CN101363521B - 一种钢丝绳张紧装置 - Google Patents

Abstract

一种钢丝绳张紧装置，属于主要用于传动的带、缆或绳，链；解决现有钢丝绳张紧装置存在的张紧效率低、实现复杂问题，以在使用过程中对钢丝绳自动张紧。本发明包括通过螺钉固定为一体的前盖、后盖，前盖开有通槽，钢丝定滑轮、软绳定滑轮分别固定于通槽两端，前盖背面通槽两侧固定有导轨，动滑轮固定在与导轨滑动连接的滑块上，前盖上通槽一侧开有竖直槽，竖直槽的下端固定有弹簧，弹簧另一端连接软绳，软绳的另一端绕过软绳定滑轮与固连在滑块上的拉块连接；后盖螺杆槽内固定有螺杆，螺杆上套有螺母块。本发明结构紧凑、张紧效率高、制作成本低，并能以任意方向安装，实现自动张紧，可以应用在工作空间狭小、结构要求紧凑和轻便的小型器械中。

Description

一种钢丝绳张紧装置

技术领域

本发明属于主要用于传动的带、缆或绳，链；其所用的主要附件。具体涉及一种钢丝绳张紧装置，尤其适用在康复医疗机器人中对连接气动肌肉和执行机构的钢丝绳进行张紧。

背景技术

在康复医疗设备领域中，为了使康复训练机构结构轻巧，适合穿戴同时又兼具高安全性，有必要采用与人体肌肉运动方式相似的气动肌肉作为系统的驱动器，由于气动肌肉只能够作直线运动，而机器人关节做的是旋转运动，因而需要通过钢丝绳缠绕在旋转关节上将气动肌肉的直线运动转化为关节的旋转运动。由于钢丝绳较长且存在一定的刚性，在传动过程中由于受力不均而发生松弛，如不采取适当的张紧措施，将导致钢丝绳从旋转关节的轮毂上跳出和脱落，特别是当气动肌肉充气和放气时，这种跳出和脱落的现象更为明显，进而直接影响到康复医疗机器人的使用安全性和舒适性。为此，需要设置钢丝绳张紧装置，预先将钢丝绳拉紧并使其始终处于张紧状态，减少驱动机构的晃动，保证康复医疗机器人运行平稳。

现有的一些大型器械中的钢丝绳张紧机构，比如起重机、机械输送机、缆车等，一般采用液压缸来提供张紧力，整体结构庞大，部件多，使用过程繁琐，不适用于在工作空间狭小、结构要求紧凑和轻便的康复医疗机器人中对连接气动肌肉和执行机构的钢丝绳进行张紧；而在一些小型器械中使用的钢丝绳张紧机构，比如上海交通大学机械与动力工程学院研制的采用钢丝绳传动的四自由度机械臂，采用手动调整螺栓的方式来实现钢丝绳张紧，见陶俊，袁建军等，“钢丝绳传动四自由度机械臂的机构设计”机械与电子，2008/01，P32-33；这种张紧装置张紧效率低、实现复杂、不能满足康复医疗机器人使用过程中对连接气动肌肉和执行机构的钢丝绳自动张紧的要求。

发明内容

本发明提供一种钢丝绳张紧装置，解决现有钢丝绳张紧装置存在的张紧效率低、实现复杂问题，以在使用过程中对钢丝绳自动张紧。

本发明的一种钢丝绳张紧装置，包括前盖、后盖、定滑轮、动滑轮，其特征在于：

所述前盖顶部开有容纳钢丝绳套进入的小孔，前盖底部开有钢丝绳的导出孔，所述定滑轮包括钢丝定滑轮和软绳定滑轮；

所述前盖开有通槽，钢丝定滑轮固定于通槽下端一侧、软绳定滑轮固定于通槽上端，前盖背面通槽两侧固定有两根导轨，动滑轮固定在与两根导轨滑动连接的滑块上，可以沿着导轨在通槽中上下移动；

前盖上通槽一侧开有竖直槽，竖直槽的下端固定有弹簧，弹簧另一端连接软绳，软绳的另一端绕过软绳定滑轮与固连在滑块上的拉块连接；

所述后盖开有与前盖上通槽相应的透槽，后盖透槽一侧对应前盖钢丝定滑轮位置纵向开有螺杆槽，螺杆槽内固定有螺杆，螺杆上套有与其螺纹连接的螺母块，螺母块上具有允许钢丝通过的小孔以及固定钢丝绳套的沉头孔；

钢丝绳通过所述钢丝绳套、所述后盖螺母块上的小孔后，依次绕过所述钢丝定滑轮和所述动滑轮，从所述前盖底部的导出孔中被牵出；

所述前盖和后盖通过螺钉固定为一体。

所述的钢丝绳张紧装置，其特征在于：

所述后盖上透槽两端对应前盖钢丝定滑轮、软绳定滑轮位置分别具有与后盖螺纹连接的钢丝定滑轮轴和软绳定滑轮轴。

所述的钢丝绳张紧装置，其特征在于：

所述后盖螺母块沉头孔的轴线与前盖钢丝定滑轮的外圆相切；

前盖底部的导出孔轴线与动滑轮的外圆相切；前盖竖直槽的轴线与软绳定滑轮的外圆相切。

使用本发明时，连接气动肌肉和执行机构的钢丝绳由本发明顶部的小孔中导入，绕过钢丝定滑轮和动滑轮，从底部的导出孔中导出。与滑块固定的拉块通过软绳、软绳定滑轮与一个处于受拉状态的弹簧相连。当气动肌肉充气时，钢丝绳上的张力不断增大，当张力大于当前弹簧拉力的二分之一时，动滑轮将向下移动直到动滑轮的支座与外壳相接触，钢丝绳在输出张力的工作状态下动滑轮的位置将不会改变，这时钢丝绳在其自身张力的状态下始终保持张紧状态。当气动肌肉放气时钢丝绳上的张力逐渐消失，在弹簧弹性回复力的作用下，动滑轮将向上运动，钢丝绳的松弛量被动滑轮的位移所吸收，并使钢丝绳上继续保持一定的张紧力，从而在气动肌肉舒张的情况下钢丝绳也能与执行机构上旋转关节的轮毂紧贴。

本发明结构紧凑、张紧效率高、制作成本低，并能以任意方向安装，实现自动张紧，可以应用在工作空间狭小、结构要求紧凑和轻便的小型器械中。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明前盖部分的后视图；

图3为本发明后盖部分的后视图；

图4为弹簧张紧部分的结构原理图；

图5为牵引钢丝绳在张紧装置中的布置图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明进一步说明。

如图1、图2、图3所示，钢丝绳1由张紧装置前盖2的顶部小孔中导入张紧装置，钢丝绳1外侧的钢丝绳套7的端部沉入螺母块8顶部的沉头孔24中，沉头孔24的轴线与钢丝定滑轮14的外圆相切，钢丝绳1依次绕过钢丝定滑轮14和动滑轮4，从前盖2底部的导出孔21中被牵出，导出孔21轴线与动滑轮4的外圆相切，钢丝定滑轮14通过钢丝定滑轮轴13固定在张紧装置前盖2上，动滑轮4通过动滑轮轴18固定在滑块19上。软绳5与滑块19顶部的拉块17相固定，并从拉块17顶部的小孔穿出绕过软绳定滑轮6与弹簧3的上部末端相固连，软绳定滑轮6通过软绳定滑轮轴11固定在张紧装置上部，弹簧3放置于前盖2内部的竖直槽23内，弹簧3的下部末端固定在竖直槽23的下端，竖直槽23的轴线与软绳定滑轮6的外圆相切。拉块17与滑块19固连。

两根导轨16通过导轨顶座15和导轨底座20固定在前盖2上；螺杆9位于螺杆槽25内，螺杆9一端通过螺杆座10固定在后盖12上，螺杆9另一端由卡在后盖12卡槽26中的螺钉27固定；螺母块8旋在螺杆9上，在装配时可以通过手动转动螺杆9调节螺母块8在螺杆9上的位置，滑块19可以沿着导轨16在前盖2的通槽22中上下自由移动。

图4为弹簧张紧部分的结构原理图；

图5为牵引钢丝绳在张紧装置中的布置图；

当钢丝绳1上的张力发生变化时，与滑块19固定在一起的拉块17就会在弹簧3弹力的作用下带动动滑轮4沿着导轨16移动，钢丝绳1的张力越大，动滑轮4在导轨16上下滑的距离越大，当张力大到一定程度时，与动滑轮4相连接的滑块19将与通槽22的下端接触，此时动滑轮4将不再发生平动，而仅仅是在钢丝绳的摩擦力作用下绕其轴线转动。

当钢丝绳1上的张力逐渐衰减时，钢丝绳1将会产生松弛的倾向，与滑块19固定在一起的拉块17就会在弹簧3弹力的作用下带动动滑轮4沿着导轨16向软绳定滑轮6方向移动，以使钢丝绳1张力维持在一定的范围之内，防止钢丝绳1产生松弛。

Claims (3)

1.一种钢丝绳张紧装置，包括前盖、后盖、定滑轮、动滑轮，其特征在于：

所述前盖顶部开有容纳钢丝绳套进入的小孔，前盖底部开有钢丝绳的导出孔，所述定滑轮包括钢丝定滑轮和软绳定滑轮；

所述前盖开有通槽，钢丝定滑轮固定于通槽下端一侧、软绳定滑轮固定于通槽上端，前盖背面通槽两侧固定有两根导轨，动滑轮固定在与两根导轨滑动连接的滑块上，可以沿着导轨在通槽中上下移动；

前盖上通槽一侧开有竖直槽，竖直槽的下端固定有弹簧，弹簧另一端连接软绳，软绳的另一端绕过软绳定滑轮与固连在滑块上的拉块连接；

所述后盖开有与前盖上通槽相应的透槽，后盖透槽一侧对应前盖钢丝定滑轮位置纵向开有螺杆槽，螺杆槽内固定有螺杆，螺杆上套有与其螺纹连接的螺母块，螺母块上具有允许钢丝通过的小孔以及固定钢丝绳套的沉头孔；

钢丝绳通过所述钢丝绳套、所述后盖螺母块上的小孔后，依次绕过所述钢丝定滑轮和所述动滑轮，从所述前盖底部的导出孔中被牵出；

所述前盖和后盖通过螺钉固定为一体。

2.如权利要求1所述的钢丝绳张紧装置，其特征在于：

所述后盖上透槽两端对应前盖钢丝定滑轮、软绳定滑轮位置分别具有与后盖螺纹连接的钢丝定滑轮轴和软绳定滑轮轴。

3.如权利要求1或2所述的钢丝绳张紧装置，其特征在于：

所述后盖螺母块沉头孔的轴线与前盖钢丝定滑轮的外圆相切；

前盖底部的导出孔轴线与动滑轮的外圆相切；前盖竖直槽的轴线与软绳定滑轮的外圆相切。

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