阅读说明：本技术 一种钢带预紧装置及预紧方法 (Steel belt pre-tightening device and pre-tightening method ) 是由 付宜利 潘博 于 2019-11-29 设计创作，主要内容包括：一种钢带预紧装置及预紧方法,它涉及机器人技术领域。本发明为解决现有机器人钢带预紧装置结构不紧凑、体积较大、且不适用于多层钢带预紧的问题。预紧装置包括钢带轮A、钢带轮B、钢带组件、第一紧固螺栓和第二紧固螺栓,钢带组件的一端通过第一紧固螺栓固接在钢带轮A的外圆周侧壁上,钢带组件的另一端通过第二紧固螺栓固接在钢带轮B的外圆周侧壁上。预紧方法：预加工；组装钢带组件；固定钢带组件；预紧钢带组件。本发明用于医疗机器人和工业机器人等。(A steel belt pre-tightening device and a pre-tightening method relate to the technical field of robots. The invention aims to solve the problems that the existing robot steel belt pre-tightening device is not compact in structure, large in size and not suitable for multi-layer steel belt pre-tightening. The pre-tightening device comprises a steel belt wheel A, a steel belt wheel B, a steel belt assembly, a first fastening bolt and a second fastening bolt, one end of the steel belt assembly is fixedly connected to the outer circumferential side wall of the steel belt wheel A through the first fastening bolt, and the other end of the steel belt assembly is fixedly connected to the outer circumferential side wall of the steel belt wheel B through the second fastening bolt. The pre-tightening method comprises the following steps: preprocessing; assembling a steel belt assembly; fixing the steel belt assembly; and (4) pre-tightening the steel belt assembly. The invention is used for medical robots, industrial robots and the like.)

一种钢带预紧装置及预紧方法

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，具体涉及一种钢带预紧装置及预紧方法。

背景技术

医疗机器人、工业机器人等领域内钢带传动方式预紧，相对同步带柔性传动方式，钢带传动方式具有较高的刚度和较高传动精度，因此其越来越多的用于机器人传动领域。常用的钢带预紧方式类似于同步带预紧方式，即采用改变中心距或涨紧轮方式，但是这两种方式均有其局限性。改变中心距方式在机器人传动很难应用，因为机器人一些运动关节参数确定，中心距不能改变，即使通过一些特殊设计使其能够调整中心距，但是，容易使得结构设计比较复杂。涨紧轮方式因其需要专用涨紧结构，因此会使得整体结构体积较大，且在长距离钢带传动时，其需要的较大的涨紧距离，更容易使得机构体积较大。鉴于上述原因，研发更为紧凑可靠地钢带预紧方式对我国机器人领域发展具有重要意义。

发明内容

本发明为了解决现有机器人钢带预紧装置结构不紧凑、体积较大、且不适用于多层钢带预紧的问题，进而提出一种钢带预紧装置及预紧方法。

本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是：

一种钢带预紧装置包括钢带轮A、钢带轮B、钢带组件、第一紧固螺栓和第二紧固螺栓，钢带组件的一端通过第一紧固螺栓固接在钢带轮A的外圆周侧壁上，钢带组件的另一端通过第二紧固螺栓固接在钢带轮B的外圆周侧壁上；

钢带组件包括第一压板、第一圆柱销、第二压板、第二圆柱销、第三压板、楔形压板和第四压板，钢带的一端固接在第一压板与第二压板之间，第一圆柱销垂直插装在第一压板、钢带和第二压板上，钢带的另一端固接在第三压板与楔形压板之间，第二圆柱销垂直插装在第三压板、钢带和楔形压板的外侧，楔形压板内侧的外端面上设有楔形槽，楔形槽的槽壁由槽口至槽底向内倾斜，楔形槽内设有第四压板，第四压板的外侧端面与楔形槽的槽壁配合，第二紧固螺栓垂直旋装在第四压板上。

一种钢带预紧方法包括如下步骤：

步骤一：预加工：在钢带的两端分别各打一个第一通孔和一个第二通孔，在第一压板、第二压板、第三压板、楔形压板上分别各预加工有销孔和螺钉光孔，第四压板上预加工有螺纹孔；

步骤二：组装钢带组件：首先将钢带的一端焊接固定在第一压板与第二压板之间，然后将第一圆柱销插装在第一压板的销孔、钢带一端的第一通孔和第二压板的销孔内，再将第一圆柱销焊接固定；将钢带的另一端焊接固定在第三压板与楔形压板之间，然后将第二圆柱销插装在第三压板的销孔、钢带另一端的第一通孔和楔形压板的销孔内，再将第二圆柱销焊接固定；

步骤三：固定钢带组件：首先将钢带轮A和钢带轮B并列固定设置，然后将钢带组件的一端缠绕在钢带轮A的带槽A内，第一沉孔设置在带槽A内，第一圆柱销的末端插装在第一沉孔内，进行定位，然后将第一紧固螺钉插装在第一压板的螺钉光孔、钢带一端的第二通孔和第二压板的螺钉光孔内，第一紧固螺钉的末端旋装在钢带轮A的圆周侧壁上，将钢带组件的一端进行定位锁紧；

步骤四：预紧钢带组件：将钢带组件的另一端缠绕在钢带轮B的带槽B内，第二沉孔设置在带槽B内，第二圆柱销的末端插装在第二沉孔内，进行定位，然后将第四压板安装在楔形槽内，使第四压板的斜面与楔形槽的倾斜槽壁接触配合，第二紧固螺钉旋装在第四压板上，且穿过楔形压板的螺钉光孔、钢带另一端的第二通孔和第三压板的螺钉光孔，第二紧固螺钉的末端旋装在钢带轮B的圆周侧壁上，将钢带组件的另一端进行定位锁紧，在第二紧固螺钉进行旋紧的同时，第四压板向下进行移动时，在楔形槽倾斜槽壁的作用下，使楔形压板带动钢带的另一端和第三压板一同向外侧运动，实现钢带预紧。

本发明与现有技术相比包含的有益效果是：

一、本发明钢带预紧方法采用压板将钢带固定在钢带轮上，同时采用楔形块压紧实现钢带预紧，因此该预紧装置整体体积较小，结构紧凑。

二、与涨紧轮预紧装置相比，该装置零件数较少，占用体积较小，有助于提高整个装置的紧凑性，降低整体装置质量。

三、与调整中心距方式相比，该预紧装置不需要调整中心距，在原有中心距基础上，即可实现对钢带预紧，非常适用于需要联动多关节机器人场合。

四、本发明可以适用于多层钢带预紧，本发明的钢带组件有多层钢带，通过理论计算在钢带预紧时，最内层钢带变形最大，拉力最强，从内至外变形量逐渐减少，最外层仍有余量未紧。当运动状态下，突然有额外作用力导致最内层钢带超过许用拉力发生断裂时，第二层钢带仍有预紧力保持钢带预紧与连接，输出轮不会跑飞，末端稍有变形下保持正常状态，增加了设备的安全性。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是本发明中钢带组件3的结构示意图；

图3是图2中的I处放大图；

图4是图2中的J处放大图；

图5是本发明中楔形压板3-7、第四压板3-9和第二紧固螺钉5装配后的结构示意图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1至图5说明本实施方式，本实施方式所述一种钢带预紧装置包括钢带轮A1、钢带轮B2、钢带组件3、第一紧固螺栓4和第二紧固螺栓5，钢带组件3的一端通过第一紧固螺栓4固接在钢带轮A1的外圆周侧壁上，钢带组件3的另一端通过第二紧固螺栓5固接在钢带轮B2的外圆周侧壁上；

钢带组件3包括第一压板3-1、第一圆柱销3-2、第二压板3-3、第二圆柱销3-5、第三压板3-6、楔形压板3-7和第四压板3-9，钢带3-4的一端固接在第一压板3-1与第二压板3-3之间，第一圆柱销3-2垂直插装在第一压板3-1、钢带3-4和第二压板3-3上，钢带3-4的另一端固接在第三压板3-6与楔形压板3-7之间，第二圆柱销3-5垂直插装在第三压板3-6、钢带3-4和楔形压板3-7的外侧，楔形压板3-7内侧的外端面上设有楔形槽3-7-1，楔形槽3-7-1的槽壁由槽口至槽底向内倾斜，楔形槽3-7-1内设有第四压板3-9，第四压板3-9的外侧端面与楔形槽3-7-1的槽壁配合，第二紧固螺栓5垂直旋装在第四压板3-9上。

具体实施方式二：结合图1至图5说明本实施方式，本实施方式所述第四压板3-9与楔形槽3-7-1槽壁配合的外侧端面为斜面，斜面的倾斜方向与楔形槽3-7-1槽壁的倾斜方向一致。本实施方式中未公开的技术特征与具体实施方式一相同。

如此设计使第四压板3-9的斜面与楔形槽3-7-1的槽壁配合，防止第四压板3-9出现应力集中现象。

具体实施方式三：结合图1说明本实施方式，本实施方式所述钢带轮A1的外圆周侧壁上沿圆周方向设有带槽A1-1，钢带组件3的一端卡装在带槽A1-1内，钢带轮B2的外圆周侧壁上沿圆周方向设有带槽B2-1，钢带组件3的另一端卡装在带槽B2-1内。本实施方式中未公开的技术特征与具体实施方式一或二相同。

如此设计以便于实现钢带组件3与钢带轮A1和钢带轮B2之间的轴向定位。

具体实施方式四：结合图1说明本实施方式，本实施方式所述钢带轮A1的外圆周侧壁上沿径向方向设有第一沉孔，第一圆柱销3-1的末端插装在第一沉孔内，钢带轮B2的外圆周侧壁上沿径向方向设有第二沉孔，第二圆柱销3-5的末端插装在第二沉孔内。本实施方式中未公开的技术特征与具体实施方式三相同。

如此设计在安装时第一圆柱销3-1的末端插装在第一沉孔内，第二圆柱销3-5的末端插装在第二沉孔内，实现钢带组件3与钢带轮A1和钢带轮B2之间的周向的初定位，便于后期进行锁紧。

具体实施方式五：结合图2和图4说明本实施方式，本实施方式所述第四压板3-9与楔形槽3-7-1的槽底之间设有垫片3-8。本实施方式中未公开的技术特征与具体实施方式一相同。

具体实施方式六：结合图1至图5说明本实施方式，本实施方式所述第一紧固螺钉4垂直插装在第一压板3-1、钢带3-4和第二压板3-3上，第一紧固螺钉4的末端旋装在钢带轮A1上，第二紧固螺钉5垂直插装在楔形压板3-7、钢带3-4和第三压板3-6上，第二紧固螺钉5的末端旋装在钢带轮B2上。本实施方式中未公开的技术特征与具体实施方式一、二、四或五相同。

如此设计便于钢带组件3在钢带轮A1和钢带轮B2上进行锁紧预紧。

具体实施方式七：结合图1至图5说明本实施方式，本实施方式所述钢带3-4与第一压板3-1和第二压板3-3之间均为焊接固接，第一圆柱销3-2与第一压板3-1和第二压板3-3之间均为焊接固接，钢带3-4与第三压板3-6和楔形压板3-7之间均为焊接固接，第二圆柱销3-5与第三压板3-6和楔形压板3-7之间均为焊接固接。本实施方式中未公开的技术特征与具体实施方式一相同。

具体实施方式八：结合图1至图5说明本实施方式，本实施方式所述一种钢带预紧方法包括如下步骤：

步骤一：预加工：在钢带3-4的两端分别各打一个第一通孔和一个第二通孔，在第一压板3-1、第二压板3-3、第三压板3-6、楔形压板3-7上分别各预加工有销孔和螺钉光孔，第四压板3-9上预加工有螺纹孔；

步骤二：组装钢带组件3：首先将钢带3-4的一端焊接固定在第一压板3-1与第二压板3-3之间，然后将第一圆柱销3-2插装在第一压板3-1的销孔、钢带3-4一端的第一通孔和第二压板3-3的销孔内，再将第一圆柱销3-2焊接固定；将钢带3-4的另一端焊接固定在第三压板3-6与楔形压板3-7之间，然后将第二圆柱销3-5插装在第三压板3-6的销孔、钢带3-4另一端的第一通孔和楔形压板3-7的销孔内，再将第二圆柱销3-5焊接固定；

步骤三：固定钢带组件3：首先将钢带轮A1和钢带轮B2并列固定设置，然后将钢带组件3的一端缠绕在钢带轮A1的带槽A1-1内，第一沉孔设置在带槽A1-1内，第一圆柱销3-1的末端插装在第一沉孔内，进行定位，然后将第一紧固螺钉4插装在第一压板3-1的螺钉光孔、钢带3-4一端的第二通孔和第二压板3-3的螺钉光孔内，第一紧固螺钉4的末端旋装在钢带轮A1的圆周侧壁上，将钢带组件3的一端进行定位锁紧；

步骤四：预紧钢带组件3：将钢带组件3的另一端缠绕在钢带轮B2的带槽B2-1内，第二沉孔设置在带槽B2-1内，第二圆柱销3-5的末端插装在第二沉孔内，进行定位，然后将第四压板3-9安装在楔形槽3-7-1内，使第四压板3-9的斜面与楔形槽3-7-1的倾斜槽壁接触配合，第二紧固螺钉5旋装在第四压板3-9上，且穿过楔形压板3-7的螺钉光孔、钢带3-4另一端的第二通孔和第三压板3-6的螺钉光孔，第二紧固螺钉5的末端旋装在钢带轮B2的圆周侧壁上，将钢带组件3的另一端进行定位锁紧，在第二紧固螺钉5进行旋紧的同时，第四压板3-9向下进行移动时，在楔形槽3-7-1倾斜槽壁的作用下，使楔形压板3-7带动钢带3-4的另一端和第三压板3-6一同向外侧运动，实现钢带3-4预紧。

本实施方式中，在钢带轮A1和钢带轮B2可以进行多个钢带组件3的预紧，每个钢带组件3之间互不干扰，单独进行自身的预紧。

具体实施方式九：结合图1至图5说明本实施方式，本实施方式所述步骤一中楔形压板3-7的螺钉光孔、钢带3-4另一端的第二通孔、第三压板3-6的螺钉光孔和钢带轮B2上的第二沉孔均为腰型孔。本实施方式中未公开的技术特征与具体实施方式八相同。

在用第二紧固螺钉5进行钢带3-4的预紧时，楔形压板3-7、钢带3-4和第三压板3-6会一同向外侧运动，使其与钢带轮B2之间发生位置上的相对移动，如此设计以便于防止构件间发生干涉。

具体实施方式十：结合图1至图5说明本实施方式，本实施方式所述步骤二中的焊接方式均为点焊。本实施方式中未公开的技术特征与具体实施方式八或九相同。

工作原理

首先将钢带组件3一端通过第一紧固螺钉4固定在钢带轮A1上，钢带轮组件3的另一端沿着钢带轮B2上的第二圆柱销3-5进行安装，实现初定位，然后旋紧第二紧固螺钉5，在第二紧固螺钉5的压紧力和楔形槽3-7-1倾斜槽壁的作用下，钢带3-4被牵引向外侧运动，进行拉紧，故实现钢带3-4预紧。

虽然在本文中参照了特定的实施方式来描述本发明，但是应该理解的是，这些实施例仅仅是本发明的原理和应用的示例。因此应该理解的是，可以对示例性的实施例进行许多修改，并且可以设计出其他的布置，只要不偏离所附权利要求所限定的本发明的精神和范围。应该理解的是，可以通过不同于原始权利要求所描述的方式来结合不同的从属权利要求和本文中所述的特征。还可以理解的是，结合单独实施例所描述的特征可以使用在其他所述实施例中。