用于轉(zhuǎn)化運動的設備的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及用于轉(zhuǎn)化運動的設備。在一個方面，所述設備可用于產(chǎn)生直線運動，具 體地，用于利用第二部件的轉(zhuǎn)動或第二部件圍繞樞軸的運動產(chǎn)生部件的直線運動的設備。 在另一方面，設備可用于相對于第二部件位移和旋轉(zhuǎn)第一部件。
【背景技術】
[0002] 本領域已知用于轉(zhuǎn)化運動（具體是利用旋轉(zhuǎn)運動產(chǎn)生直線運動）的機構(gòu)。這種直 線機構(gòu)的特征是包括可圍繞穿過第一構(gòu)件的軸線旋轉(zhuǎn)的第一構(gòu)件和與第一構(gòu)件相連或相 聯(lián)的第二構(gòu)件，此裝置使得第一構(gòu)件圍繞軸線的轉(zhuǎn)動引起第二構(gòu)件的直線移動。
[0003] 用于產(chǎn)生直線運動的早期機構(gòu)的例子包括JamesWatt設計的直線結(jié)構(gòu)，其包括一 系列三連桿端對端式配置，兩個端部連桿圍繞它們自由端處的樞軸的移動引起中間連桿的 部分移動近似沿直線。Tchebicheff提出了一種相關連桿裝置，其包括三個連桿，中間連桿 被迫沿直線行進。Peaucellier-Lipkin控制器由七個連桿構(gòu)成并將圓形運動轉(zhuǎn)化為直線運 動，反之亦然。Hart提出了相關的四連桿機構(gòu)。ScottRussell設計了被稱作半束機構(gòu)的 直線轉(zhuǎn)化器，其中，第一直線運動被轉(zhuǎn)化為垂直于第一直線運動的第二直線運動。
[0004]Dijksman,E.A."AdvancesinRobotKinematicsandComputationed Geometry"，第 411 至 420 頁，[1994]KluwerAcademicPublishers提供了對各種多連桿、 直線連桿裝置的分析。
[0005]US4, 248, 103公開了一種直線機構(gòu)，具體是所謂的"蚌線"型機構(gòu)。其公開了用于 工業(yè)操縱器的連桿機構(gòu)，該機構(gòu)包括至少所述直線機構(gòu)中的至少兩個。
[0006]US4, 400, 985涉及包括多個樞軸連接式連桿的直線連桿機構(gòu)。連桿連接在支撐件 和受控構(gòu)件之間。當連桿中的一個沿360°弧移動時，受控構(gòu)件沿直線路徑在第一方向上， 之后沿彎曲路徑在相反方向上交替地移動。利用配重平衡受控構(gòu)件的重量，以提供升降機 構(gòu)。凸輪可用于控制受控構(gòu)件的運動。
[0007] 更近期地，US4, 747, 353公開了由布置為平行四邊形的一對連桿機構(gòu)形成并與運 動控制裝置結(jié)合的直線運動機構(gòu)。運動控制裝置與兩個連桿機構(gòu)互相連接并使每個連桿機 構(gòu)產(chǎn)生一致的角位移。
[0008]US5, 102, 290涉及用于將工件從第一位置傳遞到第二位置的傳遞裝置。利用被安 裝為沿平坦表面滾動的拾取臂，沿次擺線弧移動工件。
[0009]US5, 237, 887公開了一種直線機構(gòu)。機構(gòu)包括固定的底座和由第一和第二臂組件 支撐的平臺。第一和第二臂組件中的每個包括樞轉(zhuǎn)連接到固定底座上的部分。每個臂組件 的樞轉(zhuǎn)臂部分被布置為，當臂的一些部分圍繞它們各自的樞軸連接結(jié)構(gòu)移動時，使得平臺 被迫沿直線移動。
[0010] 更近期地，W0 97/33725公開了一種用于使兩個元件相對移動的裝置。所述裝置 包括通過鉸接連接結(jié)構(gòu)連接到第一元件從而形成四鉸鏈系統(tǒng)的至少兩個第一連桿和位于 與第一元件的平面平行的平面中的樞軸。至少兩個第二連桿連接到第二元件，從而形成四 鉸鏈系統(tǒng)并在與第二元件的平面平行的平面中樞轉(zhuǎn)。第一和第二連桿提供的兩個四鉸鏈系 統(tǒng)串連耦接，以容許第一和第二元件發(fā)生相對運動。
[0011] W0 99/14018公開了一種用于使兩個元件相對移動的裝置。所述裝置包括耦接在 元件之間的至少兩個連桿裝置，各自包括兩個互相鉸接的連桿單元。第一連桿單元連接到 第一可移動元件。第二連桿單元連接到第二固定元件。施加到連桿單元的能量致使第一元 件相對于第二元件移動。
[0012] SU1044871 和JP2003065415 公開了多連桿機構(gòu)。
[0013] 需要用于提供直線運動的改進的組件，具體是提供可響應旋轉(zhuǎn)運動進行直線移動 的元件。更為有利的是將組件布置為緊湊形式，由此僅占據(jù)較小的空間。
[0014] 名稱為"Apparatusforconvertingmotion"的英國專利申請GB1209982. 6 公開 了一種用于將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為直線運動的組件，其包括其間具有樞軸連接結(jié)構(gòu)的五連桿組 件或臂式組件?，F(xiàn)在，既提供直線運動又提供旋轉(zhuǎn)運動的替代性組件已包括七個樞軸連接 連桿或臂。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0015] 根據(jù)本發(fā)明，提供一種用于轉(zhuǎn)化運動的組件，所述組件包括：
[0016] 第一臂，其能夠在其上的第一位置處圍繞第一固定樞軸旋轉(zhuǎn)；
[0017] 第二臂，其能夠在其上的第一位置處圍繞第二固定樞軸旋轉(zhuǎn)，第二固定樞軸與第 一固定樞軸間隔開；
[0018] 第三臂，其能夠在其上的第一位置處樞轉(zhuǎn)連接到第二臂的第二位置處，第二臂上 的第二位置與第一位置間隔開；
[0019] 第四臂，其能夠在其上的第一位置處樞轉(zhuǎn)連接到第二臂的第三位置處；
[0020] 在第一臂和第三臂之間延伸的第一連接臂，第一連接臂能夠樞轉(zhuǎn)連接到第一臂上 的與第一位置間隔開的第二位置，并且能夠樞轉(zhuǎn)連接到第三臂上的與其上的第一位置間隔 開的第二位置處；
[0021] 在第一臂和第二臂之間延伸的第二連接臂，第二連接臂能夠樞轉(zhuǎn)連接到第一臂上 的位于其上的第一位置和第二位置之間的第三位置，并且能夠在其上的第三位置處樞轉(zhuǎn)連 接到第二臂上的第四位置；以及
[0022] 在第一臂和第四臂之間延伸的第三連接臂組件，第三連接臂能夠樞轉(zhuǎn)連接到第一 臂上的第四位置，并且能夠樞轉(zhuǎn)連接到第四臂上的第二位置。
[0023] 在組件操作時，第一臂圍繞第一固定樞軸的旋轉(zhuǎn)引起第二臂圍繞第二固定樞軸的 旋轉(zhuǎn)和第三臂的移動。具體地，致使第三臂移動是使得第三臂上的一點（本文稱作"所述 點"）沿直線移動，所述點與第三臂上的第一位置分隔開并且位于使得第三臂上的第二位置 處于所述點和第一位置之間的位置處。因此，第一臂和第二臂圍繞它們各自的固定樞軸的 旋轉(zhuǎn)運動致使第三臂上的所述點沿直線運動。對此，應該注意，所涉及的第三臂上的所述點 追隨基本平直的線，就是說，描繪非常接近直線的線。具體地，所述點所沿的路徑可被描繪 為非常平坦的正弦波，即，具有長的波長和很低的振幅的正弦波。
[0024] 以上涉及的第三臂上的點與第三臂上的第一位置間隔開，并且第三臂上的第二位 置位于所述點和第一位置之間。所述點的位置將取決于裝置的臂長和它們的連接結(jié)構(gòu)的位 置。在一個優(yōu)選實施例中，所述點被布置在第三臂上的遠端位置處，就是說，遠離第三臂上 的第一和第二位置，優(yōu)選地，所述點位于第三臂的自由端處或臂的自由端處的端部中。
[0025] 第三臂上所述點的直線運動范圍根據(jù)臂之間的連接結(jié)構(gòu)的精確位置而改變。例 如，在一個實施例中，第三臂上所述點的此近似直線運動的距離為第一和第二固定樞軸之 間的距離的85%。其它實施例提供以下情形，第三臂上所述點沿距離為第一和第二固定樞 軸之間的距離的100%或更長的近似直線行進。本文涉及的第三臂上的所述點的"直線"運 動指的就是這種移動。
[0026] 如上所示，第三臂上的所述點沿近似直線的圖案移動。下面舉例說明所述點的移 動與直線的偏離：
[0027] 在第一固定樞軸和第二固定樞軸之間的距離為3250mm的組件實施例中，第三臂 上的所述點描繪長度為2750mm的近似直線。具體地，所述點在收縮位置和第一伸展位置之 間移動。對此，涉及的所述點的運動是相對于連接第一和第二固定樞軸的線而言的，其中， 收縮位置處于或接近連接第一和第二固定樞軸的線并且收縮位置遠離該線。如上所示，第 三臂上的所述點在收縮位置和第一伸展位置之間移動，其中，連接收縮位置和第一伸展位 置的線是垂直于在第一和第二固定樞軸之間延伸的線的直線。但是，當在收縮位置和第一 伸展位置之間移動時，所述點沿與直線的最大偏離為8_的正弦波行進。此偏離量僅相當 于所述點在收縮位置和伸展位置之間所行進距離的〇. 25%，并且對于組件的大多數(shù)（如果 不是所有的話）實際應用來說總體無關緊要。
[0028] 在第一固定樞軸和第二固定樞軸之間的距離為3250mm的組件的另一實施例 中，第三臂上的所述點描繪長度為3254mm的近似直線。所述點沿與直線的最大偏離為 31. 4mm(S卩，僅是所述點行進距離的0. 96% )的正弦波行進。
[0029] 可根據(jù)需要改變本發(fā)明的組件的布置。例如，組件可被布置為使得第三臂上的所 述點沿更長的直線移動并且與直線的偏離稍微增大。替代性地，組件可被布置為使得所述 點沿更短的直線移動并且所述點所追隨的路徑更近似于直線（偏離量更小）。
[0030] 當在收縮位置和伸展位置之間移動時，第三臂上的所述點沿基本平直的線行進。 第三臂上的其他點沿各自的弧行進。
[0031] 如上所示，本發(fā)明的組件使得第三臂上的所述點在特定程度上沿直線運動。第三 臂上的所述點在收縮位置和第一伸展位置之間的近似直線移動使得本發(fā)明的組件尤其適 合用作直線轉(zhuǎn)化器，直線轉(zhuǎn)化其能夠?qū)⒌谝缓?或第二臂分別圍繞第一和第二固定樞軸的 轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)化為第三臂上所述點的直線運動。但是，組件的操作不限于第三臂的這種程度的移 動。反而，繼續(xù)移動組件，使其超過第一伸展位置到達超級伸展位置，將致使第三臂移動到 垂直于連接第一和第二固定樞軸的線并遠離該線的位置。與第三臂的旋轉(zhuǎn)同時進行的這種 第三臂遠離連接第一和第二固定樞軸的線的移動在超過第一延伸位置時也是特別有用的， 例如，可用于遠離連接第一和第二固定樞軸的線展開與第三臂連接的物品。實際上，已發(fā)現(xiàn) 第三臂可移動到與連接第一和第二樞軸的線成任意期望角度（具體可接近垂直于和垂直 于該線）延伸的位置。
[0032] 組件還包括連接到第二臂的第四臂，如上所述。在組件操作時，第一臂圍繞第一 固定樞軸的旋轉(zhuǎn)引起第二臂圍繞第二固定樞軸的旋轉(zhuǎn)和第四臂的移動。具體地，致使第四 臂以與第三臂的運動類似的運動方式移動，即，使得第四臂上的一點（本文同樣稱作"所述 點"）沿直線移動，所述點與第四臂上的第一位置分隔開并且位于使得第四臂上的第二位置 處于所述點和第一位置之間的位置處。因此，第一臂和第二臂圍繞它們各自的固定樞軸的 旋轉(zhuǎn)運動致使第四臂上的所述點沿直線運動。對此，應該注意，所涉及的第四臂上的所述點 追隨基本平直的線，就是說，描繪非常接近直線的線。具體地，第四臂上的所述點所沿的路 徑可被描繪為非常平坦的正弦波，即，具有長的波長和很低的振幅的正弦波。
[0033]以上涉及的第四臂上的點與第四臂上的第一位置間隔開，并且第四臂上的第二位 置位于所述點和第一位置之間。所述點的位置將取決于裝置的臂長和它們的連接結(jié)構(gòu)的位 置。在一個優(yōu)選實施例中