專利名稱：一種復合運動連桿機構的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及直線運動與擺動復合的連桿機構，尤其涉及三連桿復合運動機 構，適用于工業(yè)機器人末端的機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：
目前，公知的工業(yè)機器人末端的機械手，抓取物體是通過由氣缸驅(qū)動連桿 組成的擺動機構來實現(xiàn)的，使用范圍小，外形體積大，無法實現(xiàn)對外形復雜工 件的抓取，機器人末端必須運動到使物體位于機械手內(nèi)部特定位置時，通過氣
缸驅(qū)動機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氣缸夾具進行直線伸縮和旋轉(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)動連桿分步進行，工件需置于夾具內(nèi) 部才能進行定位、加緊，工件的放置、取出受到夾具周邊空間的限制；不僅機 構復雜，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、 設計出一種連桿結構，將直線運動與旋轉(zhuǎn)運動合成為一次完成的復合運 動，應用于機械手，以克服現(xiàn)有機器人末端的機械手使用范圍小，外形體積大， 無法實現(xiàn)對外形復雜工件的抓取的缺點。
2、 簡化需要用兩個氣缸分別進行直線伸縮和旋轉(zhuǎn)夾緊的機構，僅用一個氣 缸驅(qū)動一種三連桿復合運動機構以實現(xiàn)直線伸縮和旋轉(zhuǎn)夾緊兩個運動過程，不 僅機構大大簡化，而且降低制造成本、提高夾具的可靠性。
3、 根據(jù)該機構設計的夾具，其打開狀態(tài)時，連桿結構處位于工件的下方， 有利于工件的放置與取出，而且該機構易于實現(xiàn)多規(guī)格、多工步的柔性夾具的 設計。
本發(fā)明的技術方案是 一種復合運動連桿機構，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運動，擺桿I的后端與滑塊鉸接，這一點
為a點，擺桿n的前端與擺桿i鉸接，這一點為b點，擺桿n的后端與固定鉸
軸鉸接，固定鉸軸鉸接點為c點，其結構在于所述的擺桿II與擺桿I鉸接的 絞接點，即b點，在擺桿I上的位置是在擺桿I后端與滑塊的鉸接點到擺桿I
前端之間的桿體上，所述的固定鉸軸的固定點不在滑塊直線運動軌跡線及其延
長線上，固定鉸軸的固定點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與滑塊鉸接點到擺桿i與擺桿n鉸接點之間的長度和固定
鉸軸的固定點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)明所述的復合運動連桿機構，其結構在于所述的擺桿n—端與擺桿i
鉸接的絞接點在擺桿I上的位置，即b點的位置在從擺桿I前端至擺桿I長度 的5/6處。
本發(fā)明所述的復合運動連桿機構，其特征在于所述的擺桿I是以鉸接點b 為支點的杠桿。
本發(fā)明所述的復合運動連桿機構，其結構在于所述的復合運動連桿機構的 外力作用點在滑塊上。
本發(fā)明的原理是滑塊沿滑桿做往復直線運動，帶動擺桿I沿滑桿軸線方
向作往復直線運動并沿滑塊和擺桿n上的鉸接點擺動，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(b)擺動，擺桿n圍繞固定鉸軸鉸 接點(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 線方向的往復直線運動與沿鉸接點(b)擺動的復合運動；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)明關鍵在于A、 C兩點的距離在機構
運動中不斷變化，最小值必須大于零，且為避免運動中的死點，A、 B兩點的距 離與A、 C兩點的距離之和大于B、 C兩點的距離，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構，曲柄一滑塊機構是滑塊沿滑桿往復直線 運動，擺桿做擺動，連桿沿固定鉸接軸做圓周運定，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現(xiàn)擺動，以夾持物體或壓緊工件；曲柄一滑塊機構是用曲柄和滑塊來實現(xiàn)圓周轉(zhuǎn)動和直線往復移動相互轉(zhuǎn)換。 本發(fā)明中做直線往復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；曲柄一滑塊機構中的固定鉸接軸圓心位于滑塊做直線往復移動
軌跡線的延長線上。
本發(fā)明的優(yōu)點是僅在滑塊上施以外力使其沿滑桿做往復直線運動即可使 擺桿I產(chǎn)生伸縮、擺動的同步偶合，可簡化機器人抓手實現(xiàn)上述偶合動作所需 的復雜機構。


本發(fā)明共有附圖8幅，其中
圖1是本發(fā)明原理圖2是曲柄一滑塊機構的原理圖
圖3是本發(fā)明機構運動的分步示意圖
圖4是本發(fā)明機構分步運動的疊加示意圖5_1是本發(fā)明應用于機器人抓手的狀態(tài)一示意圖
圖5_2是本發(fā)明應用于機器人抓手的狀態(tài)二示意圖6—1是本發(fā)明應用于工件定位、加緊的狀態(tài)一示意圖6 —2是本發(fā)明應用于工件定位、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、曲柄一滑塊機構的滑桿 7、曲柄一滑塊機構的滑塊8、曲柄_滑 塊機構的擺桿9、曲柄一滑塊機構的擺桿10、曲柄一滑塊機構的固定鉸 軸 11、轉(zhuǎn)接器 12、工件 13、工件 14、夾具平臺
具體實施例方式
具體實施例1:
附圖5-l 5-2是應用于機器人抓手的實施例，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 軌運動，滑塊上設絞軸，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點處鉸接，B點至滑塊上絞軸點的長度為112mm，擺桿IH 的另一端與固定鉸軸5鉸接，固定鉸軸鉸接點為C點，C點與滑軌之間的垂直距離為112mm。本實施例應用于機器人抓取物體。圖5-1、 5-2分別表示根據(jù)本發(fā)明 設計的機器人抓手在抓取物體的兩種狀態(tài)，圖5-1中，機器人抓手通過轉(zhuǎn)接器 11與機器人末端聯(lián)結，機器人末端只需運動到物體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，同歩進行伸出__擺動動作， 將物體夾持，完成抓取過程，增加了機器人末端的自由度，擴大了其運動空間。 具體實施例2:
附圖6-1 6-2是應用于夾緊裝置的實施例，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 軌運動，滑塊上設絞軸，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點處鉸接，B點至滑塊上絞軸點的長度為40mm，擺桿II4的 另一端與固定鉸軸5鉸接，固定鉸軸鉸接點為C點，C點與滑軌之間的垂直距離 為40mm。本實施例應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)明設計的夾具工作狀態(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，實現(xiàn)工件快速、準確的定位、夾緊，提高功 效。
權利要求
1、一種復合運動連桿機構，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)作直線往復運動，擺桿I(3)的后端與滑塊(2)鉸接，這一點為A點，擺桿II(4)的前端與擺桿I(3)鉸接，這一點為B點，擺桿II(4)的后端與固定鉸軸(5)鉸接，固定鉸軸(5)鉸接點為C點，其特征在于所述的擺桿II(4)與擺桿I(3)鉸接的絞接點，即B點，在擺桿I(3)上的絞接點位置是在擺桿I(3)后端與滑塊(2)的鉸接點到擺桿I(3)前端之間的桿體上，所述的固定鉸軸(5)的固定點不在滑塊(2)直線運動軌跡線及其延長線上，固定鉸軸(5)的固定點與滑桿(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)鉸接點到擺桿I(3)與擺桿II(4)鉸接點之間的長度和固定鉸軸(5)的固定點與滑塊(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)權利要求1所述的一種復合運動連桿機構，其特征在于所述的擺桿 II (4)與擺桿I (3)鉸接的絞接點在擺桿I (3)上的位置，即B點的位置在 從擺桿I (3)前端至擺桿I長度的5/6處。
3、 根據(jù)權利要求2所述的一種復合運動連桿機構，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B為支點的杠桿。
4、 根據(jù)權利要求l所述的一種復合運動連桿機構，其特征在于所述的復合 運動連桿機構的外力作用點在滑塊(2)上。
全文摘要
一種復合運動連桿機構，包括滑桿、滑塊，擺桿和鉸接件，滑塊沿固定滑桿作直線往復運動，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，固定鉸軸的固定點與滑桿之間的垂直距離大于零，擺桿I與滑塊鉸接點到擺桿I與擺桿II鉸接點之間的長度和固定鉸軸的固定點與滑塊之間的長度之和大于擺桿II的長度。優(yōu)點是僅對滑塊上施以外力使其沿滑桿做往復直線運動即可使擺桿產(chǎn)生伸縮、擺動的同步偶合，本連桿機構用于機器人抓手和工件的定位、夾緊裝置，可簡化機器人抓手實現(xiàn)上述偶合動作所需的復雜機構，增加機器人末端的自由度，擴大抓手的活動空間，而且可使工件實現(xiàn)快速、準確地定位夾緊，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