專利名稱：一種復(fù)合運(yùn)動連桿機(jī)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及直線運(yùn)動與擺動復(fù)合的連桿機(jī)構(gòu)，尤其涉及三連桿復(fù)合運(yùn)動機(jī) 構(gòu)，適用于工業(yè)機(jī)器人末端的機(jī)械手抓取物體或汽車白車身零部件制造中對工 件的定位夾緊。
背景技術(shù)：
目前，公知的工業(yè)機(jī)器人末端的機(jī)械手，抓取物體是通過由氣缸驅(qū)動連桿 組成的擺動機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)的，使用范圍小，外形體積大，無法實(shí)現(xiàn)對外形復(fù)雜工 件的抓取，機(jī)器人末端必須運(yùn)動到使物體位于機(jī)械手內(nèi)部特定位置時，通過氣
缸驅(qū)動機(jī)械手的連桿擺動將物體夾持，完成抓取過程；汽車白車身零部件制造 中，對工件的定位夾緊有時需要?dú)飧讑A具進(jìn)行直線伸縮和旋轉(zhuǎn)夾緊兩個動作才 能完成，通常的做法是用兩個氣缸分別驅(qū)動連桿分步進(jìn)行，工件需置于夾具內(nèi) 部才能進(jìn)行定位、加緊，工件的放置、取出受到夾具周邊空間的限制；不僅機(jī) 構(gòu)復(fù)雜，而且成本高、可靠性低；對于大部分單缸桿擺夾具，其擺動角度小于 90度，工件需放置在擺桿下方，夾具有礙于工件的放置與取出。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是
1、 設(shè)計(jì)出一種連桿結(jié)構(gòu)，將直線運(yùn)動與旋轉(zhuǎn)運(yùn)動合成為一次完成的復(fù)合運(yùn) 動，應(yīng)用于機(jī)械手，以克服現(xiàn)有機(jī)器人末端的機(jī)械手使用范圍小，外形體積大， 無法實(shí)現(xiàn)對外形復(fù)雜工件的抓取的缺點(diǎn)。
2、 簡化需要用兩個氣缸分別進(jìn)行直線伸縮和旋轉(zhuǎn)夾緊的機(jī)構(gòu)，僅用一個氣 缸驅(qū)動一種三連桿復(fù)合運(yùn)動機(jī)構(gòu)以實(shí)現(xiàn)直線伸縮和旋轉(zhuǎn)夾緊兩個運(yùn)動過程，不 僅機(jī)構(gòu)大大簡化，而且降低制造成本、提高夾具的可靠性。
3、 根據(jù)該機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的夾具，其打開狀態(tài)時，連桿結(jié)構(gòu)處位于工件的下方， 有利于工件的放置與取出，而且該機(jī)構(gòu)易于實(shí)現(xiàn)多規(guī)格、多工步的柔性夾具的 設(shè)計(jì)。
本發(fā)明的技術(shù)方案是 一種復(fù)合運(yùn)動連桿機(jī)構(gòu)，包括滑桿、滑塊，擺桿和
3鉸接件，滑塊沿固定滑桿作直線往復(fù)運(yùn)動，擺桿I的后端與滑塊鉸接，這一點(diǎn)
為a點(diǎn)，擺桿n的前端與擺桿i鉸接，這一點(diǎn)為b點(diǎn)，擺桿n的后端與固定鉸
軸鉸接，固定鉸軸鉸接點(diǎn)為c點(diǎn)，其結(jié)構(gòu)在于所述的擺桿II與擺桿I鉸接的 絞接點(diǎn)，即b點(diǎn)，在擺桿I上的位置是在擺桿I后端與滑塊的鉸接點(diǎn)到擺桿I
前端之間的桿體上，所述的固定鉸軸的固定點(diǎn)不在滑塊直線運(yùn)動軌跡線及其延
長線上，固定鉸軸的固定點(diǎn)與滑桿之間的垂直距離大于零，即ac之間的長度大
于零(aoo)，擺桿i與滑塊鉸接點(diǎn)到擺桿i與擺桿n鉸接點(diǎn)之間的長度和固定
鉸軸的固定點(diǎn)與滑塊之間的長度之和大于擺桿II的長度，即ab+ac〉bc。
本發(fā)明所述的復(fù)合運(yùn)動連桿機(jī)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)在于所述的擺桿n—端與擺桿i
鉸接的絞接點(diǎn)在擺桿I上的位置，即b點(diǎn)的位置在從擺桿I前端至擺桿I長度 的5/6處。
本發(fā)明所述的復(fù)合運(yùn)動連桿機(jī)構(gòu)，其特征在于所述的擺桿I是以鉸接點(diǎn)b 為支點(diǎn)的杠桿。
本發(fā)明所述的復(fù)合運(yùn)動連桿機(jī)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)在于所述的復(fù)合運(yùn)動連桿機(jī)構(gòu)的 外力作用點(diǎn)在滑塊上。
本發(fā)明的原理是滑塊沿滑桿做往復(fù)直線運(yùn)動，帶動擺桿I沿滑桿軸線方
向作往復(fù)直線運(yùn)動并沿滑塊和擺桿n上的鉸接點(diǎn)擺動，固定鉸接軸與滑桿的距 離大于零，使擺桿i圍繞擺桿n上的鉸接點(diǎn)(b)擺動，擺桿n圍繞固定鉸軸鉸 接點(diǎn)(c)擺動，擺桿i和擺桿n分別作不同角度的擺動，形成擺桿i沿滑桿軸 線方向的往復(fù)直線運(yùn)動與沿鉸接點(diǎn)(b)擺動的復(fù)合運(yùn)動；擺桿i同時起到杠桿
的作用，用以夾持物體或夾緊工件。本發(fā)明關(guān)鍵在于A、 C兩點(diǎn)的距離在機(jī)構(gòu)
運(yùn)動中不斷變化，最小值必須大于零，且為避免運(yùn)動中的死點(diǎn)，A、 B兩點(diǎn)的距 離與A、 C兩點(diǎn)的距離之和大于B、 C兩點(diǎn)的距離，即本發(fā)明成立的兩個基本條
件是
1) AC〉0;
2) AB+AC〉BC;
本發(fā)明不同于曲柄一滑塊機(jī)構(gòu)，曲柄一滑塊機(jī)構(gòu)是滑塊沿滑桿往復(fù)直線 運(yùn)動，擺桿做擺動，連桿沿固定鉸接軸做圓周運(yùn)定，兩者區(qū)別在于
本發(fā)明是將其中一連桿沿直線伸出的同時實(shí)現(xiàn)擺動，以夾持物體或壓緊工件；曲柄一滑塊機(jī)構(gòu)是用曲柄和滑塊來實(shí)現(xiàn)圓周轉(zhuǎn)動和直線往復(fù)移動相互轉(zhuǎn)換。 本發(fā)明中做直線往復(fù)移動的滑塊的軌跡線不經(jīng)過固定鉸接軸，且二者的距 離必須大于零；曲柄一滑塊機(jī)構(gòu)中的固定鉸接軸圓心位于滑塊做直線往復(fù)移動
軌跡線的延長線上。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是僅在滑塊上施以外力使其沿滑桿做往復(fù)直線運(yùn)動即可使 擺桿I產(chǎn)生伸縮、擺動的同步偶合，可簡化機(jī)器人抓手實(shí)現(xiàn)上述偶合動作所需 的復(fù)雜機(jī)構(gòu)。


本發(fā)明共有附圖8幅，其中
圖1是本發(fā)明原理圖2是曲柄一滑塊機(jī)構(gòu)的原理圖
圖3是本發(fā)明機(jī)構(gòu)運(yùn)動的分步示意圖
圖4是本發(fā)明機(jī)構(gòu)分步運(yùn)動的疊加示意圖5_1是本發(fā)明應(yīng)用于機(jī)器人抓手的狀態(tài)一示意圖
圖5_2是本發(fā)明應(yīng)用于機(jī)器人抓手的狀態(tài)二示意圖6—1是本發(fā)明應(yīng)用于工件定位、加緊的狀態(tài)一示意圖6 —2是本發(fā)明應(yīng)用于工件定位、加緊的狀態(tài)二示意圖。
附圖中，1、滑桿 2、滑塊3、擺桿I 4、擺桿II5、固定鉸 軸6、曲柄一滑塊機(jī)構(gòu)的滑桿 7、曲柄一滑塊機(jī)構(gòu)的滑塊8、曲柄_滑 塊機(jī)構(gòu)的擺桿9、曲柄一滑塊機(jī)構(gòu)的擺桿10、曲柄一滑塊機(jī)構(gòu)的固定鉸 軸 11、轉(zhuǎn)接器 12、工件 13、工件 14、夾具平臺
具體實(shí)施例方式
具體實(shí)施例1:
附圖5-l 5-2是應(yīng)用于機(jī)器人抓手的實(shí)施例，包括滑桿1、滑塊2、擺桿 13、擺桿II4和鉸接件5，滑桿l是直線鋼制滑軌，滑軌長368mm，滑塊2沿滑 軌運(yùn)動，滑塊上設(shè)絞軸，擺桿I 3和擺桿IH均為鋼制桿，擺桿I 3長度為150mm， 擺桿I 3的一端與滑塊2上的絞軸鉸接，擺桿II4長155mm，擺桿114的一端與 擺桿I 3在擺桿I的B點(diǎn)處鉸接，B點(diǎn)至滑塊上絞軸點(diǎn)的長度為112mm，擺桿IH 的另一端與固定鉸軸5鉸接，固定鉸軸鉸接點(diǎn)為C點(diǎn)，C點(diǎn)與滑軌之間的垂直距離為112mm。本實(shí)施例應(yīng)用于機(jī)器人抓取物體。圖5-1、 5-2分別表示根據(jù)本發(fā)明 設(shè)計(jì)的機(jī)器人抓手在抓取物體的兩種狀態(tài)，圖5-1中，機(jī)器人抓手通過轉(zhuǎn)接器 11與機(jī)器人末端聯(lián)結(jié)，機(jī)器人末端只需運(yùn)動到物體11的上方時，通過氣缸驅(qū)動 抓手的連桿，或者通過蝸輪蝸桿驅(qū)動抓手的連桿，同歩進(jìn)行伸出__擺動動作， 將物體夾持，完成抓取過程，增加了機(jī)器人末端的自由度，擴(kuò)大了其運(yùn)動空間。 具體實(shí)施例2:
附圖6-1 6-2是應(yīng)用于夾緊裝置的實(shí)施例，連桿包括滑桿l、滑塊2，擺桿 13、擺桿II4和鉸接件5，滑桿l是直線鋼制滑軌，滑軌長160mm,滑塊2沿滑 軌運(yùn)動，滑塊上設(shè)絞軸，擺桿I 3和擺桿IH均為鋼制桿，擺桿I 3長度為100mm， 擺桿I3的一端與滑塊2上的絞軸鉸接，擺桿II4長50mm，擺桿TH的一端與擺 桿I3在擺桿I的B點(diǎn)處鉸接，B點(diǎn)至滑塊上絞軸點(diǎn)的長度為40mm，擺桿II4的 另一端與固定鉸軸5鉸接，固定鉸軸鉸接點(diǎn)為C點(diǎn)，C點(diǎn)與滑軌之間的垂直距離 為40mm。本實(shí)施例應(yīng)用于零部件加工中的定位、加緊圖6-l、 6-2分別示意根 據(jù)本發(fā)明設(shè)計(jì)的夾具工作狀態(tài)，工件13放置于夾具的上方，夾具的連桿在汽缸 的驅(qū)動下，同步進(jìn)行伸出到位和擺動夾緊的動作，丄件的取放不受夾具周邊空間 的限制，簡化取放工件的操作過程，實(shí)現(xiàn)工件快速、準(zhǔn)確的定位、夾緊，提高功 效。
權(quán)利要求
1、一種復(fù)合運(yùn)動連桿機(jī)構(gòu)，包括滑桿(1)、滑塊(2)、擺桿(3、4)和鉸接件(5)，滑塊(2)沿固定滑桿(1)作直線往復(fù)運(yùn)動，擺桿I(3)的后端與滑塊(2)鉸接，這一點(diǎn)為A點(diǎn)，擺桿II(4)的前端與擺桿I(3)鉸接，這一點(diǎn)為B點(diǎn)，擺桿II(4)的后端與固定鉸軸(5)鉸接，固定鉸軸(5)鉸接點(diǎn)為C點(diǎn)，其特征在于所述的擺桿II(4)與擺桿I(3)鉸接的絞接點(diǎn)，即B點(diǎn)，在擺桿I(3)上的絞接點(diǎn)位置是在擺桿I(3)后端與滑塊(2)的鉸接點(diǎn)到擺桿I(3)前端之間的桿體上，所述的固定鉸軸(5)的固定點(diǎn)不在滑塊(2)直線運(yùn)動軌跡線及其延長線上，固定鉸軸(5)的固定點(diǎn)與滑桿(1)之間的垂直距離大于零，即AC之間的長度大于零(AC>0)，擺桿I(3)后端與滑塊(2)鉸接點(diǎn)到擺桿I(3)與擺桿II(4)鉸接點(diǎn)之間的長度和固定鉸軸(5)的固定點(diǎn)與滑塊(2)之間的長度之和大于擺桿II(4)的長度，即AB+AC>BC。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種復(fù)合運(yùn)動連桿機(jī)構(gòu)，其特征在于所述的擺桿 II (4)與擺桿I (3)鉸接的絞接點(diǎn)在擺桿I (3)上的位置，即B點(diǎn)的位置在 從擺桿I (3)前端至擺桿I長度的5/6處。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種復(fù)合運(yùn)動連桿機(jī)構(gòu)，其特征在于所述的擺 桿I (3)是以與擺桿II (4)鉸接的鉸接點(diǎn)B為支點(diǎn)的杠桿。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種復(fù)合運(yùn)動連桿機(jī)構(gòu)，其特征在于所述的復(fù)合 運(yùn)動連桿機(jī)構(gòu)的外力作用點(diǎn)在滑塊(2)上。
全文摘要
一種復(fù)合運(yùn)動連桿機(jī)構(gòu)，包括滑桿、滑塊，擺桿和鉸接件，滑塊沿固定滑桿作直線往復(fù)運(yùn)動，擺桿I的后端與滑塊鉸接，擺桿II的前端與擺桿I鉸接，擺桿II的后端與固定鉸軸鉸接，固定鉸軸的固定點(diǎn)與滑桿之間的垂直距離大于零，擺桿I與滑塊鉸接點(diǎn)到擺桿I與擺桿II鉸接點(diǎn)之間的長度和固定鉸軸的固定點(diǎn)與滑塊之間的長度之和大于擺桿II的長度。優(yōu)點(diǎn)是僅對滑塊上施以外力使其沿滑桿做往復(fù)直線運(yùn)動即可使擺桿產(chǎn)生伸縮、擺動的同步偶合，本連桿機(jī)構(gòu)用于機(jī)器人抓手和工件的定位、夾緊裝置，可簡化機(jī)器人抓手實(shí)現(xiàn)上述偶合動作所需的復(fù)雜機(jī)構(gòu)，增加機(jī)器人末端的自由度，擴(kuò)大抓手的活動空間，而且可使工件實(shí)現(xiàn)快速、準(zhǔn)確地定位夾緊，提高工效。
文檔編號F16H21/10GK101451598SQ20081024697
公開日2009年6月10日 申請日期2008年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月29日
發(fā)明者李兆剛, 王偉國, 駱子明 申請人:大連奧托股份有限公司