CN103206511B - 一种拉伸装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种拉伸装置，包括弹性机构、动力驱动机构、拉伸机构、引导机构；所述动力驱动机构通过弹性机构连接拉伸机构，拉伸机构的一端连接被拉物体；所述动力驱动机构通过控制弹性机构的弹性形变程度来控制其对拉伸机构的拉力；所述引导机构用于引导拉伸机构沿设定方向移动。本发明提出的拉伸装置应用了胡克定律，其表达式为△F=k·Δx，其中k是常数，为物体的劲度（倔强）系数，Δx为弹簧伸长（或缩短）的长度。通过动力驱动机构（如线性电机）对弹性机构（如弹簧）的拉伸，可以精确的控制弹簧的拉伸长度，从而将对力△F的控制转化为电机对弹簧拉伸长度的控制。
Description
技术领域
本发明属于机械设备技术领域，涉及一种拉伸装置，特别涉及一种可控制拉力的拉伸装置。
背景技术
随着时代的需要，仪器设计在精密机械中的发展越来越成熟，虽然到现在制造出的微型仪器性能和功能都非常的强大，但是精密仪器的发展依旧离不开传统的机械，因为传统的机械仍有很多的可取的地方，如设计理念，设计方法等。
传统提供外力的方法是直接对受力物体提供外力，直接施力的力量大小往往难以控制，对于精度要求较高的操作，施力的差异对最终的结果有很大的影响。
有鉴于此，如今迫切需要一种可以在拉伸过程中自由控制拉力的装置。
发明内容
本发明的目的旨在至少解决上述技术缺陷之一，特别是解决现有技术无法控制施力大小的问题。
为达到上述目的，本发明提出了一种拉伸装置，包括弹性机构、动力驱动机构、拉伸机构、引导机构；所述动力驱动机构通过弹性机构连接拉伸机构，拉伸机构的一端连接被拉物体；所述动力驱动机构通过控制弹性机构的弹性形变程度来控制其对拉伸机构的拉力；所述引导机构用于引导拉伸机构沿设定方向移动。
在本发明的一个实施例中，所述拉伸装置还包括弹性形变获取单元，用以感应所述弹性机构的弹性形变数据。
其中，所述拉伸装置还包括动力控制单元，与所述动力驱动机构、弹性形变获取单元连接，用以根据所述弹性形变获取单元感应的弹性形变数据，控制所述动力驱动机构提供的动力大小，进而控制动力驱动机构对拉伸机构的拉力。
在本发明的一个实施例中，所述动力驱动机构为电机。其中，所述动力驱动机构为带编码的线性电机或为步进电机。
在本发明的一个实施例中，所述引导机构为导轨机构，所述拉伸机构固定在该导轨机构上，弹性机构的弹性形变方向与导轨机构的设置方向一致；该导轨机构包括一导轨条、与该导轨条配合的导槽。
在本发明的一个实施例中，所述弹性机构为弹簧。其中，所述弹簧的一端固定在线性电机拉伸机构上，另一端与拉伸机构相接；整个拉伸装置在初始状态时，弹簧拉伸长度为0，在拉伸机构的整个运行中，弹簧处于弹性形变范围内。
在本发明的一个实施例中，所述拉伸机构上具有与被拉伸物体连接的连接机构，被拉物体通过连接机构与拉伸机构相接；所述拉伸机构上的连接机构与被拉物体的拉伸结合点相对应；所述拉伸机构将弹性机构提供的拉力传递到被拉物体。其中，所述连接机构为圆柱条挂钩。
通过本发明提出的拉伸装置，应用了胡克定律，表达式为△F=k·Δx，其中k是常数，为物体的劲度（倔强）系数，Δx为弹簧伸长（或缩短）的长度。通过动力驱动机构（如线性电机）对弹性机构（如弹簧）的拉伸，可以精确的控制弹簧的拉伸长度，从而将对力△F的控制转化为电机对弹簧拉伸长度的控制。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为发明拉伸装置一种实施方式的机构示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语
“上”、“下方”、“一端”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。
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
“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，一体地连接，也可以是可拆卸连接；可以是两个元件内部的连通；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，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。
本发明的主要创新之处在于，本发明创新地提出了一种拉伸装置，包括弹性机构、动力驱动机构、拉伸机构、引导机构；所述动力驱动机构通过弹性机构连接拉伸机构，拉伸机构的一端连接被拉物体；所述动力驱动机构通过控制弹性机构的弹性形变程度来控制其对拉伸机构的拉力；所述引导机构用于引导拉伸机构沿设定方向移动。
请参阅图1，在本发明的一个实施例中，所述拉伸装置包括基板11、弹簧12、电机13、电机支座14、拉伸头15、导轨机构16。即在本实施例中，所述弹性机构为弹簧12（当然，也可以为其他元件，如柔性铰链等），动力驱动机构为电机13，拉伸机构为拉伸头15，引导机构为导轨机构16。
如图1所示，所述弹簧12、电机13、电机支座14、拉伸头15、导轨机构16均设置于基板11的一侧；电机13通过电机支座14固定在基座11上。电机13设有一拉伸端131，该拉伸端131设有一挂钩结构，通过该挂钩结构连接弹簧12的一端；当然，电机13的拉伸端131也可以为其他结构。
本实施例中，所述电机13为带编码的线性电机或为步进电机，其可以准确的通过控制弹簧12的拉伸长度来控制其对拉伸头15的拉力。
优选地，所述拉伸装置还包括弹性形变获取单元（图未示）、动力控制单元；动力控制单元与所述动力驱动机构、弹性形变获取单元连接。弹性形变获取单元用来感应所述弹簧12的弹性形变数据（即拉伸长度）；弹性形变获取单元可以是单独设置的位置感应器，也可以作为其他元件的一部分；弹性形变获取单元可以直接获取弹簧12的弹性形变数据，也可以通过获取电机拉伸端131或拉伸头15移动位置间接获取弹簧12的弹性形变数据。动力控制单元根据所述弹性形变获取单元感应的弹性形变数据，控制所述电机13提供的动力大小，进而控制电机13对拉伸头15的拉力。
所述弹簧12的作用是向拉伸头15传递电机13提供的拉力。弹簧12两端具有挂钩结构，通过配合，弹簧12一端挂钩与线性电机13的拉伸端131的挂孔结构相连，另一端与拉伸头15上的挂孔151相连。整个拉伸装置在初始状态时，弹簧拉伸长度为0，在拉伸机构的整个运行中，弹簧处于弹性形变范围内，满足胡克定律，拉伸力△F=k·Δx，其中k是常数，是物体的劲度（倔强）系数，Δx为弹簧伸长的长度。通过线性电机13对弹簧12的拉伸，可以精确的控制弹簧12的拉伸长度，从而将对力△F的控制转化为电机13对弹簧12拉伸长度的控制。
拉伸头15与被拉物体连接，拉伸头15上具有与被拉伸物体连接的一个或多个连接机构152，被拉物体通过该连接机构152与拉伸头相接，拉伸头15上的连接机构152与被拉物体的拉伸结合点相吻合。如图1所示，本实施例中的连接机构152为圆柱条挂钩，当然，该结构其不作为限定本发明的依据，其他的变换形式属于本发明的保护范围。在拉伸装置运行时，所述拉伸头15通过圆柱条挂钩与被拉物体上的挂孔相结合（未示出），从而将电机13提供的拉力（导致弹簧12形变）传递给被拉伸物体，使得被拉伸物体处于受力状态。
所述拉伸头15固定在导轨机构16上，所述导轨机构16的作用是引导拉伸机构移动，通常将拉伸头15的移动方向（即轨道方向）与弹簧12的拉伸方向设置为一致。当然，轨道方向也可以与弹簧12的拉伸方向不在一条直线上。具体地，本实施例中，导轨机构16由导轨条161、与该导轨条161配合的导槽162构成，在拉伸装置启动时，拉伸头15可沿轨道方向运动。导槽162可以固定在拉伸头15下方，导轨161固定在基板11上；当然，导槽162也可以固定在基板11上，而导轨161固定在拉伸头15下方。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同限定。
Claims (8)
1.一种拉伸装置，其特征在于，包括弹性机构、动力驱动机构、拉伸机构、引导机构、弹性形变获取单元、动力控制单元；
所述动力驱动机构通过弹性机构连接拉伸机构，拉伸机构的一端连接被拉物体；
所述动力驱动机构通过控制弹性机构的弹性形变程度来控制其对拉伸机构的拉力；
所述引导机构用于引导拉伸机构沿设定方向移动；
所述弹性形变获取单元用以感应所述弹性机构的弹性形变数据；
所述动力控制单元与所述动力驱动机构、弹性形变获取单元连接，用以根据所述弹性形变获取单元感应的弹性形变数据，控制所述动力驱动机构提供的动力大小，进而控制动力驱动机构对拉伸机构的拉力。
2.如权利要求1所述的拉伸装置，其特征在于，所述动力驱动机构为电机。
3.如权利要求2所述的拉伸装置，其特征在于，所述动力驱动机构为带编码的线性电机或为步进电机。
4.如权利要求1所述的拉伸装置，其特征在于，所述引导机构为导轨机构，所述拉伸机构固定在该导轨机构上，弹性机构的弹性形变方向与导轨机构的设置方向一致；该导轨机构包括一导轨条、与该导轨条配合的导槽。
5.如权利要求3所述的拉伸装置，其特征在于，所述弹性机构为弹簧。
6.如权利要求5所述的拉伸装置，其特征在于，所述弹簧的一端固定在线性电机拉伸头上，另一端与拉伸机构相接；整个拉伸装置在初始状态时，弹簧拉伸长度为0，在拉伸机构的整个运行中，弹簧处于弹性形变范围内。
7.如权利要求1所述的拉伸装置，其特征在于，所述拉伸机构上具有与被拉伸物体连接的连接机构，被拉伸物体通过连接机构与拉伸机构相接；所述拉伸机构上的连接机构与被拉伸物体的拉伸结合点相对应；所述拉伸机构将弹性机构提供的拉力传递到被拉伸物体。
8.如权利要求7所述的拉伸装置，其特征在于，所述连接机构为圆柱条挂钩。
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