CN106514623B - 一种用于套索的微型可控夹头机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于套索的微型可控夹头机构，包括滑块导向机构、设置在滑块导向机构中的滑块、设置在滑块导向机构上的夹头机构和驱动电机，滑块导向机构包括导槽、设置在导槽上的端盖、设置在导槽中的第一销轴和第二销轴，滑块设置在导槽中并安装在第一销轴和第二销轴外部，滑块能在驱动电机的驱动下沿两个销轴滑动。本发明可实现快速自动的夹持绳索，结构简单，体积小，质量轻，夹持可靠。

Description

一种用于套索的微型可控夹头机构

技术领域

本发明涉及一种用于套索的微型可控夹头机构，属于机器人应用领域。

背景技术

随着机器人技术的发展，轻型，柔顺，安全的机器人驱动方式逐渐成为研究的热点。“套索”是由细索和套管组成的细长柔软传动副，利用套管和绳索的相对运动传递力和位移，具有传递力大、路径灵活细小的特点，是机器人驱动的一种常见方式。在基于套索传动的机器人应用中，常见的驱动方式为在电机与目标关节之间设置一段固定长度的传动套索，这种传动方式使得驱动目标单一，且在电机断电的情况下，限制了关节的自由摆动，尤其是在人机交互的助力外骨骼中，在无需助力的关节自由摆动阶段，限制关节的自由运动。

为了解决上述问题，提出在传统的套索传动路径中，通过控制可控夹头机构实现对传动过程中绳索的夹持与放松，每个夹头可连接一个关节或负载，因此一套传动套索利用多个可控夹头机构可以实现驱动多个关节或负载，释放夹头即可实现关节的自由摆动，此时不受电机运动状态的影响。传统的夹持设备或离合器体积大，并通常采用液压或大型电磁铁驱动，无法满足轻小、柔顺的应用场所，并且不适合夹持绳索这种具有特殊光滑表面的物体，因此需要设计套索专用的微型夹头。

本发明的微型可控夹头机构，结构轻巧，夹持力度大，响应时间快的微型可控夹头机构拓展了套索传动的应用范围，在机器人传动技术领域上有很大的应用前景。

发明内容

技术问题：本发明提供一种控制简单，响应时间快，体积小，质量轻，夹持绳索力度大的用于套索的微型可控夹头机构。

技术方案：本发明是用于套索的微型可控夹头机构，包括滑块导向机构、设置在滑块导向机构中的滑块、设置在滑块导向机构上的夹头机构和驱动电机，滑块导向机构包括导槽、设置在导槽上的端盖、设置在导槽中的第一销轴和第二销轴，滑块设置在导槽中并安装在第一销轴和第二销轴外部，滑块能在驱动电机的驱动下沿两个销轴滑动，夹头机构包括一侧与导槽连接的夹头底座、设置在与夹头底座另一侧的弹簧夹头和安装在弹簧夹头外部并与夹头底座连接的夹头螺帽。端盖和滑块上均设置有用以穿过绳索的通孔，两个通孔均与弹簧夹头、夹头螺帽同轴设置，弹簧夹头上端穿过夹头底座并与滑块接触，下端设置在夹头螺帽内，夹头螺帽的内径沿远离弹簧夹头的方向递减。

本发明的优选方案中，滑块上的通孔与第一销轴和第二销轴间隙配合。

本发明的优选方案中，夹头螺帽与夹头底座通过螺纹连接，夹头螺帽内壁光滑且底部为楔形圆孔面。

本发明中，驱动电机带动螺纹输出杆产生旋转运动；滑块通过螺纹连接在螺纹输出杆上；滑块导向机构利用限位将滑块的螺旋运动转化为直线往复运动，同时用于连接外部装置；夹头机构中的弹簧夹头内有夹持孔，所夹绳索贯穿其中，弹簧夹头的一端与滑块凸台面接触，另一端与夹头螺帽内壁配合，往复运动的滑块压紧或放松弹簧夹头，从而实现夹紧或放松绳索。

有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1.区别于传统的气动或液动夹紧装置，本发明采用电机搭配轻小螺纹传动机构实现自动夹紧绳索，各传动机构间紧凑布置，结构上集成度高，在保证夹紧力的情况下，与传统夹紧装置相比显著减小了机构整体体积，减轻了总体重量，使得该机构可实现夹紧绳索后跟随绳索运动，适用于套索传动等中小型拉力范围且对绳索夹紧机构有轻小要求的应用场合；

2.微型可控夹头机构通过驱动电机螺杆旋转引起滑块挤压或放松弹簧夹头实现夹紧或放松绳索，采用两个销轴配合导槽作为滑块运动的导向机构，保证了滑块的直线运动，结构简单，稳定可靠，控制方便，利用螺纹的自锁原理，本发明在断电后也可以保持可靠夹紧力；

3.本发明的夹头机构中采用弹簧夹头，易变形易回复，对绳索表面破坏力小，且在不改变其他结构的基础上，对于不同直径的目标夹持绳索，只需更换不同夹持孔径的弹簧夹头即可，因此适用于市场上存在的所有直径系列的套索配套绳索；

4.弹簧夹头由收缩夹紧到放松状态的变形量小，由于该变形量通过滑块运动挤压弹簧夹头上端面产生，因此滑块运动行程短，电机作用时间极短，可控夹头机构响应快，滑块与电机螺杆间采用螺纹传动，可实现位置的精密控制。

5.本发明基于电机的驱动模块简单，控制方便，便于安装使用。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图。

图2为本发明的整体结构分解图。

图3为弹簧夹头外形图。

图4为夹头螺帽剖视图。

图5为本发明的局部剖视图。

图中有：驱动电机1、滑块2、导槽31、端盖32、第一销轴33、第二销轴34、夹头底座41、弹簧夹头42、夹头螺帽43、绳索5。

具体实施方式

下面结合实施例和说明书附图对本发明作进一步的说明。

如图1至图5所示，设计了一种用于套索的微型可控夹头机构，该机构包括滑块导向机构3、设置在滑块导向机构3中的滑块2、设置在滑块导向机构3上的夹头机构4和驱动电机1。

如图2所示，滑块导向机构3包括导槽31、设置在导槽31上的端盖32、设置在导槽31中的第一销轴33和第二销轴34，两个销轴分别与端盖32以及夹头底座41的对应孔配合定位，滑块2设置在导槽31中并安装在第一销轴33和第二销轴34外部，滑块2能在驱动电机1的驱动下沿两个销轴上下滑动，导槽31两侧设置了用于连接外部导轨装置的通孔，该微型可控夹头机构夹住绳索后可跟随绳索在预定的外部导轨上运动，端盖32上关于绳索穿入孔轴线对称设置了两个带有圆孔的凸台，用于连接外部负载，夹头机构4包括一侧与导槽31连接的夹头底座41、设置在夹头底座41另一侧的弹簧夹头42和安装在弹簧夹头42外部并与夹头底座41连接的夹头螺帽43，绳索5依次穿过端盖32、滑块2、弹簧夹头42、夹头螺帽43上同轴设置的通孔。

如图3所示，弹簧夹头42下端夹持口外部为楔形圆面。

如图4所示，夹头螺帽43内壁光滑且底部为楔形圆孔面。

如图5所示，弹簧夹头42上端穿过夹头底座41并与滑块2接触，下端设置在夹头螺帽43内，夹头螺帽43的内径沿远离弹簧夹头42的方向递减。

驱动电机1正转，滑块2沿两个销轴向下运动，弹簧夹头42上端受到滑块2的挤压，下端沿夹头螺帽43内径减小的方向运动，弹簧夹头42夹持口收缩从而夹住绳索5；驱动电机1反转，滑块2沿两个销轴向上运动，滑块2远离弹簧夹头42上端面，弹簧夹头42恢复变形，从而放松绳索5。

上述实施例仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和等同替换，这些对本发明权利要求进行改进和等同替换后的技术方案，均落入本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种用于套索的微型可控夹头机构，包括滑块导向机构(3)、设置在所述滑块导向机构(3)中的滑块(2)、设置在滑块导向机构(3)上的夹头机构(4)，所述滑块导向机构(3)包括导槽(31)、设置在所述导槽(31)上的端盖(32)，其特征在于，该机构还包括设置在滑块导向机构(3)上的驱动电机(1)，导向机构(3)还包括设置在导槽(31)中的第一销轴(33)和第二销轴(34)，所述滑块(2)设置在导槽(31)中并安装在第一销轴(33)和第二销轴(34)外部，滑块(2)能在驱动电机(1)的驱动下沿两个销轴滑动，所述夹头机构(4)包括一侧与导槽(31)连接的夹头底座(41)、设置在与所述夹头底座(41)另一侧的弹簧夹头(42)和安装在所述弹簧夹头(42)外部并与夹头底座(41)连接的夹头螺帽(43)；

所述端盖(32)和滑块(2)上均设置有用以穿过绳索的通孔，两个通孔均与弹簧夹头(42)、夹头螺帽(43)同轴设置，所述弹簧夹头(42)上端穿过夹头底座(41)并与滑块(2)接触，下端设置在夹头螺帽(43)内，所述夹头螺帽(43)的内径沿远离弹簧夹头(42)的方向递减。

2.按照权利要求1所述的一种用于套索的微型可控夹头机构，其特征在于，所述滑块(2)上的通孔与第一销轴(33)和第二销轴(34)间隙配合。

3.按照权利要求1或2所述的一种用于套索的微型可控夹头机构，其特征在于，所述夹头螺帽(43)与夹头底座(41)通过螺纹连接，夹头螺帽(43)内壁光滑且底部为楔形圆孔面。