專利名稱：一種具有測力功能的柔索牽引裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是ー種機械傳動領(lǐng)域的柔索牽引裝置。
背景技術(shù)：
柔索驅(qū)動作為一種新興的傳動方式，具有良好的應用前景。在對精度要求不高的情況下，柔索驅(qū)動在加工、裝配、航空航天、醫(yī)療康復及工程領(lǐng)域已經(jīng)得到了廣泛的應用。柔索驅(qū)動具有以下優(yōu)點(I)柔順性好，不會產(chǎn)生剛性沖擊；(2)負載自重比大，即在単位重量下柔索具有很高的承載能力；(3)環(huán)境適應能力強，易于可重構(gòu)、模塊化設(shè)計；(4)柔索慣性小，響應速度快；(5)傳動靈活，工作空間大。在柔索驅(qū)動中，柔索牽引裝置尤為重要。關(guān)于柔索牽引裝置，國內(nèi)外關(guān)于柔索牽引裝置的專利中具有零位調(diào)節(jié)的繩索張カ檢測機構(gòu)(專利號為CN201010155278.8)提供了一種能夠檢測柔索動態(tài)、靜態(tài)張カ的裝置，但是該裝置限制了柔索的傳動方向，縮小了柔索的工作空間；可重構(gòu)式柔索驅(qū)動并聯(lián)機器人及其驅(qū)動裝置(專利號為CN200910088558. 9)提供了一種驅(qū)動模塊可以使柔索工作穩(wěn)定不脫落，井能保證柔索有序排列，在斷電的情況下不會造成柔索松弛和相互纏繞的情況，但是該裝置無法檢測柔索張力。Continuous cable rotary drive apparatus (專利號為US 5562556)提供了一種旋轉(zhuǎn)裝置來牽引纏繞柔索，但是柔索在該裝置中極易脫落，工作不穩(wěn)定。目前，動態(tài)檢測柔索張カ的主要方法是將傳感器置于柔索中間，傳感器跟隨柔索一起運動，但是這樣増大了測量誤差，在力精度要求較高的場合，會嚴重影響カ控制效果。為了充分發(fā)揮柔索驅(qū)動的優(yōu)勢，綜合分析現(xiàn)有的柔索牽引裝置的優(yōu)劣，具有測カ功能的柔索牽引裝置須滿足以下幾個要求牽引裝置結(jié)構(gòu)緊湊、占用空間小，便于可重構(gòu)和模塊化設(shè)計；能實現(xiàn)多自由度的柔索牽引，柔索不脫落、卡死，工作效率高；實時動態(tài)檢測柔索張力，測量誤差低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供具有結(jié)構(gòu)簡單緊湊、體積小等特點的ー種具有測カ功能的柔索牽引裝置。本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的本發(fā)明ー種具有測カ功能的柔索牽引裝置，其特征是包括支架、光電編碼器、安裝在支架上的輸出導向裝置、電機、端蓋、安裝在支架里測カ導向裝置、牽引輪和固定導向裝置；所述的測カ導向裝置包括信號線、S型拉カ傳感器、導向輪，S型拉カ傳感器安裝在支架里，信號線安裝在S型拉カ傳感器上并穿出支架，導向輪通過導向輪支架安裝在S型拉力傳感器上，牽引輪與導向輪相切布置；所述的固定導向裝置包括固定導向輪、固定導向支架，固定導向輪通過固定導向支架安裝在支架里；電機一端連接光電編碼器、另一端連接牽引輪，柔索穿過輸出導向裝置纏繞在固定導向輪、導向輪和牽引輪上。本發(fā)明還可以包括
I、所述的輸出導向裝置包括輸出導向輪、輸出導向輪支架，輸出導向輪有三個、均安裝在輸出導向輪支架上，三個輸出導向輪相鄰夾角均為120度，輸出導向輪支架中空、且能夠繞軸心自由轉(zhuǎn)動，柔索穿過三個輸出導向輪輪槽組成的圓形通道和輸出導向輪支架。2、還包括防脫落裝置，所述的防脫落裝置包括尼龍輪、彈簧支架，彈簧支架安裝在支架里，尼龍輪連接彈簧支架，尼龍輪壓緊在牽引輪的柔索輸出部位，同時尼龍輪跟隨牽引輪轉(zhuǎn)動。3、柔索經(jīng)過固定導向裝置后，牽引方向改變90°輸出本發(fā)明的優(yōu)勢在干結(jié)構(gòu)簡單緊湊、體積小，整體模塊化設(shè)計，便于安裝和運輸。在工作過程中，柔索經(jīng)過導向輪輸出，避免了和本體發(fā)生滑動摩擦，降低了傳動阻尼；同時，柔索在傳動過程中不脫落、不松動，提高了傳動效率。3個夾角120°分布的輸出導向輪保證了柔索始終經(jīng)過輸出導向輪的輪槽輸出，當柔索牽引方向發(fā)生改變時，輸出導向裝置跟隨柔索發(fā)生相應的轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)了空間多自由度的柔索牽引，擴大了柔索牽引裝置的工作范圍。拉カ傳感器的測量值是實際柔索張力的2倍，降低了傳感器噪聲對實際柔索張カ值的影響；傳感器固定放置，避免了傳感器運動引起的測量誤差，提高了測量精度。


圖I是本發(fā)明具有測カ功能的柔索牽引裝置的總體裝配圖；圖2是本發(fā)明具有測カ功能的柔索牽引裝置除去端蓋的裝配圖；圖3是本發(fā)明具有測カ功能的柔索牽引裝置除去端蓋的主視圖；圖4是輸出導向裝置與支架的裝配爆炸圖；圖5是輸出導向裝置的俯視圖；圖6是柔索張カ測量原理圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖舉例對本發(fā)明做更詳細地描述結(jié)合圖I 6，本發(fā)明的總體裝配圖如圖I所示，去掉端蓋后的裝配圖如圖2所示，去掉端蓋后的主視圖如圖3所示具有測カ功能的柔索牽引裝置由支架5、永磁直流カ矩電機4、光電編碼器3、牽引輪8、防脫落裝置10、測カ導向裝置7、固定導向裝置9、輸出導向裝置2、柔索I、端蓋6和力信號處理模塊等幾部分組成。永磁直流力矩電機4連接在支架5上，其輸出端和尾部分別接有牽引輪8和光電編碼器3，牽引輪8上纏繞著柔索I。所述的防脫落裝置10由尼龍輪10_1和彈簧支架10_2兩部分組成。防脫落裝置10被安裝在支架5的內(nèi)壁左側(cè)，依靠彈簧支架10_2，尼龍輪10_1被壓緊在牽引輪8上部、靠近柔索輸出端的部分。所述的測カ導向裝置7由信號線7_1、S型拉カ傳感器7_2、導向輪支架7_3、托架7_4及導向輪7_5組成。S型拉カ傳感器7_2通過兩端的螺紋孔連接支架5及導向輪支架7_3相連。信號線7_1經(jīng)支架5上部輸出。托架7_4支撐在S型拉カ傳感器7_2的下部。柔索I從牽引輪8輸出，經(jīng)測カ導向裝置7牽引方向改變，柔索I與牽引輪8、導向輪75兩輪的內(nèi)切線重合并與支架5底面平行。
所述的固定導向裝置9由固定導向輪9_1和固定導向支架9_2組成。固定導向支架9_2連接在支架5內(nèi)壁的上部。柔索I與固定導向輪9_1、導向輪7_5兩輪的內(nèi)切線重合并與支架5底面平行，柔索I經(jīng)固定導向裝置9，牽引方向改變90°輸出。輸出導向裝置2與支架5的裝配爆炸圖如圖4所示，其俯視圖如圖5所示所述的輸出導向裝置2由3個夾角為120°輸出導向輪2_1和I個能夠繞軸心自由轉(zhuǎn)動的輸出導向支架2_2組成。3個導向輪21邊緣幾乎相切，其輪槽共同組成了一個圓形通道，柔索I從中穿過并輸出。輸出導向支架2_2中空，柔索I從中穿過。輸出導向裝置2通過孔用彈簧擋圈2_3、2組滾動軸承2_4、軸套2_5和軸用彈簧擋圈2_6與支架5配合。柔索I穿過輸出導向裝置2輸出。力信號處理模塊主要包括對S型拉カ傳感器7_2輸出信號進行放大的信號放大電路和低通濾波電路兩部分。本發(fā)明ー種具有測カ功能的柔索牽引裝置，具有柔索牽引、防脫落和測カ三項基本功能，整體結(jié)構(gòu)緊湊、體積小，工作效率高，測量誤差低，其各項功能是這樣實現(xiàn)的I.柔索牽引功能。在工作過程中，柔索I的牽引方向、長度及柔索內(nèi)部張カ都會發(fā)生相應的變化。利用光電編碼器3和測カ導向裝置7實時檢測柔索長度及內(nèi)部張力，永磁直流力矩電機4根據(jù)控制要求帶動牽引輪8纏繞柔索I控制柔索長度和張カ；輸出導向裝置2可根據(jù)柔索I的方向發(fā)生相應的轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)多自由度的柔索牽引功能。2.防脫落功能。防脫落裝置10利用彈簧將尼龍輪10_1壓緊在牽引輪8的柔索輸出部位，保證了柔索不脫離牽引輪8 ;同時，尼龍輪10_1跟隨牽引輪8轉(zhuǎn)動，降低了牽引輪8的轉(zhuǎn)動阻尼，挺高了工作效率。柔索I傳遞過程中經(jīng)過的測カ導向裝置7和固定導向裝置9封閉設(shè)計，同時支架和導向輪之間縫隙很小，輪槽是梯形結(jié)構(gòu)，保證柔索I不脫離導向裝置；輸出導向裝置2的3個夾角為120°的輸出導向輪2_1共同把柔索I包圍在輪槽內(nèi)，保證了柔索I流暢的輸出，不脫落、不卡死。3 測カ功能。柔索張カ測量原理如圖6所示在工作過程中，柔索內(nèi)部各處的張力大小是相等的。設(shè)計時，導向輪7_5兩端的柔索I相互平行，在兩根柔索I的牽引下，導向輪7_5跟隨S型拉カ傳感器7_2 —起伸縮，S型拉カ傳感器7_2測量值Ftl與實際柔索張力F的關(guān)系為
權(quán)利要求
1.一種具有測力功能的柔索牽引裝置，其特征是包括支架、光電編碼器、安裝在支架上的輸出導向裝置、電機、端蓋、安裝在支架里測力導向裝置、牽引輪和固定導向裝置；所述的測力導向裝置包括信號線、S型拉力傳感器、導向輪，S型拉力傳感器安裝在支架里，信號線安裝在S型拉力傳感器上并穿出支架，導向輪通過導向輪支架安裝在S型拉力傳感器上，牽引輪與導向輪相切布置；所述的固定導向裝置包括固定導向輪、固定導向支架，固定導向輪通過固定導向支架安裝在支架里；電機一端連接光電編碼器、另一端連接牽引輪，柔索穿過輸出導向裝置纏繞在固定導向輪、導向輪和牽引輪上。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種具有測力功能的柔索牽引裝置，其特征是所述的輸出導向裝置包括輸出導向輪、輸出導向輪支架，輸出導向輪有三個、均安裝在輸出導向輪支架上，三個輸出導向輪相鄰夾角均為120度，輸出導向輪支架中空、且能夠繞軸心自由轉(zhuǎn)動，柔索穿過三個輸出導向輪輪槽組成的圓形通道和輸出導向輪支架。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的一種具有測力功能的柔索牽引裝置，其特征是還包括防脫落裝置，所述的防脫落裝置包括尼龍輪、彈簧支架，彈簧支架安裝在支架里，尼龍輪連接彈簧支架，尼龍輪壓緊在牽引輪的柔索輸出部位，同時尼龍輪跟隨牽引輪轉(zhuǎn)動。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的一種具有測力功能的柔索牽引裝置，其特征是柔索經(jīng)過固定導向裝置后，牽引方向改變90°輸出。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種具有測力功能的柔索牽引裝置，其特征是柔索經(jīng)過固定導向裝置后，牽引方向改變90°輸出。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于提供一種具有測力功能的柔索牽引裝置，包括支架、光電編碼器、安裝在支架上的輸出導向裝置、電機、端蓋、安裝在支架里測力導向裝置、牽引輪和固定導向裝置；所述的測力導向裝置包括信號線、S型拉力傳感器、導向輪，S型拉力傳感器安裝在支架里，信號線安裝在S型拉力傳感器上并穿出支架，導向輪通過導向輪支架安裝在S型拉力傳感器上，牽引輪與導向輪相切布置；所述的固定導向裝置包括固定導向輪、固定導向支架，固定導向輪通過固定導向支架安裝在支架里；電機一端連接光電編碼器、另一端連接牽引輪，柔索穿過輸出導向裝置纏繞在固定導向輪、導向輪和牽引輪上。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單緊湊、體積小，整體模塊化設(shè)計，便于安裝和運輸。
文檔編號B66D1/36GK102627234SQ20121008143
公開日2012年8月8日 申請日期2012年3月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月26日
發(fā)明者張立勛, 王嵐, 秦濤, 鄒宇鵬 申請人:哈爾濱工程大學