CN104358848B - 自动调节式钢丝绳张紧装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自动调节式钢丝绳张紧装置，包括底座、固定在底座上的导向轮、以及与导向轮配合的张紧轮，还包括：转接在底座上的转动轴，该转动轴上固定有主动齿轮；固定在底座上的固定轴，该固定轴上转接有与所述主动齿轮啮合的从动齿轮；转接在固定轴上的摆臂，该摆臂一端轴接有所述的张紧轮；用于实现转动轴和底座相对固定的固定件；所述固定轴上同时套设有扭簧，该扭簧一端与所述摆臂固定，另一端与从动齿轮固定。本发明结构紧凑、预紧效率高、预紧力可调、预紧效果好、制作成本低，同时能够实现自动预紧，可以应用于小型轻便的器械中。

Description

自动调节式钢丝绳张紧装置

技术领域

本发明涉及一种张紧装置，尤其是涉及一种可自动调节式双摆臂钢丝绳张紧装置。

背景技术

随着技术的不断进步和发展，钢丝绳传动涉足越来越多的领域，并不断体现其优越性，包括起重机、卷扬机、缆车等大型机械领域、利用钢丝绳传动的避障机器人、康复外骨骼领域等。钢丝绳传动中最为重要的问题在于钢丝绳的预紧。

现有的如起重机、缆车这类的大型机械中的钢丝绳，一般采用液压缸提供张紧力，对其进行预紧。这类预紧装置整体结构复杂庞大，不适合运用于避障机器人、康复外骨骼这类工作空间狭小、结构要求紧凑的场合。

在现有的一些适用于小型机械的钢丝绳预紧装置中，比如公开号为CN102814821A的中国发明专利申请公开了一种双钢丝绳驱动的机械臂大角度可控回转式关节装置，该装置中钢丝绳的预紧采用调节螺钉的方式来实现钢丝绳的预紧，该方法预紧效率低、预紧效果差且无法实现自动调节预紧的目的。

公告号为CN202417268U的专利文献公开了一种钢丝绳张紧器，包括：滑轮、钢丝绳夹、锁紧螺母、调节螺母、张紧筒、张紧支架；滑轮与张紧支架相连，张紧筒沿张紧支架上部的U形槽向水平方向延伸，伸出张紧支架的部分设置有调节螺母和锁紧螺母，末端有钢丝绳夹，钢丝绳绕过滑轮穿入张紧筒，末端用钢丝绳夹夹紧，张紧支架下方连接上卷帘轴。通过调整锁紧螺母和调节螺母，可调整钢丝绳松紧。

公告号为203582200U的专利文献公开了一种钢丝绳张紧装置，包括固定板、固定滑板、活动滑板和两根滑杆，所述固定滑板固定在固定板上，所述两根滑杆穿过两块滑板，其中一端穿过固定滑板后固定在固定板上，活动滑板在滑杆上滑动，所述两块滑板之间设有一螺杆；所述每块滑板上均开有至少一个穿绳孔。该文献中钢丝绳从其中一个滑板的穿绳孔穿入，并从另一个滑板的穿绳孔穿出，在需要张紧时，只要通过转动手柄来转动螺杆，来改变两滑板之间的距离。

目前现有技术中出现的张紧装置，一般都需要手动调整，控制精度低，劳动强度大。

发明内容

本发明提供了一种自动调节式钢丝绳张紧装置，解决了现有钢丝绳张紧装置存在的效率低、效果差且无法自动张紧等问题，实现在使用过程中钢丝绳的自动张紧，同时提高钢丝绳张紧效率，改善钢丝绳张紧效果。

本发明是通过以下技术方案来实现的：

一种自动调节式钢丝绳张紧装置，包括底座、固定在底座上的导向轮、以及与导向轮配合的张紧轮，还包括：

转接在底座上的转动轴，该转动轴上固定有主动齿轮；

固定在底座上的固定轴，该固定轴上转接有与所述主动齿轮啮合的从动齿轮；

转接在固定轴上的摆臂，该摆臂一端轴接有所述的张紧轮；

用于将转动轴与底座相对固定的固定件；

所述固定轴上同时套设有扭簧，该扭簧一端与所述摆臂固定，另一端与从动齿轮固定。

上述技术方案中，所述从动齿轮可采用与固定轴间隙配合，保证从动齿轮能够发生相对转动；同样也可采用其他已知的转动配合方式。所述主动齿轮与转动轴之间相互固定，不能发生相互转动。所述转动轴可设置平行于固定轴，便于实现主动齿轮和从动齿轮之间的啮合。

作为优选，所述固定件包括：与转动轴同轴固定的棘轮；与固定轴转动配合的棘爪，该棘爪与所述棘轮啮合。所述棘爪一般套在固定轴上，与固定轴间隙配合。采用上述技术方案时，方便了摆臂初始位置的调整，进而方便了张紧轮初始位置的调整。

作为优选，所述导向轮、张紧轮为分别成套设置的两组或两组以上，多组张紧轮分别通过独立的摆臂与所述固定轴转接。采用该技术方案，可用于两根钢丝绳张紧的场合。同样，也可根据钢丝绳的数量，调整导向轮和张紧轮的数量。

作为优选，所述导向轮或/和张紧轮的轮缘上设有沿周向设置用于容纳钢丝绳的凹槽。其截面可以为U形、V形、圆弧形、方形或梯形。选择该技术方案，进一步增强了对钢丝绳的定位精度，避免钢丝绳滑落。

作为优选，所述底座上固定有用于钢丝绳引入的导入接口、以及用于钢丝绳引出的导出接口。采用该技术方案，实现钢丝绳顺利的进入到张紧装置内，降低了钢丝绳的安装难度。

作为进一步优选，所述导向轮为设置在张紧轮两侧的两个，分别为前端导向轮和后端导向轮；所述导入接口的轴线与所述前端导向轮外圆相切；所述导出接口的轴线与所述后端导向轮外圆相切。采用该技术方案，导入接口、导出接口在方便钢丝绳安装的同时，也对钢丝绳起到定位作用，进一步保证了钢丝绳的安装精度。所述导入接口、导出接口一般通过固定在底座上的前端板、后端板与底座固定，所述导入接口、导出接口与前沿板、后端板之间一般可采用焊接固定或者螺纹固定等。

作为优选，所述转动轴通过轴承座与底座固定，所述转动轴一端设有旋钮。通过旋钮可方便实现对转动轴的调整。

作为优选，所述从动齿轮与主动齿轮的齿数比大于1。采用该技术方案，在确定张紧轮初始位置时，提高了调整灵敏度，降低了调节难度。

本发明的自动调节式钢丝绳张紧装置，在工作时，钢丝绳从底座前端板的导入接口穿入，依次绕过前端导向轮、预紧导轮和后端导向轮，从底座后端板的导出接口穿出。通过旋转旋钮，主动齿轮转动，带动从动齿轮转动，从而调节摆臂的初始位置，并通过棘轮棘爪固定初始位置，扭簧提供给摆臂的力与钢丝绳工作时对摆臂的压力方向相反，从而给钢丝绳提供初始张紧力。

本发明中，通过选择适当规格的扭簧，可以得到预定的张紧力；对于可对多根钢丝绳进行张紧的结构，可根据需要选择不同规格的扭簧，实现对多根钢丝绳的最佳张紧度控制。

本发明结构紧凑、预紧效率高、预紧力可调、预紧效果好、制作成本低，同时能够实现自动预紧，可以应用于小型轻便的器械中。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为固定轴的爆炸示意图；

图3为钢丝绳在预紧装置中的布置图；

图4为本发明的工作状态示意图。

图中，1-第一导入接口，2-前端板，3-第一前端导向轮座，4-第一前端导向轮，5-底座，6-第一后端导向轮座，7-第一后端导向轮，8-第一张紧轮，9-第一光轴固定端，10-第一摆臂，11-第一从动齿轮，12-旋钮，13-第三光轴固定端，14-第一扭簧，15-第一主动齿轮，16-转动轴，17-棘爪，18-棘轮，19-第一导出接口20-后端板，21-第二导出接口，22-第二主动齿轮，23-第四光轴固定端，24-固定轴，25-第二从动齿轮，26-第二光轴固定端，27-第二扭簧，28-第二摆臂，29-第二后端导向轮，30-第二张紧轮，31-第二后端导向轮座，32-第二前端导向轮座，33-第二前端导向轮，34-第二导入接口，35-第二钢丝绳，36-第一钢丝绳。

具体实施方式

下面结合附图进一步说明本发明。如图1和图2所示，一种自动调节式钢丝绳张紧装置，其中第一钢丝绳36由前端板2上的第一导入接口1中导入张紧装置，第一导入接口1与前端板2之间通过螺纹结构相互固定，第一导入接口1的轴线与第一前端导向轮4的外圆相切，第一钢丝绳36依次绕过第一前端导向轮4、第一张紧轮8和第一后端导向轮7，从后端板20上的第一导出接口19中被牵出，第一导出接口19与后端板20之间通过螺纹结构相互固定，第一导出接口19的轴线与第一后端导向轮7的外圆相切，第一前端导向轮4固定在第一前端导向轮座3上，第一后端导向轮7固定在第一后端导向轮座6上，第一前端导向轮座3和第一后端导向轮座6分别固定在底座5上，第一张紧轮8通过转轴轴接固定在第一摆臂10的一端，第一摆臂10的另一端通过轴承与固定轴24相连。

同样的，第二钢丝绳35由前端板2上的第二导入接口34中导入预紧装置，第二导入接口34的轴线与第二前端导向轮33的外圆相切，第二钢丝绳35依次绕过第二前端导向轮33、第二张紧轮30和第二后端导向轮29，从后端板20上的第二导出接口21中被牵出，第二导出接口21的轴线与第二后端导向轮29的外圆相切，第二前端导向轮33固定在第二前端导向轮座32上，第二后端导向轮29固定在第二后端导向轮座31上，第二前端导向轮座32和第二后端导向轮座31分别固定在底座5上，第二张紧轮30固定在第二摆臂28的一端，第二摆臂28的另一端通过轴承与固定轴24相连。

第一前端导向轮4、第一张紧轮8、第二后端导向轮29、30-第二张紧轮、第二前端导向轮33的外轮缘上设有周向设置的凹槽，凹槽横截面为U型，也可加工成V型、方形、梯形等。

如图1所示，旋钮12与转动轴16的一端固定连接，转动轴16通过轴承与第三光轴固定端13和第四光轴固定端23连接，第三光轴固定端13和第四光轴固定端23与底座5固定连接。第三光轴固定端13和第四光轴固定端23构成轴承座。第一主动齿轮15、棘轮18和第二主动齿轮22依次与转动轴16固定连接。

如图2所示，固定轴24的两端分别与第一光轴固定端9和第二光轴固定端26固定连接，第一光轴固定端9和第二光轴固定端26与底座5固定连接。第一从动齿轮11套在固定轴24上，与固定轴24间隙配合，第一从动齿轮11与第一主动齿轮15啮合，第一摆臂10通过轴承与固定轴24连接，第一扭簧14套在固定轴24上，第一扭簧14的一端与第一从动齿轮11固定连接，第一扭簧14的另一端与第一摆臂10固定连接。同样的，第二从动齿轮25套在固定轴24上，与固定轴24间隙配合，第二从动齿轮25与第二主动齿轮22啮合，第二摆臂28通过轴承与固定轴24连接，第二扭簧27套在固定轴24上，第二扭簧27的一端与第二从动齿轮25固定连接，第二扭簧27的另一端与第二摆臂28固定连接。棘爪17套在固定轴24上，棘爪17与固定轴24之间为间隙配合，棘爪17与棘轮18啮合，保证棘轮18只能沿一个方向转动(图1中调节时，仅能按照顺时针转动)。

本发明的工作过程如下：

将本发明的自动调节式钢丝绳张紧装置固定于采用钢丝绳传动的装置中，如用钢丝绳传动的医疗康复训练装置等。本发明可同时对两根钢丝绳提供张紧力，如需进行往复双向运动的装置。具体如下：将第一钢丝绳36从第一导入接口1穿入预紧装置，依次绕过第一前端导向轮4、第一张紧轮8和第一后端导向轮7，从第一导出接口19穿出。同样的，第二钢丝绳35从第二导入接口34穿入预紧装置，依次绕过第二前端导向轮33、第二张紧轮30和第二后端导向轮29，从第二导出接口21穿出，如图3所示。

旋动旋钮12，与转动轴16固定连接的第一主动齿轮15、第二主动齿轮22和棘轮18随之转动，第一主动齿轮15带动第一从动齿轮11转动，第一从动齿轮11带动第一扭簧14转动，第一扭簧14带动第一摆臂10转动。同样的，第二主动齿轮22带动第二从动齿轮25转动，第二从动齿轮25带动第二扭簧27转动，第二扭簧27带动第二摆臂28转动。从而调节第一摆臂10和第二摆臂28的初始位置，进而调节第一钢丝绳36和第二钢丝绳35的初始张紧力。

当装置工作时，第一钢丝绳36对第一张紧轮8施加向下的压力，带动与第一张紧轮固定连接的第一摆臂10向下转动，而与第一摆臂10固定连接的第一扭簧14则带动第一摆臂10往反方向转动，当第一钢丝绳36施加给第一摆臂10的压力与第一扭簧14施加给第一摆臂10的拉力相等时，装置达到平衡状态。同样的，第二钢丝绳35对第二张紧轮30施加向下的压力，带动与第二张紧轮30固定连接的第二摆臂28向下转动，而与第二摆臂28固定连接的第二扭簧27则带动第二摆臂28往反方向转动，当第二钢丝绳35施加给第二摆臂28的压力与第二扭簧27施加给第二摆臂28的拉力相等时，装置达到平衡状态。

当第一钢丝绳36上的张力发生变化时，与第一张紧轮8固定连接的第一摆臂10会在第一扭簧14的力的作用下，带动第一摆臂10转动，第一钢丝绳36上的张紧力越大，第一张紧轮8下降的距离越大，当张紧力大到一定程度时，与第一张紧轮8固定连接的第一摆臂10将与底座5接触，此时，第一张紧轮8将不再发生平动，只是在第一钢丝绳36的力的作用下绕其轴线转动。当第一钢丝绳36上的张紧力逐渐减小时，第一钢丝绳36会有松弛的倾向，与第一张紧轮8固定连接的第一摆臂10会在第一扭簧14的力的作用下，带动第一摆臂10沿着远离底座5的方向转动，平衡第一钢丝绳36施加给第一张紧轮8的压力，以使第一钢丝绳36上的张紧力维持在一定范围内，防止第一钢丝绳36松弛。

同样的，当第二钢丝绳35上的张力发生变化时，与第二张紧轮30固定连接的第二摆臂28会在第二扭簧27的力的作用下，带动第二摆臂28转动，第二钢丝绳35上的张紧力越大，第二张紧轮30下降的距离越大，当张紧力大到一定程度时，与第二张紧轮30固定连接的第二摆臂28将与底座5接触，此时，第二张紧轮30将不再发生平动，只是在第二钢丝绳35的力的作用下绕其轴线转动。当第二钢丝绳35上的张紧力逐渐减小时，第二钢丝绳35会有松弛的倾向，与第二张紧轮30固定连接的第二摆臂28会在第二扭簧27的力的作用下，带动第二摆臂28沿着远离底座5的方向转动，平衡第二钢丝绳35施加给第二张紧轮30的压力，以使第二钢丝绳35上的张紧力维持在一定范围内，防止第二钢丝绳35松弛。

当本发明一种自动调节式钢丝绳张紧装置用于往复双向运动的装置中时，第一钢丝绳36和第二钢丝绳35将进行往复双向运动，其工作状态示意图如图4所示。

Claims (7)

1.一种自动调节式钢丝绳张紧装置，包括底座(5)、固定在底座(5)上的导向轮、以及张紧轮，其特征在于，还包括：

转接在底座(5)上的转动轴(16)，该转动轴(16)上固定有主动齿轮；

固定在底座(5)上的固定轴(24)，该固定轴(24)上转接有与所述主动齿轮啮合的从动齿轮；

转接在固定轴(24)上的摆臂，该摆臂一端轴接有所述的张紧轮；

用于将转动轴(16)与底座(5)相对固定的固定件；

所述固定轴(24)上同时套设有扭簧，该扭簧一端与所述摆臂固定，另一端与从动齿轮固定；

所述底座(5)上固定有用于钢丝绳引入的导入接口、以及用于钢丝绳引出的导出接口；

所述导向轮为设置在张紧轮两侧的两个，分别为前端导向轮和后端导向轮；所述导入接口的轴线与所述前端导向轮外圆相切；所述导出接口的轴线与所述后端导向轮外圆相切。

2.根据权利要求1所述的自动调节式钢丝绳张紧装置，其特征在于，所述固定件包括：

与转动轴(16)同轴固定的棘轮(18)；

与固定轴(24)转动配合的棘爪(17)，该棘爪(17)与所述棘轮(18)啮合。

3.根据权利要求1所述的自动调节式钢丝绳张紧装置，其特征在于，所述导向轮、张紧轮为分别成套设置的两组或两组以上，多组张紧轮分别通过独立的摆臂与所述固定轴(24)转接。

4.根据权利要求1-3任一权利要求所述的自动调节式钢丝绳张紧装置，其特征在于，所述导向轮或/和张紧轮的轮缘上设有沿其周向设置用于容纳钢丝绳的凹槽。

5.根据权利要求4所述的自动调节式钢丝绳张紧装置，其特征在于，所述凹槽的横截面为U型、V型、圆弧形、方形或梯形。

6.根据权利要求1-3任一权利要求所述的自动调节式钢丝绳张紧装置，其特征在于，所述转动轴(16)通过轴承座与底座(5)固定，所述转动轴(16)一端设有调节用旋钮(12)。

7.根据权利要求1-3任一权利要求所述的自动调节式钢丝绳张紧装置，其特征在于，所述从动齿轮与主动齿轮的齿数比大于1。