本發(fā)明涉及機(jī)械領(lǐng)域，特別是一種用于簡(jiǎn)易氣割下料機(jī)的伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)可變自由度連桿機(jī)構(gòu)。

背景技術(shù)：

目前制造業(yè)通用氣割下料機(jī)大多數(shù)是為開(kāi)鏈形式的串聯(lián)結(jié)構(gòu)關(guān)節(jié)型電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)械手，其主要特點(diǎn)為驅(qū)動(dòng)電機(jī)全部都安裝在機(jī)械手的各個(gè)關(guān)節(jié)上，通過(guò)電機(jī)帶動(dòng)機(jī)械手各個(gè)關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)機(jī)械手的各種動(dòng)作。由于開(kāi)鏈形式的串聯(lián)結(jié)構(gòu)關(guān)節(jié)型機(jī)械手的驅(qū)動(dòng)電機(jī)都安裝在關(guān)節(jié)的位置，這種結(jié)構(gòu)方式存在以下問(wèn)題：機(jī)械手手臂需要承載電機(jī)的重量并需滿(mǎn)足剛度要求，手臂截面尺寸需要做得較大，這樣會(huì)增大驅(qū)動(dòng)電機(jī)的負(fù)載，增加手臂的運(yùn)動(dòng)慣量，導(dǎo)致機(jī)械手動(dòng)態(tài)性能下降，同時(shí)驅(qū)動(dòng)電機(jī)都安裝在關(guān)節(jié)位置造成機(jī)械手的累積誤差大、承載能力小、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、模塊化程度低。隨著電機(jī)技術(shù)的發(fā)展和控制技術(shù)的提高，并聯(lián)機(jī)構(gòu)為機(jī)械手提供了廣泛的發(fā)展空間，由控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)的多自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)不僅具有工作空間大、動(dòng)作靈活、可完成復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)軌跡輸出，同時(shí)還具有制造成本低、維護(hù)保養(yǎng)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。

變自由度機(jī)構(gòu)通過(guò)組合出新的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)來(lái)適應(yīng)不同階段的功能要求。目前能應(yīng)用于 實(shí)際的變自由度機(jī)構(gòu)還很少，未見(jiàn)到過(guò)應(yīng)用于氣割下料機(jī)的變自由度機(jī)構(gòu)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種用于簡(jiǎn)易氣割下料機(jī)的伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)可變自由度連桿機(jī)構(gòu)，克服液壓式氣割下料機(jī)液壓系統(tǒng)元件精度要求高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、易漏油等缺點(diǎn)，克服開(kāi)鏈結(jié)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)都需要安裝在關(guān)節(jié)位置的缺點(diǎn)，并使得可控驅(qū)動(dòng)電機(jī)的數(shù)量小于氣割下料機(jī)連桿機(jī)構(gòu)的自由度，克服現(xiàn)有機(jī)械式電動(dòng)氣割下料機(jī)構(gòu)需要配備與連桿機(jī)構(gòu)自由度同等數(shù)量的控制電機(jī)來(lái)進(jìn)行控制的缺點(diǎn)，簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度，降低機(jī)構(gòu)的重量、運(yùn)動(dòng)慣量、體積和成本。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種用于簡(jiǎn)易氣割下料機(jī)的伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)可變自由度連桿機(jī)構(gòu)，包括底座1、大臂17、夾持器連桿俯仰機(jī)構(gòu)、夾持器21、割槍22、伺服驅(qū)動(dòng)裝置以及第一鎖緊裝置8、第二鎖緊裝置16；所述夾持器連桿俯仰機(jī)構(gòu)由夾持器連桿和俯仰機(jī)構(gòu)組成，所述夾持器連桿通過(guò)同軸的第九轉(zhuǎn)動(dòng)副19和第十轉(zhuǎn)動(dòng)副20連接到大臂17上，所述俯仰機(jī)構(gòu)由主動(dòng)件3、第一連桿5、第二連桿10和第三連桿9組成，主動(dòng)件3一端通過(guò)第一轉(zhuǎn)動(dòng)副2連接到底座1上，另一端通過(guò)第二轉(zhuǎn)動(dòng)副4與第一連桿5連接；第一連桿5另一端通過(guò)第三轉(zhuǎn)動(dòng)副6連接到第二連桿10上；第二連桿10另兩端分別通過(guò)第五轉(zhuǎn)動(dòng)副11與夾持器連桿12連接，通過(guò)第四轉(zhuǎn)動(dòng)副7與第三連桿9連接。第三連桿9通過(guò)第六轉(zhuǎn)動(dòng)副18與大臂17連接， 所述第一鎖緊裝置8、第二鎖緊裝置16分別安裝在第四轉(zhuǎn)動(dòng)副7、第七轉(zhuǎn)動(dòng)副15上，按照機(jī)構(gòu)不同的工況進(jìn)行適時(shí)鎖緊；伺服驅(qū)動(dòng)裝置包括第一伺服電機(jī)，與主動(dòng)桿3連接以驅(qū)動(dòng)其轉(zhuǎn)動(dòng)； 第一鎖緊裝置8、第二鎖緊裝置16采用電磁方式進(jìn)行鎖緊。

本發(fā)明一種伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)連桿式可變自由度氣割下料機(jī)采用可控多桿閉鏈機(jī)構(gòu)，克服了開(kāi)鏈結(jié)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)都需要安裝在關(guān)節(jié)位置的缺點(diǎn)，提高了手臂運(yùn)行的平穩(wěn)性和可靠性，無(wú)累積誤差，精度較高；結(jié)構(gòu)緊湊，剛度高，承載能力大、慣量低、動(dòng)態(tài)性能好、手臂運(yùn)動(dòng)軌跡靈活多樣化。在連桿機(jī)構(gòu)上加裝鎖緊裝置，并讓其根據(jù)機(jī)構(gòu)的不同工況鎖緊和放松特定的轉(zhuǎn)動(dòng)副，適時(shí)降低了機(jī)構(gòu)的自由度，實(shí)現(xiàn)了在完成預(yù)期要求的情況下，使用的可控驅(qū)動(dòng)電機(jī)的數(shù)量小于氣割下料機(jī)連桿機(jī)構(gòu)的自由度，利用兩主動(dòng)桿即可實(shí)現(xiàn)三自由度氣割下料作業(yè)，克服現(xiàn)有氣割下料機(jī)需要配備與連桿機(jī)構(gòu)自由度同等數(shù)量的控制電機(jī)來(lái)進(jìn)行控制的缺點(diǎn),簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度，降低機(jī)構(gòu)的重量、運(yùn)動(dòng)慣量、體積和成本，增加了機(jī)構(gòu)的可控性和穩(wěn)定性，提高了工作效率。同時(shí)也克服了液壓式氣割下料機(jī)液壓系統(tǒng)元件精度要求高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、易漏油、可靠性差、傳動(dòng)效率低等缺點(diǎn)。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明所述的一種用于簡(jiǎn)易氣割下料機(jī)的伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)可變自由度連桿機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

一種用于簡(jiǎn)易氣割下料機(jī)的伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)可變自由度連桿機(jī)構(gòu)，包括底座1、大臂17、夾持器連桿俯仰機(jī)構(gòu)、夾持器21、割槍22、伺服驅(qū)動(dòng)裝置以及第一鎖緊裝置8、第二鎖緊裝置16； 所述底座1安裝在可移動(dòng)回轉(zhuǎn)平臺(tái)上；所述夾持器連桿俯仰機(jī)構(gòu)由夾持器連桿和俯仰機(jī)構(gòu)組成，所述夾持器連桿通過(guò)同軸的第九轉(zhuǎn)動(dòng)副19和第十轉(zhuǎn)動(dòng)副20連接到大臂17上，所述俯仰機(jī)構(gòu)由主動(dòng)件3、第一連桿5、第二連桿10和第三連桿9組成，主動(dòng)件3一端通過(guò)第一轉(zhuǎn)動(dòng)副2連接到底座1上，另一端通過(guò)第二轉(zhuǎn)動(dòng)副4與第一連桿5連接；第一連桿5另一端通過(guò)第三轉(zhuǎn)動(dòng)副6連接到第二連桿10上；第二連桿10另兩端分別通過(guò)第五轉(zhuǎn)動(dòng)副11與夾持器連桿12連接，通過(guò)第四轉(zhuǎn)動(dòng)副7與第三連桿9連接。第三連桿9通過(guò)第六轉(zhuǎn)動(dòng)副18與大臂17連接， 所述第一鎖緊裝置8、第二鎖緊裝置16分別安裝在第四轉(zhuǎn)動(dòng)副7、第七轉(zhuǎn)動(dòng)副15上，按照機(jī)構(gòu)不同的工況進(jìn)行適時(shí)鎖緊；伺服驅(qū)動(dòng)裝置包括第一伺服電機(jī)，與主動(dòng)桿3連接以驅(qū)動(dòng)其轉(zhuǎn)動(dòng)； 第一鎖緊裝置8、第二鎖緊裝置16采用電磁方式進(jìn)行鎖緊。

在各工況作業(yè)中，大臂17抬升時(shí)，第二鎖緊裝置16打開(kāi)，第七轉(zhuǎn)動(dòng)副15恢復(fù)自由度，第一鎖緊裝置8鎖緊，即第四運(yùn)動(dòng)副7失去自由度。此時(shí)，第三連桿9、第二連桿10、夾持器連桿12和大臂17相互相對(duì)失去自由度，連結(jié)成一體。此時(shí)在主動(dòng)件驅(qū)動(dòng)下運(yùn)動(dòng)通過(guò)第一連桿5傳遞到大臂17，大臂17繞第七轉(zhuǎn)動(dòng)副13和第八轉(zhuǎn)動(dòng)副15轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)大臂抬升。夾持器連桿俯仰時(shí)，第一鎖緊裝置8打開(kāi)，第四運(yùn)動(dòng)副7恢復(fù)自由度，第二鎖緊裝置16鎖緊，第七轉(zhuǎn)動(dòng)副15失去自由度，大臂相對(duì)底座失去自由度，此時(shí)在主動(dòng)件3驅(qū)動(dòng)下運(yùn)動(dòng)經(jīng)過(guò)第一連桿5和第二連桿10傳到夾持器連桿12實(shí)現(xiàn)夾持器連桿俯仰。在整個(gè)氣割下料作業(yè)過(guò)程中，第一鎖緊裝置8、第二鎖緊裝置16根據(jù)不同的作業(yè)工況，分別選擇緊鎖或打開(kāi)，共同完成大臂2抬升、夾持器連桿12與夾持器21的俯仰等運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)割槍22的氣割下料作業(yè)。第一鎖緊裝置8、第二鎖緊裝置16采用電磁方式進(jìn)行鎖緊，控制容易實(shí)現(xiàn)。