CN217513457U - 一种减震缓冲机构及具有导轨的减震缓冲设备 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种减震缓冲机构及具有导轨的减震缓冲设备，减震缓冲机构包括刚性框架、第一柔性件、第二柔性件和柔性平台，柔性平台的左右两侧分别通过第一柔性件与刚性框架连接，柔性平台的上侧通过第二柔性件与刚性框架连接；柔性平台用于与末端结构连接；所述第一柔性件和所述第二柔性件用于缓冲末端结构所受到的力。本申请采用刚柔耦合设计理念，以柔性件作为柔性平台的导向机构将不存在摩擦死区的问题，从而使压力传感器能实时且准确测量出末端机构所受到的力的大小，最终实现对末端机构减震缓冲的目的。

Description

一种减震缓冲机构及具有导轨的减震缓冲设备

技术领域

本申请涉及机械设备领域，具体为一种减震缓冲机构及具有导轨的减震缓冲设备。

背景技术

目前，随着各种制造业精度要求的不断提高，在各种机床上，对其末端机构的减震缓冲要求越来越高。例如机床刀具的切削过程中，随着刀具末端受力越来越大，刀具的振动频率与振幅也随之增加，这必然会影响其最终的工件加工精度，甚至损坏刀具及工件，造成不必要的损失。因此，抑制刀具的振动变得极其重要。

然而，抑制末端机构的振动，最重要的是准确测量出末端机构在运动方向上所受到的力的大小，才能控制执行机构对末端机构所受到的力进行反向补偿，最终实现对末端机构的减震缓冲目的。由于目前各类机床上的末端机构均由某些带有摩擦的导向机构所支撑，这类导向机构(如导轨等)必然会带来摩擦死区的问题，导致无法准确测量出末端机构所受到的力的大小。

鉴于此，克服该现有技术产品所存在的不足是本技术领域亟待解决的问题。

实用新型内容

本申请主要解决的技术问题是提供一种减震缓冲机构及具有导轨的减震缓冲设备，该减震缓冲机构能实时且准确测量出末端机构在运动方向上所受到的力的大小，并实现对末端机构的减震缓冲。

为解决上述技术问题，本申请采用的一个技术方案是：提供一种减震缓冲机构，所述减震缓冲机构包括刚性框架、第一柔性件、第二柔性件和柔性平台，所述柔性平台的左右两侧分别通过所述第一柔性件与所述刚性框架连接，所述柔性平台的上侧通过所述第二柔性件与所述刚性框架连接；

所述柔性平台用于与末端结构连接；

所述第一柔性件和所述第二柔性件用于缓冲末端结构所受到的力。

优选地，所述减震缓冲机构还包括：传感器，所述传感器设置在所述第一柔性件或所述第二柔性件上；

所述传感器用于检测所述第一柔性件或所述第二柔性件所受到的压力，以确定所述末端结构所受到的力。

优选地，所述减震缓冲机构还包括：第一调节组件，所述第一调节组件的第一端与所述刚性框架连接，其第二端固定在所述第一柔性件上；

所述第一调节组件用于调整所述第一柔性件的有效工作长度。

优选地，所述第一柔性件的数目为四个，所述柔性平台的左右两侧设置有两个所述第一柔性件，所述第一柔性件、所述柔性平台和所述刚性框架呈一体成型设置。

优选地，所述第一柔性件和所述第二柔性件均为柔性铰链；或，

所述第一柔性件为柔性铰链，所述第二柔性件为弹簧组件，所述弹簧组件设置在所述柔性平台上。

优选地，所述传感器为压力传感器，所述传感器设置在所述柔性平台上，所述弹簧组件设置在所述传感器上。

优选地，所述减震缓冲机构还包括第二调节组件，所述第二调节组件抵接所述弹簧组件。

为解决上述技术问题，本申请采用的一个技术方案是：提供一种具有导轨的减震缓冲设备，所述减震缓冲设备包括如本申请所述的减震缓冲机构、导轨、基座和滑块，所述滑块和减震缓冲机构分别固定在所述基座的两侧，所述滑块与所述导轨滑动连接。

优选地，所述减震缓冲设备还包括驱动机构，所述驱动机构与所述减震缓冲机构连接，用于驱动所述减震缓冲机构沿着所述导轨运动。

优选地，所述导轨为1根或2根。

本申请的有益效果是：本申请提供一种减震缓冲机构及具有导轨的减震缓冲设备，所述减震缓冲机构包括刚性框架、第一柔性件、第二柔性件和柔性平台，所述柔性平台的左右两侧分别通过所述第一柔性件与所述刚性框架连接，所述柔性平台的上侧通过所述第二柔性件与所述刚性框架连接；所述传感器设置在所述第一柔性件或所述第二柔性件上；所述柔性平台用于与末端结构连接；所述第一柔性件和所述第二柔性件用于缓冲末端结构所受到的力。

本申请采用刚柔耦合设计理念，减震缓冲机构包括刚性框架、柔性平台及柔性件，刚性框架与柔性平台之间通过柔性件连接，由于柔性件属于无摩擦副，因此以柔性件作为柔性平台的导向机构将不存在摩擦死区的问题，从而使压力传感器能实时且准确测量出末端机构所受到的力的大小，最终实现对末端机构减震缓冲的目的。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请实施例提供的一种减震缓冲机构的结构示意图；

图2是本申请实施例提供的一种减震缓冲机构的剖面结构示意图；

图3是本申请实施例提供的另一种减震缓冲机构的结构示意图；

图4是本申请实施例提供的另一种减震缓冲机构的剖面结构示意图；

图5是本申请实施例提供的一种减震缓冲设备的结构示意图；

图6是本申请实施例提供的另一种减震缓冲设备的结构示意图。

其中，附图标记为：

减震缓冲机构1，刚性框架10，第一柔性件11，第二柔性件12，柔性平台13，传感器14，第一调节组件15，第二调节组件16，导轨20，基座21，滑块22，底座23，驱动机构24。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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申请和简化描述，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申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，“示例性”一词用来表示“用作例子、例证或说明”。本申请中被描述为“示例性”的任何实施例不一定被解释为比其它实施例更优选或更具优势。为了使本领域任何技术人员能够实现和使用本申请，给出了以下描述。在以下描述中，为了解释的目的而列出了细节。应当明白的是，本领域普通技术人员可以认识到，在不使用这些特定细节的情况下也可以实现本申请。在其它实例中，不会对公知的结构和过程进行详细阐述，以避免不必要的细节使本申请的描述变得晦涩。因此，本申请并非旨在限于所示的实施例，而是与符合本申请所公开的原理和特征的最广范围相一致。

需要说明的是，本申请实施例方法由于是在电子设备中执行，各电子设备的处理对象均以数据或信息的形式存在，例如时间，实质为时间信息，可以理解的是，后续实施例中若提及尺寸、数量、位置等，均为对应的数据存在，以便电子设备进行处理，具体此处不作赘述。

实施例1：

目前，在各种机床上，由于末端机构与工件之间的相对运动所产生的不稳定的相互作用力，导致末端机构出现影响加工精度的高频、高振幅的振动，为了高效的抑制末端机构的振动，必须从结构的角度出发，分析目前各类机床上末端机构的减震缓冲不完备的问题所在。

在目前的各种机床上，末端机构的减震缓冲机构，通常是两个固定在导轨上的刚性平台通过弹簧连接并在两者之间安装力传感器，其中一个刚性平台与驱动机构(电机、动力源)连接，另外一个刚性平台与末端机构连接，其中力传感器用于测量两个刚性平台之间的相互作用力，从而间接得到末端机构所收到的力，再通过驱动机构进行力的补偿，实现对末端机构减震缓冲的目的。但是，由于安装末端机构的刚性平台是利用导轨作为导向机构，并固定在滑块上。显然，导轨与滑块之间存在着摩擦死区，当末端机构所受到的力还未超过导轨与滑块之间的静摩擦力时，安装末端机构的刚性平台是静止不动的，此时末端机构所受到的力是无法被力传感器所测量到的，末端机构所产生的振动便无法被抑制。

为解决前述问题，如图1和图2，本实施例提供一种减震缓冲机构1，所述减震缓冲机构1包括刚性框架10、第一柔性件11、第二柔性件12、柔性平台13和传感器14，所述柔性平台13的左右两侧分别通过所述第一柔性件11与所述刚性框架10连接，所述柔性平台13的上侧通过所述第二柔性件12与所述刚性框架10连接，所述第一柔性件11和所述第二柔性件12用于缓冲末端结构所受到的力。所述第一柔性件11充当所述柔性平台13相对于所述刚性框架10的导向机构，通过所述第一柔性件11的无摩擦变形实现对柔性平台13的减震缓冲作用，所述柔性平台13可用于安装各种末端机构，属于终端平台。此外，通过所述第二柔性件12可将所述柔性平台13与所述刚性框架10的顶部连接，所述第二柔性件12可增强所述柔性平台13的抗倾翻能力，并减小由偏心力所造成的所述柔性平台13的偏转角度。

进一步地，所述传感器14设置在所述第一柔性件11或所述第二柔性件12上；所述柔性平台13用于与末端结构连接；所述传感器14用于检测所述第一柔性件11或所述第二柔性件12所受到的压力，以确定所述末端结构所受到的力。

其中，所述传感器14为应变传感器或压力传感器，可以基于不同的设计选择相应的传感器14。所述传感器14可以为1个，也可以为多个组合。

在可选的实施例中，所述传感器14为应变传感器，该应变传感器固定在所述第一柔性件11或第二柔性件12上，通过所述第一柔性件11或第二柔性件12的变形可测得其应变的大小，从而测得柔性平台13所受到的力的大小，最终通过力反馈控制可实现控制安装在所述柔性平台13上的末端机构(负载)所受到的力的大小；所述应变传感器可采用多个同时测量，所述第一柔性件11可放置多个所述应变传感器。

为了增强结构的稳定性，所述第一柔性件11的数目为四个，所述柔性平台13的左右两侧设置有两个所述第一柔性件11，所述第一柔性件11、所述柔性平台13和所述刚性框架10呈一体成型设置。在优选的实施例中，所述传感器14的数目为4个，分别设置在4个所述第一柔性件11。

在实际应用场景下，该减震缓冲机构1通过无摩擦的第一柔性件11和第二柔性件12作为柔性平台13的导向机构，来实现减震缓冲作用和应变的实时测量，以达到力的实时精确测量。

在优选的实施例中，结合图3，所述减震缓冲机构1还包括第一调节组件15，所述第一调节组件15的一端与刚性框架10相连接，另一端与第一柔性件11固定，所述第一调节组件15可改变其在第一柔性件11工作长度方向上的位置，以间接改变第一柔性件11的有效工作长度，进而改变第一柔性件11的工作刚度，用于适应不同的工作情况。其中，所述第一调节组件15相对于所述刚性框架10和所述第一柔性件11可拆卸，具体可以根据按需求选择性安装。

如图1和图2所示，在其中一个可选的实施例中，所述第一柔性件11和所述第二柔性件12均为柔性铰链。

在另一个可选的实施例中，如图3和图4所示，所述第一柔性件11为柔性铰链，所述第二柔性件12为弹簧组件，所述弹簧组件设置在所述柔性平台13上。所述传感器14为压力传感器，所述传感器14设置在所述柔性平台13上，所述弹簧组件设置在所述传感器14上。此外，所述减震缓冲机构1还包括第二调节组件16，所述第二调节组件16抵接所述弹簧组件，所述第二调节组件16用于调节对所述弹簧组件所施加压力的大小。其中，所述弹簧组件包括弹簧和框体，所述第二调节组件16抵接该弹簧。具体地，所述第二调节组件16穿过所述刚性框架10后抵接所述弹簧组件，即，所述第二调节组件16的一端是固定在所述刚性框架10上的。

具体地，所述传感器14两端分别与柔性平台13及弹簧组件固定，所述传感器14可测量柔性平台13所受到的外载荷大小。所述第二调节组件16可以为调节螺栓，所述弹簧组件的两端分别与传感器14及调节螺栓相连接；通过调节螺栓相对于刚性框架10的竖直位置可间接调节弹簧组件的预压力，使得在初始时刻，柔性平台13受到的外载荷与弹簧组件的预压力相等，柔性平台13将保持在初始位置。

工作过程中，所述驱动机构24先驱动所述减震缓冲机构1运动，直到安装在柔性平台13上的末端机构与工件刚好接触，接着通过传感器14实时测量出柔性平台13所受到的外载荷的大小，通过利用传感器14所获取的数据，驱动机构24先可驱动刚性框架10进行运动，通过柔性件传递给柔性平台13一个相应的反向补偿力，从而实现减震缓冲的目的。

区别于现有技术，本申请采用刚柔耦合设计理念，减震缓冲机构1包括刚性框架10、柔性平台13及柔性件，刚性框架10与柔性平台13之间通过柔性件连接，由于柔性件属于无摩擦副，因此以柔性件作为柔性平台13的导向机构将不存在摩擦死区的问题，从而使压力传感器能实时且准确测量出末端机构所受到的力的大小，最终实现对末端机构减震缓冲的目的。

实施例2：

在本实施例中，还提供一种具有导轨20的减震缓冲设备，所述减震缓冲设备包括前述各实施例所述的减震缓冲机构1、导轨20、底座23、基座21和滑块22，所述导轨20固定在所述底座23上，所述滑块22和减震缓冲机构1分别固定在所述基座21的两侧，所述滑块22与所述导轨20滑动连接。其中，所述导轨20可以为1根或2根。如图5和图6所示，所述导轨20的数目为2根，所述导轨20设置在底座23的两侧，在中间位置；如图3所示，所述导轨20的数目为1根，所述导轨20设置在底座23的中间位置。

此外，所述减震缓冲设备还包括驱动机构24，所述驱动机构24与所述减震缓冲机构1连接，用于驱动所述减震缓冲机构1沿着所述导轨20运动。其中，驱动机构24为旋转电机、直线电机、音圈电机等。

以上所述仅为本申请的实施方式，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种减震缓冲机构，其特征在于，所述减震缓冲机构包括刚性框架、第一柔性件、第二柔性件和柔性平台，所述柔性平台的左右两侧分别通过所述第一柔性件与所述刚性框架连接，所述柔性平台的上侧通过所述第二柔性件与所述刚性框架连接；

所述柔性平台用于与末端结构连接；

所述第一柔性件和所述第二柔性件用于缓冲末端结构所受到的力。

2.根据权利要求1所述的减震缓冲机构，其特征在于，所述减震缓冲机构还包括：传感器，所述传感器设置在所述第一柔性件或所述第二柔性件上；

所述传感器用于检测所述第一柔性件或所述第二柔性件所受到的压力，以确定所述末端结构所受到的力。

3.根据权利要求1所述的减震缓冲机构，其特征在于，所述减震缓冲机构还包括：第一调节组件，所述第一调节组件的第一端与所述刚性框架连接，其第二端固定在所述第一柔性件上；

所述第一调节组件用于调整所述第一柔性件的有效工作长度。

4.根据权利要求1所述的减震缓冲机构，其特征在于，所述第一柔性件的数目为四个，所述柔性平台的左右两侧设置有两个所述第一柔性件，所述第一柔性件、所述柔性平台和所述刚性框架呈一体成型设置。

5.根据权利要求2所述的减震缓冲机构，其特征在于，所述第一柔性件和所述第二柔性件均为柔性铰链；或，

所述第一柔性件为柔性铰链，所述第二柔性件为弹簧组件，所述弹簧组件设置在所述柔性平台上。

6.根据权利要求5所述的减震缓冲机构，其特征在于，所述传感器为压力传感器，所述传感器设置在所述柔性平台上，所述弹簧组件设置在所述传感器上。

7.根据权利要求6所述的减震缓冲机构，其特征在于，所述减震缓冲机构还包括第二调节组件，所述第二调节组件抵接所述弹簧组件。

8.一种具有导轨的减震缓冲设备，其特征在于，所述减震缓冲设备包括如权利要求1～7任一项所述的减震缓冲机构、导轨、基座和滑块，所述滑块和减震缓冲机构分别固定在所述基座的两侧，所述滑块与所述导轨滑动连接。

9.根据权利要求8所述的减震缓冲设备，其特征在于，所述减震缓冲设备还包括驱动机构，所述驱动机构与所述减震缓冲机构连接，用于驱动所述减震缓冲机构沿着所述导轨运动。

10.根据权利要求8所述的减震缓冲设备，其特征在于，所述导轨为1根或2根。

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