一種可調節恒力機構的制作方法
【技術領域】
[0001 ]本發明屬于恒力加載機構，尤其涉及一種可調節恒力機構。
【背景技術】
[0002]恒力機構能在牽引物體運動過程中保持恒定的作用力，它不同于傳統的圓柱彈簧與其他彈性體，恒力機構不滿足胡克定理。恒力機構對設備的安全性和可靠性有重要影響，恒力機構現已在諸多領域和場合得到了廣泛應用，如物體夾持、管道清洗、熱力發電、機器人末端機構等。目前獲得恒力的方法有:機電一體化、重力平衡等方法。機電一體化控制通過反饋作用可以實現力的精確控制，但是一般情況下該結構較為復雜、體積較大、可靠性不高。重力平衡法通過重物受到的重力作為恒力的輸入，可以獲得很高的精度，但是這種裝置對安裝位置要求較高，難以滿足實際應用條件。專利號為201520252012.3的中國專利公開了一種曲面恒力機構，該機構采用純機械結構，可靠性高，采用力分解原理，獲得的恒力恒定。但是該裝置產生的恒力是固定的，不能獲得可變的恒力。
【發明內容】
[0003]本發明的目的在于克服現有恒力機構存在的上述不足，提供了一種結構簡單、能夠獲得可變恒力的可調節恒力機構。
[0004]本發明采用以下技術方案。
[0005]本發明的可調節恒力機構由基座組件、力輸出組件、水平調節組件、豎直調節組件組成:
1)所述基座組件由頂板、外筒和底板組成;頂板、外筒和底板依次固連。
[0006]2)所述力輸出組件由接觸板、凸輪和水平移動組件組成;接觸板與凸輪固連，水平移動組件同時與凸輪和底板接觸，接觸板穿過頂板上的中心孔;所述水平移動組件由滾子、心軸和保持架組成，滾子通過心軸與保持架固連。
[0007]3)所述水平調節組件由水平調節螺釘、凸臺和水平彈簧組成；水平調節螺釘與凸臺之間通過螺紋連接，凸臺與外筒外壁固連，水平彈簧一端與水平調節螺釘接觸，另一端與保持架接觸。
[0008]4)所述豎直調節組件由上調節螺釘、豎直彈簧和下調節螺釘組成；豎直彈簧一端與上調節螺釘接觸，另一端與下調節螺釘接觸;上調節螺釘與接觸板之間采用螺紋連接，下調節螺釘與底板之間采用螺紋連接。
[0009]本發明采用力的組合實現恒力可調節。組合力包括線性彈簧產生的正剛度彈力與凸輪機構產生的負剛度力，其中線性彈簧的力-位移特性曲線的斜率與凸輪機構的力-位移特性曲線斜率的絕對值相等，兩者組合后使得最終輸出的力為恒力；當改變線性彈簧的預壓長度時，線性彈簧的力-位移特性曲線就會向上下平移，而力-位移特性曲線的斜率不會改變，最終與凸輪機構產生的力組合后輸出的恒力就會改變，基于以上原理，需要對凸輪的輪廓進行詳細設計。
[0010]本發明的有益效果是:1、整體結構對稱布置，受力情況好;2、產生的恒力可以實時調節。
【附圖說明】
[0011 ]圖1為可調節恒力機構的主剖視圖。
[0012]圖2為可調節恒力機構的側剖視圖。
[0013]圖3為可調節恒力機構的原理。
[0014]圖4為可調節恒力機構的三維圖。
[0015]圖5為水平移動組件的三維圖。
【具體實施方式】
[0016]結合附圖，對本發明做進一步詳細說明。
[0017]如圖1、2所示，本發明提供了一種實施例的結構形式，本實施例中，可調節恒力機構由基座組件、力輸出組件、水平調節組件、豎直調節組件組成:
所述基座組件由頂板(1)、外筒(2)和底板(3)組成;頂板(1)、外筒(2)和底板(3)依次固連。
[0018]所述力輸出組件由接觸板(4)、凸輪(5)和水平移動組件組成；接觸板(4)與凸輪
(5)固連，水平移動組件同時與凸輪(5)和底板(3)接觸，接觸板(4)穿過頂板(1)上的中心孔;所述水平移動組件由滾子(6)、心軸(7)和保持架(8)組成，滾子(6)通過心軸(7)與保持架(8)固連。
[0019]所述水平調節組件由水平調節螺釘(9)、凸臺(10)和水平彈簧(11)組成;水平調節螺釘(9)與凸臺(10)之間通過螺紋連接，凸臺(10)與外筒(2)外壁固連，水平彈簧(11) 一端與水平調節螺釘(9)接觸，另一端與保持架(8)接觸。
[0020]所述豎直調節組件由上調節螺釘(12)、豎直彈簧(13)和下調節螺釘(14)組成；豎直彈簧(13)—端與上調節螺釘(12)接觸，另一端與下調節螺釘(14)接觸;上調節螺釘(12)與接觸板(4)之間采用螺紋連接，下調節螺釘(14)與底板(3)之間采用螺紋連接。
[0021]本發明實現恒力可調節的原理如圖3所示，線性彈簧的力-位移特性曲線的斜率與負剛度裝置的力-位移特性曲線斜率的絕對值相等，疊加后就得到了恒力，當調節線性彈簧的預壓長度時，就會改變線性彈簧的力-位移特性曲線，使得該曲線會上下平移，此時疊加后得到的恒力就會發生改變，實現恒力可調。
[0022]本發明實際工作情況如圖1、2所示，裝置呈對稱布置。在使用前，需要將凸輪(5)與兩個水平移動組件同時接觸，且兩個水平移動組件也要相互接觸，同時調節水平調節螺釘
(9)，使水平彈簧(11)有一定的預緊，同時調節豎直螺釘(14)，使豎直彈簧(13)有一定的預緊。將接觸板(4)往下壓，兩個水平移動組件在凸輪(5)的作用下會向兩邊移動，直到兩個水平移動組件接觸到外筒(2)內壁，接著將接觸板(4)作用到需要被施力的物體上，當被施力物體有一定的移動時，接觸板(4)會隨著被施力物體一起移動。當所需恒力需要改變時，此時可以同時調節下調節螺釘(14)對豎直彈簧(13)進行不同程度的預緊。
【主權項】
1.一種可調節恒力機構，其特征在于:其由基座組件、力輸出組件、水平調節組件、豎直調節組件組成； 所述基座組件由頂板(1)、外筒(2)和底板(3)組成;頂板(1)、外筒(2)和底板(3)依次固連； 所述力輸出組件由接觸板(4)、凸輪(5)和水平移動組件組成;接觸板(4)與凸輪(5)固連，水平移動組件同時與凸輪(5)和底板(3)接觸，接觸板(4)穿過頂板(1)上的中心孔;所述水平移動組件由滾子(6)、心軸(7)和保持架(8)組成，滾子(6)通過心軸(7)與保持架(8)固連； 所述水平調節組件由水平調節螺釘(9)、凸臺(10)和水平彈簧(11)組成；水平調節螺釘(9)與凸臺(10)之間通過螺紋連接，凸臺(10)與外筒(2)外壁固連，水平彈簧(11) 一端與水平調節螺釘(9)接觸，另一端與保持架(8)接觸； 所述豎直調節組件由上調節螺釘(12)、豎直彈簧(13)和下調節螺釘(14)組成；豎直彈簧(13)—端與上調節螺釘(12)接觸，另一端與下調節螺釘(14)接觸；上調節螺釘(12)與接觸板(4)之間采用螺紋連接，下調節螺釘(14)與底板(3)之間采用螺紋連接。2.根據權利要求1所述的可調節恒力機構，其特征在于:整個裝置關于中心軸呈對稱布置。
【專利摘要】本發明提供了一種可調節恒力機構，該機構由基座組件、力輸出組件、水平調節組件、豎直調節組件組成：所述基座組件由頂板、外筒和底板組成，各部分依次固連；所述力輸出組件由接觸板、凸輪和水平移動組件組成，接觸板與凸輪固連，凸輪與水平移動組件接觸；所述水平移動組件由滾子、心軸和保持架組成，滾子通過心軸與保持架固連；所述水平調節組件由水平調節螺釘、凸臺和水平彈簧組成；水平彈簧兩端分別與水平調節螺釘和保持架接觸。所述豎直調節組件由上調節螺釘、豎直彈簧和下調節螺釘組成；豎直彈簧兩端分別與上調節螺釘和下調節螺釘接觸。本發明具有體積小、結構簡單、恒力輸出可調的優點。
【IPC分類】G05D15/00
【公開號】CN105487563
【申請號】CN201610003886
【發明人】劉洋, 鐘利華, 姚進
【申請人】四川大學
【公開日】2016年4月13日
【申請日】2016年1月7日