一种可调节恒力机构的制作方法
【技术领域】
[0001 ]本发明属于恒力加载机构，尤其涉及一种可调节恒力机构。
【背景技术】
[0002]恒力机构能在牵引物体运动过程中保持恒定的作用力，它不同于传统的圆柱弹簧与其他弹性体，恒力机构不满足胡克定理。恒力机构对设备的安全性和可靠性有重要影响，恒力机构现已在诸多领域和场合得到了广泛应用，如物体夹持、管道清洗、热力发电、机器人末端机构等。目前获得恒力的方法有:机电一体化、重力平衡等方法。机电一体化控制通过反馈作用可以实现力的精确控制，但是一般情况下该结构较为复杂、体积较大、可靠性不高。重力平衡法通过重物受到的重力作为恒力的输入，可以获得很高的精度，但是这种装置对安装位置要求较高，难以满足实际应用条件。专利号为201520252012.3的中国专利公开了一种曲面恒力机构，该机构采用纯机械结构，可靠性高，采用力分解原理，获得的恒力恒定。但是该装置产生的恒力是固定的，不能获得可变的恒力。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于克服现有恒力机构存在的上述不足，提供了一种结构简单、能够获得可变恒力的可调节恒力机构。
[0004]本发明采用以下技术方案。
[0005]本发明的可调节恒力机构由基座组件、力输出组件、水平调节组件、竖直调节组件组成:
1)所述基座组件由顶板、外筒和底板组成;顶板、外筒和底板依次固连。
[0006]2)所述力输出组件由接触板、凸轮和水平移动组件组成;接触板与凸轮固连，水平移动组件同时与凸轮和底板接触，接触板穿过顶板上的中心孔;所述水平移动组件由滚子、心轴和保持架组成，滚子通过心轴与保持架固连。
[0007]3)所述水平调节组件由水平调节螺钉、凸台和水平弹簧组成；水平调节螺钉与凸台之间通过螺纹连接，凸台与外筒外壁固连，水平弹簧一端与水平调节螺钉接触，另一端与保持架接触。
[0008]4)所述竖直调节组件由上调节螺钉、竖直弹簧和下调节螺钉组成；竖直弹簧一端与上调节螺钉接触，另一端与下调节螺钉接触;上调节螺钉与接触板之间采用螺纹连接，下调节螺钉与底板之间采用螺纹连接。
[0009]本发明采用力的组合实现恒力可调节。组合力包括线性弹簧产生的正刚度弹力与凸轮机构产生的负刚度力，其中线性弹簧的力-位移特性曲线的斜率与凸轮机构的力-位移特性曲线斜率的绝对值相等，两者组合后使得最终输出的力为恒力；当改变线性弹簧的预压长度时，线性弹簧的力-位移特性曲线就会向上下平移，而力-位移特性曲线的斜率不会改变，最终与凸轮机构产生的力组合后输出的恒力就会改变，基于以上原理，需要对凸轮的轮廓进行详细设计。
[0010]本发明的有益效果是:1、整体结构对称布置，受力情况好;2、产生的恒力可以实时调节。
【附图说明】
[0011 ]图1为可调节恒力机构的主剖视图。
[0012]图2为可调节恒力机构的侧剖视图。
[0013]图3为可调节恒力机构的原理。
[0014]图4为可调节恒力机构的三维图。
[0015]图5为水平移动组件的三维图。
【具体实施方式】
[0016]结合附图，对本发明做进一步详细说明。
[0017]如图1、2所示，本发明提供了一种实施例的结构形式，本实施例中，可调节恒力机构由基座组件、力输出组件、水平调节组件、竖直调节组件组成:
所述基座组件由顶板(1)、外筒(2)和底板(3)组成;顶板(1)、外筒(2)和底板(3)依次固连。
[0018]所述力输出组件由接触板(4)、凸轮(5)和水平移动组件组成；接触板(4)与凸轮
(5)固连，水平移动组件同时与凸轮(5)和底板(3)接触，接触板(4)穿过顶板(1)上的中心孔;所述水平移动组件由滚子(6)、心轴(7)和保持架(8)组成，滚子(6)通过心轴(7)与保持架(8)固连。
[0019]所述水平调节组件由水平调节螺钉(9)、凸台(10)和水平弹簧(11)组成;水平调节螺钉(9)与凸台(10)之间通过螺纹连接，凸台(10)与外筒(2)外壁固连，水平弹簧(11) 一端与水平调节螺钉(9)接触，另一端与保持架(8)接触。
[0020]所述竖直调节组件由上调节螺钉(12)、竖直弹簧(13)和下调节螺钉(14)组成；竖直弹簧(13)—端与上调节螺钉(12)接触，另一端与下调节螺钉(14)接触;上调节螺钉(12)与接触板(4)之间采用螺纹连接，下调节螺钉(14)与底板(3)之间采用螺纹连接。
[0021]本发明实现恒力可调节的原理如图3所示，线性弹簧的力-位移特性曲线的斜率与负刚度装置的力-位移特性曲线斜率的绝对值相等，叠加后就得到了恒力，当调节线性弹簧的预压长度时，就会改变线性弹簧的力-位移特性曲线，使得该曲线会上下平移，此时叠加后得到的恒力就会发生改变，实现恒力可调。
[0022]本发明实际工作情况如图1、2所示，装置呈对称布置。在使用前，需要将凸轮(5)与两个水平移动组件同时接触，且两个水平移动组件也要相互接触，同时调节水平调节螺钉
(9)，使水平弹簧(11)有一定的预紧，同时调节竖直螺钉(14)，使竖直弹簧(13)有一定的预紧。将接触板(4)往下压，两个水平移动组件在凸轮(5)的作用下会向两边移动，直到两个水平移动组件接触到外筒(2)内壁，接着将接触板(4)作用到需要被施力的物体上，当被施力物体有一定的移动时，接触板(4)会随着被施力物体一起移动。当所需恒力需要改变时，此时可以同时调节下调节螺钉(14)对竖直弹簧(13)进行不同程度的预紧。
【主权项】
1.一种可调节恒力机构，其特征在于:其由基座组件、力输出组件、水平调节组件、竖直调节组件组成； 所述基座组件由顶板(1)、外筒(2)和底板(3)组成;顶板(1)、外筒(2)和底板(3)依次固连； 所述力输出组件由接触板(4)、凸轮(5)和水平移动组件组成;接触板(4)与凸轮(5)固连，水平移动组件同时与凸轮(5)和底板(3)接触，接触板(4)穿过顶板(1)上的中心孔;所述水平移动组件由滚子(6)、心轴(7)和保持架(8)组成，滚子(6)通过心轴(7)与保持架(8)固连； 所述水平调节组件由水平调节螺钉(9)、凸台(10)和水平弹簧(11)组成；水平调节螺钉(9)与凸台(10)之间通过螺纹连接，凸台(10)与外筒(2)外壁固连，水平弹簧(11) 一端与水平调节螺钉(9)接触，另一端与保持架(8)接触； 所述竖直调节组件由上调节螺钉(12)、竖直弹簧(13)和下调节螺钉(14)组成；竖直弹簧(13)—端与上调节螺钉(12)接触，另一端与下调节螺钉(14)接触；上调节螺钉(12)与接触板(4)之间采用螺纹连接，下调节螺钉(14)与底板(3)之间采用螺纹连接。2.根据权利要求1所述的可调节恒力机构，其特征在于:整个装置关于中心轴呈对称布置。
【专利摘要】本发明提供了一种可调节恒力机构，该机构由基座组件、力输出组件、水平调节组件、竖直调节组件组成：所述基座组件由顶板、外筒和底板组成，各部分依次固连；所述力输出组件由接触板、凸轮和水平移动组件组成，接触板与凸轮固连，凸轮与水平移动组件接触；所述水平移动组件由滚子、心轴和保持架组成，滚子通过心轴与保持架固连；所述水平调节组件由水平调节螺钉、凸台和水平弹簧组成；水平弹簧两端分别与水平调节螺钉和保持架接触。所述竖直调节组件由上调节螺钉、竖直弹簧和下调节螺钉组成；竖直弹簧两端分别与上调节螺钉和下调节螺钉接触。本发明具有体积小、结构简单、恒力输出可调的优点。
【IPC分类】G05D15/00
【公开号】CN105487563
【申请号】CN201610003886
【发明人】刘洋, 钟利华, 姚进
【申请人】四川大学
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2016年1月7日