一种可调节磁感电磁力恒力机构的制作方法

1.本发明属于恒力加载机构，特别提供一种可调节磁感电磁力恒力机构。


背景技术：

2.恒力机构是一种纯机械，不需要使用电气自动化，就能够输出恒定的力的机构；在工业应用及其广泛，比如柔顺夹持机构，恒力磨削等应用场合；目前恒力机构仍然是设计的难点，大多数都是通过对正刚性机构和负刚性机构或者是双稳态机构的耦合设计能达到恒力输出，但是设计相对复杂且难以应用于负载恶劣的环境中；实现恒力控制对于工业发展有重要的意义，但是遗憾的是，目前恒力机构仍然更多的是基于电气和机械自动化的设计，并没有设计一种经济和可靠性高的恒力机构；基于机电一体化的设计思路，或许存在一些弊端，但目前仍有较大的应用价值。
3.例如中国专利cn201610003886设计了一种可调节恒力机构，该机构采用纯机械机构，包含有凸轮，弹簧等组件，其实质是采用平衡力系的设计思路来获得恒力；但是其设计的机构摩擦接触力多，在实际的工程应用可能充满许多的噪音。
4.例如中国专利cn201610162022.7公布了一种凸轮恒力机构，该机构采用凸轮，弹簧、推杆和螺钉等机械构件，该机构采用了凸轮的力学特性，来输出恒定的力矩。该机构结构紧凑、体积小、安装位置灵活，但是只能适合力矩不大的场合，如果超过输出力的承载范围，恒力将不能得到保证。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于克服现有恒力机构存在的上述不足，提供了一种新型的结构紧凑、能恒力输出和可调范围更大的恒力机构。
6.本发明的目的通过下述技术方案实现：本发明的恒力机构由基座组件，正刚性组件，弹簧力测量组件，磁感电磁力组件，电磁力测量组件，输出力组件组成。
7.所述基座组件由基座、导向块1、导线块2、螺钉组成；基座、导向块1、导线块2、螺钉依次固定连接。
8.所述正刚性组件由外滑块，内滑块，弹簧，挡块，螺栓和调节螺栓组成；外滑块和内滑块配合滑动，弹簧安装在内滑块中的挡块上，并通过螺栓将内滑块座和基座相连接，调节螺栓直接通过基座上的螺纹孔顶住挡块；正刚性组件与基座组件相互连接。
9.所述弹簧力测量组件由压力传感器1，传感器安装板，螺栓组成；压力传感器1固定安装在外滑块上，传感器安装板使用螺栓固定压力传感器的上端；弹簧力测量组件固定在正刚性组件上方。
10.所述磁感电磁力组件由正向线圈1，正向线圈2，线圈固定安装块，南极磁铁1，南极磁铁2，北极磁铁1，北级磁铁2组成；正向线圈1，正向线圈2固定在线圈固定安装块上，南极磁铁1，南极磁铁2，北极磁铁1，北级磁铁2分别固定安装在基座上；
所述电磁力测量组件由压力传感器2，轴，矩形弹簧，螺母组成；压力传感器2安装在线圈固定安装块上，矩形弹簧安装在轴上，轴再通过螺母与线圈固定安装块相连；电磁力测量组件安装在磁感电磁力组件上方；所述输出力组件由输出末端头组成；输出头在基础组件导向块1和导向块2滑动，并且在南极磁铁1、南极磁铁2和北极磁铁1、北极磁铁2配合通过；输出力组件与基座组件相连；输出力组件与弹簧力测量组件和电磁力测量组件相互连接.上述方案中，弹簧力测量组件选择的传感器为膜片式压力传感器。
11.上述方案中，正刚性组件和弹簧力测量组件可采用两个或两个以上组件，并沿着周向均匀分布。
12.上述方案中，磁感电磁力组件，采用线圈中通过电流输出力，在磁场中产生力；线圈的绕线方式采用特殊设计，线圈分为两半内嵌在线圈固定安装块，即通过的电流均为正向电流，始终获得线性正向力或线性反向力。
13.上述方案中，电磁力测量组件布置在中心轴上；轴和弹簧的结构设计，使压力传感器2在轴上可以微动以便于力的测量。
14.上述方案中，采用的压力传感器1，压力传感器2均采用抗磁性干扰的压力传感器。
15.上述方案中，电磁力测量组件布置在中心轴上。
16.上述方案中，输出力组件中的输出力末端直接在导向块1，导向块2，磁铁中滑动。
17.上述方案中，可调节磁感电磁力恒力机构的材质采用非磁化材质；上述方案中，可调节磁感电磁力恒力机构的线圈以此类绕线方式；本发明的工作原理：本发明根据正刚性机构的特性和磁场中电流通过线圈会产生电磁力的原理，从而设计了一种可调节磁感电磁力恒力；其正刚性组件的工作原理是力作用在正刚性组件上，随着输入位移的增加对应的力也呈线性增加；而电磁力产生的实际是磁场作用在铁质电枢上的有质动力，通过电流的驱动实现负刚性机构的功能，即力实现随着位移的输入逐渐增加，而输出力变得更加小；通过两者之间的耦合，便能实现输出力总是等于正刚性组件所产生的力和磁感电磁力组件所产生的力之和，并且输出力为定值；其具体的工作流程是，外界输入力，在可调节磁感电磁力恒力机构的作用，自适应调节恒力机构与外界的接触力，从而实现恒力输出。
18.本发明的有益效果在于：本发明装置可以调节很大的恒力；发明的装置结构紧凑，实用于工况复杂的环境，发明的恒力机构可控性，能实现性更高。
附图说明
19.图1为可调节磁感电磁力恒力剖面视图a；图2为可调节磁感电磁力恒力剖面视图b；图3为可调节磁感电磁力恒力的整体外形图；图4为可调节磁感电磁力恒力的线圈结构图；图5为曲面可调节恒力机构的输出力组件结构图。
具体实施例
20.结合附图，对本发明做进一步详细说明。
21.一种可调节磁感电磁力恒力机构如图1、2所示，机构由基座组件，正刚性组件，弹簧力测量组件，磁感电磁力组件，电磁力测量组件，输出力组件组成；所述基座组件由基座（1）、导向块1（2）、导线块2（3）、螺钉（4）组成；基座（1）、导向块1（2）、导线块2（3）、螺钉（4）依次固定连接；所述正刚性组件由外滑块（5），内滑块（6），弹簧（7），挡块（8），螺栓（9）和调节螺栓（10）组成；外滑块（5）和内滑块（6）配合滑动，弹簧（7）安装在内滑块（6）中的挡块（8）上，并通过螺栓（9）将内滑块（6）和基座（1）相连接，调节螺栓（10）直接通过基座（1）上的螺纹孔顶住挡块（8）；正刚性组件与基座组件相互连接；所述弹簧力测量组件由压力传感器1（11），传感器安装板（12），螺栓（13）组成；压力传感器1（11）固定安装在外滑块（5）上，传感器安装板（12）使用螺栓（13）固定压力传感器1（11）的上端；弹簧力测量组件固定在正刚性组件上方；所述磁感电磁力组件由正向线圈1（14），正向线圈2（15），线圈固定安装块（16），南极磁铁1（17），南极磁铁2（18），北极磁铁1（19），北级磁铁2（20）组成；正向线圈1（14），正向线圈2（15）固定在线圈固定安装块（16）上，南极磁铁1（17），南极磁铁2（18），北极磁铁1（19），北级磁铁2（20）分别固定安装在基座（1）上；所述电磁力测量组件由压力传感器2（21），轴（22），矩形弹簧（23），螺母（22）组成；压力传感器2（21）安装在线圈固定安装块（16）上，矩形弹簧（23）安装在轴（22）上，轴（22）再通过螺母（22）与线圈固定安装块（16）相连；电磁力测量组件安装在磁感电磁力组件上方；如图5，输出力组件由输出末端头（25）组成；输出头在基础组件导向块1（2）和导向块2（3）滑动，并且在南极磁铁1（17）、南极磁铁2（18）和北极磁铁1（19）、北极磁铁2（20）配合通过；输出力组件与基座组件相连；输出力组件与弹簧力测量组件和电磁力测量组件相互连接；上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。