專利名稱：輸入軸軸線與直動平面夾角可調(diào)的凸輪機械手的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種凸輪機械手，具體的涉及一種輸入軸軸線與直動平面夾角可 調(diào)的凸輪機械手。
背景技術：
目前在各種自動機械和自動生產(chǎn)線中，大量使用工業(yè)機械手來完成工件的抓取、 移位、轉(zhuǎn)位、翻轉(zhuǎn)、放置等動作。機械手按驅(qū)動方式分類，有機械傳動式、液壓傳動式、氣動傳 動式、電機直接驅(qū)動式等。由液壓驅(qū)動的機械手，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)復雜、成本很高；氣壓驅(qū)動的機械手，使用非常靈活方便，成本低，但在較高速度運行 時沖擊振動較大；現(xiàn)在被廣泛使用的電機直接驅(qū)動式機械手，安裝方便，但須要配備復雜的 電氣控制系統(tǒng)，如果用這類機械手完成較簡單的重復性工作，就顯得成本較高。而以凸輪作為驅(qū)動機構(gòu)的凸輪式機械手，它具有結(jié)構(gòu)簡單，動作平穩(wěn)，相位準確、 工作節(jié)奏快、故障率低、成本低，使用壽命長等獨特優(yōu)點。通常它通過兩個獨立的凸輪聯(lián)合 動作及后續(xù)連桿機構(gòu)的運動轉(zhuǎn)換，來實現(xiàn)機械手臂的直動與直動、轉(zhuǎn)動與直動、轉(zhuǎn)動與轉(zhuǎn)動 的運動組合。由這兩個凸輪的廓線形成機械手的復合運動并對其進行控制，而凸輪曲線是 根據(jù)機械手的動作要求由設計給定的。尤其值得指出的是由于凸輪式機械手為純機械傳動 裝置，只要將其輸入軸與主機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，因此大大提高了機器的安全性。而 這點正是非純機械傳動式機械手的不足之處。凸輪機械手配以各種末端執(zhí)行器(如夾爪， 吸盤)，作為上、下料裝置或搬運裝置，可用于各種自動機械及自動生產(chǎn)線，具有廣闊的應用 前景。但是在機械手的應用實踐中，也發(fā)現(xiàn)了現(xiàn)有的直動與直動式凸輪機械手存在明顯 的缺陷，即其動力輸入軸的軸線與機械手臂運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。該缺陷嚴重地制約了對其的推廣應用。下面舉一現(xiàn)有自動裝配技術中存在缺陷的代表性的案例。在自動裝配機器設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)定向排列后進入軌道(102)，再由直動式凸輪機械手(10 將工件從軌道中夾 住、提升、前移、下降，放入主機轉(zhuǎn)塔(110)中的工件座。主機轉(zhuǎn)塔(110)由凸輪間歇機構(gòu)驅(qū) 動，間歇機構(gòu)輸入軸與主傳動軸通過鏈輪付連接。如果能將圖中的7個凸輪機械手的輸入 軸與主傳動軸通過鏈輪付連接，則整臺機器中所有凸輪機械手的動作即可與主轉(zhuǎn)塔的運動 在時間相位、工作節(jié)拍上始終保持同步。顯然機械手(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。當然通過 一系列的機械變換還是能將動力傳輸過去的，但其結(jié)構(gòu)復雜，成本高。實用新型內(nèi)容[0009]為了解決上述技術問題，實現(xiàn)上述技術目的，本實用新型通過如下技術方案實 現(xiàn)一種輸入軸軸線與直動平面夾角可調(diào)的凸輪機械手，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動，將第一平面槽型凸 輪所定義的運動曲線傳遞到后續(xù)的直動運動執(zhí)行機構(gòu)來實現(xiàn)機械手臂的豎直方向運動；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動，將第二平面槽型凸輪所定義的運動曲線傳遞到后 續(xù)的直動運動執(zhí)行機構(gòu)來實現(xiàn)機械手臂的水平方向的運動。通過尺寸設計可使所述第一過 渡件和所述第二過渡件的中心軸線重合。本體的頂部設計為圓柱體，其中心軸線也被設計 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)接板實現(xiàn)機械手臂的豎直方 向的往復直線運動。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，從而帶動機械手臂的作水平方向的往復直線 運動。直動運動執(zhí)行機構(gòu)部分，輸出臂的運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動軌跡的合成 軌跡。豎直方向的滑動導向直接采用了寬型直線滾動導軌組合，包括第三滑塊和第二滑軌， 水平方向的滑動導向也采用了寬型直線滾動導軌組合，包括第四滑塊和第一滑軌，所述第 一滑軌直接作為機械手的輸出臂，從而使整個運動執(zhí)行機構(gòu)結(jié)構(gòu)緊湊，體積大幅縮小。


圖1為現(xiàn)有技術的自動裝配機器設計中廣泛使用的總體傳動布局圖。圖2為本實用新型凸輪機械手的軸側(cè)分解圖。為便于說明，可將本凸輪機械手粗 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)動箱以外的直動運動執(zhí)行機構(gòu)002)。圖3為本實用新型凸輪驅(qū)動箱的主視圖。[0021]圖4為本實用新型凸輪機械手主視圖。圖5為本實用新型凸輪機械手的左視圖。圖6為圖12的左視圖。圖7為本實用新型凸輪機械手的副軸側(cè)圖。圖8為本實用新型的應用例之軸側(cè)圖。圖9為本實用新型的豎直方向運動行程擴大型之主視圖。圖10為本實用新型的轉(zhuǎn)動與直動型之軸側(cè)圖。圖中標號說明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.第一直動式凸輪機械手，105.第三直動式凸輪機械手，108.第三直動式凸輪機械 手，110.第一主機轉(zhuǎn)塔，111.第一主傳動軸，112.第一主電機，201.凸輪驅(qū)動箱，202.直動 運動執(zhí)行機構(gòu)，301.第二主電機，302.第二主傳動軸，303.第二主轉(zhuǎn)塔，305.第一凸輪機械 手，306.第二凸輪機械手，307.第三凸輪機械手，308.第四凸輪機械手，309.第五凸輪機械 手，310.第六凸輪機械手，311.第七凸輪機械手。
具體實施方式
實施例1 如圖2、3、4、5、6、7、8所示，本實用新型的輸入軸軸線與直動平面夾角可調(diào)的凸輪 機械手，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所定義的運動曲線會傳遞至第一從動桿12，使其作 相應的上下往復直線運動。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所定義的運動曲線會傳遞至第二從動桿四，使 其作相應的上下往復直線運動。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的運動，將第一平面槽型凸輪6所定 義的運動曲線傳遞到后續(xù)的直動運動執(zhí)行機構(gòu)來實現(xiàn)機械手臂的豎直方向運動；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動，將第二平面槽型凸輪23所定義的運動曲線傳遞到后續(xù)的直動運動執(zhí)行機構(gòu)來實現(xiàn)機械手臂的水平方向的運動。通過尺寸設計使第一過渡件17和第二過 渡件34的中心軸線重合。本體13的頂部設計為圓柱體，其中心軸線也被設計為與第一過 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實現(xiàn)機械手臂的豎直 方向的往復直線運動。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帶動機械手臂的作水平方向的往復直線運動。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可使直動運動執(zhí)行機構(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，則整個直動運動執(zhí)行機構(gòu)即被調(diào)整到相應 的角度，從而實現(xiàn)了該機械手的輸入軸軸線與其機械手臂運動平面之間的夾角在0-360度 內(nèi)由用戶的任意選擇。在直動運動執(zhí)行機構(gòu)202部分，作為輸出臂的第一滑軌46的運動軌跡即為由第一 平面槽形凸輪6所定義豎直方向的運動軌跡與由第二平面槽形凸輪23所定義水平方向的 運動軌跡的合成軌跡。豎直方向的滑動導向直接采用了寬型直線滾動導軌組合，包括第三 滑塊50和第二滑軌52 ；水平方向的滑動導向也采用了寬型直線滾動導軌組合，包括第四滑 塊53和第一滑軌46，第一滑軌46直接作為機械手的輸出臂。
以下結(jié)合附圖8對本實用新型的使用方法做出說明。圖8為本實用新型的應用例之軸側(cè)圖.圖8所示為一自動裝配機器的主機部的軸側(cè)圖。本實用新型的七個凸輪機械手 305、306、307、308、309、310、311應相對于第二主轉(zhuǎn)塔303作徑向抓取-移位-放置運動。 整臺機器中所有凸輪機械手的動作應與主轉(zhuǎn)塔的運動在時間相位、工作節(jié)拍上保持同步。第二主電機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。由于本實用新型凸輪機械手的輸入軸軸線與其機械手 臂運動平面之間的夾角在0-360度內(nèi)可由用戶的任意選擇，七個本實用新型凸輪機械手的 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，從而可實現(xiàn)所有凸輪機械手與主轉(zhuǎn)塔純機械聯(lián)動。實施例2 (一).豎直方向運動行程擴大型凸輪機械手圖9為本實用新型的豎直方向運動行程擴大型之主視圖。豎直方向驅(qū)動塊42承接第一平面槽型凸輪6所定義的運動曲線，傳遞到后續(xù)的直 動運動執(zhí)行機構(gòu)來實現(xiàn)機械手臂的豎直方向運動。杠桿81用來放大本實用新型機械手手 臂豎直方向的運動行程。(二).由直動與直動型轉(zhuǎn)換而來的直動與轉(zhuǎn)動型凸輪機械手圖10為本實用新型的轉(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)動型凸輪機械手的手臂，作豎直方向往復直線運動與水平方向往復旋轉(zhuǎn) 運動。
權利要求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)的凸輪機械手，其特征在 于，輸出臂G6)的運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動軌跡 與由所述第二平面槽型凸輪所定義水平方向的運動軌跡的合成軌跡，其中豎直方向 的滑動導向直接采用寬型直線滾動導軌組合，包括第三滑塊(50)和第二滑軌(52)，水平方 向的滑動導向也直接采用寬型直線滾動導軌組合，包括第四滑塊(5 和第一滑軌(46)，所 述第一滑軌G6)直接作為所述機械手的輸出臂06)。
3.根據(jù)權利要求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)實現(xiàn)機械手臂的豎直方向的往復直線運動；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)帶動機械手臂的作水平方向的往復直線運動。
4.根據(jù)權利要求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軌。
專利摘要本實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動執(zhí)行機構(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，從而實現(xiàn)該機械手的輸入軸軸線與其機械手臂運動平面之間的夾角在0-360度內(nèi)的任意選擇。本實用新型為自動機器的開發(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)先權日2010年4月27日
發(fā)明者莊建兵 申請人:莊建兵