[發明專利]一種彈性夾緊手指裝置及其夾緊力計算方法

有效

• 申請號: 202110695076.0
• 申請日: 2021-06-22
• 公開（公告）號: CN113199500B
• 公開（公告）日: 2022-12-02
• 發明（設計）人: 高貴軍;王彥;牛曉峰;李雪帆
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: B25J15/08
• 分類號: B25J15/08;B25J9/08;B25J9/12;B25J15/02
• 代理公司: 太原市科瑞達專利代理有限公司 14101
• 代理人: 王思俊

1.一種彈性夾緊手指裝置，包括上殼體（1）、左滑動模塊（2）、右滑動模塊（3）、直推模塊（4）、下殼體（5）；所述左滑動模塊（2）和右滑動模塊（3）對稱布置于上殼體（1）上方的滑軌之上，并沿滑軌方向做相向運動；直推模塊（4）與左滑動模塊（2）、右滑動模塊（3）通過齒輪齒條嚙合傳動；其特征在于：所述上殼體（1）上設有滑塊導軌（12）、左滑軌（13）、左齒輪軸安裝孔（14）、左定位塊（15）、右定位塊（16）、右齒輪軸安裝孔（17）、右滑軌（18）；所述左滑動模塊（2）由左手指（21）、左滑塊（22）、左滑動直齒條（23）、左齒輪（24）和左齒輪軸（25）組成；所述左滑塊（22）與左滑動直齒條（23）連接，左滑動直齒條（23）側方設置有滑槽，左滑動直齒條（23）沿上殼體（1）的滑軌方向做往復運動；左齒輪軸（25）安裝于上殼體（1）、下殼體（5）之間，兩個左齒輪（24）平行且同軸布置于左齒輪軸（25）上；所述右滑動模塊（3）由右手指（31）、右滑塊（32）、右滑動直齒條（33）、右齒輪（34）和右齒輪軸（35）組成；所述右滑塊（32）與右滑動直齒條（33）連接，右滑動直齒條（33）側方設置有滑槽，右滑動直齒條（33）沿上殼體（1）的滑軌方向做往復運動；右齒輪軸（35）安裝于上殼體（1）、下殼體（5）之間，兩個右齒輪（34）平行且同軸布置于右齒輪軸（35）上；所述直推模塊（4）由直線位移傳感器（41）、擋片（42）、直推齒條組（43）、卡環（44）、絲桿步進電機（45）、絲桿螺母（46）和彈簧（47）組成；所述直推齒條組（43）中齒條側表面與上殼體（1）、下殼體（5）上的定位塊接觸，直推齒條組（43）沿齒條方向做往復運動；所述彈簧（47）安裝于直推齒條組（43）與擋片（42）之間；所述直線位移傳感器（41）連接于擋片（42）上，直線位移傳感器（41）推桿頂端與直推齒條組（43）端面連接；所述絲桿步進電機（45）正向轉動時，推動絲桿螺母（46）和卡環（44）向下運動，壓縮彈簧（47）使得直推齒條組（43）向下運動，左滑塊（22）與右滑塊（32）相向運動至二者接觸，左滑塊（22）與右滑塊（32）之間無夾緊力；絲桿螺母（46）繼續向下運動，彈簧（47）進一步壓縮，左滑塊（22）與右滑塊（32）間夾緊力不斷增大，直線位移傳感器（41）的推桿拉伸量達到預定值，直線位移傳感器（41）發送信號至絲桿步進電機（45）控制器，絲桿步進電機（45）停轉；所述絲桿步進電機（45）反向轉動時，推動絲桿螺母（46）、卡環（44）和直推齒條組（43）向上運動；所述直推齒條組（43）通過左齒輪（24）、左滑動直齒條（23）、右齒輪（34）、右滑動直齒條（33）驅動左滑塊（22）與右滑塊（32）反向運動，直線位移傳感器（41）的推桿被壓縮，直至直線位移傳感器（41）的推桿壓縮量達到預定值，絲桿步進電機（45）停轉；所述左滑塊（22）與右滑塊（32）夾緊力與彈簧（47）壓縮量呈線性函數；彈簧（47）的壓縮量可依據直推齒條組（43）與擋片（42）間距計算得出；絲桿步進電機（45）依據直線位移傳感器（41）信號調節彈簧（47）壓縮量，進而實現左滑塊（22）與右滑塊（32）夾緊力的動態調節；

左滑塊（22）與右滑塊（32）夾緊力；i為絲桿步進電機至左右滑塊的傳動比，,r₁為滑動模塊與直推模塊（4）相接觸齒輪的分度圓半徑，r₂為滑動模塊與滑塊相接觸齒輪的分度圓半徑；為彈簧內力；；

k為彈簧彈性系數，x₀為彈簧初始壓縮量，n為絲桿步進電機所受到的脈沖數，α為絲桿步進電機的步距角，d為絲桿步進電機中絲桿螺距。