[发明专利]一种消除轴线漂移的柔性转动副机构

说明书

本发明涉及一种消除轴线漂移的柔性转动副机构，包括底座、转动副铰链、主动驱动型柔性转动副、一号臂、二号臂、三号臂、四号臂和被动驱动型柔性转动副；本发明将对称5R机构的转动副进行了柔性化，采用本发明所设计的主动驱动型柔性转动副和被动驱动型柔性转动副结合的方式，可得到新型的柔性两转动精密调整球面5R并联微动机构。本发明所设计的主动驱动型柔性转动副和被动驱动型柔性转动副还可以应用于任何需要消除轴线漂移的柔性铰链、精密微动调整的柔性机构中，可有效消除柔性铰链的转轴漂移问题，并提高精度和刚度。

技术领域

本发明涉及柔性转动副技术领域，尤其涉及一种消除轴线漂移的柔性转动副机构。

背景技术

传统刚性微操作设备都存在着装配间隙，运动过程中伴随着机械摩擦。当今时代，柔性机构的发展日益迅速，柔性转动副在精密调整机构中具有广泛的应用，其具有尺寸小、无装配间隙和摩擦等优点，可以减少机构构件数和装配数，简化构件加工，降低做机械振动与噪音，无磨损且不需润滑。

同时，因为柔性转动副是通过切口材料变形来进行的转动的，驱动输入的扭矩会导致转动副切口转轴中心点偏离其铰链切口的几何中心，从而影响转动副的角位移精度。理想转动副应可以在固定转动轴线转动，对于实际使用的柔性转动副，要让它作旋转运动就必须施加扭矩。但是，纵然施加的扭矩很小，也会导致转动副轴线的改变，这就会影响柔性转动副的指向精密性。由于切口处不可避免的会有轴漂现象，因此只优化切口的形状并不能从根本上提高微动机构的精度。

由此，如何消除轴线漂移，使柔性转动副非转动方向具有更高的刚度和更好的精度成为一项关键技术。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种消除轴线漂移的柔性转动副机构，并将其应用于柔性两转动精密并联微动机构，在提升精度的基础上既能替代传统柔性转动副，又不必进行繁琐的建模和设计，同时相比传统切口柔性转动副具有更高的非运动方向刚度和运动分辨率。

本发明采用的技术方案如下：

本发明所提出的一种消除轴线漂移的柔性转动副机构，该机构包括底座、转动副铰链、主动驱动型柔性转动副、一号臂、二号臂、三号臂、四号臂和被动驱动型柔性转动副；所述转动副铰链分别对称设置在底座上表面的左右两端，所述主动驱动型柔性转动副分别对称联接在两端转动副铰链内，且两端的所述主动驱动型柔性转动副通过花键轴分别与一号臂和四号臂的一端联接，所述一号臂和四号臂的另一端分别设置有被动驱动型柔性转动副，所述一号臂和四号臂上的被动驱动型柔性转动副通过花键轴分别与二号臂和三号臂的一端联接，所述二号臂的另一端设置有被动驱动型柔性转动副，所述二号臂上的被动驱动型柔性转动副通过花键轴与三号臂的另一端联接。

进一步的，所述主动驱动型柔性转动副采用三分支并联构型，且三条分支为对称并联分布，转动中心为分支中心的转动轴线。

进一步的，所述主动驱动型柔性转动副包括刚性位移输入杆、柔性位移传递杆、柔性变形切口和转动输出装置；所述转动输出装置为三角形结构且轴心处设置有花键孔，所述柔性位移传递杆分别均布在转动输出装置三条边的外侧，且所述柔性位移传递杆的根部分别与转动输出装置的三个角端固连，所述刚性位移输入杆分别固连于各柔性位移传递杆的外端，所述柔性变形切口分别设置在各柔性位移传递杆与转动输出装置的各边之间。

进一步的，所述被动驱动型柔性转动副由呈圆周均布的圆弧形切口构成。

进一步的，所述机构为对称球面5R并联机构，具有二维转动自由度。

进一步的，所述圆弧形切口为对称并联分布。

进一步的，所述被动驱动型柔性转动副的转轴为其几何中心。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果：