專利名稱：輸入軸軸線與直動平面夾角可調(diào)的凸輪機(jī)械手的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種凸輪機(jī)械手，具體的涉及一種輸入軸軸線與直動平面夾角可 調(diào)的凸輪機(jī)械手。
背景技術(shù)：
目前在各種自動機(jī)械和自動生產(chǎn)線中，大量使用工業(yè)機(jī)械手來完成工件的抓取、 移位、轉(zhuǎn)位、翻轉(zhuǎn)、放置等動作。機(jī)械手按驅(qū)動方式分類，有機(jī)械傳動式、液壓傳動式、氣動傳 動式、電機(jī)直接驅(qū)動式等。由液壓驅(qū)動的機(jī)械手，使用靈活方便、但動作速度慢，并且須配備整套液壓系統(tǒng)， 故結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本很高；氣壓驅(qū)動的機(jī)械手，使用非常靈活方便，成本低，但在較高速度運(yùn)行 時沖擊振動較大；現(xiàn)在被廣泛使用的電機(jī)直接驅(qū)動式機(jī)械手，安裝方便，但須要配備復(fù)雜的 電氣控制系統(tǒng)，如果用這類機(jī)械手完成較簡單的重復(fù)性工作，就顯得成本較高。而以凸輪作為驅(qū)動機(jī)構(gòu)的凸輪式機(jī)械手，它具有結(jié)構(gòu)簡單，動作平穩(wěn)，相位準(zhǔn)確、 工作節(jié)奏快、故障率低、成本低，使用壽命長等獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)。通常它通過兩個獨(dú)立的凸輪聯(lián)合 動作及后續(xù)連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動轉(zhuǎn)換，來實(shí)現(xiàn)機(jī)械手臂的直動與直動、轉(zhuǎn)動與直動、轉(zhuǎn)動與轉(zhuǎn)動 的運(yùn)動組合。由這兩個凸輪的廓線形成機(jī)械手的復(fù)合運(yùn)動并對其進(jìn)行控制，而凸輪曲線是 根據(jù)機(jī)械手的動作要求由設(shè)計給定的。尤其值得指出的是由于凸輪式機(jī)械手為純機(jī)械傳動 裝置，只要將其輸入軸與主機(jī)的主傳動軸通過同步付(如鏈輪付，齒輪付)連接，即可保證 其與主機(jī)的動作在時間相位、工作節(jié)拍上始終保持同步，因此大大提高了機(jī)器的安全性。而 這點(diǎn)正是非純機(jī)械傳動式機(jī)械手的不足之處。凸輪機(jī)械手配以各種末端執(zhí)行器(如夾爪， 吸盤)，作為上、下料裝置或搬運(yùn)裝置，可用于各種自動機(jī)械及自動生產(chǎn)線，具有廣闊的應(yīng)用 前景。但是在機(jī)械手的應(yīng)用實(shí)踐中，也發(fā)現(xiàn)了現(xiàn)有的直動與直動式凸輪機(jī)械手存在明顯 的缺陷，即其動力輸入軸的軸線與機(jī)械手臂運(yùn)動平面之間的夾角是不可以由用戶根據(jù)具體 布局需要而柔性選擇的。該缺陷嚴(yán)重地制約了對其的推廣應(yīng)用。下面舉一現(xiàn)有自動裝配技術(shù)中存在缺陷的代表性的案例。在自動裝配機(jī)器設(shè)計中廣泛使用類似如圖1所示的總體傳動布局。工件通過振動 送料盤(101)定向排列后進(jìn)入軌道(102)，再由直動式凸輪機(jī)械手(10 將工件從軌道中夾 住、提升、前移、下降，放入主機(jī)轉(zhuǎn)塔(110)中的工件座。主機(jī)轉(zhuǎn)塔(110)由凸輪間歇機(jī)構(gòu)驅(qū) 動，間歇機(jī)構(gòu)輸入軸與主傳動軸通過鏈輪付連接。如果能將圖中的7個凸輪機(jī)械手的輸入 軸與主傳動軸通過鏈輪付連接，則整臺機(jī)器中所有凸輪機(jī)械手的動作即可與主轉(zhuǎn)塔的運(yùn)動 在時間相位、工作節(jié)拍上始終保持同步。顯然機(jī)械手(105)、(108)的輸入軸與主傳動軸平行，很容易通過鏈傳動將它們與 主傳動軸(111)連接。而其余的機(jī)械手的輸入軸與主傳動軸都是不平行的，并且夾角多數(shù) 不一致。顯而易見要想將動力從主傳動軸(111)傳送到它們的輸入軸就很困難。當(dāng)然通過 一系列的機(jī)械變換還是能將動力傳輸過去的，但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高。實(shí)用新型內(nèi)容[0009]為了解決上述技術(shù)問題，實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本實(shí)用新型通過如下技術(shù)方案實(shí) 現(xiàn)一種輸入軸軸線與直動平面夾角可調(diào)的凸輪機(jī)械手，具有輸出臂；通過第四帶 柄滾動承軸與所述輸出臂連接的第一搖桿；通過第五帶柄滾動軸承與所述第一搖桿連接的 水平方向驅(qū)動塊；通過第三帶柄滾動承軸與雙軸連接板連接的豎直方向驅(qū)動塊，雙軸連接 板與所述輸出臂連接；與所述豎直方向驅(qū)動塊連接的第一從動桿；與所述水平方向驅(qū)動塊 連接的第二從動桿；通過所述第一帶柄滾動軸承與所述第一從動桿連接的第一平面槽形凸 輪；通過所述第二帶柄滾動軸承與所述第二從動桿連接的第二平面槽形凸輪；與所述第一 平面槽型凸輪和第二平面槽型凸輪連接的動力輸入軸。所述第一從動桿和所述第二從動桿均采用直線滾動導(dǎo)軌，解決了所述從動桿的防 轉(zhuǎn)問題，使所述從動桿結(jié)構(gòu)緊湊，從而大幅縮小了凸輪驅(qū)動箱的體積。所述第一從動桿上聯(lián)接了一個外形為圓柱體而中間開有方孔的第一過渡件，所述 第一過渡件與所述第一從動桿由第一螺栓剛性連接，而所述第一過渡件與第二從動桿之間 僅為滑動配合。所述第一過渡件的作用是承接所述第一從動桿的運(yùn)動，將第一平面槽型凸 輪所定義的運(yùn)動曲線傳遞到后續(xù)的直動運(yùn)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)機(jī)械手臂的豎直方向運(yùn)動；同 理，所述第二從動桿上也聯(lián)接了一個第二過渡件，所述第二過渡件與所述第二從動桿由第 二螺栓剛性連接，而所述第二過渡件與所述第一從動桿之間僅為滑動配合。所述第二過渡 件的作用是承接所述第二從動桿的運(yùn)動，將第二平面槽型凸輪所定義的運(yùn)動曲線傳遞到后 續(xù)的直動運(yùn)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)機(jī)械手臂的水平方向的運(yùn)動。通過尺寸設(shè)計可使所述第一過 渡件和所述第二過渡件的中心軸線重合。本體的頂部設(shè)計為圓柱體，其中心軸線也被設(shè)計 為與所述第一過渡件和所述第二過渡件的中心軸線重合。托架由第三螺栓擰緊而抱住所述本體的頂部的圓柱體。豎直方向驅(qū)動塊通過第五螺栓擰緊而抱住所述第一過渡件，這樣所述第一過渡件 將通過所述豎直方向驅(qū)動塊經(jīng)第三帶柄滾動軸承帶動雙軸聯(lián)接板實(shí)現(xiàn)機(jī)械手臂的豎直方 向的往復(fù)直線運(yùn)動。水平方向驅(qū)動塊通過第四螺栓擰緊而抱住所述第二過渡件.所述第二過渡件將 通過所述水平方向驅(qū)動塊帶動第一搖桿擺動，從而帶動機(jī)械手臂的作水平方向的往復(fù)直線 運(yùn)動。直動運(yùn)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)部分，輸出臂的運(yùn)動軌跡即為由所述第一平面槽形凸輪所定義 的豎直方向的運(yùn)動軌跡與由所述第二平面槽形凸輪所定義的水平方向的運(yùn)動軌跡的合成 軌跡。豎直方向的滑動導(dǎo)向直接采用了寬型直線滾動導(dǎo)軌組合，包括第三滑塊和第二滑軌， 水平方向的滑動導(dǎo)向也采用了寬型直線滾動導(dǎo)軌組合，包括第四滑塊和第一滑軌，所述第 一滑軌直接作為機(jī)械手的輸出臂，從而使整個運(yùn)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)緊湊，體積大幅縮小。
圖1為現(xiàn)有技術(shù)的自動裝配機(jī)器設(shè)計中廣泛使用的總體傳動布局圖。圖2為本實(shí)用新型凸輪機(jī)械手的軸側(cè)分解圖。為便于說明，可將本凸輪機(jī)械手粗 略地分為兩部分第一部分為圖2所示的凸輪驅(qū)動箱001)、第二部分為圖2所示的除了凸 輪驅(qū)動箱以外的直動運(yùn)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)002)。圖3為本實(shí)用新型凸輪驅(qū)動箱的主視圖。[0021]圖4為本實(shí)用新型凸輪機(jī)械手主視圖。圖5為本實(shí)用新型凸輪機(jī)械手的左視圖。圖6為圖12的左視圖。圖7為本實(shí)用新型凸輪機(jī)械手的副軸側(cè)圖。圖8為本實(shí)用新型的應(yīng)用例之軸側(cè)圖。圖9為本實(shí)用新型的豎直方向運(yùn)動行程擴(kuò)大型之主視圖。圖10為本實(shí)用新型的轉(zhuǎn)動與直動型之軸側(cè)圖。圖中標(biāo)號說明1.動力輸入軸，6.第一平面槽形凸輪，7.第一帶柄滾動軸承， 11.第一滑塊，12.第一從動桿，13.本體，16.第一螺栓，17.第一過渡件，23.第二平面槽形 凸輪，24.第二帶柄滾動軸承，28.第二滑塊，29.第二從動桿，33.第二螺栓，34第二過渡件， 40.托架，41.第三螺栓，42.豎直方向驅(qū)動塊，43.水平方向驅(qū)動塊，44.第一搖桿，46.第一 滑軌，50.第三滑塊，51.雙軸聯(lián)接板，52.第二滑軌，53.第四滑塊，60.第四螺栓，61.第五 螺栓，62.第三帶柄滾動軸承，70.第四帶柄滾動軸承，71.第五帶柄滾動軸承，72.轉(zhuǎn)向銷， 81.杠桿，90.轉(zhuǎn)動撥塊，92.第二搖桿，94.銷軸，95.中轉(zhuǎn)接塊，101.振動送料盤，102.軌 道，103.第一直動式凸輪機(jī)械手，105.第三直動式凸輪機(jī)械手，108.第三直動式凸輪機(jī)械 手，110.第一主機(jī)轉(zhuǎn)塔，111.第一主傳動軸，112.第一主電機(jī)，201.凸輪驅(qū)動箱，202.直動 運(yùn)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)，301.第二主電機(jī)，302.第二主傳動軸，303.第二主轉(zhuǎn)塔，305.第一凸輪機(jī)械 手，306.第二凸輪機(jī)械手，307.第三凸輪機(jī)械手，308.第四凸輪機(jī)械手，309.第五凸輪機(jī)械 手，310.第六凸輪機(jī)械手，311.第七凸輪機(jī)械手。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1 如圖2、3、4、5、6、7、8所示，本實(shí)用新型的輸入軸軸線與直動平面夾角可調(diào)的凸輪 機(jī)械手，包括動力輸入軸1帶動第一平面槽形凸輪6轉(zhuǎn)動，再通過第一帶柄滾動軸承7帶動第 一從動桿12動作。第一從動桿12組件直接采用直線滾動導(dǎo)軌組合，包括第一滑塊11和 第一從動桿12，由第一平面槽形凸輪6所定義的運(yùn)動曲線會傳遞至第一從動桿12，使其作 相應(yīng)的上下往復(fù)直線運(yùn)動。動力輸入軸1也帶動第二平面槽形凸輪23轉(zhuǎn)動，再通過第二帶柄滾動軸承M帶 動第二從動桿四動作。第二從動桿四組件也直接采用直線滾動導(dǎo)軌組合，包括第二滑塊 28和第二從動桿29，由第二平面槽形凸輪23所定義的運(yùn)動曲線會傳遞至第二從動桿四，使 其作相應(yīng)的上下往復(fù)直線運(yùn)動。第一從動桿12上聯(lián)接了一個外形為圓柱體而中間開有方孔的第一過渡件17，第 一過渡件17與第一從動桿12由第一螺栓16剛性連接，而它與第二從動桿四之間僅為滑 動配合。第一過渡件17的作用是承接第一從動桿12的運(yùn)動，將第一平面槽型凸輪6所定 義的運(yùn)動曲線傳遞到后續(xù)的直動運(yùn)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)機(jī)械手臂的豎直方向運(yùn)動；同理，第 二從動桿四上也聯(lián)接了一個第二過渡件34，第二過渡件34與第二從動桿四由第二螺栓 33剛性連接，第二過渡件34與第一從動桿12之間僅為滑動配合。第二過渡件34的作用是 承接第二從動桿四運(yùn)動，將第二平面槽型凸輪23所定義的運(yùn)動曲線傳遞到后續(xù)的直動運(yùn)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)機(jī)械手臂的水平方向的運(yùn)動。通過尺寸設(shè)計使第一過渡件17和第二過 渡件34的中心軸線重合。本體13的頂部設(shè)計為圓柱體，其中心軸線也被設(shè)計為與第一過 渡件17和第二過渡件34的中心軸線重合。托架40由第三螺栓41擰緊而抱住本體13的頂部的圓柱體；豎直方向驅(qū)動塊42通過第五螺栓61擰緊而抱住第一過渡件17，第一過渡件17將 通過豎直方向驅(qū)動塊42經(jīng)第三帶柄滾動軸承62帶動雙軸聯(lián)接板51實(shí)現(xiàn)機(jī)械手臂的豎直 方向的往復(fù)直線運(yùn)動。水平方向驅(qū)動塊43通過第四螺栓60擰緊而抱住第二過渡件34.第二過渡件34 將通過水平方向驅(qū)動塊43經(jīng)第一搖桿44帶動機(jī)械手臂的作水平方向的往復(fù)直線運(yùn)動。由于第一過渡件17、第二過渡件34及本體13頂部的圓柱體的中心軸線重合，因此 可通過松開第三螺栓41、第四螺栓60、第五螺栓61可使直動運(yùn)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)繞這三者中心軸 線轉(zhuǎn)動到你想要的任何角度，再擰緊這些螺栓，則整個直動運(yùn)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)即被調(diào)整到相應(yīng) 的角度，從而實(shí)現(xiàn)了該機(jī)械手的輸入軸軸線與其機(jī)械手臂運(yùn)動平面之間的夾角在0-360度 內(nèi)由用戶的任意選擇。在直動運(yùn)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)202部分，作為輸出臂的第一滑軌46的運(yùn)動軌跡即為由第一 平面槽形凸輪6所定義豎直方向的運(yùn)動軌跡與由第二平面槽形凸輪23所定義水平方向的 運(yùn)動軌跡的合成軌跡。豎直方向的滑動導(dǎo)向直接采用了寬型直線滾動導(dǎo)軌組合，包括第三 滑塊50和第二滑軌52 ；水平方向的滑動導(dǎo)向也采用了寬型直線滾動導(dǎo)軌組合，包括第四滑 塊53和第一滑軌46，第一滑軌46直接作為機(jī)械手的輸出臂。
以下結(jié)合附圖8對本實(shí)用新型的使用方法做出說明。圖8為本實(shí)用新型的應(yīng)用例之軸側(cè)圖.圖8所示為一自動裝配機(jī)器的主機(jī)部的軸側(cè)圖。本實(shí)用新型的七個凸輪機(jī)械手 305、306、307、308、309、310、311應(yīng)相對于第二主轉(zhuǎn)塔303作徑向抓取-移位-放置運(yùn)動。 整臺機(jī)器中所有凸輪機(jī)械手的動作應(yīng)與主轉(zhuǎn)塔的運(yùn)動在時間相位、工作節(jié)拍上保持同步。第二主電機(jī)301將動力傳輸至第二主傳動軸302。第二主轉(zhuǎn)塔303的輸入軸的軸 線與第二主傳動軸302的軸線平行。由于本實(shí)用新型凸輪機(jī)械手的輸入軸軸線與其機(jī)械手 臂運(yùn)動平面之間的夾角在0-360度內(nèi)可由用戶的任意選擇，七個本實(shí)用新型凸輪機(jī)械手的 輸入軸軸線都能調(diào)整到與主傳動軸軸線平行的方位，很容易通過鏈傳動將它們與第二主傳 動軸302連接，從而可實(shí)現(xiàn)所有凸輪機(jī)械手與主轉(zhuǎn)塔純機(jī)械聯(lián)動。實(shí)施例2 (一).豎直方向運(yùn)動行程擴(kuò)大型凸輪機(jī)械手圖9為本實(shí)用新型的豎直方向運(yùn)動行程擴(kuò)大型之主視圖。豎直方向驅(qū)動塊42承接第一平面槽型凸輪6所定義的運(yùn)動曲線，傳遞到后續(xù)的直 動運(yùn)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)機(jī)械手臂的豎直方向運(yùn)動。杠桿81用來放大本實(shí)用新型機(jī)械手手 臂豎直方向的運(yùn)動行程。(二).由直動與直動型轉(zhuǎn)換而來的直動與轉(zhuǎn)動型凸輪機(jī)械手圖10為本實(shí)用新型的轉(zhuǎn)動與直動型之軸側(cè)圖。圖10中轉(zhuǎn)接塊95與雙軸聯(lián)接板51聯(lián)結(jié)，承接第一平面槽型凸輪6所定義的豎直 方向的運(yùn)動。轉(zhuǎn)動撥塊90與作為輸出臂的第一滑軌46聯(lián)結(jié)，承接第二平面槽型凸輪23所定義的水平方向的運(yùn)動。轉(zhuǎn)動撥塊90帶動第二搖桿92繞銷軸94轉(zhuǎn)動，這樣第二搖桿92 即可作為直動與轉(zhuǎn)動型凸輪機(jī)械手的手臂，作豎直方向往復(fù)直線運(yùn)動與水平方向往復(fù)旋轉(zhuǎn) 運(yùn)動。
權(quán)利要求1.一種輸入軸軸線與直動平面夾角可調(diào)的凸輪機(jī)械手，其特征在于，具有輸出臂 (46)；第一搖桿(44)，通過第四帶柄滾動承軸(70)與所述輸出臂06)連接；水平方向驅(qū)動 塊(43)，通過第五帶柄滾動軸承(71)與所述第一搖桿G4)連接；豎直方向驅(qū)動塊(42)，通 過第三帶柄滾動承軸(6 與雙軸連接板(51)連接，雙軸連接板(51)與所述輸出臂06) 在連接；第一從動桿(12)，與所述豎直方向驅(qū)動塊0 連接；第二從動桿( )，與所述水 平方向驅(qū)動塊連接；第一平面槽形凸輪(6)，通過所述第一帶柄滾動軸承(7)與所述 第一從動桿(1 連接；第二平面槽形凸輪(23)，通過所述第二帶柄滾動軸承04)與所述 第二從動桿09)連接；動力輸入軸(1)，與所述第一平面槽型凸輪(6)和第二平面槽型凸 輪(23)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輸入軸軸線與直動平面夾角可調(diào)的凸輪機(jī)械手，其特征在 于，輸出臂G6)的運(yùn)動軌跡即為由所述第一平面槽型凸輪(6)所定義豎直方向的運(yùn)動軌跡 與由所述第二平面槽型凸輪所定義水平方向的運(yùn)動軌跡的合成軌跡，其中豎直方向 的滑動導(dǎo)向直接采用寬型直線滾動導(dǎo)軌組合，包括第三滑塊(50)和第二滑軌(52)，水平方 向的滑動導(dǎo)向也直接采用寬型直線滾動導(dǎo)軌組合，包括第四滑塊(5 和第一滑軌(46)，所 述第一滑軌G6)直接作為所述機(jī)械手的輸出臂06)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輸入軸軸線與直動平面夾角可調(diào)的凸輪機(jī)械手，其特征在 于，豎直驅(qū)動塊0 通過所述第五螺栓(61)擰緊而抱住所述第一過渡件(17)，所述第一 過渡件(17)將通過所述豎直驅(qū)動塊0 經(jīng)所述第三帶柄滾動軸承(6 帶動所述雙軸聯(lián) 接板(51)實(shí)現(xiàn)機(jī)械手臂的豎直方向的往復(fù)直線運(yùn)動；水平驅(qū)動塊通過所述第四螺栓 (60)擰緊而抱住所述第二過渡件(34)，所述第二過渡件(34)將通過所述水平驅(qū)動塊G3) 經(jīng)所述第一搖桿G4)帶動機(jī)械手臂的作水平方向的往復(fù)直線運(yùn)動。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輸入軸軸線與直動平面夾角可調(diào)的凸輪機(jī)械手，其特征在 于，所述第一從動桿(1 上聯(lián)接了一個外形為圓柱體而中間開有方孔的第一過渡件(17)， 所述第一過渡件(17)與所述第一從動桿(1 由所述第一螺栓(16)剛性連接；所述第一過 渡件(17)與所述第二從動桿09)之間為滑動配合。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輸入軸軸線與直動平面夾角可調(diào)的凸輪機(jī)械手，其特征在 于，所述第二從動桿09)上聯(lián)接了一個第二過渡件(34)，所述第二過渡件(34)與所述第二 從動桿09)由所述第二螺栓(3 剛性連接；所述第二過渡件(34)與所述第一動桿(12) 之間為滑動配合。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輸入軸軸線與直動平面夾角可調(diào)的凸輪機(jī)械手，其特征在 于，所述第一從動桿(1 組件和所述第二從動桿09)組件均采用直線滾動導(dǎo)軌。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種輸入軸軸線與直動平面夾角可調(diào)的凸輪機(jī)械手，其中第一過渡件、第二過渡件及本體頂部的圓柱體的中心軸線重合，通過松開第一螺栓、第二螺栓、第三螺栓可使直動運(yùn)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)繞這三者中心軸線轉(zhuǎn)動到需要的任何角度，再擰緊所述螺栓，從而實(shí)現(xiàn)該機(jī)械手的輸入軸軸線與其機(jī)械手臂運(yùn)動平面之間的夾角在0-360度內(nèi)的任意選擇。本實(shí)用新型為自動機(jī)器的開發(fā)提供了一種結(jié)構(gòu)緊湊、便于布局定位、可柔性選擇動力輸入軸方位的低成本抓取-移位-放置裝置。
文檔編號B25J11/00GK201913643SQ20102017343
公開日2011年8月3日 申請日期2010年4月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月27日
發(fā)明者莊建兵 申請人:莊建兵