нажимными бобышками, концевые части которых имеют одинаковый диаметр с цилиндрическими штифтами, расположенными радиально в осевых сечениях в торцевых частях цилиндрических штифтов. Отверстия под поворотно-нажимные бобышки, подвижно взаимодействующие с поворотно-нажимными бобышками, расположены с возможностью прохождения на боковых стенках подвижных запорных штифтов, причем поворотно-нажимные бобышки расположены с возможностью прохождения в отверстиях под поворотно-нажимные бобышки, и подвижные запорные штифты перемещаются в положения запирания или положения отпирания, нажимая с возможностью поворачивания на осевые боковые стенки отверстий под поворотно-нажимные бобышки посредством полудуговых поверхностей поворотно-нажимных бобышек.

[0016] В некоторых таких примерах поворотно-нажимными устройствами или механизмами являются пневмодвигатели, гидродвигатели или электродвигатели, закрепленные в отверстиях под поворотно-нажимные устройства. В некоторых таких примерах поворотно-нажимной поворачивающий штифт и поворотно-нажимное приводное тело становятся единым целым, и сообщающиеся между собой впускные отверстия и выпускные отверстия для воздуха расположены на поворотно-нажимном приводном теле, так что после входа во впускные отверстия для воздуха сжатый воздух выводится из выпускных отверстий в направлении, противоположном направлению поворачивания и обеспечивает совместное поворачивание поворотно-нажимного приводного тела и воздушных трубок под действием силы отдачи, создаваемой снаружи.

[0017] В некоторых вариантах осуществления отверстия под опорные штифты расположены на двух соединенных концевых частях одновременно, опорные штифты расположены с возможностью прохождения в отверстиях под опорные штифты, и опорные штифты жестко соединены с одной из соединенных концевых частей и соединены с возможностью поворачивания с другой соединенной концевой частью; и отверстия под запорные штифты опорных штифтов проходят через два конца опорного штифта, отверстия под запорные штифты опорных штифтов, включая отверстия под запорные штифты, содержащие сегменты неправильного круглого поперечного сечения в концевой части соединения со штифтами, и частичные сегменты отверстий под запорные штифты, содержащих сегменты неправильного круглого поперечного сечения, в подвижной концевой части. Две соединенные концевые части и подвижные запорные штифты поддерживаются посредством опорных штифтов, чтобы избежать взаимных напряжений, мешающих поворачиванию подвижной концевой части. В некоторых предпочтительных примерах сегменты неправильного круглого поперечного сечения опорных штифтов введены и закреплены по окружности в сегментах некруглого поперечного сечения внутренних стенок опорных штифтов и жестко соединены в осевом направлении с предельными пальцами в отверстиях под предельные пальцы концевой части соединения со штифтами путем прохода через предельные пальцы опорных штифтов. Хотя предельные пальцы могут играть роль закрепления по окружности, в некоторых примерах детали в местах контакта между предельными пальцами и стенками отверстий под опорные втулки деформируются или разрушаются из-за напряжений, возникающих во время поворачивания.

[0018] В некоторых вариантах осуществления на приводных устройствах между двумя соединенными концевыми частями установлены угловые датчики для отслеживания углового положения запирания.

[0019] В некоторых примерах между двумя соединенными концевыми частями установлен тензодатчик, чтобы определять растягивающие напряжения двух соединенных поворотных тел во время захвата объектов и другие действия в процессе поворачивания. Например, поворотные запорные механизмы для роботизированных рук или роботов.

[0020] В некоторых примерах в двух соединенных концевых частях расположены возвратные торсионные пружины, упомянутая возвратная торсионная пружина установлена на подвижной запорный штифт или опорный штифт, причем один ее конец прикреплен к подвижной концевой части, и другой конец прикреплен к концевой части соединения со штифтами или другим сборочным единицам, прикрепленным в осевом направлении к концевой части соединения со штифтами; и возвратная торсионная пружина позволяет силе, развиваемой устройством привода, преодолевать ее скручивающую силу, так что устройство привода может поворачиваться нормально.

[0021] В некоторых примерах между двумя соединенными концевыми частями расположена пружина предварительного запирания, и сегменты неправильного круглого поперечного сечения на деталях, введенных между подвижными запорными штифтами и подвижной концевой частью, имеют конусы для посадки при введении. В двух противоположных боковых поверхностях между ними рядом с головной частью подвижного запорного штифта двух соединенных концевых частей выполнен зазор для взаимодействия при установке пружины предварительного запирания. Пружина предварительного запирания расположена в зазоре так, чтобы стенка отверстия под запорный штифт подвижной концевой части всегда поддерживалась в состоянии прижатия с подвижным запорным штифтом. Осевое давление, оказываемое на подвижной запорный штифт предельной пружиной, больше чем давление, оказываемое на подвижной запорный штифт пружиной предварительного запирания. Кроме того, с увеличением времени использования, даже если отверстие под запорный штифт увеличится из-за износа между подвижным запорным штифтом и соответствующей стенкой отверстия под запорный штифт, слегка конусные подвижные запорные штифты и стенка отверстия под запорный штифт под давлением предельной пружины и пружины предварительного запирания обеспечивают плотную посадку подвижного запорного штифта и блокировку со стенкой отверстия под запорный штифт в состоянии запирания после того, как он будет смещен в направлении запирания. В некоторых примерах поворотное приводное устройство или механизм является однонаправленным поворотным приводом или механизмом, который, когда две соединенные концевые части остановлены после относительного поворачивания в заданное угловое положение под действием движущей силы, относительно сбрасывается посредством обратного поворачивания под действием возвратной торсионной пружины. В некоторых примерах паз, взаимодействующий с пружиной предварительного запирания, расположен на боковой поверхности зазора, причем один конец пружины предварительного запирания нажимает на дно паза, и другой конец нажимает на боковую поверхность напротив паза или дно паза боковой поверхности.

Преимущества настоящего раскрытия

Преимущества

[0022] 1. Запирающая функция поворотного запорного устройства или механизма настоящего раскрытия реализована в двух соединенных концевых частях. Поворотное запорное устройство или механизм характеризуется простотой, эстетикой, безопасностью и стабильностью, длительным сроком службы, легкостью замены деталей и т.д., имеет большое экономичное значение при использовании и может широко применяться в некоторых изделиях, которые имеют особые требования к внешнему виду и конструкции.

[0023] 2. Поворотное запорное устройство или механизм настоящего раскрытия реализует функцию запирания и отпирания двух соединенных поворотных тел при разных углах запирания посредством задания формы неправильного круглого поперечного сечения подвижных запорных штифтов и отверстий под запорные штифты. Посредством радиального расположения упорных бобышек на боковых стенках подвижных запорных штифтов и размещения пазов для упорных бобышек, взаимодействующих с движением упорных бобышек, на соответствующих стенках отверстий под запорные штифты для запирания в требуемых угловых положениях подвижные запорные штифты и подвижная концевая часть могут плавно обходить нежелательные угловые положения запирания в процессе относительного поворачивания.

[0024] 3. Степень свободы регулируется или задается путем изменения угловых положений оси поворачивания двух соединенных концевых частей.

[0025] 4. Когда два соединенных поворотных тела не могут относительно поворачиваться до желательного угла, например, чтобы реализовать относительное поворачивание двух соединенных поворотных тел в относительно параллельное положение, между двумя соединенными поворотными телами может быть подсоединено вспомогательное поворотное тело подходящей формы и длины.

ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0026] ФИГ. 1 - схема трехмерной конструкции поворотного запорного механизма в первом примере настоящего раскрытия.

[0027] ФИГ. 2 - схема декомпозиции конструкции с ФИГ. 1 (за исключением воздушной трубки).

[0028] ФИГ. 3 - главный вид в разрезе ФИГ. 1.

[0029] ФИГ. 4 - радиальный вид в разрезе поворотного тела средней секции в первом примере.

[0030] ФИГ. 5 - вид в разрезе поворотного тела концевой секции в первом примере.

[0031] ФИГ. 6 - схема конструкции опорного штифта в первом примере.

[0032] ФИГ. 7 - вид в разрезе поворотно-нажимного приводного тела в первом примере.

[0033] ФИГ. 8 - схема конструкции поворотного приводного тела в первом примере.

[0034] ФИГ. 9 - схема трехмерной конструкции поворотного запорного механизма во втором примере настоящего раскрытия.

[0035] ФИГ. 10 - покомпонентное изображение ФИГ. 9.

[0036] ФИГ. 11 - схема декомпозиции конструкции двух соединенных концевых частей во втором примере.

[0037] ФИГ. 12 - вид в поперечном разрезе двух соединенных концевых частей на поворотном теле средней секции во втором примере.

[0038] ФИГ. 13 - схема конструкции между подвижным запорным штифтом с бобышкой под давлением и приводным двигателем во втором примере.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

Примеры настоящего раскрытия

Варианты осуществления настоящего раскрытия

[0039] Далее настоящее раскрытие описано подробно со ссылками на прилагаемые чертежи и примеры. Следует понимать, что описанные ниже конкретные примеры служат только для иллюстрации настоящего раскрытия и не составляют ограничения по настоящему раскрытию.

[0040] Пример 1: со ссылкой на ФИГ. 1-8, поворотный запорный механизм включает: три поворотных тела 2, три подвижных запорных штифта 1, три опорных штифта 23, поворотные приводные тела 3, поворотно-нажимные приводные тела 5, двенадцать воздушных трубок 8, соединители 9 воздушных трубок, стопорные кольца 10 воздушных трубок, возвратные торсионные пружины 24, предельные пружины 7 и установочные пальцы 6.

[0041] Три поворотных тела в этом примере соединены друг с другом последовательно, причем сообщающиеся между собой отверстия под опорные штифты концевой части соединения со штифтами 2.2.2, отверстия под опорные штифты подвижной концевой части 2.2.1 и отверстия под запорные штифты подвижной концевой части 2.1 проходят через две стороны каждой из двух соединенных концевых частей одновременно. Опорные штифты 23 расположены с возможностью прохождения в отверстиях под опорные штифты концевой части соединения со штифтами 2.2.2 и отверстиях под опорные штифты подвижной концевой части 2.2.1, причем наружные стенки частичных сегментов опорных штифтов 23, расположенных с возможностью прохождения в отверстиях под опорные штифты подвижной концевой части 2.2.1 и внутренние стенки отверстий под опорные штифты подвижной концевой части 2.2.1 являются цилиндрическими стенками поворотной посадки. Внутренние стенки отверстий под опорные штифты концевой части соединения со штифтами 2.2.2 и соответствующие наружные стенки частичных сегментов опорных штифтов 23 имеют осесимметричные поперечные сечения с двенадцатью симметричными осями, так что опорные штифты 23 прикреплены по окружности к концевым частям соединения со штифтами. Сообщающиеся между собой отверстия под предельные пальцы концевой части соединения со штифтами 2.3 и отверстия под предельные пальцы опорных штифтов 23.3 расположены с возможностью прохождения радиально на концевых частях соединения со штифтами и опорными штифтами 23, и опорные штифты 23 прикреплены в осевом направлении к концевым частям соединения со штифтами предельными пальцами 4.

[0042] Зубчатые вставные стойки 3.2 расположены на осевых торцевых поверхностях поворотных приводных тел 3 в направлении запирания подвижного запорного штифта 1. Пазы 3.8 для крюков расположены на торцевых поверхностях вставных стоек 3.2, и два крюка 3.7 выше чем пазы 3.8 для крюков расположены в нижних частях пазов 3.8 для крюков. Цилиндрические бобышки 2.8, скользяще взаимодействующие с отверстиями 1.7 приводного устройства, расположены в осевом направлении на внутренних боковых стенках сквозных пазов подвижной концевой части в направлении запирания подвижного запорного штифта 1. Отверстия 2.9 для вставных стоек, взаимодействующие с вставными стойками 3.2, расположены в центрах цилиндрической бобышки 2.8, и отверстия 2-6 для бобышек крюков, взаимодействующие с двумя крюками 3.7, расположены в нижних частях отверстий 2.9 для вставных стоек, и эти два крюка 3.7 подвешены в отверстиях 2-6 для бобышек крюков. Установочные фланцы 3.3, в блокирующей посадке с сегментами некруглого сечения в отверстиях под запорные штифты подвижной концевой части 2.1, т.е. в закреплении по окружности с подвижными концевыми частями, расположены на торцевых поверхностях поворотных приводных тел 3, находящихся на концах поверхность к поверхности/напротив вставных стоек 3.2. Фланцы 3.4 предельных пружин расположены на приводных телах 3, и предельные пружины 7 расположены между фланцами 3.4 предельных пружин и уступами в некруглых сегментах отверстий 1.7 приводного устройства, и предельные пружины 7 должны позволять поворотно-нажимной силе поворотно-нажимных бобышек 5.1 преодолевать их давление и прижиматься с возможностью поворачивания к боковым сторонам внутренних стенок отверстий под поворотно-нажимные бобышки в направлении отпирания до тех пор, пока подвижные запорные штифты 1 не переместятся в положения отпирания.

[0043] Отверстия 2-5 под поворотно-нажимные устройства, которые взаимодействуют с поворотно-нажимными приводными телами 5 и сообщаются с отверстиями 2.1 под запорные штифты, расположены отдельно в поворотном теле 2b средней секции и поворотном теле 2c концевой секции. Пазы 5.2 установочных колец расположены по окружности на поворотно-нажимных приводных телах 5. Отверстия 2.7 под установочные пальцы расположены на частях поворотных тел в нижних частях пазов 5.2 установочных колец. Поворотно-нажимные приводные тела 5 расположены с возможностью поворачивания и в осевом направлении в отверстиях под поворотно-нажимные устройства 2-5 посредством установочных пальцев 6. Полудуговые поворотно-нажимные бобышки 5.1, концевые части которых имеют одинаковый диаметр с поворотно-нажимными поворачивающимися штифтами 3.1, расположены радиально на осевых поперечных сечениях концевых частей поворотно-нажимных поворачивающихся штифтов 3.1. Отверстия 5.3 под поворотно-нажимные бобышки, которые сообщаются с отверстиями 2-5 под поворотно-нажимные устройства и взаимодействуют с возможностью поворачивания с отверстиями 5.1 под поворотно-нажимные бобышки, расположены с возможностью прохождения на боковых стенках подвижных запорных штифтов 1. Отверстия 23.2 для обхода, которые сообщаются с отверстиями 1.1 под поворотно-нажимные бобышки, не препятствуя поворачиванию поворотно-нажимных бобышек 5.1, расположены с возможностью прохождения на боковых стенках опорных штифтов 23, и поворотно-нажимные бобышки 5.1 расположены с возможностью прохождения внутри отверстий под поворотно-нажимные бобышки.

[0044] Отверстия под воздушные трубки поворотно-нажимных приводных тел 5.4 расположены с возможностью прохождения на двух осевых концах каждого из поворотно-нажимных приводных тел. Два сообщающихся между собой впускных отверстия поворотно-нажимных приводных тел 5.5 и выпускные отверстия поворотно-нажимных приводных тел 5.6, которые параллельны поворотным касательным линиям поворотно-нажимных тел, расположены на концах поворотно-нажимных приводных тел 5 напротив поворотно-нажимных бобышек 5.1. Отверстия под воздушные трубки поворотного тела 2a.4 первой секции проходят через две стороны поворотного тела 2a первой секции в направлении двух концов поворотно-нажимного приводного тела. После прохождения через отверстия под воздушные трубки поворотного тела 2a.4 первой секции, четыре воздушные трубки 8 соединяются с двумя впускными отверстиями поворотных приводных тел 3.5 в концевой части соединения со штифтами поворотного тела 2b средней секции и с двумя впускными отверстиями поворотно-нажимных приводных тел 5.5 в отверстиях поворотно-нажимного приводного устройства поворотное тело 2b средней секции посредством соединителей 9 воздушных трубок. Четыре воздушные трубки проходят через отверстия под приводное устройство поворотного тела 2a первой секции, причем две из воздушных трубок 8 соединены с впускными отверстиями поворотно-нажимных приводных тел 5.5 в поворотном теле 2a первой секции, и другие две воздушные трубки 8 после прохождения через отверстия под воздушные трубки поворотно-нажимных приводных тел 5.4 соединены с впускными отверстиями поворотных приводных тел 3.5 в концевой части соединения со штифтами поворотного тела 2a первой секции посредством соединителей 9 воздушных трубок. Две воздушные трубки 8 проходят через отверстия под воздушные трубки поворотно-нажимных приводных тел 5.4 вне поворотного тела 2a первой секции и соединены с впускными отверстиями поворотных приводных тел на подвижной концевой части поворотного тела 2a первой секции посредством соединителей 9 воздушных трубок. Два соединителя 9 введены во впускные отверстия для воздуха поворотно-нажимных приводных тел вне поворотного тела первой секции. Поворотно-нажимные приводные тела вне поворотного тела первой секции соединены с внешним основанием или другими сборочными единицами, чтобы сформировать поворотное запорное устройство или механизм.

[0045] После входа во впускные отверстия 5.5 поворотно-нажимных приводных тел 5 сжатый воздух сбрасывается из выпускных отверстий 5.6 в направлении, противоположном поворачиванию, чтобы одновременно поворачивать поворотно-нажимные приводные тела 5 и воздушные трубки 8 под действием силы отдачи, созданной снаружи. Пазы 5.7 для стопорных колец расположены по окружности на впускных отверстиях поворотно-нажимных приводных тел 5, чтобы блокировать сегменты воздушных трубок 8 на впускных отверстиях поворотно-нажимных тел 5 посредством стопорных колец 10 для воздушных трубок. Подвижные запорные штифты 1 перемещаются в положения запирания или положения отпирания поворотно-нажимными бобышками 5.1, нажимающими с возможностью поворачивания на осевые внутренние стенки отверстий под поворотно-нажимные бобышки 1.8. Таким же образом, после входа во впускные отверстия поворотных приводных тел 3.5 сжатый воздух выходит наружу из выпускных отверстий поворотных приводных тел 3.5, сообщающихся с впускными отверстиями поворотных приводных тел 3.5, в противоположном направлении, чтобы одновременно поворачивать приводные тела 3 и воздушные трубки 8 под действием силы отдачи, создаваемой выходящим сжатым воздухом. В этом примере угловые датчики для отслеживания угла между двумя соединенными поворотными телами могут быть расположены на приводных телах 3.

[0046] Отверстия расположены на внутренних стенках частичных сегментов отверстий под опорные штифты 2.2 в концевой части соединения со штифтами и находятся на направлении блокировки подвижного запорного штифта как вторые отверстия отверстий 2.0 под возвратные торсионные пружины, причем одни концы закреплены в предельных пазах для торсионных пружин подвижной концевой части 2.4, и другие концы закреплены в предельных пазах для торсионных пружин концевой части соединения со штифтами 2.5. Возвратная торсионная пружина 24 позволяет движущей силе приводного устройства преодолевать ее скручивание, так что приводное устройство может поворачиваться нормально.

[0047] В примере 2, который показан на ФИГ. 9-13, поворотный запорный механизм включает параллельное поворотное тело 2h, содержащее три концевых части соединения со штифтами, три поворотных тела gh, каждое из которых содержит только одну подвижную концевую часть, подвижные запорные штифты 1, предельные пружины 7, опорные штифты 23, возвратные торсионные пружины 24, предельные пальцы 4, соединительные стержни 22 и приводной двигатель 3a. Поворотные тела 2g, содержащие только подвижные концевые части, по отдельности соединены с тремя концевыми частями соединения со штифтами параллельного поворотного тела 2h, причем подвижной запорный штифт 1 в каждой из соединенных концевых частей имеет одинаковое направление запирания, и три оси поворачивания лежат на одной прямой линии. Подвижные запорные штифты 1 образуют правильные восьмиугольные призмы с соответствующими сегментами неправильного круглого поперечного сечения стенок отверстий под запорные штифты в целом. Между соседними подвижными запорными штифтами 1 соединительные стержни 22 ввинчены в хвостовые части подвижных запорных штифтов 1 и примыкают к головным частям подвижных запорных штифтов 1.

[0048] Отверстия под опорные штифты концевых частей 2h.2 соединения со штифтами, отверстия под опорные штифты подвижных концевых частей 2g.2 и отверстия под запорные штифты подвижных концевых частей 2g.1, которые перпендикулярны, сообщаются между собой и проходят по двум сторонам сквозных пазов, проходят через концевые части соединения со штифтами и две стороны подвижной концевой части. Опорные штифты 23 расположены с возможностью прохождения в отверстиях под опорные штифты концевых частей 2h.2 соединения со штифтами и отверстиях под опорные штифты подвижных концевых частей 2g.2, при этом они прикреплены по окружности к концевым частям соединения со штифтами и соединены с возможностью поворачивания с подвижными концевыми частями. Внутренние стенки отверстий под опорные штифты подвижных концевых частей 2g.2, расположенные с возможностью прохождения на двух сторонах сквозных пазов 2g.6, и наружные стенки соответствующих сегментов опорных штифтов 23 являются цилиндрическими стенками. Отверстия под запорные штифты 23.1 для опорных штифтов, включающие отверстия под запорные штифты в концевых частях соединения со штифтами и отверстия под запорные штифты в частичных сегментах подвижных концевых частей, проходят по оси через два конца каждого из опорных штифтов 23.

[0049] Отверстия 2h.3 под предельные пальцы концевых частей соединения со штифтами, отверстия под предельные пальцы опорных штифтов 23.3 и отверстия под предельные пальцы подвижных запорных штифтов 1.2, которые проходят вертикально по установочным сквозным отверстиям 2g.3 на нижних стенках сквозных пазов 2g.6, расположены на концевых частях соединения со штифтами, двух радиальных сторонах подвижного запорного штифта 1 и на двух радиальных сторонах опорного штифта 23. Предельные пальцы 4 проходят через установочные сквозные отверстия 2g.3 до входа в нижние стенки отверстий под предельные пальцы концевых частей 2h.3 соединения со штифтами, и концевые части соединения со штифтами жестко соединены с опорными штифтами 23 посредством предельных пальцев 4. В состоянии запирания расстояние от стороны предельного пальца, обращенной в направлении блокировки подвижного запорного штифта, до боковой стенки отверстия под предельный палец подвижных запорных штифтов 1.2 больше или равно эффективному расстоянию перемещения подвижного запорного штифта, движущегося в осевом направлении из положения отпирания в положение запирания. Отверстия под предельные пружины 1.4, проходящие в направлении блокировки подвижного запорного штифта 1, расположены на боковых стенках отверстий под предельный палец подвижных запорных штифтов 1.2. Предельная пружина 7 расположена в отверстии 1.4 под предельную пружину, причем один ее конец нажимает на нижнюю стенку отверстия 1.4 под предельную пружину, и другой конец нажимает на предельный палец 4. Подвижной запорный штифт 1 в осевом направлении и с возможностью перемещения ограничен в отверстии под запорный штифт предельной пружиной 7 и предельным пальцем 4. Боковые стенки предельных пальцев 4 снабжены диагональными пазами 4.5, примыкающими к предельным пружинам 7, так что предельные пальцы 4 постоянно примыкают к нижним стенкам отверстий под предельный палец концевых частей 2h.3 соединения со штифтами за счет диагонального давления от предельных пружин 7, этим предотвращая вход предельных пальцев 4 в установочные сквозные отверстия 2g.3, где они могут мешать подвижным концевым частям.

[0050] Вторые отверстия в качестве отверстий 2h.0 под возвратные торсионные пружины расположены на внутренних стенках отверстий под опорные штифты концевых частей 2h.2 соединения со штифтами рядом с одним концом головной части подвижного запорного штифта. Предельные пазы для торсионных пружин подвижных концевых частей 2g.4 для размещения одного конца возвратной торсионной пружины 24 расположены в осевом направлении на боковых стенках сквозных пазов 2g.6. Предельные отверстия 2h.5 для размещения другого конца возвратной торсионной пружины 24 расположены на внутренних стенках отверстий 2h.0 под возвратные торсионные пружины. Во время установки возвратной торсионной пружины 24 один ее конец сначала вводят в предельное отверстие для торсионной пружины в концевых частях 2h.5 соединения со штифтами и затем возвратную торсионную пружину 24 устанавливают в отверстие 2h.0 для возвратной торсионной пружины; и другой конец входит в отверстие под опорный штифт в подвижных концевых частях посредством деформации, когда подвижную концевую часть вводят в концевую часть соединения со штифтами и затем закрепляют в предельном пазе для торсионной пружины в подвижных концевых частях 2g.4

[0051] Двунаправленный приводной двигатель 3a, соосный с тремя соединенными концевыми частями, расположен на одном конце параллельного поворотного тела 2h в направлении блокировки подвижного запорного штифта. Полая стойка, соответствующая головной части подвижного запорного штифта 1 расположена по оси на торцевой поверхности приводного вала 3a1 двигателя 3a. Две симметричные поворотно-нажимные бобышки 3a.2 расположены по окружности на этой полой стойке, и две симметричные приводящие бобышки 3a.3 расположены радиально на полой стойке. Линия пересечения двух окружных сторон двух приводящих бобышек 3a.3 коллинеарна оси поворачивания при угле 45 градусов между этими двумя сторонами.

[0052] Подвижные концевые части снабжены отверстиями под привод, сообщающимися с отверстиями под запорные штифты, и две симметричные приводимые в движение бобышки 2g-1, которые взаимодействуют с приводящими бобышками 3a.3, расположены на двух концах диаметра удлинительного сегмента стенки отверстия под запорный штифт в направлении запирания подвижного запорного штифта 1. Линия пересечения плоскостей, где расположены две окружные стороны двух приводимых в движение бобышек 2g-1, коллинеарна оси поворачивания при угле 45 градусов между этими сторонами. Полые стойки расположены на торцевых поверхностях подвижных запорных штифтов, и два симметричных паза 1.9 под давлением, совпадающие с поворотно-нажимными бобышками 3a.2, расположены на торцевых поверхностях этих полых стоек. Когда приводной вал 3a.1 поворачивается на 90 градусов из исходного положения, поворотно-нажимные уклоны на двух сторонах поворотно-нажимных бобышек 3a2 нажимают с возможностью поворачивания на уклоны под давлением на две стороны паза 1.9 под давлением до примыкания торцевой поверхности поворотно-нажимных бобышек к верхним частям уклонов под давлением, подвижной запорный штифт перемещается в положение отпирания, и боковые поверхности двух приводящих бобышек 3a.3 примыкают к двум боковым поверхностям приводимых в движение бобышек 2g-1. Когда приводящая бобышка 3a.3 приводит в движение бобышку 2g-1, чтобы повернуть ее на 90 градусов, упорная бобышка 1.5 перемещается в паз для упорной бобышки, две поворотно-нажимные бобышки 3a.2 скользяще входят в пазы 1.9 под давлением одновременно, и две соединенные концевые части поворачиваются в блокирующие угловые положения, то есть, подвижной запорный штифт перемещается в положение запирания под давлением предельной пружины. Когда приводящая бобышка 3a.3 поворачивается на 90 градусов обратно, поворотно-нажимной уклон на другой стороне поворотно-нажимной бобышки 3a.2 прижимает с возможностью поворачивания уклон с другой стороны паза под давлением к торцевой поверхности поворотно-нажимной бобышки 3a.2 до примыкания к верхней части уклона под давлением паза 1.9 под давлением; и в это время подвижной запорный штифт 1 перемещается в положение отпирания, и приводящая бобышка 3a.3 примыкает к приводимой в движение бобышке 2g-1. Когда приводящая бобышка приводит в движение бобышку 2g-1, чтобы повернуть ее на 90 градусов обратно, две соединенные концевые части поворачиваются в исходное положение. После того как три поворотных тела, каждое из которых содержит только одну подвижную концевую часть, будут одновременно соединены со всей конструкцией, приводящая бобышка в процессе поворачивания одновременно приводит в движение три поворотных тела, каждое из которых содержит подвижную концевую часть.

[0053] В случае аварийного отключения питания, если вручную толкнуть соединительный стержень 22 рядом с направлением блокировки подвижного запорного штифта 1, каждый подвижной запорный штифт 1 переместится из положения запирания в положение отпирания под действием соединительного стержня 22. После снятия внешнего усилия соединительный стержень 22 перемещается с подвижным запорным штифтом 1 в исходное положение под действием предельной пружины 7.

[0054] Примеры, приведенные выше, являются только иллюстративными примерами настоящего раскрытия, не предназначены для ограничения настоящего раскрытия и способны реализовать настоящее раскрытие в других специфических формах, но без нарушения сущности или существенных признаков настоящего раскрытия. Поэтому, безразлично с какой точки зрения, эти примеры должны рассматриваться как иллюстративные, а не как ограничивающие. Объем настоящего раскрытия определяет прилагаемая формула изобретения, а не вышеприведенные примеры. Поэтому предполагается, что все изменения, подпадающие под смысл и объем эквивалентных элементов пунктов формулы должны быть включены в настоящее раскрытие.

Промышленная применимость

[0055] Поворотное запорное устройство или механизм настоящего раскрытия может быть применено в разных областях, таких как промышленность, транспорт, проектирование и строительство, медицина, авиакосмическая область и искусственный интеллект. Поворотное запорное устройство или механизм настоящего раскрытия обладает компактной конструкцией, высокой прочностью запирания и уменьшенным числом используемых деталей и может широко применяться в изделиях со специальными требованиями к форме, размеру и характеристикам, особенно в изделиях с высокими требованиями к рабочей среде, таким как роботизированные руки, роботизированные захваты, медицинские инструменты, роботы, промышленные роботы, сочленения человекообразных роботов и черви-роботы небольшого размера.

Настоящее раскрытие относится к области машиностроения, к поворотному запорному устройству или механизму, которое реализует функцию запирания в соединенных концевых частях двух соединенных поворотных тел. Посредством осевого перемещения подвижных запорных штифтов реализуется функция поворачивания и блокировки двух соединенных поворотных тел в заданном угловом диапазоне; посредством задания формы неправильных круглых поперечных сечений подвижных запорных штифтов и отверстий под запорные штифты реализуется функция блокировки и разблокировки двух соединенных поворотных тел при разных углах запирания; и путем изменения угловых положений осей поворачивания двух соединенных концов регулируются или задаются степени свободы. Достигается упрощение конструкции. 6 з.п. ф-лы, 13 ил.

1. Поворотное запорное устройство или механизм, включающее по меньшей мере два поворотных тела, подвижные запорные штифты и приводные устройства или механизмы, в котором приводные устройства или механизмы включают поворотные приводные устройства или механизмы и осевые приводные устройства или механизмы; взаимосоединенные отверстия под запорные штифты, содержащие сегменты неправильного круглого поперечного сечения, расположены с возможностью прохождения на поворотных телах и двух соединенных концевых частях между ними, и подвижные запорные штифты, содержащие сегменты неправильного круглого поперечного сечения, расположены с возможностью прохождения в отверстиях под запорные штифты; две соединенные концевые части блокируются, когда подвижные запорные штифты движутся в осевом направлении под действием осевых приводных устройств или механизмов в положения запирания, где подвижные запорные штифты входят в отверстия под запорные штифты и блокируются одновременно со стенками последних в двух соединенных концевых частях; и две соединенные концевые части разблокируются, когда подвижные запорные штифты перемещаются в осевом направлении под действием осевых приводных устройств или механизмов в положения отпирания, где по меньшей мере одна из соединенных концевых частей может быть повернута относительно подвижных запорных штифтов в пределах заданного углового диапазона посредством поворотных приводных устройств или механизмов.

2. Поворотное запорное устройство или механизм по п. 1, в котором две соединенные концевые части по отдельности представляют собой концевую часть соединения со штифтами и подвижную концевую часть, снабженную сквозным пазом; отверстия под запорные штифты расположены с возможностью прохождения вертикально на боковой поверхности сквозного паза; две соединенные концевые части соединяются посредством введения подвижных запорных штифтов; и концевая часть соединения со штифтами соединяется с возможностью неотносительного поворачивания с подвижными запорными штифтами в целом.

3. Поворотное запорное устройство или механизм по п. 1 или 2, в котором осевые поперечные сечения подвижных запорных штифтов и отверстий под запорные штифты имеют ступенчатую форму в целом; неправильное круглое поперечное сечение ступенчатого сегмента каждого из подвижных запорных штифтов является осесимметричной фигурой с тремя или больше симметричными осями; и в двух соседних ступенчатых сегментах максимальная площадь ступенчатого сегмента неправильного круглого поперечного сечения рядом с направлением блокировки подвижного запорного штифта меньше или равна минимальной площади неправильного круглого поперечного сечения другого ступенчатого сегмента.

4. Поворотное запорное устройство или механизм по п. 1 или 2, в котором осевые приводные устройства или механизмы включают упругие элементы, причем упругий элемент расположен прямо или косвенно между подвижным запорным штифтом и поворотным телом и поддерживает давление на подвижной запорный штифт в направлении запирания.

5. Поворотное запорное устройство или механизм по п. 1 или 2, в котором приводные устройства или механизмы включают поворотные приводные тела или поворотные приводные штифты, причем поворотные приводные тела или поворотные приводные штифты соединены с возможностью поворачивания с одной из двух соединенных концевых частей.

6. Поворотное запорное устройство или механизм по п. 1 или 2, также включающее опорные штифты, в котором отверстия под опорные штифты расположены с возможностью прохождения на двух соединенных концевых частях одновременно, опорные штифты расположены с возможностью прохождения в отверстиях под опорные штифты, и опорные штифты жестко соединены с одной из соединенных концевых частей и соединены с возможностью поворачивания с другой соединенной концевой частью; и отверстия под запорные штифты опорных штифтов проходят через два конца каждого из опорных штифтов, причем отверстия под запорные штифты опорных штифтов включают отверстия под запорные штифты, содержащие сегменты неправильного круглого поперечного сечения в концевой части соединения со штифтами, и частичные сегменты отверстий под запорные штифты, содержащие сегменты неправильного круглого поперечного сечения в подвижной концевой части.

7. Поворотное запорное устройство или механизм по п. 1 или 2, также включающее датчики, причем датчики предназначены для отслеживания отношения между двумя соединенными поворотными телами.