[发明专利]一种具有张紧力测量功能的高精度卷索装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种绳索驱动装置，特别涉及一种具有张紧力测量功能的高精度卷索装置。

背景技术

索并联机构的驱动支链为柔性索，因此具有结构简单，工作空间大，高负载能力，易拆装，可重组，模块化程度高，价格低廉和运动速度快等优点，逐渐获得广泛应用。索并联机构的核心部件为卷索装置，卷索装置直接决定索并联机构的终端精度和动态性能。

目前，卷索装置多采用简单的滚筒机构，通过在滚筒上刻螺旋槽，或者外加一个往复导向机构来保证钢索在滚筒上的有序缠绕。这种做法导致出索点时刻变动（滚筒与导向机构之间的索长时刻变动），无法精确地控制绳索的收放，且只能完成单一规格绳索的缠绕。另一方面，现有的卷索机构没有张紧力测量模块，需要额外添加力测量装置（在绳索内串联拉压力传感器），安装比较繁琐，且容易造成线路的磨损和损坏。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种具有张紧力测量功能的高精度卷索装置，通过协同卷筒的转动和平移运动，保证卷筒出索位置和姿态相对底板基本恒定，从而有效提高的绳索的控制精度，同时，可以实时测量绳索的张紧力，避免绳索的虚牵和过载断裂。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种具有张紧力测量功能的高精度卷索装置，包括平行固定于底板17上的直线导轨7和双向丝杠15，位于直线导轨7上的滑块16上安装有支架11，支架11上固定有滚筒12，滚筒12的一端通过联轴器10依次连接减速器9和驱动电机8，另一端通过同步带轮2和同步带1连接丝杠螺母14，丝杠螺母14通过滚动轴承与连接块13相连，连接块13与滑块16固联，绳索6依次绕过设置在底板17底面上的第一导向轮4和底板17顶面上的第二导向轮5，其中第一导向轮4通过拉压力传感器3设置在底板17上。

本发明可以用一个独立的小功率驱动电机代替所述同步带1。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

（1）可以保证滚筒出索位置和姿态相对于底板基本固定，提高绳索的控制精度。

（2）通过调整同步带的减速比，该卷索装置可以快速适用于不同规格的绳索。

（3）集成张紧力测量模块，可以实时测量绳索的张紧力，无需额外的力测量装置，应用方便。

（4）应用于索并联机构可以有效避免绳索的虚牵和过载断裂。

附图说明

图1是本发明的结构示意图（正面）。

图2是本发明的结构示意图（背面）。

图3是索导向轮及同步带机构。

图4是本发明实施方案II的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例详细说明本发明的实施方式。

参照图1、2和3，本发明一种具有张紧力测量功能的高精度卷索装置，包括平行固定于底板17上的直线导轨7和双向丝杠15，位于直线导轨7上的滑块16上安装有支架11，支架11上固定有滚筒12，滚筒12的一端通过联轴器10依次连接减速器9和驱动电机8，另一端通过同步带轮2和同步带1连接丝杠螺母14，丝杠螺母14通过滚动轴承与连接块13相连，连接块13与滑块16固联，绳索6依次绕过设置在底板17底面上的第一导向轮4和底板17顶面上的第二导向轮5，其中第一导向轮4通过拉压力传感器3设置在底板17上。

其工作方式：参照图1、2和3，电机经减速器9驱动滚筒12转动，实现绳索6的收放。滚筒12通过同步带1将转动传递给丝杠螺母14，丝杠螺母14在转动的同时能够沿双向丝杠15往复平移运动，并通过连接块13和滑块16将平移运动传递给滚筒12，实现滚筒12的水平移动。因此，滚筒12在转动的同时会水平运动（即滚筒12在转动一周的同时平移一个绳索直径的距离），从而保证滚筒12出索的位置和姿态相对于底板17基本恒定，提高绳索6的控制精度。绳索6依次通过第一导向轮4和第二导向轮5，保证绳索6与拉压力传感器3的方向平行。绳索6的张紧力f=(F-F₀)/2，其中，F为实时测出的传感器拉力值，F₀为未预紧的情况下测出的传感器初始拉力值。

此外，该装置将拉压力传感器3引入导向机构内，可以实时的测量绳索6的张紧力，无需额外添加力测量元件，同时可以避免绳索6的虚牵和过载断裂。

本发明实施方案II，如图4所示，同步带1可以由一个独立的小功率驱动电机18代替。此时，可以采用双向丝杠或单向丝杠15，电机18带动单向丝杠15旋转，丝杠螺母14仅做水平运动。

本发明中，当更换不同直径的绳索时，可以调整带传动的减速比（或直接调整方案II中丝杠驱动电机的转动比例）实现。