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一種共點繩索牽引康復系統的拉力過載保護裝置.pdf

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一種 繩索 牽引 康復 系統 拉力 過載 保護裝置
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摘要
申請專利號:

CN201510257385.4

申請日:

2015.05.20

公開號:

CN104887375A

公開日:

2015.09.09

當前法律狀態:

授權

有效性:

有權

法律詳情: 授權|||實質審查的生效IPC(主分類):A61F 5/042申請日:20150520|||公開
IPC分類號: A61F5/042 主分類號: A61F5/042
申請人: 哈爾濱工程大學
發明人: 王克義; 方碩; 趙文艷; 魏亞茹
地址: 150001黑龍江省哈爾濱市南崗區南通大街145號哈爾濱工程大學科技處知識產權辦公室
優先權:
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201510257385.4

授權公告號:

||||||

法律狀態公告日:

2016.12.07|||2015.10.07|||2015.09.09

法律狀態類型:

授權|||實質審查的生效|||公開

摘要

本發明提供的是一種繩索牽引康復系統的拉力過載保護裝置包括綁縛主體、共點連接軸和繩索拉力過載器,繩索拉力過載器包括套筒、滑塊、滑塊彈簧、彈子、彈子彈簧、擋片和調節螺母,滑塊上有凹口,正常工作狀態下滑塊在套筒內,彈子在彈子彈簧的作用下頂入滑塊凹口,由于滑塊與彈子之間存在摩擦力,只有當拉力大于某一值時滑塊才會彈出,從而對繩索上的力進行緩沖,對人和康復系統起到保護作用;繩索最大拉力消除后,滑塊在滑塊彈簧的作用下重新回到工作位置。本發明可以通過調節套筒兩端螺母可以調節彈子彈簧的壓縮量,從而調節滑塊與彈子之間的摩擦力,即本發明所能承受的最大拉力。

權利要求書

權利要求書
1.  一種共點繩索牽引康復系統的拉力過載保護裝置,其特征在于:包括綁縛主體、與綁縛主體外表面固連的共點連接軸、依次空套在共點連接軸上的至少兩個的繩索拉力過載器和安裝在共點連接軸端部的端蓋,繩索拉力過載器與共點連接軸上所設置的軸肩之間、相鄰的兩個繩索拉力過載器的之間、繩索拉力過載器與端蓋之間均設置有保持架,每個保持架中間均勻設置有滾珠,所述繩索拉力過載器包括帶有安裝環的十字型套筒,十字型套筒的垂直方向的內部底面設置有滑塊彈簧,滑塊彈簧的另一端與滑塊固定連接,滑塊的上端設置有繩索連接孔,滑塊的左右兩端對稱設置有具有斜面的凹口,具有斜面的凹口中分別設置有形狀相配合的彈子,彈子的端面分別固連有彈子彈簧,彈子彈簧設置在十字型套筒的水平方向上,且每個彈子彈簧的另一端分別固連有擋片,十字型套筒的水平方向的端部分別安裝有調節螺母,調節螺母伸入至十字型套筒內部的端頭與所述擋片接觸。

2.  根據權利要求1所述的一種共點繩索牽引康復系統的拉力過載保護裝置,其特征在于:所述調節螺母上設置有指示刻度。

3.  根據權利要求1或2所述的一種共點繩索牽引康復系統的拉力過載保護裝置,其特征在于:所述繩索拉力過載器有三個。

說明書

說明書一種共點繩索牽引康復系統的拉力過載保護裝置
技術領域
本發明涉及一種拉力過載保護裝置,尤其涉及一種共點繩索牽引康復系統的拉力過載保護裝置。
背景技術
近年來因自然災害、疾病、交通事故等因素造成的人體肢體傷害日益增多,傷者肢體不同程度的后遺癥,對患者的日常生活產生一定的影響。同時,我國人口老齡化數量逐年增加,而肢體運動障礙正是影響老年人生活的重要因素。采用康復機器人幫助患者進行康復訓練,可恢復關節、肌肉功能,提高身體素質。采用繩索作為康復訓練機器人的傳動機構,具有運動速度快、占地空間小、柔順性好和易拆裝等優點,可以很好地滿足康復訓練的要求。由于各繩索均由電機驅動,運動過程中將會不可避免地產生拉力過大的現象,嚴重時會對患者造成傷害。因此,發明一種拉力過載保護裝置,當拉力大于給定值的時候裝置發生緩沖,這將很大程度上提高使繩索牽引康復機器人的安全性。
發明內容
本發明的目的是為了提供一種可調節最大拉力的應用于共點繩索牽引康復系統的共點繩索牽引康復系統的拉力過載保護裝置。
本發明的目的是這樣實現的:包括綁縛主體、與綁縛主體外表面固連的共點連接軸、依次空套在共點連接軸上的至少兩個的繩索拉力過載器和安裝在共點連接軸端部的端蓋,繩索拉力過載器與共點連接軸上所設置的軸肩之間、相鄰的兩個繩索拉力過載器的之間、繩索拉力過載器與端蓋之間均設置有保持架,每個保持架中間均勻設置有滾珠,所述繩索拉力過載器包括帶有安裝環的十字型套筒,十字型套筒的垂直方向的內部底面設置有滑塊彈簧,滑塊彈簧的另一端與滑塊固定連接,滑塊的上端設置有繩索連接孔,滑塊的左右兩端對稱設置有具有斜面的凹口,具有斜面的凹口中分別設置有形狀相配合的彈子,彈子的端面分別固連有彈子彈簧,彈子彈簧設置在十字型套筒的水平方向上,且每個彈子彈簧的另一端分別固連有擋片,十字型套筒的水平方向的端部分別安裝有調節螺母,調節螺母伸入至十字型套筒內部的端頭與所述擋片接觸。
本發明還包括這樣一些結構特征:
1.所述調節螺母上設置有指示刻度。
2.所述繩索拉力過載器有三個。
與現有技術相比,本發明的有益效果是:本發明的繩索連接在滑塊上,滑塊與彈子靠斜 面接觸,在彈子彈簧的作用下滑塊與彈子之間有摩擦力,只有當繩索的拉力大于一定數值時,滑塊才會彈出,而繩索拉力消除后,滑塊與彈子重新回到原來位置;本發明在十字型套筒的水平方向的兩側設置有調節螺母,調節螺母可以調節彈子彈簧的壓縮量,以此調節滑塊與彈子之間的摩擦力,也即對彈簧彈出的繩索拉力的調整,因此本發明可以根據實際需要來調節其所能承受的最大拉力,結構簡單巧妙,成本低,當拉力大于給定值的時候裝置發生緩沖,這將很大程度上提高使繩索牽引康復機器人的安全性,可以防止繩索拉力過大對人體或設備造成順海;本發明還可以通過調節安裝在共點連接軸上的繩索拉力過載器的數量實現不同的需求,可以根據共點繩索牽引康復系統對繩索的需求量來更改繩索拉力過載器的數量及對應的共點連接軸的長度,應用范圍廣。
附圖說明
圖1是本發明的立體結構示意圖;
圖2是本發明的正視示意圖;
圖3是本發明的左視示意圖(其中有兩個繩索拉力過載器處于同一方向)
圖4是本發明的繩索拉力過載器的結構示意圖;
圖5是本發明的受力分析示意圖。
具體實施方式
下面結合附圖與具體實施方式對本發明作進一步詳細描述。
結合圖1至圖4,本發明包括綁縛主體1、與綁縛主體1外表面固連的共點連接軸3、依次空套在共點連接軸3上的至少兩個的繩索拉力過載器2和安裝在共點連接軸3端部的端蓋6,端蓋6起到軸向固定的作用,繩索拉力過載器2與共點連接軸3的所設置的軸肩之間、相鄰的兩個繩索拉力過載器2的之間、繩索拉力過載器2與端蓋6之間均設置有保持架4,每個保持架4中間均勻設置有滾珠5,設置滾珠5可以避免滑動摩擦,而保持架4及滾珠5可以使得每個繩索拉力過載器之間有獨立的運動,互相不影響;所述繩索拉力過載器2包括帶有安裝環15的十字型套筒7,而所述的安裝環15設置在十字型套筒7的端部、二者為一體式結構,繩索拉力過載器2是通過安裝環15套在共點連接軸3上的,十字型套筒7的垂直方向的內部底面設置有滑塊彈簧9,滑塊彈簧9的另一端與滑塊8固定連接,滑塊8的上端設置有繩索連接孔14,繩索與繩索連接孔14固連,滑塊8的左右兩端對稱設置有具有斜面的凹口,具有斜面的凹口中分別設置有形狀相配合的彈子10,彈子10的端面分別固連有彈子彈簧11,彈子彈簧11設置在十字型套筒7的水平方向上,且每個彈子彈簧11的另一端分別固連有擋片13,十字型套筒7的水平方向的端部分別安裝有調節螺母12,調節螺母12伸入至十字型套筒7內部的端頭與所述擋片13接觸。所述調節螺母12上設置有指示刻度,而設 置了指示刻度可以使得調節更加簡單精確。
優選地,所述繩索拉力過載器2有三個,附圖1至附圖3中給出的都是有三個繩索拉力過載器2的情況的示意圖,本發明的繩索拉力過載器2可以根據需要進行數量上的增加或減少,對應的共點連接軸3的長度也隨之改變,從而使本發明的應用范圍較廣。
本發明的一種共點繩索牽引康復系統的拉力過載保護裝置,包括綁縛主體1、共點連接軸3和繩索拉力過載器2,所述共點連接軸3與綁縛主體1固連,繩索拉力過載器2直接套在共點連接軸3上,并可以繞共點連接軸3轉動。
所述的繩索拉力過載器包括十字型套筒7、滑塊8、滑塊彈簧9、彈子10、彈子彈簧11、擋片13和調節螺母12,所述的滑塊8上有凹口,正常工作狀態時,滑塊8在十字型套筒7內,彈子10在彈子彈簧11的作用下頂入滑塊8上設置的凹口中;滑塊8底部通過滑塊彈簧9連在十字型套筒7垂直方向的內部,所述十字型套筒7的垂直方向是與共點連接軸3的外表面垂直的方向、水平方向是與共點連接軸3的外表面平行的方向,所述的彈子10在彈子彈簧11的作用下頂入滑塊8的凹口中,彈子10與滑塊8靠斜面接觸,彈子10通過彈子彈簧9連在擋片13上,調節螺母12和十字型套筒7靠螺紋連接,調節螺母12上有指示刻度,調節螺母12內部突出的端頭伸入十字型套筒7內并與擋片13接觸。
工作時,繩索連接在滑塊8上,滑塊8與彈子10靠斜面接觸,在彈子彈簧11的作用下滑塊8與彈子10之間有摩擦力,只有當繩索的拉力大于一定數值時,滑塊8才會彈出從而對繩索上的力進行緩沖,對人和康復系統起到保護作用。繩索拉力消除后,滑塊8與彈子10重新回到原來位置,滑塊8在滑塊彈簧9的作用下重新回到工作位置。十字型套筒7兩側的調節螺母12可以調節彈子彈簧11的壓縮量,從而調節滑塊8與彈子10之間的摩擦力,即調節能使彈子彈簧11彈出的繩索拉力,也即本發明所能承受的最大拉力。
如圖1-3所示,本發明中所涉及的共點連接軸3與綁縛主體1固連,繩索拉力過載器2直接套在共點連接軸上,其中每一個繩索拉力過載器對應一條繩索,實際應用時可根據需要改變軸的長度以達到添加、減少繩索的目的。本發明的連接方式如圖3所示,繩索拉力過載器兩側靠滾珠5接觸,端蓋6與共點連接軸3靠螺紋連接,目的是使共點連接軸3上零件軸向固定。
如圖4所示,滑塊8放置在十字型套筒7內,通過滑塊彈簧9連接在十字型套筒上。彈子10在彈子彈簧11的作用下頂入滑塊8的凹口中,且彈子10與滑塊8的凹口的形狀相配合。繩索直接連接在滑塊8上,若每根繩索上的拉力為T,分配到每個彈子10上的力為該力可分解為垂直于斜面的支持力N和沿斜面的摩擦力f(如圖5所示)。若滑塊彈簧9初拉力為T0,斜面處角大小為θ,則有:
N=(T2-T0)sinθ]]>
若彈子彈簧11的壓縮量為x,彈性系數為k,彈子彈簧11對彈子10施加大小為F=kx的力,則滑塊8對彈子10的摩擦力可表示為:
f=μ(N+Fcosθ)
μ為滑塊8與彈子10之間的摩擦因數。
因此水平方向上的合力可以表示為:
Fx=Ncosθ-F-fsinθ=(T2-T0)sinθcosθ-kx-μ[(T2-T0)sinθ+Fcosθ]sinθ=(T2-T0)(sinθcosθ-μsin2θ)-kx(1+μsinθcosθ)≥0]]>
能將彈子推動的最小拉力為:
Tm=2[kx(1+μsinθcosθ)sinθcosθ-μsin2θ+T0]]]>
由于滑塊8上滑過程中滑塊彈簧9仍在伸長,設滑塊8與彈子10脫離時滑塊彈簧9的拉力為T′0,當滑塊彈簧9的彈性系數比較小時,可近似認為T0=T’0,若滑塊8處于正常工作位置時的滑塊彈簧9正好是原長,可近似認為T0=T’0=0,即:
Tm=2kx(1+μsinθcosθ)sinθcosθ-μsin2θ]]>
本發明的有效的必要條件為:
cosθ>μsinθ
本發明所能承受的最大拉力Tm的大小與x成正比,若需增大最大拉力,可同時將兩側的調節螺母12向內旋,調節螺母12的端頭通過擋片13壓縮彈子彈簧11,即x增大,彈子彈簧11上的壓力增大,Tm增大,反之亦然。調節螺母12上有刻度,對應該位置的最大拉力Tm。
故繩索拉力大于Tm時,滑塊彈出,繩索上的最大拉力消失時,滑塊彈簧9處于伸長狀態,在其作用下滑塊8將被拉回,由于此時彈10子與滑塊8接觸部分角度較小,滑塊彈簧9不需要很大的力就可以將滑塊8拉回工作位置。

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