11、新型可重构恒力机构与欠驱动对称夹送机构的设计研究

新型可重构恒力机构与欠驱动对称夹送机构的设计研究

1. 夹送辊机构的工作原理与问题分析

在钢铁生产中，夹送辊机构起着至关重要的作用。通过围绕特定中心点对称地打开或关闭辊子间隙，一对夹送辊能够实现对钢棒的夹送。其主要结构特点为：电机将旋转运动传递给齿轮 1 的输入轴，经过一级齿轮增速传动，带动与工作轴齿轮 2 和 2′相连的工作轴转动，进而使夹送辊 5 和 5′以相同的速比旋转。当上游生产线的热金属探测器检测到轧制棒材头部通过夹送辊机时，PLC 系统发出信号关闭夹送辊间隙，实现棒材的夹送。然而，这种传统的驱动夹送辊连杆机构在实际应用中存在一些问题。
- 间隙固定问题 ：夹送辊的间隙由机械位置限制确定，一旦间隙尺寸固定，在工作过程中就无法改变。但实际钢棒的直径在一定范围内变化，这会导致夹送辊出现空转、打滑或夹得过紧的情况，最终无法实现有效夹送。
- 冲击问题 ：夹送辊的开合过程由线性执行器快速驱动，到达间隙位置时，夹送辊会撞击机械位置限制而停止。频繁的开合动作会产生巨大的冲击力，导致部分零件损坏。

2. 欠驱动对称夹送机构的提出

基于上述问题，欠驱动对称夹送机构被提出作为解决方案。欠驱动机器人手指或抓取机构具有“形状自适应包络抓取”的显著特点，能够通过顺应接触物体的不规则外表面来实现抓取。将这一理念应用于夹送辊机，设计出具有“形状自适应夹送”特点的欠驱动机构，有望解决传统机构的不足。

3. 欠驱动夹送机构的类型与选择

为了将驱动夹送机构转变为欠驱动夹送机构，主要方法是在连杆驱动夹送机构中添加弹簧和阻尼器等欠驱动元件。文中提出了三种欠驱动夹送机