一种带力控的直线运动机构
阅读说明：本技术 一种带力控的直线运动机构 (Linear motion mechanism with force control ) 是由 柯锋 鲜麟波 于 2021-03-25 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种带力控的直线运动机构,包括输出转接件、拉压力传感器、伸缩杆、安装法兰、传感器调节螺钉、传感器、滚珠丝杆、壳体、圆柱齿轮、减速机、马达、输入轴、制动器、编码器、锥齿轮、手摇组件、指针组件、驱动器、电缆航插、防旋转滑块,所述拉压力传感器位于伸缩杆的一端,所述输出转接件位于拉压力传感器的一端,所述伸缩杆位于滚珠丝杆的外侧,所述防旋转滑块位于伸缩杆的外侧,所述圆柱齿轮位于滚珠丝杆的另一端。本发明所述的一种带力控的直线运动机构,增加力反馈,可以实时读取直线运动机构的推拉力大小,进而实时调整电机的扭矩达到控制要求,带来更好的使用前景。(The invention discloses a force-controlled linear motion mechanism which comprises an output adapter, a tension and pressure sensor, a telescopic rod, a mounting flange, a sensor adjusting screw, a sensor, a ball screw, a shell, a cylindrical gear, a speed reducer, a motor, an input shaft, a brake, an encoder, a bevel gear, a hand-cranking assembly, a pointer assembly, a driver, a cable navigation plug and an anti-rotation sliding block, wherein the tension and pressure sensor is positioned at one end of the telescopic rod, the output adapter is positioned at one end of the tension and pressure sensor, the telescopic rod is positioned on the outer side of the ball screw, the anti-rotation sliding block is positioned on the outer side of the telescopic rod, and the cylindrical gear is positioned at. According to the linear motion mechanism with the force control function, the force feedback is increased, the push-pull force of the linear motion mechanism can be read in real time, the torque of the motor can be adjusted in real time to meet the control requirement, and a better use prospect is brought.)
技术领域
本发明涉及运动机构领域，特别涉及一种带力控的直线运动机构。
背景技术
直线运动机构是使构件上某点作准确或近似直线运动的机构，17世纪晚期，在人类能造出精确滑杆和导槽之前出现了一种机械设计思想，目的是用制造简便的刚片，连杆和铰的组合完成直线形的导槽和滑杆的功能，使构件上某点作准确或近似直线运动，由于加工高精度滑杆和导槽已无困难，这种机构已不多见，仅在仪表和某些机械上还有应用，但这种设计思想对于现代的仿生学机械设计有着重要的启发作用，直线运动机构分为近似直线运动和准确直线运动的两类，它们有着各自的特点，被应用在不同的场合，精确直线运动机构的设计思想主要有两种：一种是利用几何中的反演变换，把连杆末端的圆弧路径反演为直线，用机械反演器可以完成这一功能；另一种则是通过两个不平行的连杆结构，把路径限制在两个平面的交线，近似直线运动机构则是通过多个杆件实现自由度为1的连接，调整杆件的长度使得一点的运动轨迹中包含一段近似直的线段，其运动特点为：1、结构简单，制造容易，工作可靠，传动距离较远，传递载荷较大，可实现急回运动规律，但不易获得匀速运动或其他任意运动规律，传动不平稳，冲击与振动较大，2、结构紧凑，工作可靠，调整方便，可获得任意运动规律，但动载荷较大，传动效率较低，3、传动平稳无噪声，减速比大；可实现转动与直线移动，传动平稳无噪声，互换；滑动螺旋可做成自锁螺旋机构；工作速度一般很低，只适用于小功率传动，4、载荷和速度的许用范围大，传动比恒定，外廓尺寸小，工作可靠，效率高；制造和安装精度要求较高，精度低时传动噪声较大，无过载保护作用；斜齿圆柱齿轮机构运动平稳，承载能力强，但在传动中会产生轴向力，在使用时必须安装推力轴承或角接触轴承，5、轴间距离较大，工作平稳无噪声，能缓冲吸振，摩擦式带传动有过载保护作用；结构简单，安装要求不高，外廓尺寸较大；摩擦式带传动有弹性滑动，不能用于分度系统；摩擦易起电，不宜用于易燃易爆的场合；轴和轴承受力较大，传动带寿命较短。
现有的直线运动机构在使用时存在一定的弊端，现有的大多数直线运动机构都不带有力反馈，无法知道实际出力大小，在断电的情况下无法很好的利用人工来完成操作，不利于人们的使用，给人们的使用过程带来了一定的不利影响，为此，我们提出一种带力控的直线运动机构。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种带力控的直线运动机构，可以有效解决背景技术中的问题。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
一种带力控的直线运动机构，包括输出转接件、拉压力传感器、伸缩杆、安装法兰、传感器调节螺钉、传感器、滚珠丝杆、壳体、圆柱齿轮、减速机、马达、输入轴、制动器、编码器、锥齿轮、手摇组件、指针组件、驱动器、电缆航插、防旋转滑块，所述拉压力传感器位于伸缩杆的一端，所述输出转接件位于拉压力传感器的一端，所述伸缩杆位于滚珠丝杆的外侧，所述防旋转滑块位于伸缩杆的外侧，所述圆柱齿轮位于滚珠丝杆的另一端，所述减速机位于圆柱齿轮的一端，所述输入轴位于减速机的一端，所述马达位于减速机与输入轴之间，所述编码器位于输入轴的一端，所述制动器位于输入轴与编码器之间，所述电缆航插位于驱动器的一端，所述安装法兰位于壳体的一端。
作为一种优选的技术方案，所述手摇组件包括手轮、手轮安装轴、上下滑动套、压缩弹簧、旋转衬套、锥齿轮副体、弹性螺钉、圆弧槽，所述手轮位于手轮安装轴的上端，所述上下滑动套位于手轮安装轴的下端，所述压缩弹簧位于上下滑动套的外圈，所述旋转衬套位于上下滑动套的下端，所述锥齿轮副体位于旋转衬套的内壁。
作为一种优选的技术方案，所述指针组件包括一级减速齿轮、二级减速齿轮与指针，所述二级减速齿轮位于一级减速齿轮的一侧，所述指针位于二级减速齿轮的外壁。
作为一种优选的技术方案，所述马达的一端通过输入轴、制动器与编码器的一端连接，所述马达与减速机之间设置有轴承，所述马达的另一端通过轴承与减速机的一端活动连接，所述减速机与滚珠丝杆之间相连。
作为一种优选的技术方案，所述伸缩杆的外侧通过传感器调节螺钉安装有传感器，所述伸缩杆与拉压力传感器之间设置有安装块，所述伸缩杆的一端通过安装块与拉压力传感器的一端定位连接，所述拉压力传感器与输出转接件之间设置有连接架，所述拉压力传感器的一端通过连接架与输出转接件的一端定位连接。
作为一种优选的技术方案，所述驱动器与电缆航插之间设置有安装卡座，所述驱动器的一侧通过安装卡座与电缆航插的一端定位连接。
作为一种优选的技术方案，所述锥齿轮副体的上端外壁通过旋转衬套与上下滑动套的内壁连接，所述手轮安装轴与上下滑动套之间设置有滑块，所述上下滑动套的上端通过滑块与手轮安装轴的下端活动连接，所述手轮安装轴与手轮之间设置有转轴，所述手轮安装轴的上端通过转轴与手轮的下端活动连接。
作为一种优选的技术方案，所述一级减速齿轮与二级减速齿轮之间设置有齿轮槽，所述一级减速齿轮的外壁通过齿轮槽与二级减速齿轮的外壁活动连接，所述二级减速齿轮的外壁与指针的外壁活动连接。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：该一种带力控的直线运动机构，增加力反馈，可以实时读取直线运动机构的推拉力大小，进而实时调整电机的扭矩达到控制要求，马达的一端配有编码器，可以控制马达的转速和角度，另外一端与减速机相连，可以增大其输出扭矩，减速机与滚珠丝杠相连，在壳体内部开有一道直线滑槽，滚珠丝杠的螺母上安装有防旋转滑块，当丝杠旋转时螺母只能做直线运动，在伸缩杆的左端设置有传感器，当伸缩杆运动的传感器的感触位置时就会触发信号，伸缩杆停止运动，在传感器的左端设置有传感器调节螺钉，方便工作人员根据不同需要调整伸缩杆的运动行程，在伸缩杆的尾部连接有拉压力传感器，可以随时检测输出端伸缩杆所受的推拉力大小，数据上传到控制板后，控制板可以自动根据推拉力的大小来进行相应的调整电机的扭矩，从而实现直线运动机构的力控，此发明有两种工作模式：第一种为电动工作模式，即马达带动减速机旋转；第二种为手动工作模式，如断电情况下，马达无法工作，此时通过手摇组件实现滚珠丝杠的传动，电动工作模式下，手摇组件处于分离状态，即在压缩弹簧的推力下，圆锥齿轮保持向上状态，与之结合的圆锥齿轮无法将旋转运动传递过来，这样可以保证手轮不会在电动工作模式下随之旋转，极大的增加了此发明机构的安全性，手动工作模式下，工作人员用力将手轮向下按压，上下滑动套上开有一道圆弧卡位，当其运动到下限位时正好弹性螺钉前端的圆珠卡进圆弧卡位内，保证手轮组件无法在压缩弹簧的推力下向上运动，实现圆锥齿轮副的啮合状态，手摇圆锥齿轮将旋转运动通过圆锥齿轮副传递到圆柱齿轮副上，然后传递到滚珠丝杠实现直线运动，在手动工作模式下，传感器失灵，无法检测到伸缩杆是否运动到指定位置，因此我们在尾部增加一套指针组件，方便工作人员通过指针的旋转判定是否运动到位，使用的效果相对于传统方式更好。
附图说明
图1为本发明一种带力控的直线运动机构的整体结构示意图。
图2为本发明一种带力控的直线运动机构中壳体的结构示意图。
图3为本发明一种带力控的直线运动机构中手摇组件分离状态的结构示意图。
图4为本发明一种带力控的直线运动机构中手摇组件组合状态的结构示意图。
图5为本发明一种带力控的直线运动机构中上下滑动套的结构示意图。
图6为本发明一种带力控的直线运动机构中指针组件的结构示意图。
图中：1、输出转接件；2、拉压力传感器；3、伸缩杆；4、安装法兰；5、传感器调节螺钉；6、传感器；7、滚珠丝杆；8、壳体；9、圆柱齿轮；10、减速机；11、马达；12、输入轴；13、制动器；14、编码器；15、锥齿轮；16、手摇组件；17、指针组件；18、驱动器；19、电缆航插；20、防旋转滑块；21、手轮；22、手轮安装轴；23、上下滑动套；24、压缩弹簧；25、旋转衬套；26、锥齿轮副体；27、弹性螺钉；28、圆弧槽；29、一级减速齿轮；30、二级减速齿轮；31、指针。
具体实施方式
下面将结合附图和具体实施方式对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，但是本领域技术人员将会理解，下列所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。基于本发明中的实施例，本领域普通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，都属于本发明保护的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1-6所示，一种带力控的直线运动机构，包括输出转接件1、拉压力传感器2、伸缩杆3、安装法兰4、传感器调节螺钉5、传感器6、滚珠丝杆7、壳体8、圆柱齿轮9、减速机10、马达11、输入轴12、制动器13、编码器14、锥齿轮15、手摇组件16、指针组件17、驱动器18、电缆航插19、防旋转滑块20，拉压力传感器2位于伸缩杆3的一端，输出转接件1位于拉压力传感器2的一端，伸缩杆3位于滚珠丝杆7的外侧，防旋转滑块20位于伸缩杆3的外侧，圆柱齿轮9位于滚珠丝杆7的另一端，减速机10位于圆柱齿轮9的一端，输入轴12位于减速机10的一端，马达11位于减速机10与输入轴12之间，编码器14位于输入轴12的一端，制动器13位于输入轴12与编码器14之间，电缆航插19位于驱动器18的一端，安装法兰4位于壳体8的一端。
进一步的，手摇组件16包括手轮21、手轮安装轴22、上下滑动套23、压缩弹簧24、旋转衬套25、锥齿轮副体26、弹性螺钉27、圆弧槽28，手轮21位于手轮安装轴22的上端，上下滑动套23位于手轮安装轴22的下端，压缩弹簧24位于上下滑动套23的外圈，旋转衬套25位于上下滑动套23的下端，锥齿轮副体26位于旋转衬套25的内壁，手摇组件16处于分离状态，即在压缩弹簧24的推力下，锥齿轮15保持向上状态，与之结合的锥齿轮15无法将旋转运动传递过来，这样可以保证手轮21不会在电动工作模式下随之旋转，极大的增加了此发明机构的安全性。
进一步的，指针组件17包括一级减速齿轮29、二级减速齿轮30与指针31，二级减速齿轮30位于一级减速齿轮29的一侧，指针31位于二级减速齿轮30的外壁，方便更好的进行观察。
进一步的，马达11的一端通过输入轴12、制动器13与编码器14的一端连接，马达11与减速机10之间设置有轴承，马达11的另一端通过轴承与减速机10的一端活动连接，减速机10与滚珠丝杆7之间相连，马达11的一端配有编码器14，可以控制马达11的转速和角度，另外一端与减速机10相连，可以增大其输出扭矩。
进一步的，伸缩杆3的外侧通过传感器调节螺钉5安装有传感器6，伸缩杆3与拉压力传感器2之间设置有安装块，伸缩杆3的一端通过安装块与拉压力传感器2的一端定位连接，拉压力传感器2与输出转接件1之间设置有连接架，拉压力传感器2的一端通过连接架与输出转接件1的一端定位连接，在伸缩杆3的左端设置有传感器6，当伸缩杆3运动的传感器6的感触位置时就会触发信号，伸缩杆3停止运动，在传感器6的左端设置有传感器调节螺钉5，方便工作人员根据不同需要调整伸缩杆3的运动行程。
进一步的，驱动器18与电缆航插19之间设置有安装卡座，驱动器18的一侧通过安装卡座与电缆航插19的一端定位连接，便于进行驱动操作。
进一步的，锥齿轮副体26的上端外壁通过旋转衬套25与上下滑动套23的内壁连接，手轮安装轴22与上下滑动套23之间设置有滑块，上下滑动套23的上端通过滑块与手轮安装轴22的下端活动连接，手轮安装轴22与手轮21之间设置有转轴，手轮安装轴22的上端通过转轴与手轮21的下端活动连接，上下滑动套23上开有一道圆弧卡位，当其运动到下限位时正好弹性螺钉27前端的圆珠卡进圆弧卡位内，保证手轮组件无法在压缩弹簧24的推力下向上运动，实现锥齿轮副体26的啮合状态。
进一步的，一级减速齿轮29与二级减速齿轮30之间设置有齿轮槽，一级减速齿轮29的外壁通过齿轮槽与二级减速齿轮30的外壁活动连接，二级减速齿轮30的外壁与指针31的外壁活动连接，方便进行齿轮驱动。
工作原理：本发明包括输出转接件1、拉压力传感器2、伸缩杆3、安装法兰4、传感器调节螺钉5、传感器6、滚珠丝杆7、壳体8、圆柱齿轮9、减速机10、马达11、输入轴12、制动器13、编码器14、锥齿轮15、手摇组件16、指针组件17、驱动器18、电缆航插19、防旋转滑块20、手轮21、手轮安装轴22、上下滑动套23、压缩弹簧24、旋转衬套25、锥齿轮副体26、弹性螺钉27、圆弧槽28、一级减速齿轮29、二级减速齿轮30、指针31，马达11的一端配有编码器14，可以控制马达11的转速和角度，另外一端与减速机10相连，可以增大其输出扭矩，减速机10与滚珠丝杠相连，在壳体8内部开有一道直线滑槽，滚珠丝杠的螺母上安装有防旋转滑块20，当丝杠旋转时螺母只能做直线运动，在伸缩杆3的左端设置有传感器6，当伸缩杆3运动的传感器6的感触位置时就会触发信号，伸缩杆3停止运动，在传感器6的左端设置有传感器调节螺钉5，方便工作人员根据不同需要调整伸缩杆3的运动行程，在伸缩杆3的尾部连接有拉压力传感器2，可以随时检测输出端伸缩杆3所受的推拉力大小，数据上传到控制板后，控制板可以自动根据推拉力的大小来进行相应的调整电机的扭矩，从而实现直线运动机构的力控，此发明有两种工作模式：第一种为电动工作模式，即马达11带动减速机10旋转；第二种为手动工作模式，如断电情况下，马达11无法工作，此时通过手摇组件16实现滚珠丝杠的传动，电动工作模式下，手摇组件16处于分离状态，即在压缩弹簧24的推力下，锥齿轮15保持向上状态，与之结合的锥齿轮15无法将旋转运动传递过来，这样可以保证手轮21不会在电动工作模式下随之旋转，极大的增加了此发明机构的安全性，手动工作模式下，工作人员用力将手轮21向下按压，上下滑动套23上开有一道圆弧卡位，当其运动到下限位时正好弹性螺钉27前端的圆珠卡进圆弧卡位内，保证手轮组件无法在压缩弹簧24的推力下向上运动，实现锥齿轮副体26的啮合状态，手摇锥齿轮15将旋转运动通过锥齿轮副体26传递到圆柱齿轮9上，然后传递到滚珠丝杠实现直线运动，在手动工作模式下，传感器6失灵，无法检测到伸缩杆3是否运动到指定位置，因此我们在尾部增加一套指针组件17，方便工作人员通过指针的旋转判定是否运动到位。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二（一号、二号）等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
- 上一篇：一种医用注射器针头装配设备
- 下一篇：液力变矩器总成