一种力控单元与柔性力输出机构的制作方法

1.本实用新型属于出力机构技术领域，具体涉及一种力控单元与柔性力输出机构。


背景技术：

2.一些易碎或易变形的物体，当物体需要受力或两边需要力把物体齐平时。需要物体在受力时，保证物体不变形和物体不碎裂，尤其对于堆叠薄片工件来说，需要动作轻柔以降低损伤率。但是，目前缺少能够输出柔性力的机构。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的在于解决上述现有技术中存在的难题，提供一种力控单元，当施加到受力对象的作用力大于设定值，能够自动退行以避免造成损害。
4.本实用新型是通过以下技术方案实现的：一种力控单元，包括在基体板的同一表面上相对设置的固定端与活动端，所述固定端固定连接在基体板上，所述活动端沿着能够靠近或远离固定端进行相对运动的方向滑动连接在基体板上；所述固定端与活动端之间设有弹性件，当活动端受到的反作用力大于弹性件的预压弹力时，弹性件能够发生压缩而使得活动端能够朝着固定端退行。
5.进一步的，所述弹性件包括弹簧与导向杆，弹簧穿套在导向杆上；所述导向杆一端固定连接在活动端上，导向杆另一端穿过固定端上的过孔并与固定端形成滑动连接。
6.进一步的，所述导向杆为螺杆，导向杆一端与活动端通过螺纹连接固定，并连接有第一调节螺母；导向杆伸出固定端的一端连接有第二调节调节螺母。
7.进一步的，固定端与活动端之间设有两个互相平行的弹性件，其中一个弹性件为先导弹性件，另一个作为滞后弹性件，所述滞后弹性件上的弹簧到活动端的距离大于先导弹性件上的弹簧到活动端的距离，并且滞后弹性件上的弹簧的预压弹力大于先导弹性件上的弹簧的预压弹力。
8.本实用新型还提供一种柔性力输出机构，包括本实用新型所提供的的力控单元，所述力控单元的基体板与驱动装置连接，通过驱动装置驱动力控单元整体运动以使活动端作用于受力对象。
9.进一步的，所述驱动装置包括电机、皮带减速机构与皮带传动机构；电机与皮带减速机构均安装在安装板的背面，皮带传动机构安装在安装板正面，皮带减速机构输出端贯穿所述安装板并与皮带传动机构动力连接；安装板正面沿着皮带传动方向安装有传动导轨，传动导轨滑动连接有驱动滑块，所述驱动滑块通过皮带压板随同皮带传动机构的皮带运动；所述驱动滑块与所述基体板固定连接，从而带动力控单元整体运动以使活动端作用于受力对象。
10.进一步的，所述传动导轨设置在皮带传动机构的中央，传动导轨两端均连接有驱动滑块，并且两个驱动滑块分别连接在皮带传动机构的皮带两边；每个驱动滑块均连接有各自的力控单元。
11.进一步的，所述电机为伺服电机。
12.与现有技术相比，本实用新型包括以下有益效果：
13.1、本实用新型中的力控单元属于被动控制：根据需要事先调节好弹性件的预压弹力，当活动端作用到受力对象上的力大于预压弹力时，弹性件能够发生压缩(预压弹力为零时，由弹性件的刚度决定受力大小)或再次发生压缩而使得活动端能够朝着固定端退行，从而避免受力对象受到的力大于实际需求，从而达到控制力度的作用。
14.2、弹性件包括弹簧与导向杆，导向杆起到对弹簧导向的作用，使退行过程更加稳定。通过第一调节螺母与第二调节螺母可以灵活调节弹簧的预压弹力。
15.3、先导弹性件与滞后弹性件可相互配合，适用于先需要较小的力，后需要较大的力的动作过程。
16.4、左右力控机构安装在皮带的两边，保证力控机构左右同步运动。
17.5、采用伺服电机作为动力源，可以准确控制机构运动位置，运动平稳可靠。
附图说明
18.图1力控单元的结构示意图；
19.图2为图1的后视图；
20.图3为柔性力输出机构的结构示意图；
21.图4为柔性力输出机构的背面视图；
22.图5为柔性力输出机构与工件发生接触时的示意图；
23.图6为工件的反作用力大于弹性件的预压弹力时弹性件发生压缩的示意图；
24.图7为对柔性力输出机构的封装图。
具体实施方式
25.下面结合附图对本实用新型作进一步详细描述：
26.如图1与图2所示，一种力控单元，包括在基体板103的同一表面上相对设置的固定端101与活动端102，所述固定端101固定连接在基体板103上，所述活动端102沿着能够靠近或远离固定端101进行相对运动的方向滑动连接在基体板103上；所述固定端101与活动端102之间设有弹性件，当活动端102受到的反作用力大于弹性件的预压弹力时，弹性件能够发生压缩而使得活动端102能够朝着固定端101退行。
27.本具体实施方式中，所述弹性件包括弹簧与导向杆，弹簧穿套在导向杆上；所述导向杆一端固定连接在活动端102上，导向杆另一端穿过固定端101上的过孔并与固定端101形成滑动连接。当然，也可以直接将弹簧两端分别固定在活动端102与固定端101上。
28.本具体实施方式中，所述导向杆为螺杆，导向杆一端与活动端102通过螺纹连接固定，并连接有第一调节螺母108；导向杆伸出固定端101的一端连接有第二调节调节螺母109。通过第一调节螺母108与第二调节螺母109可以灵活调节弹簧的预压弹力。
29.本具体实施方式中，固定端101与活动端102之间设有两个互相平行的弹性件，其中一个弹性件为先导弹性件106，另一个作为滞后弹性件107，所述滞后弹性件107上的弹簧到活动端102的距离大于先导弹性件106上的弹簧到活动端102的距离，并且滞后弹性件107上的弹簧的预压弹力大于先导弹性件06上的弹簧的预压弹力。先导弹性件与滞后弹性件可
相互配合，适用于先需要较小的力，后需要较大的力的动作过程。
30.本具体实施方式中，所述活动端102通过导向滑块105与基体板103上的导向滑轨104滑动连接，导向滑轨104沿着活动端102相对于固定端101进行相对运动的直线方向设置。
31.参考图3与图4所示，一种柔性力输出机构，包括本实用新型所述提供的力控单元，所述力控单元1的基体板103与驱动装置连接，通过驱动装置驱动力控单元整体运动以使活动端102作用于受力对象。
32.本具体实施方式中，所述驱动装置包括电机2、皮带减速机构3与皮带传动机构4；电机2与皮带减速机构3均安装在安装板5的背面，皮带传动机构4安装在安装板5正面，皮带减速机构3输出端贯穿所述安装板5并与皮带传动机构4动力连接；安装板5正面沿着皮带传动方向安装有传动导轨6，传动导轨6滑动连接有驱动滑块7，所述驱动滑块7通过皮带压板8随同皮带传动机构4的皮带运动；所述驱动滑块7与所述基体板103固定连接，从而带动力控单元整体运动以使活动端102作用于受力对象。
33.本具体实施方式中，所述传动导轨6设置在皮带传动机构4的中央，传动导轨6两端均连接有驱动滑块7，并且两个驱动滑块7分别连接在皮带传动机构4的皮带两边；每个驱动滑块7均连接有各自的力控单元。
34.本具体实施方式中，所述电机2为伺服电机2。采用伺服电机2作为动力源，可以准确控制机构运动位置，运动平稳可靠。因为伺服电机2的电流和输出转矩成正比，可以通过限制伺服电机2的最大输出电流来限制输出力，保护工件，从而可以实现输出力的主动柔性。主动柔性可作为安全措施。可以通过检测电机2电流来检测被动柔性机构的实际输出力。
35.本具体实施方式中，固定端101为固定板，所述活动端102为拍压板，拍压板作用于受力对象的一面上设有缓冲垫，对受力对象形成缓冲保护。
36.柔性力输出机构的动作过程参考图5与图6所示，根据需要事先调节好弹性件的预压弹力，当活动端作用到受力对象9上的力大于预压弹力时，力控单元1上的弹性件能够发生压缩(预压弹力为零时，由弹性件的刚度决定受力大小)或再次发生压缩而使得活动端能够朝着固定端退行，从而避免受力对象受到的力大于实际需求，从而达到控制力度的作用。
37.参考图7所示，为了保护柔性力输出机构以及更加美观，对柔性力输出机构进行封装：通过后壳体11对皮带减速机构3进行封装，通过前壳体10对安装板5以及传动导轨6进行封装。
38.在本实用新型的描述中，除非另有说明，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“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实用新型和简化描述，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。
39.上述技术方案只是本实用新型的一种实施方式，对于本领域内的技术人员而言，在本实用新型公开了原理的基础上，很容易做出各种类型的改进或变形，而不仅限于本实用新型上述具体实施例所描述的技术方案，因此前面描述的只是优选的，而并不具有限制性的意义。