一種并聯(lián)機(jī)械手的制作方法
【專利摘要】一種并聯(lián)機(jī)械手，包括定平臺(tái)，定平臺(tái)的中心位置從下到上依次重疊放置有凸輪一、凸輪二、凸輪三，三者在圓周方向互相間隔120°安裝，且中心軸線與電機(jī)安裝軸的中心軸線重合，定平臺(tái)的外圓框架內(nèi)側(cè)與三個(gè)曲柄的一端固定連接，三個(gè)曲柄互相間隔120°，三個(gè)曲柄分別與三個(gè)推桿活動(dòng)連接，三個(gè)推桿分別與三個(gè)滑塊活動(dòng)連接，三個(gè)滑塊置于定平臺(tái)上并與定平臺(tái)滑動(dòng)連接；三個(gè)曲柄的另一端分別通過三個(gè)球頭銷一與三對(duì)連桿的上端相連接，三對(duì)連桿的下端分別通過三個(gè)球頭銷二與動(dòng)平臺(tái)相連接，凸輪、三個(gè)滑塊、三個(gè)推桿、三個(gè)曲柄、三個(gè)連桿與動(dòng)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)空間三個(gè)方向平動(dòng)，具有負(fù)載能力強(qiáng)、生產(chǎn)效率高、自動(dòng)化程度高、重復(fù)誤差小的特點(diǎn)。
【專利說明】
一種并聯(lián)機(jī)械手
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及一種機(jī)械手，屬于機(jī)械加工技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種并聯(lián)機(jī)械手。
【背景技術(shù)】
[0002]伴隨著輕工業(yè)的快速發(fā)展，高精度、高速度、高柔性機(jī)械手在電子、醫(yī)藥、食品、機(jī)械等領(lǐng)域的包裝、裝配、搬運(yùn)生產(chǎn)線上取得了重要應(yīng)用。由于傳統(tǒng)人工操作效率低下、質(zhì)量難以保證，而且隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化趨勢(shì)逐漸顯露，對(duì)于生產(chǎn)效率的追求也越來越明顯。加之國(guó)內(nèi)勞動(dòng)力成本的不斷上升，以機(jī)械代替人工趨勢(shì)必將不斷加強(qiáng)。所以，應(yīng)用型機(jī)械的開發(fā)在未來將具備強(qiáng)大的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型的目的在于提出一種并聯(lián)機(jī)械手，能夠?qū)崿F(xiàn)空間三個(gè)方向平動(dòng)，具有空間三自由度，即可以沿X、Y、Z三個(gè)方向左右、前后、上下單獨(dú)移動(dòng)和組合聯(lián)動(dòng)，具有結(jié)構(gòu)緊湊、負(fù)載能力強(qiáng)、生產(chǎn)效率高、自動(dòng)化程度高、重復(fù)誤差小、成本低、實(shí)用性強(qiáng)的特點(diǎn)。
[0004]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是:
[0005]—種并聯(lián)機(jī)械手，包括定平臺(tái)I，定平臺(tái)I上設(shè)有電機(jī)安裝軸11，定平臺(tái)I的中心位置從下到上依次重疊放置有凸輪一3、凸輪二4、凸輪三5，三者在圓周方向互相間隔120°安裝，凸輪一3、凸輪二4、凸輪三5的中心軸線與電機(jī)安裝軸11的中心軸線重合；
[0006]定平臺(tái)I的外圓框架內(nèi)側(cè)通過三個(gè)銷釘一8分別與三個(gè)曲柄13的一端固定連接，且三個(gè)曲柄13互相間隔120°，三個(gè)曲柄13分別通過三個(gè)銷釘二 9與三個(gè)推桿12活動(dòng)連接，三個(gè)推桿12分別通過三個(gè)銷釘三7與三個(gè)滑塊2活動(dòng)連接，三個(gè)滑塊2置于定平臺(tái)I上并與定平臺(tái)I滑動(dòng)連接，三個(gè)滑塊2分別通過三個(gè)銷釘四10與三個(gè)滾子6活動(dòng)連接；
[0007]三個(gè)曲柄13的另一端分別通過三個(gè)球頭銷一 14與三對(duì)連桿15的上端相連接，三對(duì)連桿15的下端分別通過三個(gè)球頭銷二 16與動(dòng)平臺(tái)19相連接。
[0008]所述定平臺(tái)I上的三個(gè)銷釘一8到電機(jī)安裝軸11的距離均為400mm。
[0009]所述凸輪一 3、凸輪二 4、凸輪三5的基圓半徑均為140mm，厚度均為20mm。
[0010]所述三個(gè)推桿12的長(zhǎng)度均為200mm。
[0011]所述三個(gè)曲柄13均由長(zhǎng)度為300mm的較長(zhǎng)段和長(zhǎng)度為10mm的較短段組成。
[0012]所述三對(duì)連桿15的長(zhǎng)度均為200mm。
[0013]所述動(dòng)平臺(tái)19的形狀為外接圓半徑為10mm的等邊三角形。
[0014]所述動(dòng)平臺(tái)19上設(shè)有附件安裝軸17，附件安裝軸17上能夠根據(jù)實(shí)際需求安裝夾持器、吸盤等抓取和吸附裝置。
[0015]本實(shí)用新型采用平面凸輪作為控制和驅(qū)動(dòng)元件，主體采用并聯(lián)機(jī)構(gòu)，無需冗余驅(qū)動(dòng)，電機(jī)和凸輪安裝在定平臺(tái)的電機(jī)安裝軸上，可有效減低構(gòu)件慣性和提高系統(tǒng)負(fù)載能力，可實(shí)現(xiàn)動(dòng)平臺(tái)在工作空間內(nèi)大范圍平動(dòng)，能夠?qū)崿F(xiàn)空間三個(gè)方向平動(dòng)，將工件在動(dòng)平臺(tái)三個(gè)頂點(diǎn)位置上任意搬運(yùn)提升，提升高度達(dá)到100mm，是一種具有三自由度的并聯(lián)機(jī)械手，具有結(jié)構(gòu)緊湊、負(fù)載能力強(qiáng)、生產(chǎn)效率高、自動(dòng)化程度高、重復(fù)誤差小、成本低、實(shí)用性強(qiáng)的特點(diǎn)。
【附圖說明】
[0016]圖1為本實(shí)用新型的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖2為本實(shí)用新型另一視角的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖3為本實(shí)用新型動(dòng)平臺(tái)19運(yùn)動(dòng)軌跡圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0020]參見圖1、圖2，一種并聯(lián)機(jī)械手，包括定平臺(tái)1，所述定平臺(tái)I為該設(shè)備的基體，定平臺(tái)I上設(shè)有電機(jī)安裝軸U，可以根據(jù)實(shí)際需要安裝在工作現(xiàn)場(chǎng)，其他零部件都以它為參照進(jìn)行安裝，定平臺(tái)I的中心位置從下到上依次重疊放置有凸輪一 3、凸輪二 4、凸輪三5，三者在圓周方向互相間隔120°安裝，凸輪一3、凸輪二4、凸輪三5的中心軸線與電機(jī)安裝軸11的中心軸線重合；
[0021 ]定平臺(tái)I的外圓框架內(nèi)側(cè)通過三個(gè)相同的銷釘一8分別與三個(gè)曲柄13的一端固定連接，且三個(gè)曲柄13互相間隔120°，三個(gè)曲柄13可以繞銷釘一 8軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，三個(gè)曲柄13分別通過三個(gè)銷釘二9與三個(gè)推桿12活動(dòng)連接，曲柄13與推桿12可以相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，三個(gè)推桿12分別通過三個(gè)銷釘三7與三個(gè)滑塊2活動(dòng)連接，三個(gè)推桿12和三個(gè)滑塊2可以相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，三個(gè)滑塊2置于定平臺(tái)I上并與定平臺(tái)I滑動(dòng)連接，三個(gè)滑塊2分別通過三個(gè)銷釘四10與三個(gè)滾子6活動(dòng)連接，三個(gè)滾子6與三個(gè)滑塊2可以相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)；
[0022]三個(gè)曲柄13的另一端分別通過三個(gè)球頭銷一14與三對(duì)連桿15的上端相連接，三對(duì)連桿15的下端分別通過三個(gè)球頭銷二 16與動(dòng)平臺(tái)19相連接，三個(gè)工件18為本實(shí)施例的操作對(duì)象，根據(jù)實(shí)際需求可以為不同對(duì)象，工件18所處位置為實(shí)際搬運(yùn)工件時(shí)一種確定的放置位置。
[0023]所述定平臺(tái)I上的三個(gè)銷釘一8到電機(jī)安裝軸11的距離均為400mm。
[0024]所述凸輪一3、凸輪二4、凸輪三5的基圓半徑均為140mm，厚度均為20mm，凸輪一3、凸輪二 4、凸輪三5為該機(jī)械手的控制和驅(qū)動(dòng)元件，通過這三個(gè)凸輪的輪廓控制動(dòng)平臺(tái)19的運(yùn)動(dòng)軌跡和速度變化，本實(shí)施例凸輪的運(yùn)動(dòng)規(guī)律為正弦運(yùn)動(dòng)規(guī)律。
[0025]所述三個(gè)推桿12的長(zhǎng)度均為200mm。
[0026]所述三個(gè)曲柄13均由長(zhǎng)度為300mm的較長(zhǎng)段和長(zhǎng)度為10mm的較短段組成。
[0027]所述三對(duì)連桿15的長(zhǎng)度均為200mm。
[0028]所述動(dòng)平臺(tái)19的形狀為外接圓半徑為10mm的等邊三角形。
[0029]所述動(dòng)平臺(tái)19上設(shè)有附件安裝軸17，附件安裝軸17上能夠根據(jù)實(shí)際需求安裝夾持器、吸盤等抓取和吸附裝置。
[0030]所述三個(gè)工件18的位置在同一平面上，且位于動(dòng)平臺(tái)19的三個(gè)頂點(diǎn)上，本發(fā)明可以將工件18在這三個(gè)位置上任意搬運(yùn)提升，提升高度達(dá)到I OOmm。
[0031]所述滑塊2、推桿12、曲柄13、連桿15為本發(fā)明的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，通過三套直動(dòng)滑塊-曲柄機(jī)構(gòu)、曲柄-連桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)傳遞。
[0032]所述連桿15、球頭銷一 14、球頭銷二 16構(gòu)成三組平行四邊形機(jī)構(gòu)，通過這三組平行四邊形機(jī)構(gòu)的相互約束限制動(dòng)平臺(tái)19的空間自由度，使動(dòng)平臺(tái)19與定平臺(tái)I始終保持平行，并且使動(dòng)平臺(tái)19只剩下三個(gè)X、Y、Z方向的移動(dòng)自由度。動(dòng)平臺(tái)19運(yùn)動(dòng)軌跡為空間三自由移動(dòng)路徑。
[0033]本實(shí)用新型的工作原理是:
[0034]凸輪一3、凸輪二4、凸輪三5同步轉(zhuǎn)動(dòng)，三個(gè)凸輪各自推動(dòng)對(duì)應(yīng)的滑塊2移動(dòng)，滑塊2推動(dòng)推桿12平動(dòng)，推桿12帶動(dòng)曲柄13擺動(dòng)，曲柄13帶動(dòng)連桿15運(yùn)動(dòng)，連桿15帶動(dòng)動(dòng)平臺(tái)19運(yùn)動(dòng)，由于連桿15的共同作用聯(lián)合限制了動(dòng)平臺(tái)19的空間位置，在事先確定了動(dòng)平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)軌跡后，由運(yùn)動(dòng)軌跡及各桿長(zhǎng)計(jì)算出三個(gè)凸輪的輪廓形狀，從而保證了動(dòng)平臺(tái)19運(yùn)動(dòng)軌跡的唯一性和正確性。
[0035]參見附圖3，凸輪一3、凸輪二4、凸輪三5旋轉(zhuǎn)一周，動(dòng)平臺(tái)19完成運(yùn)動(dòng)軌跡的一個(gè)循環(huán)。動(dòng)平臺(tái)19中心點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡為:首先從“I”位置抓取工件提升，沿箭頭所示軌跡移動(dòng)至“2”位置放置工件，然后原路返回至“I”位置，重新抓取工件提升，沿箭頭所示軌跡移動(dòng)至“3”位置放置工件，然后沿原路返回至“I”位置。至此，一個(gè)工作循環(huán)完成。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種并聯(lián)機(jī)械手，包括定平臺(tái)(I)，定平臺(tái)(I)上設(shè)有電機(jī)安裝軸(11)，其特征在于，定平臺(tái)(I)的中心位置從下到上依次重疊放置有凸輪一 (3)、凸輪二 (4)、凸輪三(5)，三者在圓周方向互相間隔120°安裝，凸輪一(3)、凸輪二(4)、凸輪三(5)的中心軸線與電機(jī)安裝軸(11)的中心軸線重合； 定平臺(tái)(I)的外圓框架內(nèi)側(cè)通過三個(gè)銷釘一(8)分別與三個(gè)曲柄(13)的一端固定連接，且三個(gè)曲柄(13)互相間隔120°，三個(gè)曲柄(13)分別通過三個(gè)銷釘二 (9)與三個(gè)推桿(12)活動(dòng)連接，三個(gè)推桿(12)分別通過三個(gè)銷釘三(7)與三個(gè)滑塊(2)活動(dòng)連接，三個(gè)滑塊(2)置于定平臺(tái)(I)上并與定平臺(tái)(I)滑動(dòng)連接，三個(gè)滑塊(2)分別通過三個(gè)銷釘四(10)與三個(gè)滾子(6)活動(dòng)連接; 三個(gè)曲柄(I 3)的另一端分別通過三個(gè)球頭銷一(14)與三對(duì)連桿(15)的上端相連接，三對(duì)連桿(15)的下端分別通過三個(gè)球頭銷二 (16)與動(dòng)平臺(tái)(19)相連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種并聯(lián)機(jī)械手，其特征在于，所述定平臺(tái)(I)上的三個(gè)銷釘一 (8)到電機(jī)安裝軸(11)的距離均為400mm。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種并聯(lián)機(jī)械手，其特征在于，所述凸輪一(3)、凸輪二 (4)、凸輪三(5)的基圓半徑均為140mm，厚度均為20mm。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種并聯(lián)機(jī)械手，其特征在于，所述三個(gè)推桿(12)的長(zhǎng)度均為200mm。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種并聯(lián)機(jī)械手，其特征在于，所述三個(gè)曲柄(13)均由長(zhǎng)度均為300mm的較長(zhǎng)段和長(zhǎng)度為10mm的較短段組成。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種并聯(lián)機(jī)械手，其特征在于，所述三對(duì)連桿(15)的長(zhǎng)度均為200mmo7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種并聯(lián)機(jī)械手，其特征在于，所述動(dòng)平臺(tái)(19)的形狀為外接圓半徑為I OOmm的等邊三角形。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種并聯(lián)機(jī)械手，其特征在于，所述動(dòng)平臺(tái)(19)上設(shè)有附件安裝軸(17)。
【文檔編號(hào)】B25J9/10GK205521401SQ201620114982
【公開日】2016年8月31日
【申請(qǐng)日】2016年2月4日
【發(fā)明人】葛正浩, 王志龍, 田普建, 梁辰, 楊芙蓮
【申請(qǐng)人】陜西科技大學(xué)