一种用于脚轮锁止和支撑的组合机构的制作方法

1.本实用新型涉及脚轮的技术领域，尤其是涉及一种用于脚轮锁止和支撑的组合机构。


背景技术：

2.随着工业的不断发展，越来越多的设备需要具备可移动的功能，脚轮成为了不可缺少的部件，广泛应用于物流推车、电脑设备、医疗设备等方面。
3.由于部分设备需要具备较高的稳定性，如医疗领域的手术机器人、对平稳性要求较高的测试仪器等，考虑到脚轮锁止后可能仍然会出现转动、晃动的情况，通常设备还具有支撑机构，支撑机构直接接触地面并抬升整个设备，使得脚轮脱离地面，从而提高设备的稳定性。目前，支撑机构和脚轮的锁止机构通常单独设置，从而造成设备整体的尺寸较大，结构紧凑性较差；脚轮的锁止过程、解锁过程、支撑机构对设备的抬升过程都需要借助外力实现，操作过程费力且繁琐。


技术实现要素：

4.本实用新型主要解决现有技术所存在的设备结构紧凑性差、操作过程费力且繁琐的技术问题，提供一种用于脚轮锁止和支撑的组合机构。
5.为了解决上述技术问题实现上述实用新型目的，本实用新型提供一种用于脚轮锁止和支撑的组合机构，包括用于支撑设备的支撑组件和用于锁止脚轮的锁止组件，所述支撑组件包括支撑件和能够驱动所述支撑件沿竖直方向在一初始位置和一支撑状态位置之间往复运动的驱动件，所述支撑件运动至所述支撑状态位置时，所述支撑件的下端低于所述脚轮的下端；所述锁止组件与所述支撑件连接，且所述锁止组件能够在所述支撑件往复运动过程中锁止所述脚轮或解除对所述脚轮的锁止。
6.在一可实施方式中，所述锁止组件包括锁止件，所述锁止件与所述支撑件之间设置有限位件，所述限位件在一第一位置与一第二位置间往复运动设置；当所述限位件位于所述第一位置时，所述限位件限制所述支撑件与所述锁止件沿竖直方向相对运动的自由度；当所述限位件位于所述第二位置时，所述锁止件锁止所述脚轮。
7.在一可实施方式中，所述支撑件的外侧由内而外依次套设有刹车轴套和固定轴套，所述固定轴套在竖直方向固定设置，所述锁止件连接于所述刹车轴套，所述刹车轴套开设有贯穿所述刹车轴套的内外壁的限位通孔，所述限位件为一设置于所述限位通孔的滚珠，所述支撑件的外壁开设有第一凹槽，所述固定轴套的内壁开设有第二凹槽；当所述限位件位于所述限位通孔与所述第一凹槽中，所述限位件位于所述第一位置；当所述限位件位于所述限位通孔与所述第二凹槽中，所述限位件位于所述第二位置。
8.在一可实施方式中，所述刹车轴套的厚度大于所述限位件的半径，且小于所述限位件的直径，所述第一凹槽与所述第二凹槽的深度均小于所述限位件的半径。
9.在一可实施方式中，所述锁止件套设于所述支撑件的外侧，且所述锁止件仅具有
沿竖直方向运动的自由度，所述锁止件沿周向设有多个锁止槽，所述锁止组件还包括连接于所述脚轮的锁止齿，所述锁止齿位于所述锁止槽沿竖直方向的运动轨迹上；当所述锁止齿位于所述锁止槽中，所述锁止件限制所述脚轮绕竖直方向的转动。
10.在一可实施方式中，所述锁止件套设于所述固定轴套的外侧，所述固定轴套固定设置，所述锁止件与所述刹车轴套通过限位销连接，所述固定轴套上开设有贯穿所述固定轴套的内外壁的避让孔，所述限位销穿设于所述避让孔中。
11.在一可实施方式中，所述脚轮固定连接有内齿轮，所述锁止组件还包括位于所述内齿轮与所述锁止件之间的联动件，所述联动件在一第三位置与一第四位置间往复运动设置；当所述联动件位于所述第三位置时，所述脚轮能够自由转动；当所述联动件位于所述第四位置时，所述锁止件抵接所述联动件，所述联动件直接或间接与所述内齿轮啮合，以限制所述脚轮转动。
12.在一可实施方式中，所述锁止组件还包括复位弹性件，在所述复位弹性件的作用下，所述联动件具有自所述第四位置向所述第三位置运动的趋势。
13.在一可实施方式中，所述锁止组件还包括活动设置于所述联动件与所述内齿轮间的刹车齿盘，所述刹车齿盘上设有与所述内齿轮啮合的齿牙；当所述联动件处于所述第三位置时，所述齿牙与所述内齿轮分离，当所述联动件处于所述第四位置时，所述联动件抵接所述刹车齿盘，所述刹车齿盘的所述齿牙与所述内齿轮啮合。
14.在一可实施方式中，所述联动件与所述刹车齿盘均铰接设置，且所述联动件与所述刹车齿盘的铰接轴线平行于所述内齿轮的轴线，所述复位弹性件为扭转弹簧，所述复位弹性件的轴线与所述刹车齿盘的铰接轴线共线，所述复位弹性件用于驱动所述刹车齿盘远离所述内齿轮。
15.相对于现有技术，本实用新型一种用于脚轮锁止和支撑的组合机构具有以下有益效果：
16.通过设置支撑组件和锁止组件，驱动件驱动支撑件上下运动以实现或解除对设备的支撑效果，由于锁止组件连接于支撑件，驱动件驱动支撑件运动的过程中，锁止组件同时工作，从而对脚轮进行锁止或解锁，驱动件相当于支撑组件和锁止组件的共用动力源，一方面取代了操作者手动施力的方式，省力方便，另一方面通过一个驱动件进行驱动，从而减小两者的整体尺寸，有利于提高结构紧凑性。
附图说明
17.图1是本实用新型的实施例的结构示意图；
18.图2是图1的剖视图，示出了脚轮处于未锁止状态的结构；
19.图3是本实用新型的实施例中锁止件的结构示意图；
20.图4是本实用新型的实施例中联动件的结构示意图；
21.图5是本实用新型的实施例中轮片的结构示意图；
22.图6是本实用新型的实施例中刹车齿盘的结构示意图；
23.图7是图1的另一状态下的剖视图，示出了脚轮处于锁止状态的结构；
24.图8是图7中a处的放大示意图，示出了限位件位于第二凹槽和限位通孔中的状态；
25.图9是图1的另一状态的剖视图，示出了脚轮处于锁止状态与支撑状态下的结构。
26.图中标号说明：1、支撑组件；11、支撑件；111、第一凹槽；12、螺纹丝杆；13、丝杆螺母；14、从动齿轮；15、轴承座；151、轴承槽；17、锁紧螺母；2、锁止组件；21、锁止件；211、限位销；212、锁止槽；22、联动件；221、第一段；222、第二段；223、拨杆转轴；224、锁止齿；23、内齿轮；24、复位弹性件；3、脚轮；31、连接轴；32、轮片；4、固定轴套；41、上段；411、避让孔；412、第二凹槽；42、下段；5、外支架；51、第一轴承；52、第二轴承；6、刹车轴套；62、限位通孔；63、限位件；7、刹车齿盘；71、铰接轴；72、齿牙；8、内支架。
具体实施方式
27.为使本实用新型的目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而非全部实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
28.实施例：
29.参照图1和图2，一种用于脚轮锁止和支撑的组合机构，包括支撑组件1和用于锁止脚轮3的锁止组件2，支撑组件1包括沿竖直方向往复运动设置的支撑件11和驱动件(未图示)。驱动件能够驱动支撑件11沿竖直方向在一初始位置和一支撑状态位置之间往复运动，支撑件11运动至支撑状态位置时，支撑件11的下端低于脚轮3的下端，即脚轮3被抬升并脱离地面；支撑件11与锁止组件2连接，在驱动件驱动支撑件11往复运动的过程中，锁止组件2锁止脚轮3或解除对脚轮3的锁止。本实用新型旨在通过设置支撑组件1和锁止组件2，驱动件驱动支撑件11上下运动，从而实现或解除对设备的支撑作用，由于锁止组件2连接于支撑件11，在支撑件11运动的同时，锁止组件2同时工作，从而实现对脚轮3的锁止或解锁过程；驱动件作为支撑组件1和锁止组件2共用的动力源，一方面通过精简结构的方式缩小整体尺寸，提高设备的结构紧凑性，另一方面以机械驱动装置代替人为手动的操作方式，具有省力、便捷的效果。
30.脚轮3与本实用新型涉及的组合机构安装于需要移动的设备(未图示)上，设备可以是医疗领域的手术机器人，也可以是精密的测试仪器，还可以是推车等等，本实用新型对此不作具体限制。通常情况下，同一设备的下端安装有四个呈矩形阵列的脚轮3，本实用新型的组合机构也需要设置四组，每组组合机构与每个脚轮3配套安装。为了实现同时对四个脚轮3锁止或支撑，设备上还安装有控制器(未图示)，控制器为常用的plc、单片机等，四组组合机构中的驱动件均与控制器电连接，从而控制器同时向四个驱动件发送控制指令，使得四个驱动件同时工作或停机。
31.驱动件为常用的电机，支撑件11呈圆柱形状，驱动件与支撑件11之间设置有螺纹丝杆12和丝杆螺母13，丝杆螺母13套设于螺纹丝杆12的外周面，并且两者相互啮合，丝杆螺母13通过螺栓固定连接于支撑件11的上端。驱动件与螺纹丝杆12之间设置有主动齿轮(未图示)和从动齿轮14，主动齿轮卡接于驱动件的输出轴，从动齿轮14卡接于螺纹丝杆12的上端，主动齿轮与从动齿轮14啮合。上述的卡接方式可以是轴与孔之间采用花键连接，也可以是采用平键、销轴、螺栓等限制轴与孔相对转动的自由度，本实用新型对此不作具体限制。主动齿轮的齿数小于从动齿轮14的齿数，从而主动齿轮与从动齿轮14相当于减速器，对驱
动件起到降低转动、增加扭矩的效果。本实用新型实施例中，主动齿轮与从动齿轮14均为斜齿锥齿轮，具有运转平稳，承载能力较高的特点。在一可实施的具体方式中，驱动件可以是常用的气缸或液压油缸，从而同样能够驱动支撑件11上下运动，控制器可以通过与汽缸或液压油缸上的电磁阀电连接的方式同时控制四个驱动件工作。
32.通过支撑组件1对设备进行支撑或解除支撑时，驱动件驱动主动齿轮转动，主动齿轮带动从动齿轮14转动，由于从动齿轮14与螺纹丝杆12卡接，从而螺纹丝杆12绕自身轴线转动，进而丝杆螺母13和支撑件11一起向上或向下运动，以支撑设备或解除对设备的支撑作用。
33.从动齿轮14与丝杆螺母13之间设置有轴承座15，轴承座15能够通过螺栓固定连接于设备，轴承座15的上端向下开始呈环形的轴承槽151，轴承槽151中安装有回转轴承(未图示)，回转轴承套设于螺纹丝杆12的外侧，从而有利于提高螺纹丝杆12的回转精度。轴承座15的上端设置有锁紧螺母17，锁紧螺母17与螺纹丝杆12螺纹连接，锁紧螺母17位于回转轴承的上方，从而有效避免回转轴承向上脱出轴承槽151。
34.设备的下端通过螺栓固定连接有固定轴套4，固定轴套4安装于支撑件11的外侧，固定轴套4的外侧设置有外支架5，外支架5与固定轴套4之间设置有第一轴承51和第二轴承52，第一轴承51和第二轴承52分别位于外支架5的上端和下端，从而外支架5绕竖直直线相对于固定轴套4转动设置。脚轮3包括连接轴31以及两个分别卡接于连接轴31两端的轮片32，连接轴31绕自身轴线转动连接于外支架5，并且连接轴31为水平状态，从而脚轮3不仅具有绕水平直线转动的自由度，还具有绕竖直直线转动自由度，即脚轮3为常用的万向移动轮。
35.参照图2和图3，固定轴套4沿竖直方向划分为上段41和下段42，下段42的内径与支撑件11的外径一致，即固定轴套4的下段42内壁贴合于支撑件11的外壁；固定轴套4的上段41的内径大于支撑件11的外径，固定轴套4的上段41与支撑件11之间还设置有刹车轴套6，刹车轴套6的内壁贴合于支撑件11的外壁，刹车轴套6的外壁贴合于固定轴套4的内壁。固定轴套4与外支架5之间存在柱状空间，锁止组件2包括设置于柱状空间中的锁止件21，锁止件21呈环状，锁止件21上穿设有两个限位销211，限位销211贯穿锁止件21的内、外壁，并且两个限位销211相对设置。固定轴套4的上段41开设有两条相对设置的避让孔411，避让孔411贯穿固定轴套4的内外壁，避让孔411为长度方向沿竖直方向的腰形孔，避让孔411的宽度与限位销211的直径一致；刹车轴套6的外壁开设有两条相对设置的连接孔(未图示)，限位销211伸入锁止件21内圈的部分经过避让孔411插入连接孔，从而锁止件21相对于刹车轴套6固定设置。由于锁止件21的限位销211穿过避让孔411，因此避让孔411限制了锁止件21绕轴线转动的自由度。可以理解的是，连接孔可以是贯穿刹车轴套6内、外壁的通孔，也可以是不贯穿内、外壁的盲孔。
36.参照图2和图4，锁止组件2还包括设置于脚轮3中的联动件22，联动件22沿长度方向划分为第一段221和固定连接于第一段221的第二段222，第一段221和第二段222之间存在夹角，夹角为钝角。夹角处设置有拨杆转轴223，拨杆转轴223垂直于联动件22且与联动件22固定连接，拨杆转轴223的两端分别与两个轮片32转动配合。第一段221的端部固定设置有锁止齿224，锁止件21的下端沿周向开设有多个锁止槽212(见图3)。当锁止齿224位于锁止槽212(见图3)时，由于锁止件21无法转动，则联动件22和脚轮3也无法绕竖直方向转动，
即脚轮3的转动方向被锁定。
37.参照图2和图5，脚轮3上设置有两个内齿轮23，两个内齿轮23与脚轮3的两个轮片32一一对应且固定连接，从而轮片32与内齿轮23同步转动。参照图2与图6，两个轮片32之间还设置有刹车齿盘7，刹车齿盘7的一侧固定连接有两根铰接轴71，两根铰接轴71分别与两个轮片32转动配合，并且铰接轴71的轴线平行于连接轴31和拨杆转轴223。刹车齿盘7远离铰接轴71的一侧设置有两段齿牙72，两段齿牙72分别位于刹车齿盘7沿铰接轴71轴线的两端。在转动刹车齿盘7的过程中，两段齿牙72分别与两个内齿轮23啮合，从而能够限制脚轮3绕连接轴31转动的自由度。锁止组件2还包括设置于脚轮3中的复位弹性件24，本实用新型实施例中，复位弹性件24为两个分别套设于铰接轴71外侧的扭转弹簧，两个轮片32之间设置有内支架8，内支架8在脚轮3滚动的过程中保持固定，复位弹性件24的一端抵接于内支架8，另一端用于勾连刹车齿盘7。由于复位弹性件24的弹性作用，刹车齿盘7的齿牙72与内齿轮23分离，并且刹车齿盘7抵接于第二段222(见图4)的端部。
38.可以理解的是，上述结构中，联动件22的第二段222(见图4)推动刹车齿盘7抵接于内齿轮23，属于联动件22间接啮合于内齿轮23，在另一可实施的方式中，齿牙72可以直接设置于联动件22的第二段222(见图4)，从而联动件22直接与脚轮3的内齿轮23啮合，同样也能起到限制脚轮3滚动的效果。复位弹性件24除了可以是扭转弹簧，在其他可实施的方式中，也可以是螺旋弹簧，也可以是弹片，只需要提供促使刹车齿盘7脱离内齿轮23的弹力即可。
39.参照图7和图8，刹车轴套6上开设有多个沿周向等间距设置的限位通孔62，限位通孔62沿径向贯穿刹车轴套6的内、外壁，支撑件11的外壁设置有第一凹槽111，固定轴套4的内壁设置有第二凹槽412，第一凹槽111与第二凹槽412均为沿周向延伸形成的环形槽。每个限位通孔62中设置有限位件63，限位件63为一滚珠，刹车轴套6的厚度大于限位件63的半径且小于限位件63的直径，使得限位件63的一小部分一定伸出限位通孔62。第一凹槽111与第二凹槽412的尺寸相同，横截面形状为劣弧，并且第一凹槽111或第二凹槽412的深度小于限位件63的半径，从而限位通孔62与第一凹槽111或第二凹槽412形成的空间刚好用于容纳限位件63。当限位件63位于第一凹槽111与限位通孔62中时，限位件63处于第一位置，在限位件63的限位作用下，支撑件11与刹车轴套6之间不存在沿轴向相对运动的自由度，在驱动件的驱动下，支撑件11和刹车轴套6沿竖直方向同步运动；当限位件63位于第二凹槽412与限位通孔62中时，限位件63处于第二位置，由于限位件63的限位作用，刹车轴套6与固定轴套4在竖直方向保持静止，并且驱动件能够单独驱动支撑件11上下运动。
40.为了便于理解，以下提供一种具体的实施场景。参照图2，图中锁止件21位于联动件22的上方，联动件22的锁止齿224(见图4)还未插入锁止件21的锁止槽212(见图3)中，并刹车齿盘7在复位弹性件24的作用下脱离脚轮3的内齿轮23，此时，脚轮3处于完全自由的状态，既能绕竖直方向转动，也能绕自身的连接轴31滚动。当需要锁定脚轮3的转动方向时，控制器(未图示)接收到相应的控制指令，控制器控制驱动件(未图示)工作，驱动件驱动支撑件11下移，由于限位件63处于第一位置，刹车轴套6与支撑件11同步下移；下移过程中，当锁止齿224(见图4)已经位于锁止件21的锁止槽212(见图3)中时，驱动件停止工作，此时，刹车齿盘7与内齿轮23仍然处于未啮合的状态，因此脚轮3绕竖直直线的转动方向被锁定，但能够绕自身的连接轴31自由滚动。
41.参照图7和图8，如果需要完全锁止脚轮3，控制器启动驱动件，驱动件继续驱动支
撑件11和刹车轴套6下移，锁止件21抵接于联动件22，并且推动联动件22的第一段221下移，联动件22绕拨杆转轴223转动，联动件22的第二段222推动刹车齿盘7靠近内齿轮23；当刹车齿盘7与脚轮3中的内齿轮23啮合时，脚轮3不能绕水平直线发生滚动，驱动件停止工作，则脚轮3处于完全锁止的状态。
42.参照图9，当需要将设备整体抬升以提高稳定性时，控制器启动驱动件，驱动件继续驱动支撑件11下移，此时，刹车齿盘7已经抵接内齿轮23，锁止件21和刹车轴套6无法继续下移，限位件63自第一位置移动至第二位置，从而刹车轴套6与固定轴套4通过限位件63保持固定，支撑件11继续下移，支撑件11的下端逐渐伸出外支架5并抵接于地面，从而脚轮3脱离地面，设备由支撑件11进行支撑。
43.参照图8与图9，解除对设备的支撑时，控制器控制驱动件工作，驱动件输出轴的转动方向改变，在丝杆螺母13的带动下，支撑件11逐渐上升。由于复位弹性件24的回弹作用，联动件22的第一段221具有上升的运动趋势，锁止件21和刹车轴套6受到向上的推力。当支撑件11的第一凹槽111与刹车轴套6的限位通孔62位于同一高度时，在刹车轴套6的推动下，限位件63滚入第一凹槽111，从而支撑件11与刹车轴套6同步上升。随着支撑件11的上升，当刹车齿盘7完全脱离内齿轮23，而锁止齿224(见图4)还未脱离锁止件21的锁止槽212(见图3)时，此时，脚轮3处于转动方向被锁定，但可以自由滚动的状态；支撑件11继续上升，当锁止齿224(见图4)脱离锁止件21的锁止槽212(见图3)，此时，脚轮3可以绕竖直方向自由转动，处于完全解锁的状态。
44.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
45.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
46.以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。