CN108789365B - 一种丝传动螺距补偿及张紧机构 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及丝传动技术领域。一种丝传动螺距补偿及张紧机构，其技术方案是：钢丝的端部压紧在锁紧座；输出轴驱动齿轮在驱动力的作用下带动丝杠沿轴向运动，对钢丝沿螺旋导线槽的螺距偏移运动进行补偿；丝杠运动的同时通过涡轮带动锁紧组件沿轴旋转，实现对钢丝的牵引；当需要对钢丝进行张紧时，对输出轴驱动齿轮提供制动力，限制丝杠的运动，通过锁紧座上的调节孔对涡轮进行旋拧，锁紧组件在涡轮的作用下，相对丝杠旋转，从而对缠绕在螺旋导线槽上的钢丝缠绕张紧。本发明有效解决了丝传动技术中钢丝轴向螺距移动导致的传动系统受力特性变化与张力失效的问题，并实现了丝传动中的钢丝快捷可靠张紧。

Description

一种丝传动螺距补偿及张紧机构
技术领域
本发明涉及丝传动技术领域，具体涉及一种对钢丝随螺距轴向运动进行自动补偿并能够可靠压紧钢丝端部及可靠预紧与张紧传动钢丝的机构。
背景技术
在丝传动机构中，为避免钢丝轴线随机滑动，钢丝需缠绕在具有螺旋导向槽的转轴上，传动过程中钢丝除缠绕转轴的周向运动外，还随螺旋导向槽进行轴向运动，转轴每旋转一周，缠绕钢丝将轴线移动一个螺距，该轴向的螺距运动将导致钢丝出现“斜拉”，一方面会导致钢丝受力方向变化，传动系统效率降低；另一方面会导致钢丝有效传递距离发生变化，传动系统出现张紧失效。在单电机驱动的闭环丝传动系统中，为保证系统的可靠性，需解决钢丝端部的可靠压紧及传动钢丝的可靠预紧与张紧问题。在目前基于丝传动技术的机器人系统中尚未出现对闭环丝传动系统进行快捷双边张紧的相关机构设计。
发明内容
本发明的目的是：为解决丝传动过程中因钢丝随螺距轴向运动导致的丝传动张紧失效问题，以及钢丝端部的可靠压紧及传动钢丝的可靠预紧与张紧问题，提供一种丝传动螺距补偿及张紧机构。
本发明的技术方案是：一种丝传动螺距补偿及张紧机构，它包括：丝杠以及锁紧组件；
锁紧组件由锁紧座，与锁紧座固定连接的套管，以及锁紧压片组成；套管上设有螺旋导线槽；锁紧座的底部设有齿形面；锁紧压片与锁紧座的齿形面相配合，用于将钢丝端部压紧在锁紧座上；锁紧组件通过锁紧座、套管套接在丝杠上，锁紧座与丝杠之间设有涡轮；锁紧座上设有调节孔；
丝杠上设有输出轴驱动齿轮，丝杠的两端与丝杆螺母螺纹配合；丝杠的螺距与套管上的螺旋导线槽的螺距呈设定比例；
钢丝的端部压紧在锁紧座；输出轴驱动齿轮在驱动力的作用下带动丝杠沿轴向运动，对钢丝沿螺旋导线槽的螺距偏移运动进行补偿；丝杠运动的同时通过涡轮带动锁紧组件沿轴旋转，实现对钢丝的牵引；
当需要对钢丝进行张紧时，对输出轴驱动齿轮提供制动力，限制丝杠的运动，通过锁紧座上的调节孔对涡轮进行旋拧，锁紧组件在涡轮的作用下，相对丝杠旋转，从而对缠绕在螺旋导线槽上的钢丝缠绕张紧。
上述方案中，具体的，输出轴驱动齿轮的驱动力与制动力由驱动电机提供；
驱动电机的输出轴上设有驱动齿轮；驱动齿轮与导向齿轮轴上的导向齿轮啮合，导向齿轮轴上的传动齿轮与输出轴驱动齿轮啮合。
上述方案中，具体的，钢丝共有两组，分别为第一钢丝、第二钢丝；
第一钢丝缠绕在第一导向轮上，第二钢丝缠绕在第二导向轮上；
输出轴驱动齿轮设置在丝杠的中间位置，锁紧组件数量为两个分别设置在输出轴驱动齿轮的两侧；
第一钢丝的一端固定在输出轴驱动齿轮一侧的锁紧组件上，第二钢丝的一端固定在输出轴驱动齿轮另一侧的锁紧组件上，组成钢丝闭环传动系统，根据需求对外输出力矩与运动。
进一步的，驱动电机、导向齿轮轴、第一导向轮、第二导向轮、丝杠均安装在支架上。
有益效果：本发明有效解决了丝传动技术中钢丝轴向螺距移动导致的传动系统受力特性变化与张力失效的问题，并实现了丝传动中的钢丝快捷可靠张紧；本发明具有结构紧凑、传动可靠等特点，特别适用于机器人关节、执行机构的轻小型化设计。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明另一个角度的结构示意图；
图3为本发明中锁紧组件的结构示意图；
图4为本发明中锁紧组件与丝杠的结构剖视图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明进行进一步的详细说明。
参见附图1、2，本实施例提供的丝传动螺距补偿及张紧机构，包括：支架1、驱动电机2、导向齿轮轴3、丝杠4、锁紧组件5以及导向轮组；
导向轮组包括第一导向轮61以及第二导向轮62；第一钢丝81缠绕在第一导向轮61上，第二钢丝72缠绕在第二导向轮62上；
参见附图3，锁紧组件5由锁紧座52，与锁紧座52固定连接的套管，以及锁紧压片54组成；套管上设有螺旋导线槽51；锁紧座52的底部设有齿形面；锁紧压片54与锁紧座52的齿形面相配合，用于将钢丝端部压紧在锁紧座52上；锁紧组件5通过锁紧座52、套管套接在丝杠4上，锁紧座52与丝杠4之间设有涡轮7；锁紧座52上设有调节孔53；
参见附图4，丝杠4中部设有输出轴驱动齿轮41，锁紧组件5数量为两个分别设置在输出轴驱动齿轮41的两侧；丝杠4的两端与丝杆螺母42螺纹配合；丝杠4的螺距与套管上的螺旋导线槽51的螺距呈设定比例；
驱动电机2的输出轴上设有驱动齿轮8；驱动齿轮8与导向齿轮轴3上的导向齿轮32啮合，导向齿轮轴3上的传动齿轮31与输出轴驱动齿轮41啮合；
第一钢丝81的一端固定在输出轴驱动齿轮41一侧的锁紧组件5上，第二钢丝82的一端固定在输出轴驱动齿轮41另一侧的锁紧组件5上。
工作原理为：
在驱动电机2的作用下，驱动齿轮8通过导向齿轮32带动导向齿轮轴3及其上的传动齿轮31旋转，与传动齿轮31啮合的输出轴驱动齿轮41随之带动丝杠4进行旋转运动；
丝杠4旋转时，通过涡轮7带动锁紧组件5沿轴旋转，实现对第一钢丝81、第二钢丝82的牵引；同时丝杠4与丝杆螺母42相配合实现沿丝杠4轴线方向的运动，同时输出轴驱动齿轮41与传动齿轮31保持啮合，保证传动过程不受影响；由于丝杠4的螺距与套管上的螺旋导线槽51的螺距呈设定比例，丝杠4的轴向运动即可对第一钢丝81、第二钢丝82沿螺旋导线槽51的螺距偏移运动进行补偿，保证整个传动过程中钢丝段P1、P2间的钢丝长度不发生变化，避免出现斜拉现象；
需要对第一钢丝81、第二钢丝82进行张紧时，驱动电机2处于制动状态，制动力矩经导向齿轮轴3传递至输出轴驱动齿轮41，令丝杠4呈制动状态；通过锁紧座52上的调节孔53对涡轮7进行旋拧，锁紧组件5在涡轮7的作用下，相对丝杠4旋转，从而对缠绕在螺旋导线槽51上的第一钢丝81、第二钢丝82缠绕张紧。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (4)

1.一种丝传动螺距补偿及张紧机构，其特征在于，它包括：丝杠(4)以及锁紧组件(5)；
所述锁紧组件(5)由锁紧座(52)，与所述锁紧座(52)固定连接的套管，以及锁紧压片(54)组成；所述套管上设有螺旋导线槽(51)；所述锁紧座(52)的底部设有齿形面；所述锁紧压片(54)与所述锁紧座(52)的齿形面相配合，用于将钢丝端部压紧在所述锁紧座(52)上；所述锁紧组件(5)通过所述锁紧座(52)、所述套管套接在所述丝杠(4)上，所述锁紧座(52)与所述丝杠(4)之间设有涡轮(7)；所述锁紧座(52)上设有调节孔(53)；
所述丝杠(4)上设有输出轴驱动齿轮(41)，所述丝杠(4)的两端与丝杆螺母(42)螺纹配合；所述丝杠(4)的螺距与所述套管上的螺旋导线槽(51)的螺距呈设定比例；
所述钢丝的端部压紧在所述锁紧座(52)；所述输出轴驱动齿轮(41)在驱动力的作用下带动所述丝杠(4)沿轴向运动，对钢丝沿所述螺旋导线槽(51)的螺距偏移运动进行补偿；所述丝杠(4)运动的同时通过所述涡轮(7)带动所述锁紧组件(5)沿轴旋转，实现对所述钢丝的牵引；
当需要对所述钢丝进行张紧时，对所述输出轴驱动齿轮(41)提供制动力，限制所述丝杠(4)的运动，通过所述锁紧座(52)上的调节孔(53)对所述涡轮(7)进行旋拧，所述锁紧组件(5)在所述涡轮(7)的作用下，相对所述丝杠(4)旋转，从而对缠绕在所述螺旋导线槽(51)上的所述钢丝缠绕张紧。
2.如权利要求1所述的一种丝传动螺距补偿及张紧机构，其特征在于，所述输出轴驱动齿轮(41)的驱动力与制动力由驱动电机(2)提供；
所述驱动电机(2)的输出轴上设有驱动齿轮(8)；所述驱动齿轮(8)与导向齿轮轴(3)上的导向齿轮(32)啮合，所述导向齿轮轴(3)上的传动齿轮(31)与所述输出轴驱动齿轮(41)啮合。
3.如权利要求2所述的一种丝传动螺距补偿及张紧机构，其特征在于，所述钢丝共有两组，分别为第一钢丝(81)、第二钢丝(82)；
所述第一钢丝(81)缠绕在第一导向轮(61)上，所述第二钢丝(72)缠绕在第二导向轮(62)上；
所述输出轴驱动齿轮(41)设置在所述丝杠(4)的中间位置，所述锁紧组件(5)数量为两个分别设置在所述输出轴驱动齿轮(41)的两侧；
所述第一钢丝(81)的一端固定在所述输出轴驱动齿轮(41)一侧的所述锁紧组件(5)上，所述第二钢丝(82)的一端固定在所述输出轴驱动齿轮(41)另一侧的所述锁紧组件(5)上。
4.如权利要求3所述的一种丝传动螺距补偿及张紧机构，其特征在于，所述驱动电机(2)、所述导向齿轮轴(3)、所述第一导向轮(61)、所述第二导向轮(62)、所述丝杠(4)均安装在支架(1)上。
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