CN220956609U - 一种恒力执行装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种恒力执行装置，包括具有腔的壳体和沿壳体轴向保持在腔内的主轴，壳体和主轴之间连接有缓冲部，缓冲部包含多个缓冲件，多个缓冲件按照两两成对的方式弹性连接至主轴及壳体之间，以形成相邻或交叉状态的第一组缓冲件和第二组缓冲件，第一组缓冲件与第二组缓冲件至少在弹性模量的设置上区分设置，其中，第二组缓冲件包含的弹性件的弹性模量小于第一组缓冲件包含的弹性件的弹性模量。该恒力装置通过多组对称设置的缓冲部及转向灵活的接触板，抵消了来自外界受力作用面上反作用力的侧向分力，该装置不仅增大了将外界作用力稳定转换为恒力的效果，还使其能够作用于与主轴第一方向存在夹角的作用面。

Description

一种恒力执行装置

技术领域

本实用新型涉及恒力设备技术领域，尤其涉及一种恒力执行装置。

背景技术

由于恒力装置的负载会不断变化，现有的恒力装置一般会采用力传感器，通过内部力学换算输出所需恒力的气压值。恒力装置在采用力传感器的情况下，会使得恒力装置的结构和电路更加复杂。现有技术中存在将外界作用力转换为恒力的纯机械结构类型的装置。

现有技术CN115194727B公开了一种恒力夹持机构，该恒力夹持机构可包括机架，机架的箱体内对称布置有一对横向延伸的支撑柱；一对弹性缓冲组件，以与支撑柱同侧的方式对称布置于箱体内，该弹性缓冲组件包括设置于箱体内壁的保持架；一对连杆组件，以与弹性缓冲组件同侧的方式对称布置于箱体内，该连杆组件包括弹性连接于保持架并可转动地套设于支撑柱的内凸轮架；其中，内凸轮架具有容置有可滑动的滚子的弧形内轨，滚子通过连杆连接于沿箱体高度方向延伸的轴端，该轴端具有用于连接提供外部输入力的驱动机构的输入端和用于连接抓取机构的输出端。

虽然该装置在一定程度上平衡了径向力与横向力，但当输出端接触的受力作用面与恒力机构中轴端的轴线存在夹角时，用于传导外部输入力的轴端将受到来自受力作用面的反作用力，且该反作用力包含与输出作用力不共线的分力，当该分力与对称设置的弹性缓冲组件不处于同一平面时，该分力将使轴端偏离其原本轴线产生运动，进而导致上述恒力装置丧失输出恒力的功能，严重情况下，该分力将破坏装置的内部结构，再者，现有技术的恒力装置仅包含一类相同弹性模量的弹性组件，导致装置的受力区间单一，当外界作用力过大或过小时，该装置的恒力输出效果将明显受限。

因此，有必要对现有技术进行改进，使得恒力装置不但能将外界作用力稳定转换为恒力，而且可以作用于多角度的作用面。

应该注意，上面对技术背景的介绍只是为了方便对本申请的技术方案进行清楚、完整地说明，并为了方便本领域技术人员的理解而阐述。不能仅仅因为这些方案在本申请的背景技术部分进行了阐述而认为上述技术方案为本领域技术人员所公知。此外，一方面由于对本领域技术人员的理解存在差异；另一方面由于发明人做出本实用新型时研究了大量文献和专利，但篇幅所限并未详细罗列所有的细节与内容，然而这绝非本实用新型不具备这些现有技术的特征，相反本实用新型已经具备现有技术的所有特征，而且申请人保留在背景技术中增加相关现有技术之权利。

实用新型内容

针对传统恒力装置在输出恒力时，来自受力作用面的反作用力的分力可能会使轴端偏离其原本轴线产生运动，使得装置内部结构被破坏，进而导致恒力装置丧失输出恒力的功能的问题，本实用新型提供一种恒力执行装置。

一种恒力执行装置，包括具有腔的壳体和沿壳体轴向保持在腔内的主轴，壳体和主轴之间连接有缓冲部，缓冲部包含多个缓冲件，多个缓冲件按照两两成对的方式弹性连接至主轴及壳体之间，以形成相邻或交叉状态的第一组缓冲件和第二组缓冲件，第一组缓冲件与第二组缓冲件至少在弹性模量的设置上区分设置。

优选地，第一组缓冲件包含由第一弹性件连接至壳体内壁和由第二弹性件连接至支撑件的活动件，支撑件沿主轴的第二方向固定至壳体内壁。

优选地，第二组缓冲件包含的弹性件按照与第一组缓冲件的弹性件相对应的方式连接于主轴和壳体之间，第二组缓冲件弹性件的弹性模量小于第一组缓冲件弹性件的弹性模量。

优选地，包括在壳体内横向延伸并与活动件同侧布置的多个限位杆，限位杆两端连接至壳体内壁，且活动件按照能够以限位杆为轴心转动的方式连接限位杆。

优选地，主轴沿其第一方向的一端设置有连接球，连接球可转动地连接有用于作用在受力作用面的接触板，使得接触板能够相对于连接球转动。

优选地，连接球由延伸杆固定于主轴第一方向一端的输出轴，延伸杆背离连接球的一端以用于限制接触板相对主轴第一方向的转动夹角的方式可拆卸地连接有限位环。

优选地，活动件具有用于保持并允许滚球移动的弧形滑道，滚球通过能够随滚球的滚动而相对于主轴转动的斜撑杆连接于主轴。

优选地，滚球与斜撑杆的一端通过滚球的滚动轴滑动连接，斜撑杆的另一端与固定于主轴侧壁的连接块滑动连接。

优选地，支撑件连接活动件的一侧以与弹性件同心的方式设有定位块。

优选地，壳体及主轴被设置为其沿主轴第一方向的投影为圆形。

本实用新型的有益技术效果：

1.本装置通过对称设置多组缓冲部的结构有效抵消了来自受力作用面的反作用力的侧向分力，避免了主轴因该侧向分力导致偏离其原本轴线发生运动，该装置提高了恒力的输出效果，显著增强了恒力装置的稳定性能。

2.本装置包含位于输出杆上可灵活转动的接触板，使装置适用于多角度作用面的异形件，进一步扩大恒力装置的使用范围。

3.本装置为了承接来自作用面的反作用力的侧向分力，对称设置了两组缓冲部，且壳体及主轴的横截面均采用对称形状，使得装置可适用于对称设置多组缓冲部，技术人员不必考虑因缓冲部的尺寸大小及其内部零件尺寸的不同而对传递恒力产生的影响。例如当壳体的横截面为矩形时，技术人员还需考虑缓冲部设置于矩形横截面的对角线及对边时，两组不同尺寸的缓冲部对恒力的不同影响，因此，该装置显著减小了技术人员制造及装配本装置的难度。

4.本装置中滚球及与其半径相适应的滑槽结构使得斜撑杆传递至活动件的外力相对集中，避免了因滚球或滚轴在滑道内的晃动而导致传递的外力力矩发生变化，明显提升了本装置外力转换为恒力的作业效率。

附图说明

图1是恒力执行装置的简易结构示意图；

图2是恒力执行装置细部的第一轴测示意图；

图3是恒力执行装置细部的第二轴测示意图；

图4是活动件及其连接部分的细部结构示意图；

图5是接触板及其连接部分的简易结构示意图；

图6是接触板及其连接部分的拆解结构示意图。

附图标记列表

100：主轴；110：输出杆；120：延伸杆；130：外力杆；200：缓冲部；210：第一组缓冲件；211：第一弹性件；212：第二弹性件；213：活动件；214：滑道；215：滑槽；216：滚球；217：斜撑杆；218：滚动轴；219：连接块；220：第二组缓冲件；230：支撑件；231：定位块；240：限位杆；300：壳体；400：接触板；410：连接球；411：限位槽；420：限位环。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进行详细说明。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，均属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，若出现术语“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”“顺时针”“逆时针”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实用新型的限制。

需要理解的是，如图1及图2所示，本实用新型中的“第一方向”可以指代主轴100的轴向且由壳体300朝向接触板400的方向，“第二方向”可以指代主轴100的径向。

本实用新型中的“第一侧面”可以指代接触板400面向主轴100的一侧，“第二侧面”可以指代接触板400面向主轴100一侧的相对侧。

通过以下结合附图对本实用新型的一个或多个实施方式的说明可以更彻底地理解本实用新型的这些和其他特征和优点。

实施例1

本实用新型提供的恒力执行装置，如图1所示，包括具有腔的壳体300和沿壳体300轴向保持在腔内的主轴100，壳体300和主轴100之间连接有缓冲部200，缓冲部200包含多个缓冲件，以弥补和/或削弱由主轴100传递的外力。

根据一种优选实施方式，多个缓冲件按照两两成对的方式弹性连接至主轴100及壳体300之间，以形成相邻或交叉状态的第一组缓冲件210和第二组缓冲件220，其中，第一组缓冲件210与第二组缓冲件220至少在弹性模量的设置上区分设置。多组缓冲部200的结构抵消了反作用力的侧向分力，避免了主轴100因该侧向分力导致偏离其原本轴线发生运动，使主轴100仅沿其轴向进行运动。

根据一种优选实施方式，如图4所示，第一组缓冲件210包含由第一弹性件211连接至壳体300内壁和由第二弹性件212连接至支撑件230的活动件213，其中，支撑件230沿主轴100的第二方向固定至壳体300内壁。

根据一种优选实施方式，如图4所示，第二组缓冲件220包含的弹性件按照与第一组缓冲件210的弹性件相对应的方式连接于主轴100和壳体300之间，其中，第二组缓冲件220弹性件的弹性模量小于第一组缓冲件210弹性件的弹性模量。

根据一种优选实施方式，由主轴100传递的外力处于具有相对较小弹性模量弹性件的第二组缓冲件220的受力区间时，由第二组缓冲件220输出恒力的效率较高，此时，第一组缓冲件210对第二组缓冲件220输出的恒力进行补偿；在由主轴100传递的外力处于具有相对较大弹性模量弹性件的第一组缓冲件210的受力区间时，由第一组缓冲件210输出恒力的效率较高，此时，第二组缓冲件220对第一组缓冲件210输出的恒力进行补偿；在由主轴100传递的外力处于第一组缓冲件210及第二组缓冲件220弹性件的受力区间重叠部分时，第一组缓冲件210与第二组缓冲件220互为补充以提高恒力的输出效率。

根据一种优选实施方式，第一弹性件211伸缩方向设置为第一方向，第二弹性件212伸缩方向设置为第二方向。

根据一种优选实施方式，包括在壳体300内横向延伸并与活动件213同侧布置的多个限位杆240，限位杆240两端连接至壳体300内壁，且活动件213按照能够以限位杆240为轴心转动的方式连接限位杆240，进一步使缓冲部200对外力进行缓冲作用而输出恒力。

根据一种优选实施方式，如图5和图6所示，主轴100沿其第一方向的一端设置有连接球410，连接球410可转动地连接有用于作用在受力作用面的接触板400，限位槽411被设置为至少容纳连接球410的一半体积，使得接触板400能够相对于连接球410转动，装置因此适用于多角度作用面的异形件，进一步加强了装置的适应能力。

根据一种优选实施方式，接触板400的第二侧面用于将恒力作用于不同角度的作用面。接触板400还可替换为其他外部构件以传递由本装置输出的恒力。

根据一种优选实施方式，连接球410由延伸杆120固定于主轴100第一方向一端的输出轴110，延伸杆120背离连接球410的一端以用于限制接触板400相对主轴100第一方向的转动夹角的方式可拆卸地连接有限位环420。使得接触板400转动至限制角度时，限位环420可以在接触板400的第一侧面抵住接触板400，以限制接触板400与主轴100第一方向的转动夹角。

根据一种优选实施方式，延伸杆120的设置长度适应于接触板400转动的最大预设角度。预设角度在保证输出杆110的恒力稳定输出的同时，还应保证接触板400与受力作用面不发生位移变化，避免因受力作用面的法线与主轴100轴线的夹角角度过大导致恒力分散，同时导致反作用力的侧向分力过大，进而减小恒力的输出效果。

根据一种优选实施方式，如图5和图6所示，限位环420嵌套于延伸杆120，限位环420可设置为柔性材料，避免接触板400与限位环420发生碰撞而产生结构损伤。

根据一种优选实施方式，活动件213具有用于保持并允许滚球216移动的弧形滑道214，滚球216通过能够随滚球216的滚动而相对于主轴100转动的斜撑杆217连接于主轴100。

根据一种优选实施方式，如图4所示，滑道214的外圈设有对应于滚球216半径的滑槽215，使得斜撑杆217传递至活动件213的外力相对集中，提升了外力转换为恒力的作业效率。

根据一种优选实施方式，滚球216与斜撑杆217的一端通过滚球216的滚动轴218滑动连接，斜撑杆217的另一端与固定于主轴100侧壁的连接块219滑动连接，进而使得主轴100对活动件213的受力方向可发生改变。

根据一种优选实施方式，如图4所示，支撑件230连接活动件213的一侧以与弹性件同心的方式设有定位块231，在限制弹性件横向位移的同时，对活动件213进一步限位。

根据一种优选实施方式，如图1所示，壳体300及主轴100被设置为其沿主轴100第一方向的投影为圆形，使主轴100的侧壁至壳体300内壁的垂直距离相等，便于壳体300横截面的全角度均可对称设置多组缓冲部200。

根据一种优选实施方式，主轴100沿其第一方向的反方向一端同轴连接外力杆130，使得不同横截面类型的外力杆130对本恒力装置的恒力转换效果不产生影响。

为了便于理解，将对本实用新型一种恒力执行装置的工作原理和使用方法进行论述。

在技术人员使用本实用新型的恒力执行装置时，将外力杆130连接于主轴100第一方向的反方向的端部，并将本装置的延伸杆120上的可调节朝向角度的接触板400置于受力作用面。启动外力杆130的驱动机构，使外立杆130推动主轴100沿其轴向进行运动，由数个连接块219连接于主轴100的多组缓冲部200，对主轴100传递的外力进行缓冲。具体而言，主轴100传递外力至连接块219，连接块219通过斜撑杆217转变外力的作用方向，其作用方向由第一方向转变为第二方向，使得由滚动轴218连接于斜撑杆217的滚球216在弧形滑道214的滑槽215内发生滑动或滚动。

例如以图4所示的缓冲件为例，来自主轴100的外力杆130的输入外力及输入位移持续增大时，活动件213将以限位杆240为转轴发生逆时针转动，进而活动件213的转动促使连接于活动件213朝向主轴100第一方向的侧面的第一弹性件211在支撑件230上沿主轴100的第一方向发生压缩，第一弹性件211压缩产生的反作用力依照外力传递路径传递至主轴100，与此同时，第二弹性件212沿主轴100的第二方向发生拉伸，拉伸的作用力依照外力传递路径传递至主轴100，从而对持续增大的输入外力及输入位移进行平衡。

进一步地，来自主轴100的外力杆130的输入外力及输入位移持续增大超出第一弹性件211及第二弹性件212的自适应调节的平衡范围时，滚球216将随外力的持续增大在滑道214内靠近第二弹性件212发生滑动，滚球216通过斜撑杆217传导支反力至主轴100，从而平衡增大的输入外力及输入位移。

当来自主轴100的外力杆130的输入外力及输入位移持续减小时，活动件213将以限位杆240为转轴发生顺时针转动，活动件213的转动促使连接于壳体300内壁的第二弹性件212沿主轴100的第二方向发生压缩，压缩的反作用力依照外力传递路径传递至主轴100，从而对减小的外力进行一定补偿，与此同时，第一弹性件211沿主轴100的第一方向发生拉伸，拉伸力依照外力传递路径传递至主轴100，从而对持续减小的输入外力及输入位移进行平衡。

进一步地，来自主轴100的外力杆130的输入外力及输入位移持续减小超出第一弹性件211及第二弹性件212的自适应调节的平衡范围时，滚球216将随外力的持续减小在滑道214内靠近第一弹性件211发生滑动，此时滚球216将对斜撑杆217产生拉力。滚球216对斜撑杆217的拉力，将通过斜撑杆217传递至主轴100，以对主轴100产生一定拉力，从而用该部分拉力抵消或弥补减小的部分外力。

与第二组缓冲件220连接的弹性件的弹性模量小于第一组缓冲件210的弹性模量，以补偿第一组缓冲件210输出的恒力。多组缓冲部200通过对称设置的方式抵消来自接触板400反作用力的侧向分力，避免了主轴100因该侧向分力导致偏离其原本轴线发生运动，使主轴100仅沿其轴向进行运动。

需要注意的是，上述具体实施例是示例性的，本领域技术人员可以在本实用新型公开内容的启发下想出各种解决方案，而这些解决方案也都属于本实用新型的公开范围并落入本实用新型的保护范围之内。本领域技术人员应该明白，本实用新型说明书及其附图均为说明性而并非构成对权利要求的限制。本实用新型的保护范围由权利要求及其等同物限定。本实用新型说明书包含多项实用新型构思，诸如“优选地”“根据一个优选实施方式”或“可选地”均表示相应段落公开了一个独立的构思，申请人保留根据每项实用新型构思提出分案申请的权利。

Claims (9)

1.一种恒力执行装置，包括具有腔的壳体(300)和沿所述壳体(300)轴向保持在所述腔内的主轴(100)，其中，所述壳体(300)和所述主轴(100)之间连接有缓冲部(200)，其特征在于，

所述缓冲部(200)包含多个缓冲件，所述多个缓冲件按照两两成对的方式弹性连接至所述主轴(100)及所述壳体(300)之间，以形成相邻或交叉状态的第一组缓冲件(210)和第二组缓冲件(220)，其中，所述第一组缓冲件(210)与所述第二组缓冲件(220)至少在弹性模量的设置上区分设置；所述壳体(300)及所述主轴(100)被设置为其沿所述主轴(100)第一方向的投影为圆形，主轴(100)的侧壁至壳体(300)内壁的垂直距离相等。

2.根据权利要求1所述的恒力执行装置，其特征在于，所述第一组缓冲件(210)包含由第一弹性件(211)连接至所述壳体(300)内壁和由第二弹性件(212)连接至支撑件(230)的活动件(213)，其中，所述支撑件(230)沿所述主轴(100)的第二方向固定至所述壳体(300)内壁。

3.根据权利要求2所述的恒力执行装置，其特征在于，所述第二组缓冲件(220)包含的弹性件按照与所述第一组缓冲件(210)的弹性件相对应的方式连接于所述主轴(100)和所述壳体(300)之间，其中，所述第二组缓冲件(220)弹性件的弹性模量小于所述第一组缓冲件(210)弹性件的弹性模量。

4.根据权利要求2所述的恒力执行装置，其特征在于，还包括在所述壳体(300)内横向延伸并与所述活动件(213)同侧布置的多个限位杆(240)，所述限位杆(240)两端连接至所述壳体(300)内壁，且所述活动件(213)按照能够以所述限位杆(240)为轴心转动的方式连接所述限位杆(240)。

5.根据权利要求1所述的恒力执行装置，其特征在于，所述主轴(100)沿其第一方向的一端设置有连接球(410)，所述连接球(410)可转动地连接有用于作用在受力作用面的接触板(400)，使得所述接触板(400)能够相对于所述连接球(410)转动。

6.根据权利要求5所述的恒力执行装置，其特征在于，所述连接球(410)由延伸杆(120)固定于所述主轴(100)第一方向一端的输出杆(110)，所述延伸杆(120)背离所述连接球(410)的一端以用于限制所述接触板(400)相对所述主轴(100)第一方向的转动夹角的方式可拆卸地连接有限位环(420)。

7.根据权利要求2所述的恒力执行装置，其特征在于，所述活动件(213)具有用于保持并允许滚球(216)移动的弧形滑道(214)，所述滚球(216)通过能够随所述滚球(216)的滚动而相对于所述主轴(100)转动的斜撑杆(217)连接于所述主轴(100)。

8.根据权利要求7所述的恒力执行装置，其特征在于，所述斜撑杆(217)的一端通过所述滚球(216)的滚动轴(218)连接所述滚球(216)，所述斜撑杆(217)的另一端与布置在所述主轴(100)侧壁的连接块(219)活动连接至所述主轴(100)。

9.根据权利要求7所述的恒力执行装置，其特征在于，所述支撑件(230)连接所述活动件(213)的一侧以与弹性件同心的方式设有定位块(231)。