CN212072015U - 一种扭矩平衡机构及具有该机构的运动关节 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种扭矩平衡机构及具有该机构的运动关节，该平衡机构用于平衡可在固定部上转动的活动部产生的扭矩，包括：转动连接部，用于枢接固定部和活动部且可随活动部转动；弹性部，设置在固定部上；传动部，传动部的一端关联转动连接部，传动部的另一端关联弹性部；当外力驱动活动部相对于固定部转动时，转动连接部通过传动部压缩弹性部，弹性部由此产生与外力相当的反作用力，以实现扭矩平衡。该运动关节包括固定部以及可在固定部上转动的活动部和上述扭矩平衡机构。本实用新型提供的扭矩平衡机构既可以具有单向的平衡效果，也可以具有双向的平衡效果，同时结构紧凑，原理简单，易于实现，从而具有很高的实用性和可靠性。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种机械设备，具体是关于一种扭矩平衡机构及具有该机构的运动关节。
背景技术
在实际工业应用中人们经常会遇到这样一种结构：某个杆件一端有负载，另一端绕着某个轴旋转，在旋转过程中负载的重力会对旋转中心产生扭矩。无论该负载的运动是手动的还是通过电机带动，人们都希望可以减少手动或电机的作用力，如此对使用的方便性和结构的寿命都很有好处。
目前，市场上常见的旋转扭矩平衡机构大多采用扭簧来实现，但是扭簧大都只提供单向的平衡力，并且当需要平衡的扭矩较大时，需要较大的结构和空间。
实用新型内容
针对上述问题，本实用新型的目其中一个目的是提供一种实用性和可靠性高的扭矩平衡机构；本实用新型的另一个目的是提供一种具有该扭矩平衡机构的运动关节。
为实现上述目的，本实用新型采取以下技术方案：一种扭矩平衡机构，用于平衡可在固定部上转动的活动部产生的扭矩，该装置包括：转动连接部，用于枢接所述固定部和活动部且可随所述活动部转动；弹性部，设置在所述固定部上；传动部，所述传动部的一端关联所述转动连接部，所述传动部的另一端关联所述弹性部；当外力驱动所述活动部相对于所述固定部转动时，所述转动连接部通过所述传动部压缩所述弹性部，所述弹性部由此产生与外力相当的反作用力，以实现扭矩平衡。
所述的扭矩平衡机构，优选地，所述弹性部包括：安装座，安装在所述固定部上；滑动件，滑动设置在所述安装座上，且所述滑动件通过所述传动部与所述转动连接部关联；弹性件，设置在所述安装座和滑动件之间；当外力驱动所述活动部相对于所述固定部转动时，所述转动连接部通过所述传动部带动所述滑动件压缩所述弹性件，所述弹性件由此产生与外力相当的反作用力。
所述的扭矩平衡机构，优选地，所述安装座呈槽型，所述安装座的两翼板之间设置有导向柱，所述导向柱贯穿所述滑动件并与之形成滑动副。
所述的扭矩平衡机构，优选地，所述弹性件为一组压缩弹簧，所述滑动件为一滑动板，所述压缩弹簧套设在位于所述滑动板和安装座的一侧翼板之间的所述导向柱上，且所述压缩弹簧的一端抵顶在所述安装座的翼板上，所述压缩弹簧的另一端抵顶在所述滑动板的一侧。
所述的扭矩平衡机构，优选地，所述弹性件为两组压缩弹簧，所述滑动件为间隔设置的两滑动板，两组所述压缩弹簧分别套设在位于两所述滑动板和所述安装座的两侧翼板之间的所述导向柱上，两组所述压缩弹簧的一端分别抵顶在所述安装座的两侧翼板上，两组所述压缩弹簧的另一端分别抵顶在两所述滑动板的一侧。
所述的扭矩平衡机构，优选地，所述传动部为齿轮传动模块，所述齿轮传动模块包括：主动齿轮，固定连接在所转动连接部上；随动齿轮，通过销轴转动连接在所述固定部上且与所述主动齿轮相啮合。
所述的扭矩平衡机构，优选地，所述主动齿轮与所述随动齿轮的传动比为等于1、大于1或者小于1。
所述的扭矩平衡机构，优选地，所述随动齿轮上形成有拨块，且所述拨块位于所述滑动板不与所述压缩弹簧接触的另一侧，所述拨块用于在所述随动齿轮转动时推动所述滑动件向远离所述随动齿轮转动轴线的方向移动。
所述的扭矩平衡机构，优选地，在与所述拨块位置相对应的所述安装座上设置有至少一个限位块，以对所述滑动板的位移进行限位。
所述的扭矩平衡机构，优选地，所述压缩弹簧为数量可调的多个。
一种旋转关节，包括固定部以及可在所述固定部上转动的活动部，还包括上述的扭矩平衡机构。
本实用新型由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本实用新型提供的扭矩平衡机构既可以具有单向的平衡效果，也可以具有双向的平衡效果，同时结构紧凑，原理简单，易于实现，从而具有很高的实用性和可靠性。2、本实用新型同时提供了两个可以调节的参数：压缩弹簧的数量和齿轮传动模块的传动比，从而使得用户可以更加自由的调节这两个参数来平衡负载引起的扭矩，使得可平衡负载的范围大幅增加。
附图说明
图1为本实用新型一实施例运动关节的结构示意图；
图2是本实用新型一实施例扭矩平衡机构的局部结构示意图；
图3是本实用新型该实施例随动齿轮的结构示意图；
图4是本实用新型该实施例连杆顺时针转动时的状态示意图；
图5是本实用新型该实施例连杆顺时针转动时的状态示意图。
具体实施方式
以下将结合附图对本实用新型的较佳实施例进行详细说明，以便更清楚理解本实用新型的目的、特点和优点。应理解的是，附图所示的实施例并不是对本实用新型范围的限制，而只是为了说明本实用新型技术方案的实质精神。
如图1所示，本实用新型提供的扭矩平衡机构主要用于由固定座1和连杆2组成的旋转关节，具体的，固定座1相对于连杆2而言处于固定状态，连杆2一端通过旋转轴10(图中虚线为该旋转轴的等效示意)与固定座1转动连接，连杆2的另一端有负载G(仅为一种等效的示意)。通常，固定座1可固定连接于某不动的载体上，连杆2可相对于固定座1转动。但是，本发明对其的命名并不限制固定座1必须固定于某不动载体上，而仅是为了说明在本发明中更加强调连杆2相对于固定座1的运动。
其中，该扭矩平衡机构包括：弹性部，设置在固定座1上；齿轮传动部，齿轮传动部的一端关联旋转轴10和连杆2，齿轮传动部的另一端关联弹性部；当外力驱动连杆2相对于固定座1转动时，旋转轴10通过齿轮传动部压缩弹性部，弹性部由此产生与外力相当的反作用力，以实现扭矩平衡。
在上述实施实例中，优选地，如图1、图2所示，弹性部包括：弹簧安装座7，呈槽型且固定在固定座1上；滑动板6，两滑动板6滑动设置在弹簧安装座7上，且两滑动板6之间留有间隙，两滑动板6与弹簧安装座7的两翼板之间亦留有间隙；导向柱9，固定在弹簧安装座7的两翼板之间，导向柱9贯穿两滑动板6并与之形成滑动副；压缩弹簧8，两组压缩弹簧8分别套设在位于两滑动板6和弹簧安装座7的两翼板之间的导向柱9上，且压缩弹簧8的一端抵顶在弹簧安装座7的翼板上，压缩弹簧8的另一端抵顶在滑动板6上。
在上述实施实例中，优选地，如图1、图3所示，齿轮传动部包括：主动齿轮3，通过旋转轴10转动连接在固定座1上且与连杆2的一端固连；随动齿轮4，通过销轴5转动连接在固定座1上且与主动齿轮3相啮合；此外，随动齿轮4上形成有拨块41，拨块41伸入两滑动板6之间的间隙内，拨块41用于在随动齿轮4转动时推动其中一滑动板6向远离随动齿轮4转动轴线的方向移动，而随动齿轮4的其它部分则不与滑动板6相干涉。
在上述实施实例中，优选地，如图2所示，在位于两滑动板6之间的弹簧安装座7上设置有至少一个限位块11，以对两滑动板6的位移进行限位。
本实用新型在初始状态下(如附图1所示)，负载G的重心处于旋转轴10的正上方，负载G的重力对旋转轴10不产生扭矩。而此时左侧滑动板6运动到最右端被限位块11限制住，右侧滑动板6运动到最左端亦被限位块11限制住，两侧压缩弹簧8除了少量的预紧力外基本处于原长状态，此时随动齿轮4的拨块41处于两滑动板6的正中间，两侧压缩弹簧8对随动齿轮4均没有作用力，此时整个装置处于不稳定的平衡状态。
当连杆2逆时针转动时(如附图4所示)，负载G对旋转轴10产生逆时针方向的扭矩，此时随动齿轮4在主动齿轮3的作用下顺时针转动，从而带动随动齿轮4的拨块41向左侧运动，拨块41推动左侧滑动板6压紧左侧压缩弹簧8，左侧压缩弹簧8则产生回弹力来限制左侧滑动板6向左侧运动，从而达到平衡负载G引起的逆时针方向扭矩的效果。
同理，当连杆2顺时针转动时(如附图5所示)，负载G对旋转轴10产生顺时针方向的扭矩，此时随动齿轮4在主动齿轮3的作用下逆时针转动，从而带动随动齿轮4的拨块41向右侧运动，拨块41推动右侧滑动板6压紧右侧压缩弹簧8，右侧压缩弹簧8则产生回弹力来限制右侧滑动板6向右侧运动，从而达到平衡负载G引起的顺时针方向扭矩的效果。
在上实施例中，优选地，两侧压缩弹簧8的数量可以根据需要进行调节，由此用于平衡不同重量的负载G。
在上实施例中，优选地，主动齿轮3的齿数z1与随动齿轮4的齿数z2可以相同也可以不同，从而达到增速或减速的目的，齿数的多少也会对两侧压簧的数量及刚度产生影响，具体的：主动齿轮3与随动齿轮4啮合传动的减速比i＝z1/z2，当i>1时，该齿轮传动模块属于减速机构，随动齿轮4转动的角度小于主动齿轮3转动的角度，但此时要想平衡主动齿轮3上的扭矩需要在随动齿轮4上施加更大的反向扭矩，此时所需的回弹力会加大；当i<1时，该齿轮传动模块属于增速机构，主动齿轮3旋转的角度小于随动齿轮4旋转的角度，而此时要想平衡主动齿轮3上的扭矩需要在随动齿轮4上施加较小的反向扭矩，从而此时所需的回弹力会减小，但行程会变大；当i＝1时，主动齿轮3、随动齿轮4转速相同，所需要的回弹力不变。
当然，本领域技术人员可以理解的是，在上述实施例中也可以仅设置一块滑动板6和一组压缩弹簧8，此时随动齿轮4上的拨块41位于滑动板6不与压缩弹簧8接触的另一侧，由此形成可单向助力的扭矩平衡机构。
基于上述实施例提供的扭矩平衡机构，本实用新型还提供了一种运动关节，该运动关节包括通过旋转轴10枢接的固定座1和连杆2，以及上述实施例中的扭矩平衡机构。
上述各实施例仅用于说明本实用新型，其中各部件的结构、连接方式和制作工艺等都是可以有所变化的，凡是在本实用新型技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本实用新型的保护范围之外。
Claims (11)
1.一种扭矩平衡机构，用于平衡可在固定部(1)上转动的活动部(2)产生的扭矩，其特征在于，该装置包括：
转动连接部，用于枢接所述固定部(1)和活动部(2)且可随所述活动部(2)转动；
弹性部，设置在所述固定部(1)上；
传动部，所述传动部的一端关联所述转动连接部，所述传动部的另一端关联所述弹性部；
当外力驱动所述活动部(2)相对于所述固定部(1)转动时，所述转动连接部通过所述传动部压缩所述弹性部，所述弹性部由此产生与外力相当的反作用力，以实现扭矩平衡。
2.根据权利要求1所述的扭矩平衡机构，其特征在于，所述弹性部包括：
安装座(7)，安装在所述固定部(1)上；
滑动件(6)，滑动设置在所述安装座(7)上，且所述滑动件(6)通过所述传动部与所述转动连接部关联；
弹性件(8)，设置在所述安装座(7)和滑动件(6)之间；
当外力驱动所述活动部(2)相对于所述固定部(1)转动时，所述转动连接部通过所述传动部带动所述滑动件(6)压缩所述弹性件(8)，所述弹性件(8)由此产生与外力相当的反作用力。
3.根据权利要求2所述的扭矩平衡机构，其特征在于，所述安装座(7)呈槽型，所述安装座(7)的两翼板之间设置有导向柱(9)，所述导向柱(9)贯穿所述滑动件(6)并与之形成滑动副。
4.根据权利要求3所述的扭矩平衡机构，其特征在于，所述弹性件(8)为一组压缩弹簧，所述滑动件(6)为一滑动板，所述压缩弹簧套设在位于所述滑动板和安装座(7)的一侧翼板之间的所述导向柱(9)上，且所述压缩弹簧的一端抵顶在所述安装座(7)的翼板上，所述压缩弹簧的另一端抵顶在所述滑动板的一侧。
5.根据权利要求3所述的扭矩平衡机构，其特征在于，所述弹性件(8)为两组压缩弹簧，所述滑动件(6)为间隔设置的两滑动板，两组所述压缩弹簧分别套设在位于两所述滑动板和所述安装座(7)的两侧翼板之间的所述导向柱(9)上，两组所述压缩弹簧的一端分别抵顶在所述安装座(7)的两侧翼板上，两组所述压缩弹簧的另一端分别抵顶在两所述滑动板的一侧。
6.根据权利要求4或5所述的扭矩平衡机构，其特征在于，所述传动部为齿轮传动模块，所述齿轮传动模块包括：
主动齿轮(3)，固定连接在所转动连接部上；
随动齿轮(4)，通过销轴(5)转动连接在所述固定部(1)上且与所述主动齿轮(3)相啮合。
7.根据权利要求6所述的扭矩平衡机构，其特征在于，所述主动齿轮(3)与所述随动齿轮(4)的传动比为等于1、大于1或者小于1。
8.根据权利要求6所述的扭矩平衡机构，其特征在于，所述随动齿轮(4)上形成有拨块(41)，且所述拨块(41)位于所述滑动板不与所述压缩弹簧接触的另一侧，所述拨块(41)用于在所述随动齿轮(4)转动时推动所述滑动件(6)向远离所述随动齿轮(4)转动轴线的方向移动。
9.根据权利要求8所述的扭矩平衡机构，其特征在于，在与所述拨块(41)位置相对应的所述安装座(7)上设置有至少一个限位块(11)，以对所述滑动板的位移进行限位。
10.根据权利要求4或5或7或8或9所述的扭矩平衡机构，其特征在于，所述压缩弹簧为数量可调的多个。
11.一种运动关节，包括固定部(1)以及可在所述固定部(1)上转动的活动部(2)，其特征在于，还包括如权利要求1到10任一项所述的扭矩平衡机构。
Priority Applications (4)
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2021136003A1 (zh) * | 2019-12-30 | 2021-07-08 | 北京术锐技术有限公司 | 扭矩平衡装置、自平衡关节以及手术机器人 |
| CN114572383A (zh) * | 2022-03-14 | 2022-06-03 | 中国商用飞机有限责任公司 | 一种力感设备 |
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2019
- 2019-12-30 CN CN201922434125.6U patent/CN212072015U/zh active Active
Cited By (3)
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|---|---|---|---|---|
| WO2021136003A1 (zh) * | 2019-12-30 | 2021-07-08 | 北京术锐技术有限公司 | 扭矩平衡装置、自平衡关节以及手术机器人 |
| CN114572383A (zh) * | 2022-03-14 | 2022-06-03 | 中国商用飞机有限责任公司 | 一种力感设备 |
| CN114572383B (zh) * | 2022-03-14 | 2024-05-24 | 中国商用飞机有限责任公司 | 一种力感设备 |
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