本发明专利技术公开了一种丝杆螺母原理实现软管‑刚性管转换装置与方法；包括限位套、电机、柔性橡胶管和钢圈等；电机带动丝杆上的螺母沿丝杆直线上下运动；钢圈由多个依次活动套设在柔性橡胶管和部分限位套上的环形刚片单体而成，钢圈向上延伸至与螺母接触，向下延伸至覆盖整个柔性橡胶管；当螺母逐渐靠近并挤压钢圈时，各环形刚片单体之间相互挤压、贴紧，间隙不断减小，直到各环形刚片单体之间的接触面完全贴合，此时柔性橡胶管受到钢圈的限制，不能随意弯曲，进而转变为刚性管，起到刚性管的作用。因此通过对钢圈的挤压下，将柔性软管转变为刚性管承受货物的重力作用，减少了并联机械臂的负载，使得机械臂寿命更长，使用更加广泛、灵活。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及机械臂的部件，尤其涉及一种丝杆螺母原理实现软管-刚性管转换装置与方法。
技术介绍
随着科学技术，特别是机器人领域中技术的不断发展，已经出现了越来越多的与机器人相关的各种技术装置等，在工业设计，工业控制，甚至是面向家庭都起到了越来越重要的作用。工业机器人中，目前技术比较成熟的是串联机械臂，新兴的并联机械臂也越来越受到人们的重视，但是不论是哪种的机械臂单独工作，都或多或少有着一些不太理想的方面。一些需要在一定范围内运动的机械部分存在刚度较差的问题，其根本在于没有刚性零件作为连接件，而如果既能具有柔性运动的作用，又有刚性连接的作用，那就能很好的解决运动部件运动过程中刚度不足的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决现有运动部件运动过程中刚度不足的问题，提供一种丝杆螺母原理实现软管-刚性管转换装置与方法。本专利技术通过下述技术方案实现：一种丝杆螺母原理实现软管-刚性管转换装置，包括限位套4、电机1、可弯曲的柔性橡胶管6和钢圈7；所述电机1固定在限位套4的上端，所述电机1的转轴伸入限位套4内，并通过联轴器2连接丝杆3，带动丝杆3上的螺母5沿丝杆3直线上下运动；所述限位套4的下端固定连接柔性橡胶管6的上端；所述钢圈7由多个依次活动套设在柔性橡胶管6和部分限位套4上的环形刚片单体而成，钢圈7向上延伸至与螺母5接触，向下延伸至覆盖整个柔性橡胶管6，并且末端的一个环形刚片单体与柔性橡胶管6的末端固定连接；当螺母5远离或者未挤压钢圈7时，柔性橡胶管6受外力弯曲时，钢圈7跟随其同步弯曲；当螺母5逐渐靠近并挤压钢圈7时，各环形刚片单体之间相互挤压、贴紧，间隙不断减小，直到各环形刚片单体之间的接触面完全贴合，此时柔性橡胶管6受到钢圈7的限制，不能随意弯曲，进而转变为刚性管，起到刚性管的作用。限位套4上设有限制螺母5周向运动的限位槽，从而当电机1带动丝杆3旋转时，螺母5只沿丝杆3轴向上作直线运动。所述丝杆3的上端及下端设有限位器，用于限制螺母5向上或者向下的运动行程。所述电机1带动丝杆3正反转过程中，螺母5跟随其在丝杆3上作前进或者后退移动。所述的电机1为带编码盘的直流减速电机。所述钢圈7与限位套4及柔性橡胶管6的配合为间隙配合，间隙一般为0.1mm～0.2mm。一种软管-刚性管转换方法如下：初始状态下，螺母5远离或者不与钢圈7接触，也或者虽然与钢圈7接触但不施加力矩；此时柔性橡胶管6处于自由弯曲状态；电机1正传；电机1带动联轴器2转动，联轴器2带动丝杆3转动，与此同时螺母5向钢圈7方向直线运动，以给钢圈7施加轴向挤压力矩，此时，在螺母5挤压的作用下，各环形刚片单体之间的间隙逐渐减小、相互贴紧，直至各环形刚片单体之间的接触面完全贴合，此时柔性橡胶管6受到钢圈7的限制，不能随意弯曲，进而转变为刚性管，起到刚性管的作用，以实现软性管到刚性管的转换；此时，若电机1反转，螺母5后退，并逐渐释放对钢圈7的挤压力矩，各环形刚片单体之间的间隙逐渐增大，此时柔性橡胶管6摆脱钢圈7的限制，逐渐恢复自由弯曲状态，进而又转变为软管，起到软性管的作用，实现由刚性管到软性管的转换。本专利技术相对于现有技术，具有如下的优点及效果：本专利技术电机1正时，带动联轴器2转动，联轴器2带动丝杆3转动，与此同时螺母5向钢圈7方向直线运动，以给钢圈7施加轴向挤压力矩，此时，在螺母5挤压的作用下，各环形刚片单体之间的间隙逐渐减小、相互贴紧，直至各环形刚片单体之间的接触面完全贴合，此时柔性橡胶管6受到钢圈7的限制，不能随意弯曲，进而转变为刚性管，起到刚性管的作用，以实现软性管到刚性管的转换；此时若电机1反转，螺母5后退，并逐渐释放对钢圈7的挤压力矩，各环形刚片单体之间的间隙逐渐增大，此时柔性橡胶管6摆脱钢圈7的限制，逐渐恢复自由弯曲状态，进而又转变为软管，起到软性管的作用，实现由刚性管到软性管的转换。综上所述，在钢圈7的作用下，本专利技术能够实现柔性弯曲与刚性之间的快速转换；在并联机械臂领域，当并联机械臂抓取货物时，平台是需要360度全范围运动的，所以了实现柔性跟随；但当机械臂抓取到货物进行搬运时只受到货物重力的作用，因此通过对钢圈7的挤压下，将柔性软管转变为刚性管承受货物的重力作用，减少了并联机械臂的负载，使得机械臂寿命更长，使用更加广泛、灵活。附图说明图1是本专利技术丝杆螺母原理实现软管-刚性管转换装置示意图。图2是图1局部结构示意图一。图3是图1局部结构示意图二。图4是图1局部结构示意图三。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术作进一步具体详细描述。实施例如图1至4所示。本专利技术公开了一种丝杆螺母原理实现软管-刚性管转换装置，包括限位套4、电机1、可弯曲的柔性橡胶管6和钢圈7；所述电机1固定在限位套4的上端，所述电机1的转轴伸入限位套4内，并通过联轴器2连接丝杆3，带动丝杆3上的螺母5沿丝杆3直线上下运动；所述限位套4的下端固定连接柔性橡胶管6的上端；所述钢圈7由多个依次活动套设在柔性橡胶管6和部分限位套4上的环形刚片单体而成，钢圈7向上延伸至与螺母5接触，向下延伸至覆盖整个柔性橡胶管6，并且末端的一个环形刚片单体与柔性橡胶管6的末端固定连接；当螺母5远离或者未挤压钢圈7时，柔性橡胶管6受外力弯曲时，钢圈7跟随其同步弯曲；当螺母5逐渐靠近并挤压钢圈7时，各环形刚片单体之间相互挤压、贴紧，间隙不断减小，直到各环形刚片单体之间的接触面完全贴合，此时柔性橡胶管6受到钢圈7的限制(例如由曲变直)，不能随意弯曲，进而转变为刚性管，起到刚性管的作用。具体说，当本装置在工业应用时，其跟随机器运动时，由于柔性橡胶管6的柔性作用，可以很容易地产生变形跟随运动，而套在限位套4和柔性橡胶管6外径上的钢圈7由于具有一定可调整的间隙(此时钢圈7未受到挤压，处于自然状态)，所以可以跟随着橡胶管变形运动，类似于微积分的原理。限位套4上设有限制螺母5周向运动的限位槽，从而当电机1带动丝杆3旋转时，螺母5只沿丝杆3轴向上作直线运动；实际应用中也可将限位套4固定在其他机器上面。所述丝杆3的上端及下端设有限位器，用于限制螺母5向上或者向下的运动行程。所述电机1带动丝杆3正反转过程中，螺母5跟随其在丝杆3上作前进或者后退移动。本专利技术的丝杆机构采用丝杆3、螺母5传动形式，其中丝杆3的导程以及线数可以根据实际要求的响应速度进行更换。所述的电机1为带编码盘的直流减速电机。所述钢圈7与限位套4及柔性橡胶管6的配合为间隙配合，间隙一般为0.1mm～0.2mm。钢圈7本身的参数如厚度、材料等可以根据实际运动范围情况具体选择。本专利技术软管-刚性管转换方法，可通过如下步骤实现：初始状态下，螺母5远离或者不与钢圈7接触，也或者虽然与钢圈7接触但不施加力矩；此时柔性橡胶管6处于自由弯曲状态；电机1正传；电机1带动联轴器2转动，联轴器2带动丝杆3转动，与此同时螺母5向钢圈7方向直线运动，以给钢圈7施加轴向挤压力矩，此时，在螺母5挤压的作用下，各环形刚片单体之间的间隙逐渐减小、相互贴紧，直至各环形刚片单体之间的接触面完全贴合，此时柔性橡胶管6受到钢圈7的限制，不能随意弯曲，进而转变为刚性管，起到刚性管的作用，以实现软性管到刚性管的转换；此时，若电机1反转，螺母5后退，并逐渐释放对钢圈7的挤压力矩，各环形刚片单体之间的间隙逐渐增本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种丝杆螺母原理实现软管‑刚性管转换装置，其特征在于：包括限位套(4)、电机(1)、可弯曲的柔性橡胶管(6)和钢圈(7)；所述电机(1)固定在限位套(4)的上端，所述电机(1)的转轴伸入限位套(4)内，并通过联轴器(2)连接丝杆(3)，带动丝杆(3)上的螺母(5)沿丝杆(3)直线上下运动；所述限位套(4)的下端固定连接柔性橡胶管(6)的上端；所述钢圈(7)由多个依次活动套设在柔性橡胶管(6)和部分限位套(4)上的环形刚片单体而成，钢圈(7)向上延伸至与螺母(5)接触，向下延伸至覆盖整个柔性橡胶管(6)，并且末端的一个环形刚片单体与柔性橡胶管(6)的末端固定连接；当螺母(5)远离或者未挤压钢圈(7)时，柔性橡胶管(6)受外力弯曲时，钢圈(7)跟随其同步弯曲；当螺母(5)逐渐靠近并挤压钢圈(7)时，各环形刚片单体之间相互挤压、贴紧，间隙不断减小，直到各环形刚片单体之间的接触面完全贴合，此时柔性橡胶管(6)受到钢圈(7)的限制，不能随意弯曲，进而转变为刚性管，起到刚性管的作用。
【技术特征摘要】
1.一种丝杆螺母原理实现软管-刚性管转换装置，其特征在于：包括限位套(4)、电机(1)、可弯曲的柔性橡胶管(6)和钢圈(7)；所述电机(1)固定在限位套(4)的上端，所述电机(1)的转轴伸入限位套(4)内，并通过联轴器(2)连接丝杆(3)，带动丝杆(3)上的螺母(5)沿丝杆(3)直线上下运动；所述限位套(4)的下端固定连接柔性橡胶管(6)的上端；所述钢圈(7)由多个依次活动套设在柔性橡胶管(6)和部分限位套(4)上的环形刚片单体而成，钢圈(7)向上延伸至与螺母(5)接触，向下延伸至覆盖整个柔性橡胶管(6)，并且末端的一个环形刚片单体与柔性橡胶管(6)的末端固定连接；当螺母(5)远离或者未挤压钢圈(7)时，柔性橡胶管(6)受外力弯曲时，钢圈(7)跟随其同步弯曲；当螺母(5)逐渐靠近并挤压钢圈(7)时，各环形刚片单体之间相互挤压、贴紧，间隙不断减小，直到各环形刚片单体之间的接触面完全贴合，此时柔性橡胶管(6)受到钢圈(7)的限制，不能随意弯曲，进而转变为刚性管，起到刚性管的作用。2.根据权利要求1所述丝杆螺母原理实现软管-刚性管转换装置，其特征在于：限位套(4)上设有限制螺母(5)周向运动的限位槽，从而当电机(1)带动丝杆(3)旋转时，螺母(5)只沿丝杆(3)轴向上作直线运动。3.根据权利要求1所述丝杆螺母原理实现软管-刚性管转换装置，其特征在于：所述丝杆(3)的上端及下端设有限位器，用于限制螺母(5)向上或者向下的运动行程。4.根据权利要求1所述丝杆螺母原理实现软管-刚性管转换装置，其特征在于：所述电机(1)...
【专利技术属性】
技术研发人员：张东，王雨浓，庄庭达，钟凯帆，柯晓鸿，姚粤汉，陈勇翡，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东;44
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