一种腱传动的锁紧工装制造技术

本发明专利技术属于多自由度机构与微传动控制技术领域，具体涉及一种以腱传动为主的多自由度传动机构，通过高效精确的传动腱的固定方式，实现降低传动误差的腱传动的锁紧工装；包括左推杆(1)、通孔(2)、基座固定螺栓(3)、支撑座(4)、锥形孔(5)、被挤压金属块(6)、右柔性推杆(7)及防失稳套(8)；其中，所述支撑座(4)焊接于底板上，基座固定螺栓(3)将液压动力系统固定在支撑座(4)上，所述防失稳套(8)嵌入支撑座(4)的右侧安装孔，在失稳套(8)对面支撑座的左侧装有左推杆(1)；所述被挤压金属块(6)设于防失稳套(8)上；所述支撑座(4)上设有锥形孔(5)；所述右柔性推杆(7)设于失稳套(8)的右侧。

A Locking Tool for Tendon Drive

The invention belongs to the technical field of multi-degree-of-freedom mechanism and micro-transmission control, and specifically relates to a multi-degree-of-freedom transmission mechanism with tendon transmission as the main part, which realizes the locking tooling of tendon transmission to reduce transmission error by means of efficient and accurate fixing method of tendon transmission, including left push rod (1), through hole (2), base fixed bolt (3), support seat (4), conical hole (5), extruded metal block (6), right. Flexible push rod (7) and anti-instability sleeve (8); wherein the support seat (4) is welded on the base plate, the base fixing bolt (3) fixes the hydraulic power system on the support seat (4), the anti-instability sleeve (8) is embedded in the right installation hole of the support seat (4), the left push rod (1) is installed on the left side of the support seat opposite to the instability sleeve (8); the extruded metal block (6) is arranged on the anti-instability sleeve (8); and the support seat (4) is fixed on the support seat (4). The right flexible push rod (7) is arranged on the right side of the instability sleeve (8).

【技术实现步骤摘要】
一种腱传动的锁紧工装
本专利技术属于多自由度机构与微传动控制
，具体涉及一种腱传动的锁紧工装。
技术介绍
在多自由度机构与微传动控制领域，传统的齿轮齿条、蜗轮蜗杆、谐波等传动方式虽然具有较高的传动效率和精确的传动比，但由于受到外形尺寸较大、并且微型电机集成在关节微小空间无法提供足够的输出力的约束，是制约微传动控制技术发展的主要瓶颈。因此，在有限空间内通过柔性腱或柔性钢丝绳索实现远距离传动是一种十分有效的传动方式。传动腱的固定方式在很大程度上影响机构的传动效率，本专利技术利用高刚度金属的塑性变形对钢丝绳索紧固，不仅可以对柔性腱提供足够抱紧力，还可以精确控制紧固块的外形尺寸，相比钢丝绳打结的方式，该方法可以很好地保证绳索强度和装配精度，消除间隙，实现精密传动。目前在机器人机构运动控制领域，正在向着小型化、微型化方向发展，为了节约空间，很多机器人关节控制采用腱传动的方式，将驱动器外置，通过柔性钢丝绳索等传动腱的结构进行远距离的动力传递。而绳索固定的方式将直接影响传动系统的稳定性和传动精度，目前国内外普遍采用绳索打结的方式，然而该方法的有两大缺点：1、绳索打结的尺寸大小不可控，而且形状不规则，在传动链中必然会产生间隙误差，再加上绳索固有的柔性环节，使得传动系统的精度大大降低；2、绳索系成的结点受到拉力时会沿绳索移动，使得传动系统不稳定，也会导致绳索松脱。如果通过焊接方式固定绳索，一方面会导致绳索受到二次热处理而降低强度，另一方面，对于很细的传动腱，焊接会导致绳索断裂。因此，本专利技术提出了一种通过机械夹紧的方式锁紧传动腱，保证绳索高可靠性不松脱的同时，又可以精确地控制锁紧结点的外形尺寸，降低传动误差，保证传动系统具有精确的传动比。该腱传动锁紧工装系统由带锥形孔的基座、可变直径的柔性推杆、刚性推杆、防失稳套以及液压动力源等组成，如图2所示。其功能是利用柔性推杆将带有中心通孔的金属圆柱块(中心孔内有柔性传动腱通过)沿轴向从基座的锥形孔大径端推至锥孔小径一侧，在运动的过程中，带孔的圆柱形金属块由于四周及端面均受压，受迫发生塑性变形，使得中心孔内壁收缩、孔径减小，从而抱紧传动腱，达到绳索紧固的目的，同时还可以精确地控制锁紧传动腱的金属块的外形尺寸，保证腱传动系统具有更为精确的传动比，降低传动误差。
技术实现思路
本专利技术的目的是，针对现有技术不足，提供一种以腱传动为主的多自由度机构，特别适用于微小空间的精密传动，保证腱传动系统具有更为精确的传动比，降低传动误差的腱传动的锁紧工装。本专利技术的技术方案是：一种腱传动的锁紧工装，包括左推杆、通孔、基座固定螺栓、支撑座、锥形孔、被挤压金属块、右柔性推杆及防失稳套；其中，所述支撑座焊接于底板上，基座固定螺栓将液压动力系统固定在支撑座上，所述防失稳套嵌入支撑座的右侧安装孔，在失稳套对面支撑座的左侧装有左推杆；所述被挤压金属块设于防失稳套上；所述支撑座上设有锥形孔；所述右柔性推杆设于失稳套的右侧。所述左推杆和右柔性推杆上设有通孔。所述左推杆端部位于右侧失稳套内孔边缘。被挤压金属块前段设有绳索，该绳索通过左推杆中心孔引出；所述右柔性推杆沿轴向开有十字槽。本专利技术的有益效果是：1、具有可变直径的柔性推杆，可以自适应发生塑性变形的金属块的直径变化；2、双推杆协同往复工作，既保证金属块在工装内部运动的平稳性，又提高金属块挤压试验的工作效率；3、可根据不同应用场合和安装空间的需求，灵活更改工装内部锥形孔的尺寸，做出不同尺寸的柔性腱锁紧块，并且与其他传动机构之间的安装配合具有较高的精度。附图说明图1是多自由度机构示意图；图2是柔性传动腱示意图；图3是腱传动的锁紧工装示意图；图4是可变直径的柔性推杆装配图；图5是十字开槽示意图；图6是金属块塑性变形前后的几何尺寸变化图I图7是金属块塑性变形前后的几何尺寸变化图II图8是挤压通道结构图。具体实施方式下面结合附图与实施例对本专利技术进行进一步的介绍：一种腱传动的锁紧工装，包括左推杆1、通孔2、基座固定螺栓3、支撑座4、锥形孔5、被挤压金属块6、右柔性推杆7及防失稳套8；其中，所述支撑座4焊接于底板上，基座固定螺栓3将液压动力系统固定在支撑座4上，所述防失稳套8嵌入支撑座4的右侧安装孔，在失稳套8对面支撑座的左侧装有左推杆1；所述被挤压金属块6设于防失稳套8上；所述支撑座4上设有锥形孔5；所述右柔性推杆7设于失稳套8的右侧。所述左推杆1和右柔性推杆7上设有通孔2。所述左推杆1端部位于右侧失稳套内孔边缘。被挤压金属块6前段设有绳索，该绳索通过左推杆1中心孔引出。所述右柔性推杆沿轴向开有十字槽，在保证推杆强度的同时，还具有端部轴径可变的能力，从而自适应锥孔内径，在金属块外径连续收缩的过程中，持续与金属块端面稳定接触，提供恒定不变的推力。如图3所示。工装设计过程需要针对两个问题进行定量的风险分析：1、受挤压金属块的形变及钢丝绳索受拉的风险分析；2、分析挤压金属块的柔性可变直径的推杆的压杆稳定性。(1)绳索受拉伸应力校核根据理想的几何学分析，金属块受压后内孔收缩的过程中，外径的收缩引起体积的变化量等于中心孔收缩的体积变化，实现中心孔被填满。为了尽量提高柔性腱的抱紧力，可以适当的将金属块的压缩量再增加几成，然而可能会导致金属块纵向有所伸长，其几何原理如图4所示。根据总体积守恒的原则：其中，Δ为金属块轴向伸长量。由于受压过程中，左右推杆始终保持一定的夹紧力，抑制金属块的伸长，使得该过程中，金属块的塑性变形先发生在孔径收缩，然后发生轴向拉伸。因此，需要校核金属块轴向伸长量引起的应变，进而产生的应力与柔性腱的公称抗拉强度之间的关系，必须满足如下关系：此时，金属块可以提供足够的抱紧力，同时又不会损伤柔性腱。(2)柔性可变直径推杆的压杆稳定性分析由于柔性推杆可看作“一端固定，一段自由”的压杆，截面为四个四分之一圆，如图3所示。因此，计算压杆的临界力：截面惯性矩：其中，E为柔性腱材料的弹性模量；l为压杆长度。由于金属块的受压面积：根据被挤压金属块的屈服强度σ0.2，计算推杆所需的最小推力F，且必须满足：σ0.2×S＜F＜Pij根据上述不等式最终计算，确定柔性可变直径推杆的长度。柔性钢丝绳索紧固工装的核心技术包括：1、柔性可变直径的推杆；2、带有微小锥度的光滑锥形孔；3、左右推杆可往复工作。如图2所示。金属块中心穿有柔性钢丝绳索，挤压过程中为了不致损伤绳索，在两边推杆中心开有绳索导引通孔。如图5所示。工装需要严格保证防失稳套、锥形孔、圆柱孔的同轴度，确保金属块平稳地通过工装，不致发生姿态偏转。左右推杆可通过液压系统提供足够的推力，根据被挤压金属块的材料屈服极限，进行液压缸和活塞杆的设计。由于实验过程会产生较大的推力，为了保证工装的可靠性，对其中关键部件的材料进行特别要求：硬度关系：外壳基座>推杆>被挤压金属块。该腱传动锁紧工装系统由带锥形孔的基座、可变直径的柔性推杆、刚性推杆、防失稳套以及液压动力源等组成。金属块中心穿有柔性钢丝绳索，挤压过程中为了不致损伤绳索，在左右两侧的推杆中心均开有绳索导引通孔，如图5所示。工装需要严格保证防失稳套、锥形孔、圆柱孔的同轴度，确保金属块平稳地通过工装，不致发生姿态偏转。支撑基座的锥形孔的内表面光洁度、粗糙度要求较高，支撑基座具有足够高本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种腱传动的锁紧工装，其特征在于：包括左推杆(1)、通孔(2)、基座固定螺栓(3)、支撑座(4)、锥形孔(5)、被挤压金属块(6)、右柔性推杆(7)及防失稳套(8)；其中，所述支撑座(4)焊接于底板上，基座固定螺栓(3)将液压动力系统固定在支撑座(4)上，所述防失稳套(8)嵌入支撑座(4)的右侧安装孔，在失稳套(8)对面支撑座的左侧装有左推杆(1)；所述被挤压金属块(6)设于防失稳套(8)上；所述支撑座(4)上设有锥形孔(5)；所述右柔性推杆(7)设于失稳套(8)的右侧。

【技术特征摘要】
1.一种腱传动的锁紧工装，其特征在于：包括左推杆(1)、通孔(2)、基座固定螺栓(3)、支撑座(4)、锥形孔(5)、被挤压金属块(6)、右柔性推杆(7)及防失稳套(8)；其中，所述支撑座(4)焊接于底板上，基座固定螺栓(3)将液压动力系统固定在支撑座(4)上，所述防失稳套(8)嵌入支撑座(4)的右侧安装孔，在失稳套(8)对面支撑座的左侧装有左推杆(1)；所述被挤压金属块(6)设于防失稳套(8)上；所述支撑座(4)上设有锥形孔(5)；所述右柔性推杆(7)设于失稳套(8)的右侧。2.如权利要求1所述的一种腱传动的锁紧工装，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾广商，吕博瀚，刘山，
申请(专利权)人：北京精密机电控制设备研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11