[發明專利]一種具有張緊力測量功能的高精度卷索裝置

無效

• 申請號: 201410146203.1
• 申請日: 2014-04-11
• 公開（公告）號: CN103922199A
• 公開（公告）日: 2014-07-16
• 發明（設計）人: 邵珠峰;唐曉強;王立平;王偉方;劉志華;向天歌
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: B65H75/38
• 分類號: B65H75/38;B65H75/44;B65H59/40;B65H59/38
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 賈玉健

技術領域

本發明涉及一種繩索驅動裝置，特別涉及一種具有張緊力測量功能的高精度卷索裝置。

背景技術

索并聯機構的驅動支鏈為柔性索，因此具有結構簡單，工作空間大，高負載能力，易拆裝，可重組，模塊化程度高，價格低廉和運動速度快等優點，逐漸獲得廣泛應用。索并聯機構的核心部件為卷索裝置，卷索裝置直接決定索并聯機構的終端精度和動態性能。

目前，卷索裝置多采用簡單的滾筒機構，通過在滾筒上刻螺旋槽，或者外加一個往復導向機構來保證鋼索在滾筒上的有序纏繞。這種做法導致出索點時刻變動（滾筒與導向機構之間的索長時刻變動），無法精確地控制繩索的收放，且只能完成單一規格繩索的纏繞。另一方面，現有的卷索機構沒有張緊力測量模塊，需要額外添加力測量裝置（在繩索內串聯拉壓力傳感器），安裝比較繁瑣，且容易造成線路的磨損和損壞。

發明內容

為了克服上述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種具有張緊力測量功能的高精度卷索裝置，通過協同卷筒的轉動和平移運動，保證卷筒出索位置和姿態相對底板基本恒定，從而有效提高的繩索的控制精度，同時，可以實時測量繩索的張緊力，避免繩索的虛牽和過載斷裂。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案是：

一種具有張緊力測量功能的高精度卷索裝置，包括平行固定于底板17上的直線導軌7和雙向絲杠15，位于直線導軌7上的滑塊16上安裝有支架11，支架11上固定有滾筒12，滾筒12的一端通過聯軸器10依次連接減速器9和驅動電機8，另一端通過同步帶輪2和同步帶1連接絲杠螺母14，絲杠螺母14通過滾動軸承與連接塊13相連，連接塊13與滑塊16固聯，繩索6依次繞過設置在底板17底面上的第一導向輪4和底板17頂面上的第二導向輪5，其中第一導向輪4通過拉壓力傳感器3設置在底板17上。

本發明可以用一個獨立的小功率驅動電機代替所述同步帶1。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：

（1）可以保證滾筒出索位置和姿態相對于底板基本固定，提高繩索的控制精度。

（2）通過調整同步帶的減速比，該卷索裝置可以快速適用于不同規格的繩索。

（3）集成張緊力測量模塊，可以實時測量繩索的張緊力，無需額外的力測量裝置，應用方便。

（4）應用于索并聯機構可以有效避免繩索的虛牽和過載斷裂。

附圖說明

圖1是本發明的結構示意圖（正面）。

圖2是本發明的結構示意圖（背面）。

圖3是索導向輪及同步帶機構。

圖4是本發明實施方案II的結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例詳細說明本發明的實施方式。

參照圖1、2和3，本發明一種具有張緊力測量功能的高精度卷索裝置，包括平行固定于底板17上的直線導軌7和雙向絲杠15，位于直線導軌7上的滑塊16上安裝有支架11，支架11上固定有滾筒12，滾筒12的一端通過聯軸器10依次連接減速器9和驅動電機8，另一端通過同步帶輪2和同步帶1連接絲杠螺母14，絲杠螺母14通過滾動軸承與連接塊13相連，連接塊13與滑塊16固聯，繩索6依次繞過設置在底板17底面上的第一導向輪4和底板17頂面上的第二導向輪5，其中第一導向輪4通過拉壓力傳感器3設置在底板17上。

其工作方式：參照圖1、2和3，電機經減速器9驅動滾筒12轉動，實現繩索6的收放。滾筒12通過同步帶1將轉動傳遞給絲杠螺母14，絲杠螺母14在轉動的同時能夠沿雙向絲杠15往復平移運動，并通過連接塊13和滑塊16將平移運動傳遞給滾筒12，實現滾筒12的水平移動。因此，滾筒12在轉動的同時會水平運動（即滾筒12在轉動一周的同時平移一個繩索直徑的距離），從而保證滾筒12出索的位置和姿態相對于底板17基本恒定，提高繩索6的控制精度。繩索6依次通過第一導向輪4和第二導向輪5，保證繩索6與拉壓力傳感器3的方向平行。繩索6的張緊力f=(F-F₀)/2，其中，F為實時測出的傳感器拉力值，F₀為未預緊的情況下測出的傳感器初始拉力值。

此外，該裝置將拉壓力傳感器3引入導向機構內，可以實時的測量繩索6的張緊力，無需額外添加力測量元件，同時可以避免繩索6的虛牽和過載斷裂。

本發明實施方案II，如圖4所示，同步帶1可以由一個獨立的小功率驅動電機18代替。此時，可以采用雙向絲杠或單向絲杠15，電機18帶動單向絲杠15旋轉，絲杠螺母14僅做水平運動。

本發明中，當更換不同直徑的繩索時，可以調整帶傳動的減速比（或直接調整方案II中絲杠驅動電機的轉動比例）實現。