[发明专利]一种具有自动排绳及测力功能的柔索驱动装置及方法

摘要

本发明涉及一种具有自动排绳及测力功能的柔索驱动装置及方法。主要由光电编码器、永磁直流力矩电机、滚筒、滚珠丝杠、后支架、柔索、U槽导向机构、测力导向机构、周转导向机构及锁合器等组成。永磁直流力矩电机带动滚筒转动，滚筒在滚珠丝杠和圆柱导轨的共同约束下做螺旋运动，可同时实现了卷绳和排绳两个功能。柔索缠绕在滚筒上，依次经U槽导向机构、测力导向机构和周转导向机构输出。拉力传感器测量2倍的柔索张力，可降低传感器噪声以及传感器自身惯性对测量结果的影响；锁合器控制丝杠的转动，可启停排绳功能。本发明兼具卷绳、排绳、导向、测力及防卡死等基本功能，整体模块化设计，结构简单，占用体积小，柔索缠绕均匀，测力精度高。

主权项

1.一种具有自动排绳及测力功能的柔索驱动装置，其特征是：包括光电编码器（1）、永磁直流力矩电机（2）、前支架（3）、驱动法兰（4）、圆柱导轨（5）、滚筒（6）、滚珠丝杠（7）、支撑法兰（8）、后支架（9）、柔索（10）、U槽导向机构（11）、测力导向机构（12）、周转导向机构（13）、底板（14）、侧板（15）、顶板（16）以及锁合器（17）；永磁直流力矩电机（2）固定安装在前支架（3）上，电机输出轴通过平键与驱动法兰（4）连接，电机尾部安装有光电编码器（1）；通过光电编码器（1）检测电机的角速度和角位移，进一步可转换得到柔索（10）的线速度和伸缩量；所述的驱动法兰（4）通过轴承与前支架（3）配合安装，由永磁直流力矩电机（2）驱动并相对于前支架（3）转动；驱动法兰（4）的边缘均匀地固定安装了多根圆柱导轨（5），圆柱导轨（5）的另一端固定安装在支撑法兰（8）上；支撑法兰（8）通过轴承与后支架（9）配合安装；驱动法兰（4）、圆柱导轨（5）和支撑法兰（8）整体由永磁直流力矩电机（2）驱动并相对于前支架（3）和后支架（9）转动，所述锁合器（17）安装在后支架（9）外侧；所述的滚筒（6）安装在圆柱导轨（5）上，可跟随圆柱导轨（5）绕自身轴线转动，并且可以沿圆柱导轨（5）在轴线方向上移动；滚筒（6）内部固定安装有螺母（7_2），螺母（7_2）与丝杠（7_1）配合构成滚珠丝杠螺母副；滚筒（6）在圆柱导轨（5）和滚珠丝杠（7）的共同作用下做螺旋运动，实现自动排绳功能；所述的柔索（10）缠绕在滚筒（6）上，依次经U槽导向机构（11）、测力导向机构（12）和周转导向机构（13）输出；所述的锁合器（17）固定安装在后支架（9）上；锁合器（17）通电，推杆插入丝杠（7_1）末端的凹槽内，丝杠（7_1）的转动被限制，可实现正常排绳功能；当滚筒（6）移动到极限位置，或者传感器检测到的柔索内张力异常、电机电流异常，或者人为急停，锁合器（17）会断电，推杆在弹簧弹力的作用下由丝杠的凹槽内弹出，丝杠（7_1）随滚筒（6）和螺母（7_2）自由转动，停止排绳功能，避免滚筒（6）和柔索（10）在轴线方向上继续相对移动卡死机构。