1.本发明涉及大型负载的锁紧机构，特别是一种适用于多向冲击和大型负载的锁紧装置。
背景技术：2.大型非刚性约束的设备，例如底部辅以减振器安装的大型设备，一般使用机械锁紧装置进行定位以及固定，这些设备受外部随机冲击以及自身运动惯性等影响，作用于锁紧装置上的冲击力，例如惯性力等较大且力作用方向随机。常见的锁紧机构如刚性锁扣等往往无法适用于此类多方向大冲击重负载工况设备的锁紧。此种工况下，若使用常见的刚性锁紧机构往往存在如下缺点：1、这种刚性锁紧机构往往需要对设备的空间位姿准确性要求较高，且一般只能适用于确定冲击力/负载受力方向的设备进行锁紧；2、当锁紧机构受多方向的冲击力综合作用时，刚性锁紧机构特别是驱动部分的精密部件往往较易受损；例如以液压缸作为锁紧装置时，受到非沿着活塞杆轴向受力则容易损坏液压缸。
3.3、锁紧力难以根据冲击负载情况进行自适应性的调整，容易出现过度锁紧或者锁紧不牢靠等问题。
4.例如，cn109436381b_联动式空间对接锁紧与分离装置及方法或者cn207961333u_一种基于摩擦楔块的双向锁紧机构，或者结构过于复杂，而且也难以承受外部随机冲击。
技术实现要素：5.本发明所要解决的技术问题是提供一种适用于多向冲击和大型负载的锁紧装置，能够便于使大型非刚性约束的设备定位并锁紧，而且能够承受随机冲击以及自身运动惯性的影响。
6.为解决上述的技术问题，本发明的技术方案是：一种适用于多向冲击和大型负载的锁紧装置，包括锁紧装置基座，锁紧装置基座设有三向连杆机构，三向连杆机构中的一个连杆与伸缩装置连接，另一个连杆与锁紧装置基座连接，剩下的连杆与楔块连接，楔块的端头设有斜面，楔形槽固设在负载上，楔形槽上设有楔形面，由伸缩装置驱动楔块向楔形槽的方向往复运动，以使楔块的斜面压在楔形槽上实现锁紧，或者楔块离开楔形槽实现解锁。
7.优选的方案中，所述的锁紧装置基座设有底壁和两个相对布置的侧壁，其中一个靠近楔形槽的侧壁上设有楔块导向框；三向连杆机构的结构为：被动连杆、负载连杆和驱动连杆的一端通过第三销轴连接，驱动连杆的另一端与伸缩装置连接，被动连杆的另一端通过第一销轴与远离楔形槽的侧壁内侧的铰座连接，负载连杆的另一端通过第二销轴与楔块连接，楔块与楔块导向框滑动连接。
8.优选的方案中，驱动连杆沿着x向，被动连杆和负载连杆大致沿着y向。
9.优选的方案中，楔块的端头斜面和楔形面为互相楔紧的面，端头斜面和楔形面沿着伸缩装置的伸缩轴线的方向延展。
10.优选的方案中，伸缩装置与导向块固定连接，导向块通过第四销轴与驱动连杆连接。
11.优选的方案中，在锁紧装置基座设有导向基座，导向基座与导向块滑动连接。
12.优选的方案中，导向块的一端设有螺纹孔，导向块的另一端设有铰接座，铰接座通过第四销轴与驱动连杆连接，在导向块的两侧设有第一导向滑块和第二导向滑块；导向基座的两侧设有第一滑槽和第二滑槽，第一导向滑块在第一滑槽内滑动，第二导向滑块在第二滑槽内滑动。
13.优选的方案中，在楔块端头的斜面上设有摩擦块，摩擦块与楔块固定连接，摩擦块采用锰钢或铬钢；楔形槽采用锰钢或铬钢。
14.优选的方案中，在锁紧装置基座与楔形槽之间设有位移传感器，用于测量锁紧装置基座与负载之间的距离。
15.优选的方案中，锁紧装置设有多套；所述的伸缩装置为气缸、液压缸或电动推杆；根据位移传感器的反馈数据；当伸缩装置为气缸或液压缸时，通过控制压力介质的压力使楔块与楔形槽之间在分离、接触或挤压状态之间切换，接触状态下负载具有沿伸缩装置轴向运动的余量；当伸缩装置为电动推杆，通过控制电动推杆的输出扭矩，使楔块与楔形槽之间在分离、接触或挤压状态之间切换，接触状态下负载具有沿伸缩装置轴向运动的余量。
16.本发明提供了一种适用于多向冲击和大型负载的锁紧装置，与现有技术相比，具有以下的有益效果：1、本发明采用电动推杆时，能够实现锁紧状态的精确控制，便于实现精密设备的锁紧，并且便于实现自动化控制。本发明采用液压缸或气缸时，液压缸或气缸通过传动机构将压力作用于负载上，负载的冲击力除了液压缸或气缸轴向的力之外均会被导向块传递给导向基座承担，而沿液压缸或气缸轴向的力则能很好地被活塞端部的压力介质吸收，因此本发明能比较好的保护锁紧装置或中负载的精密部件。
17.2、本发明的楔块和负载上楔槽的设计，一则可以通过摩擦角的作用实现可靠自锁，同时通过楔形面和斜面的自适应性配合或调整接触区域，即使负载的空间位置并不能准确定位，本发明所述的锁紧装置也能较好地对大型负载进行定位和锁紧。
18.3、本发明作为一个标准模块，模块化程度高，可扩展性好，比如可以根据负载或设备实际情况或工作需要可于负载或设备周遭多处安装本发明所述的锁紧装置，从而实现对不同大小不同形状甚至随机方向大冲击的大型负载或设备进行定位或锁紧。
19.4、由于对负载的锁紧力来源于气缸、液压缸或电动推杆的压力或扭矩，因此通过调节压力或扭矩，能够较好的实现不同程度地锁紧作用并可适用于不同工况或大小的负载，而且液压或气动系统固有的抗冲击特性也能使本发明很好的适应于大冲击负载。
附图说明
20.下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：图1为本发明的整体结构示意图。
21.图2为本发明的俯视图。
22.图3为图2的a-a剖视示意图。
23.图4为本发明的右视图。
24.图5为本发明的楔块与楔形槽局部放大示意图。
25.图6为本发明的导向基座的立体图。
26.图7为本发明的导向块的立体图。
27.图中：锁紧液压缸1，缸体101，活塞杆102，锁紧装置基座2，导向基座3，支撑座31，第一滑槽32，第二滑槽33，第一销轴4，被动连杆5，负载连杆6，驱动连杆7，第二销轴8，楔块9，摩擦块91，楔块导向框10，楔形槽11，楔形面111，第三销轴12，负载13，第四销轴14，导向块15，螺纹孔151，第一导向滑块152，第二导向滑块153，铰接座154，位移传感器16。
具体实施方式
28.实施例1：如图1~4中，一种适用于多向冲击和大型负载的锁紧装置，包括锁紧装置基座2，锁紧装置基座2设有三向连杆机构，三向连杆机构中的一个连杆与伸缩装置连接，另一个连杆与锁紧装置基座2连接，剩下的连杆与楔块9连接，楔块9的端头设有斜面，楔形槽11固设在负载13上，楔形槽11上设有楔形面111，由伸缩装置驱动楔块9向楔形槽11的方向往复运动，以使楔块9的斜面压在楔形槽11上实现锁紧，或者楔块9离开楔形槽11实现解锁。由此结构，沿x向，楔块9与楔形槽11之间由于摩擦力实现定位和锁紧，而沿着z向、y向，由楔块9的端头斜面和楔形槽11的楔形面111限位。伸缩装置固设在锁紧装置基座2上。
29.优选的方案如图1、3中，所述的锁紧装置基座2设有底壁和两个相对布置的侧壁，其中一个靠近楔形槽11的侧壁上设有楔块导向框10；如图1、2中，三向连杆机构的结构为：被动连杆5、负载连杆6和驱动连杆7的一端通过第三销轴12连接，驱动连杆7的另一端与伸缩装置连接，被动连杆5的另一端通过第一销轴4与远离楔形槽11的侧壁内侧的铰座连接，负载连杆6的另一端通过第二销轴8与楔块9连接，楔块9与楔块导向框10滑动连接。
30.优选的方案如图1中，驱动连杆7沿着x向，被动连杆5和负载连杆6大致沿着y向。实际上，被动连杆5和负载连杆6为摆动运动。
31.优选的方案如图1、4中，楔块9的端头斜面和楔形面111为互相楔紧的面，端头斜面和楔形面111沿着伸缩装置的伸缩轴线的方向延展；优选的方案如图1~3中，伸缩装置与导向块15固定连接，导向块15通过第四销轴14与驱动连杆7连接。
32.优选的方案人员如图1、6、7中，在锁紧装置基座2设有导向基座3，导向基座3与导向块15滑动连接。
33.优选的方案如图7中，导向块15的一端设有螺纹孔151，螺纹孔151用于连接活塞杆或电动推杆的端头，导向块15的另一端设有铰接座，铰接座通过第四销轴14与驱动连杆7连
接，在导向块15的两侧设有第一导向滑块152和第二导向滑块153；导向基座3的两侧设有第一滑槽32和第二滑槽33，第一导向滑块152在第一滑槽32内滑动，第二导向滑块153在第二滑槽33内滑动。由此结构，能够承受液压缸、气缸或电动推杆受到的非沿着轴向的分力，避免损坏液压缸、气缸或电动推杆。
34.优选的方案如图7中，在楔块9端头的斜面上设有摩擦块91，摩擦块91与楔块9固定连接，摩擦块91采用锰钢或铬钢；楔形槽11采用锰钢或铬钢。由此结构，能够延长楔块9和楔形槽11的使用寿命。
35.优选的方案中，在锁紧装置基座2与楔形槽11之间设有位移传感器16，用于测量锁紧装置基座2与负载13之间的距离。所述的位移传感器16采用激光位移传感器或霍尔位移传感器。
36.实施例2：优选的方案中，锁紧装置设有多套；多套的锁紧装置布置在负载13的周边。
37.所述的伸缩装置为气缸、液压缸或电动推杆；根据位移传感器16的反馈数据；即在自动控制过程中，通过位移传感器16反馈锁紧装置基座2与负载13之间的距离数据。
38.当伸缩装置为气缸或液压缸时，通过控制压力介质的压力，即通过调节给气缸或液压缸供应压力介质的回路上的压力，通常由调节回路上溢流阀的溢流压力实现，即超出预设压力，则溢流阀的溢流口开启，进行回油或排气，从而较精确的控制压力介质的压力。气缸或液压缸的压力控制使楔块9与楔形槽11之间在分离、接触或挤压状态之间切换，接触状态下负载13具有沿伸缩装置轴向运动的余量；在分离状态下，锁紧装置将负载13松开；在挤压状态下，锁紧装置将负载13锁紧。在受到沿着活塞杆轴向冲击时，由导向基座3承受非轴向分力，而活塞杆吸收并缓冲轴向分力。在接触状态下，负载13能够沿着楔形槽11滑动，即图1中的x向滑动，以适应某些需要单方向缓冲的工况。当伸缩装置为电动推杆，通过控制电动推杆的输出扭矩，使楔块9与楔形槽11之间在分离、接触或挤压状态之间切换，接触状态下负载13具有沿伸缩装置轴向运动的余量。
39.当伸缩装置为电动推杆，通过控制电动推杆的输出扭矩，使楔块9与楔形槽11之间在分离、接触或挤压状态之间切换，接触状态下负载13具有沿伸缩装置轴向运动的余量。电动推杆的优点是能够方便的控制输出扭矩，进而精确控制锁紧装置基座2与负载13之间的压力以及距离。电动推杆上设有霍尔角度传感器，便于控制电动推杆的驱动电机的转角，能够以更简洁的结构实现锁紧动作控制。
40.上述的实施例仅为本发明的优选技术方案，而不应视为对于本发明的限制，本技术中的实施例及实施例中的特征在不冲突的情况下，可以相互任意组合。本发明的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本发明的保护范围之内。
技术特征：1.一种适用于多向冲击和大型负载的锁紧装置，包括锁紧装置基座（2），其特征是：锁紧装置基座（2）设有三向连杆机构，三向连杆机构中的一个连杆与伸缩装置连接，另一个连杆与锁紧装置基座（2）连接，剩下的连杆与楔块（9）连接，楔块（9）的端头设有斜面，楔形槽（11）固设在负载（13）上，楔形槽（11）上设有楔形面（111），由伸缩装置驱动楔块（9）向楔形槽（11）的方向往复运动，以使楔块（9）的斜面压在楔形槽（11）上实现锁紧，或者楔块（9）离开楔形槽（11）实现解锁。2.根据权利要求1所述的一种适用于多向冲击和大型负载的锁紧装置，其特征是：所述的锁紧装置基座（2）设有底壁和两个相对布置的侧壁，其中一个靠近楔形槽（11）的侧壁上设有楔块导向框（10）；三向连杆机构的结构为：被动连杆（5）、负载连杆（6）和驱动连杆（7）的一端通过第三销轴（12）连接，驱动连杆（7）的另一端与伸缩装置连接，被动连杆（5）的另一端通过第一销轴（4）与远离楔形槽（11）的侧壁内侧的铰座连接，负载连杆（6）的另一端通过第二销轴（8）与楔块（9）连接，楔块（9）与楔块导向框（10）滑动连接。3.根据权利要求2所述的一种适用于多向冲击和大型负载的锁紧装置，其特征是：驱动连杆（7）沿着x向，被动连杆（5）和负载连杆（6）大致沿着y向。4.根据权利要求1所述的一种适用于多向冲击和大型负载的锁紧装置，其特征是：楔块（9）的端头斜面和楔形面（111）为互相楔紧的面，端头斜面和楔形面（111）沿着伸缩装置的伸缩轴线的方向延展。5.根据权利要求2所述的一种适用于多向冲击和大型负载的锁紧装置，其特征是：伸缩装置与导向块（15）固定连接，导向块（15）通过第四销轴（14）与驱动连杆（7）连接。6.根据权利要求5所述的一种适用于多向冲击和大型负载的锁紧装置，其特征是：在锁紧装置基座（2）设有导向基座（3），导向基座（3）与导向块（15）滑动连接。7.根据权利要求5所述的一种适用于多向冲击和大型负载的锁紧装置，其特征是：导向块（15）的一端设有螺纹孔（151），导向块（15）的另一端设有铰接座，铰接座通过第四销轴（14）与驱动连杆（7）连接，在导向块（15）的两侧设有第一导向滑块（152）和第二导向滑块（153）；导向基座（3）的两侧设有第一滑槽（32）和第二滑槽（33），第一导向滑块（152）在第一滑槽（32）内滑动，第二导向滑块（153）在第二滑槽（33）内滑动。8.根据权利要求1所述的一种适用于多向冲击和大型负载的锁紧装置，其特征是：在楔块（9）端头的斜面上设有摩擦块（91），摩擦块（91）与楔块（9）固定连接，摩擦块（91）采用锰钢或铬钢；楔形槽（11）采用锰钢或铬钢。9.根据权利要求8所述的一种适用于多向冲击和大型负载的锁紧装置，其特征是：在锁紧装置基座（2）与楔形槽（11）之间设有位移传感器（16），用于测量锁紧装置基座（2）与负载（13）之间的距离。10.根据权利要求9所述的一种适用于多向冲击和大型负载的锁紧装置，其特征是：锁紧装置设有多套；所述的伸缩装置为气缸、液压缸或电动推杆；根据位移传感器（16）的反馈数据；
当伸缩装置为气缸或液压缸时，通过控制压力介质的压力使楔块（9）与楔形槽（11）之间在分离、接触或挤压状态之间切换，接触状态下负载（13）具有沿伸缩装置轴向运动的余量；当伸缩装置为电动推杆，通过控制电动推杆的输出扭矩，使楔块（9）与楔形槽（11）之间在分离、接触或挤压状态之间切换，接触状态下负载（13）具有沿伸缩装置轴向运动的余量。
技术总结本发明提供一种适用于多向冲击和大型负载的锁紧装置，包括锁紧装置基座，锁紧装置基座设有三向连杆机构，三向连杆机构中的一个连杆与伸缩装置连接，另一个连杆与锁紧装置基座连接，剩下的连杆与楔块连接，楔块的端头设有斜面，楔形槽固设在负载上，楔形槽上设有楔形面，由伸缩装置驱动楔块向楔形槽的方向往复运动，以使楔块的斜面压在楔形槽上实现锁紧，或者楔块离开楔形槽实现解锁。本发明能够以简洁的结构，实现对不同大小不同形状甚至随机方向大冲击的大型负载或设备进行定位或锁紧。大冲击的大型负载或设备进行定位或锁紧。大冲击的大型负载或设备进行定位或锁紧。
技术研发人员：王内 赖齐暐 钱源 胡军华 曾保平 吴勇 彭云飞 余武斌 刘贻欧 毛旭耀 吴正江 万涛 毋迪 李斌 张宇 张润林 伍健 王泽
受保护的技术使用者：中国船舶重工集团公司第七一九研究所
技术研发日：2022.07.11
技术公布日：2022/11/1
