一种恒力执行装置的制作方法

[0001]
本申请涉及力传导领域，尤其涉及一种恒力执行装置。


背景技术：

[0002]
目前针对工业机器人在抛光打磨除毛刺作业领域，为了达到良好的作业效果，需要保证安装在机器人末端的工具与工件之间保持稳定密切的接触。而由于工件表面的不规则形状以及机器人与工件之间位置的误差，很难时时保证二者之间密切的接触状态，容易出现打磨不均损坏工件的情况发生。目前常用的解决是在机器人末端增加力传感器，通过力控算法进行控制。然而，力传感器以及力控算法的引入，提高了对系统软硬件的要求以及增加了机器人控制算法的难度，同时，也对操作的安全和可靠性带来了一系列的问题。
[0003]
同时，在一些传统手工作业的场所，如涂胶、打磨、抛光的操作过程中，同样需要工具与工件间保持稳定密切的接触，这就对工人的操作手法提出了较高的要求。


技术实现要素：

[0004]
本申请的一个目的是提供一种恒力执行装置，用于在机器人末端与工具之间或操作工与打磨工具之间，以保证在有效行程之内，工具能以恒定大小的力与工件进行接触，可有效的降低工业机器人和操作工的作业难度，同时又能提高生产效率以及产品的加工质量。
[0005]
恒力执行装置包括空间连杆组件、弹簧拉伸组件、弹簧拉伸调节组件、输出组件及辅助连接组件，其中输出组件与空间连杆组件连接，弹簧拉伸组件分别与空间连杆组件以及弹簧拉伸调节组件连接，空间连杆组件、弹簧拉伸组件、弹簧拉伸调节组件设置于辅助连接组件构成的空腔内，且所述辅助连接组件包括空间连杆组件安装法兰。
[0006]
进一步的，所述空间连杆组件包括下安装平台、上安装平台、至少2 组拉伸二连杆组件，其中至少2组拉伸二连杆组件合力方向竖直向上，且每组拉伸二连杆组件均包括2个拉伸连杆组，每个拉伸连杆组包括连杆体、连杆大头、连杆小头，2个拉伸连杆组的连杆大头相接，2个拉伸连杆组的连杆小头分别与下安装平台、上安装平台相接，下安装平台、上安装平台通过至少2组拉伸二连杆组件实现平台间的平动。
[0007]
进一步的，所述空间连杆组件还包括至少2组辅助二连杆组件，每组辅助二连杆组件均包括2个辅助连杆组，每个辅助连杆组包括连杆体、连杆大头、连杆小头，2个辅助连杆组的连杆大头相接，2个辅助连杆组的连杆小头分别与下安装平台、上安装平台相接。
[0008]
进一步的，拉伸二连杆组件与辅助二连杆组件的数量相同。
[0009]
进一步的，弹簧拉伸组件的数量与拉伸二连杆组件数量一致，且每组弹簧拉伸组件包括钢丝绳拉线连接块，钢丝绳，定滑轮、定滑轮支架、安装座、拉伸弹簧、钢丝绳弹簧连接块，其中钢丝绳拉线连接块与拉伸二连杆组件的连杆大头相接，所述定滑轮安装在定滑轮支架上，所述定滑轮支架安装在所述安装座之上，所述安装座固定在所述辅助连接组件的空间连杆组件安装法兰上，所述钢丝绳一端与钢丝绳拉线连接块进行固定连接并绕过定
滑轮后，另一端与钢丝绳弹簧连接块固定后与拉伸弹簧连接。
[0010]
进一步的，每组弹簧拉伸组件配有一个或多个拉伸弹簧，或者多组弹簧拉伸组件共用一个拉伸弹簧。
[0011]
进一步的，弹簧拉伸调节组件包括弹簧调节螺杆、调节螺母，其中所述弹簧调节螺杆一端与弹簧拉伸组件中的拉伸弹簧连接，另一端与所述调节螺母进行螺纹连接。
[0012]
进一步的，弹簧拉伸调节组件还包括，弹簧防扭转器，弹簧调节螺杆安装在所述弹簧防扭器卡槽之内。
[0013]
进一步的，所述辅助连接组件还包括外壳、手柄、盖板。
[0014]
进一步的，输出组件包括输出轴、直线轴承、限位杆，所述输出轴与所述空间连杆组件的上安装平台连接，并与所述直线轴承进行配合，所述直线轴承安装在辅助连接组件的外壳上，所述限位杆安装在弹簧拉伸组件的定滑轮支架上。
[0015]
本发明的恒力执行装置是一种基于线性弹簧的恒力执行装置，其能在一定的工作行程范围内以恒定大小的力浮动，保证工具与工件之间密切稳定的接触，从而有效的避免在打磨抛光去毛刺等工作中工具和工件的损坏，提高产品合格率。
附图说明
[0016]
通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
[0017]
图1示出根据本申请一个实施例的恒力执行装置的空间连杆组件等轴侧视图；
[0018]
图2示出根据本申请一个实施例的恒力执行装置的空间连杆组件和弹簧拉伸组件组合后的等轴侧视图；
[0019]
图3示出根据本申请一个实施例的恒力执行装置剖开外壳和手柄后的等轴侧视图；
[0020]
图4示出根据本申请一个实施例的恒力执行装置的恒力原理示意图。
具体实施方式
[0021]
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明：所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
[0022]
恒力执行装置包括空间连杆组件、弹簧拉伸组件、弹簧拉伸调节组件、输出组件及辅助连接组件，其中输出组件与空间连杆组件连接，弹簧拉伸组件分别与空间连杆组件以及弹簧拉伸调节组件连接，空间连杆组件、弹簧拉伸组件、弹簧拉伸调节组件设置于辅助连接组件构成的空腔内，且所述辅助连接组件包括空间连杆组件安装法兰。
[0023]
图1示出根据本申请一个实施例的恒力执行装置的空间连杆组件等轴侧视图。
[0024]
根据本发明的一实施例，空间连杆组件包括下安装平台、上安装平台、至少2组拉伸二连杆组件，其中至少2组拉伸二连杆组件合力方向竖直向上，且每组拉伸二连杆组件均包括2个拉伸连杆组，每个拉伸连杆组包括连杆体、连杆大头、连杆小头，2个拉伸连杆组的连杆大头相接，2个拉伸连杆组的连杆小头分别与下安装平台、上安装平台相接，下安装平
台、上安装平台通过至少2组拉伸二连杆组件实现平台间的平动。
[0025]
根据本发明的一实施例，所述空间连杆组件还包括至少2组辅助二连杆组件，每组辅助二连杆组件均包括2个辅助连杆组，每个辅助连杆组包括连杆体、连杆大头、连杆小头，2个辅助连杆组的连杆大头相接，2个辅助连杆组的连杆小头分别与下安装平台、上安装平台相接。
[0026]
根据本发明的一实施例，拉伸二连杆组件与辅助二连杆组件的数量相同，且拉伸二连杆组件、辅助二连杆组件间隔设置。
[0027]
具体的，如图1所示，所述的空间连杆组件包括有：下安装平台11、上安装平台12、2组拉伸二连杆组件13、2组辅助二连杆组件14。每个连杆组包括连杆体131、132、141、142、连杆大头、连杆小头，2个连杆组的连杆大头相接，2组拉伸二连杆组件、2组辅助二连杆组件两端各与下安装平台11、上安装平台12连接，即2个连杆组的连杆小头分别与下安装平台11、上安装平台12相接，组成空间移动机构，并满足下安装平台与上安装平台之间的平动。
[0028]
此外拉伸二连杆组件与所述辅助二连杆组件，可根据实际机构空间大小，合理的进行数量的选择，满足各个拉伸二连杆组件合力方向竖直向上即可。拉伸二连杆组件与辅助二连杆组件的数量可以相同，也可以不同，例如可以是2组拉伸二连杆、2组辅助二连杆，也可以是4组拉伸二连杆、 2组辅助二连杆等，本申请仅以2组拉伸二连杆组件、2组辅助二连杆组件组合的一种组合形式进行权利说明，其余组合均在保护范围内。
[0029]
再者如果拉伸二连杆组件、辅助二连杆组件数量相同的情况下，拉伸二连杆组件、辅助二连杆组件可以间隔设置，以更好地保证平台间运动的稳定性。
[0030]
图2示出根据本申请一个实施例的恒力执行装置的空间连杆组件和弹簧拉伸组件组合后的等轴侧视图。
[0031]
根据本发明的一实施例，弹簧拉伸组件的数量与拉伸二连杆组件数量一致，且每组弹簧拉伸组件包括钢丝绳拉线连接块，钢丝绳，定滑轮、定滑轮支架、安装座、拉伸弹簧、钢丝绳弹簧连接块，其中钢丝绳拉线连接块与拉伸二连杆组件的连杆大头相接，所述定滑轮安装在定滑轮支架上，所述定滑轮支架安装在所述安装座之上，所述安装座固定在所述辅助连接组件的空间连杆组件安装法兰上，所述钢丝绳一端与钢丝绳拉线连接块进行固定连接并绕过定滑轮后，另一端与钢丝绳弹簧连接块固定后与拉伸弹簧连接。
[0032]
根据本发明的一实施例，每组弹簧拉伸组件配有一个或多个拉伸弹簧，或者多组弹簧拉伸组件共用一个拉伸弹簧。
[0033]
具体的，如图2所示，包括2组所述弹簧拉伸组件，每组弹簧拉伸组件包含有钢丝绳拉线连接块21、钢丝绳22、拉伸弹簧23、定滑轮24、定滑轮支架25、安装座26、钢丝绳弹簧连接块27。安装座26又包括竖杆 262和安装台261，所述钢丝绳拉线连接块21与所述空间连杆组件中所述 2组拉伸二连杆组件13连接，所述钢丝绳22一端与所述钢丝绳拉线连接块21进行固定连接并绕过所述定滑轮24后，另一端与所述钢丝绳弹簧连接块27固定后与拉伸弹簧23进行连接，所述定滑轮24安装在定滑轮支架25上，所述定滑轮支架25安装在所述安装座26之上，所述安装座26 固定在所述辅助连杆组件的空间连杆组件安装法兰上。
[0034]
此外，所述弹簧拉伸组件应根据实际机构空间大小数量选择并与所述拉伸二连杆组件数量一致，本申请仅以2组组合的一种组合形式进行权利说明，其余组合均在保护范围内。
[0035]
再者，所述拉伸弹簧数量也可根据实际空间进行选择，每组弹簧拉伸组件可配一个或多个拉伸弹簧，也可多组共用一个拉伸弹簧，本申请仅以 2组弹簧拉伸组件共用一个拉伸弹簧的形式进行权利说明，其余组合均在保护范围内。
[0036]
再者，定滑轮、钢丝绳的数量应根据实际机构空间大小数量选择，本申请仅以2组定滑轮、2组钢丝绳组合，2组定滑轮并排安装在定滑轮支架25上的一种组合形式进行权利说明其余组合均在保护范围内。
[0037]
图3示出根据本申请一个实施例的恒力执行装置剖开外壳和手柄后的等轴侧视图。
[0038]
根据本发明的一实施例，弹簧拉伸调节组件包括弹簧调节螺杆、调节螺母，其中所述弹簧调节螺杆一端与弹簧拉伸组件中的拉伸弹簧连接，另一端与所述调节螺母进行螺纹连接。
[0039]
根据本发明的一实施例，弹簧拉伸调节组件还包括，弹簧防扭转器，弹簧调节螺杆安装在所述弹簧防扭器卡槽之内。
[0040]
根据本发明的一实施例，所述辅助连接组件还包括外壳、手柄、盖板。
[0041]
根据本发明的一实施例，输出组件包括输出轴、直线轴承、限位杆，所述输出轴与所述空间连杆组件的上安装平台连接，并与所述直线轴承进行配合，所述直线轴承安装在辅助连接组件的外壳上，所述限位杆安装在弹簧拉伸组件的定滑轮支架上。
[0042]
具体的，如图3所示，弹簧拉伸调节组件包括有：弹簧调节螺杆31、调节螺母33、弹簧防扭转器32。所述弹簧调节螺杆31一端与所述弹簧拉伸组件的拉伸弹簧23连接，另一端与所述调节螺母33进行螺纹连接；所述弹簧调节螺杆31安装在所述弹簧防扭器32卡槽之内，以防止调节螺母 33转动时带动拉伸弹簧23转动造成钢丝绳22的缠绕。通过旋转调整螺母，可以有效调整弹簧调节螺杆与辅助连接构件间的相对位置，从而调整拉伸弹簧的预紧力。
[0043]
又如图3所示，辅助连接构件包括外壳51、空间连杆组件安装法兰 52、手柄53、盖板54，输出组件包括有输出轴41、直线轴承42、限位杆 43。所述输出轴41与所述空间连杆组件的上安装平台12连接，并与所述直线轴承42进行配合，所述直线轴承42安装在所述其它辅助组件的外壳 51零件上，所述限位杆43安装在所述定滑轮支架25上，当所述输出轴 41向下运行接触到所述限位杆43后，便自动停止。
[0044]
图4示出根据本申请一个实施例的恒力执行装置的恒力原理示意图。
[0045]
如图4所示，图中左右两侧对轴1对称，坐标系o1-x1y1中，o1c1 为杆件，o1为旋转点，a1为连接拉伸弹簧的钢丝绳固定绕点，b1为钢丝绳安装于杆件o1c1的固定点，负载作用点c1点；其中o1a1距离为l1， o1b1杆长l2，o1c1杆长l3，钢丝绳一端与b1连接，一端绕过a1固定点并与拉伸弹簧连接，拉伸弹簧的另一端固定于d1点。a1b1长度恒等于弹簧伸长量δx；图示a1b1与o1c1夹角为α，o1c1与o1a1的夹角为θ；
[0046]
对杆件o1c1进行受力分析，过c1点并平行于y1方向，施加一力f1，则相对于o1点，f1与弹簧拉力f对杆件的力矩分别为：mo1(f1)＝ f1*l3*sinθ；mo1(f)＝f*l2*sinα＝k*δx*l2*sinα(k为弹簧系数)，当杆件处于平衡状态时，即mo1(f1)＝mo1(f)。三角形o1a1b1中，利用正弦定理，sinθ：sinα＝a1b1:o1a1，可推导出关系式：f1＝k*l1*l2/l3。即在a1b1长度恒等于弹簧伸长量δx的条件下，o1c1杆在一定角度范围内，过c1点且平行于y1方向，存在
恒定大小的力f1＝k*l1*l2/l3，可使得杆件o1c1处于平衡状态。
[0047]
同理，坐标系o2-x2y2中，o2c2杆在一定角度范围内，过c2点且平行于y2方向，存在一恒定大小的力f2＝k*l1*l2/l3＝f1，可使得杆件o2c2处于平衡状态。
[0048]
由于o1c1、o2c2相对于轴1对称，因此f1和f2合力方向沿轴1 竖直向上，且大小恒定。合理匹配弹簧k值以及各长度尺寸，即可确定恒定的合力f。
[0049]
在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”，等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体：可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是通信:可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0050]
对于本领域技术人员而言，显然本申请不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本申请的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本申请。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本申请的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化涵括在本申请内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。此外，显然“包括”一词不排除其他单元或步骤，单数不排除复数。装置权利要求中陈述的多个单元或装置也可以由一个单元或装置通过软件或者硬件来实现。第一，第二等词语用来表示名称，而并不表示任何特定的顺序。