一种凸轮控制的并联机械手的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种机械手，属于机械加工技术领域，特别涉及一种凸轮控制的并联机械手。
【背景技术】
[0002]伴随着轻工业的快速发展，高精度、高速度、高柔性机械手在电子、医药、食品、机械等领域的包装、装配、搬运生产线上取得了重要应用。由于传统人工操作效率低下、质量难以保证，而且随着中国经济的不断发展，生产的标准化、规范化趋势逐渐显露，对于生产效率的追求也越来越明显。加之国内劳动力成本的不断上升，以机械代替人工趋势必将不断加强。所以，应用型机械的开发在未来将具备强大的市场竞争力。
【发明内容】
[0003]为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提出一种凸轮控制的并联机械手，能够实现空间三个方向平动，具有空间三自由度，即可以沿X、Y、Z三个方向左右、前后、上下单独移动和组合联动，具有结构紧凑、负载能力强、生产效率高、自动化程度高、重复误差小、成本低、实用性强的特点。
[0004]为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是:
[0005]—种凸轮控制的并联机械手，包括定平台1，定平台I上设有电机安装轴11，定平台I的中心位置从下到上依次重叠放置有凸轮一 3、凸轮二 4、凸轮三5，三者在圆周方向互相间隔120°安装，凸轮一3、凸轮二4、凸轮三5的中心轴线与电机安装轴11的中心轴线重合；
[0006]定平台I的外圆框架内侧通过三个销钉一8分别与三个曲柄13的一端固定连接，且三个曲柄13互相间隔120°，三个曲柄13分别通过三个销钉二 9与三个推杆12活动连接，三个推杆12分别通过三个销钉三7与三个滑块2活动连接，三个滑块2置于定平台I上并与定平台I滑动连接，三个滑块2分别通过三个销钉四10与三个滚子6活动连接；
[0007]三个曲柄13的另一端分别通过三个球头销一 14与三对连杆15的上端相连接，三对连杆15的下端分别通过三个球头销二 16与动平台19相连接。
[0008]所述定平台I上的三个销钉一8到电机安装轴11的距离均为400mm。
[0009]所述凸轮一 3、凸轮二 4、凸轮三5的基圆半径均为140mm，厚度均为20mm。
[0010]所述三个推杆12的长度均为200mm。
[0011]所述三个曲柄13均由长度为300mm的较长段和长度为10mm的较短段组成。
[0012]所述三对连杆15的长度均为200mm。
[0013]所述动平台19的形状为外接圆半径为10mm的等边三角形。
[0014]所述动平台19上设有附件安装轴17，附件安装轴17上能够根据实际需求安装夹持器、吸盘等抓取和吸附装置。
[0015]本发明采用平面凸轮作为控制和驱动元件，主体采用并联机构，无需冗余驱动，电机和凸轮安装在定平台的电机安装轴上，可有效减低构件惯性和提高系统负载能力，可实现动平台在工作空间内大范围平动，能够实现空间三个方向平动，将工件在动平台三个顶点位置上任意搬运提升，提升高度达到100mm，是一种具有三自由度的并联机械手，具有结构紧凑、负载能力强、生产效率高、自动化程度高、重复误差小、成本低、实用性强的特点。
【附图说明】
[0016]图1为本发明的整体结构示意图。
[0017]图2为本发明另一视角的整体结构示意图。
[0018]图3为本发明动平台19运动轨迹图。
【具体实施方式】
[0019]下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
[0020]参见图1、图2，一种凸轮控制的并联机械手，包括定平台I，所述定平台I为该设备的基体，定平台I上设有电机安装轴U，可以根据实际需要安装在工作现场，其他零部件都以它为参照进行安装，定平台I的中心位置从下到上依次重叠放置有凸轮一3、凸轮二4、凸轮三5，三者在圆周方向互相间隔120°安装，凸轮一3、凸轮二4、凸轮三5的中心轴线与电机安装轴11的中心轴线重合；
[0021 ]定平台I的外圆框架内侧通过三个相同的销钉一8分别与三个曲柄13的一端固定连接，且三个曲柄13互相间隔120°，三个曲柄13可以绕销钉一 8轴线转动，三个曲柄13分别通过三个销钉二9与三个推杆12活动连接，曲柄13与推杆12可以相对转动，三个推杆12分别通过三个销钉三7与三个滑块2活动连接，三个推杆12和三个滑块2可以相对转动，三个滑块2置于定平台I上并与定平台I滑动连接，三个滑块2分别通过三个销钉四10与三个滚子6活动连接，三个滚子6与三个滑块2可以相对转动；
[0022]三个曲柄13的另一端分别通过三个球头销一14与三对连杆15的上端相连接，三对连杆15的下端分别通过三个球头销二 16与动平台19相连接，三个工件18为本实施例的操作对象，根据实际需求可以为不同对象，工件18所处位置为实际搬运工件时一种确定的放置位置。
[0023]所述定平台I上的三个销钉一8到电机安装轴11的距离均为400mm。
[0024]所述凸轮一3、凸轮二4、凸轮三5的基圆半径均为140mm，厚度均为20mm，凸轮一3、凸轮二 4、凸轮三5为该机械手的控制和驱动元件，通过这三个凸轮的轮廓控制动平台19的运动轨迹和速度变化，本实施例凸轮的运动规律为正弦运动规律。
[0025]所述三个推杆12的长度均为200mm。
[0026]所述三个曲柄13均由长度为300mm的较长段和长度为10mm的较短段组成。
[0027]所述三对连杆15的长度均为200mm。
[0028]所述动平台19的形状为外接圆半径为10mm的等边三角形。
[0029]所述动平台19上设有附件安装轴17，附件安装轴17上能够根据实际需求安装夹持器、吸盘等抓取和吸附装置。
[0030]所述三个工件18的位置在同一平面上，且位于动平台19的三个顶点上，本发明可以将工件18在这三个位置上任意搬运提升，提升高度达到I OOmm。
[0031]所述滑块2、推杆12、曲柄13、连杆15为本发明的传动机构，通过三套直动滑块-曲柄机构、曲柄-连杆机构实现运动传递。
[0032]所述连杆15、球头销一 14、球头销二 16构成三组平行四边形机构，通过这三组平行四边形机构的相互约束限制动平台19的空间自由度，使动平台19与定平台I始终保持平行，并且使动平台19只剩下三个X、Y、Z方向的移动自由度。动平台19运动轨迹为空间三自由移动路径。
[0033]本发明的工作原理是:
[0034]凸轮一3、凸轮二4、凸轮三5同步转动，三个凸轮各自推动对应的滑块2移动，滑块2推动推杆12平动，推杆12带动曲柄13摆动，曲柄13带动连杆15运动，连杆15带动动平台19运动，由于连杆15的共同作用联合限制了动平台19的空间位置，在事先确定了动平台的运动轨迹后，由运动轨迹及各杆长计算出三个凸轮的轮廓形状，从而保证了动平台19运动轨迹的唯一性和正确性。
[0035]参见附图3，凸轮一3、凸轮二4、凸轮三5旋转一周，动平台19完成运动轨迹的一个循环。动平台19中心点的运动轨迹为:首先从“I”位置抓取工件提升，沿箭头所示轨迹移动至“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，沿箭头所示轨迹移动至“3”位置放置工件，然后沿原路返回至“I”位置。至此，一个工作循环完成。
【主权项】
1.一种凸轮控制的并联机械手，包括定平台(I)，定平台(I)上设有电机安装轴(II)，其特征在于，定平台(I)的中心位置从下到上依次重叠放置有凸轮一(3)、凸轮二(4)、凸轮三(5)，三者在圆周方向互相间隔120°安装，凸轮一(3)、凸轮二(4)、凸轮三(5)的中心轴线与电机安装轴(11)的中心轴线重合； 定平台(I)的外圆框架内侧通过三个销钉一(8)分别与三个曲柄(13)的一端固定连接，且三个曲柄(13)互相间隔120°，三个曲柄(13)分别通过三个销钉二 (9)与三个推杆(12)活动连接，三个推杆(12)分别通过三个销钉三(7)与三个滑块(2)活动连接，三个滑块(2)置于定平台(I)上并与定平台(I)滑动连接，三个滑块(2)分别通过三个销钉四(10)与三个滚子(6)活动连接; 三个曲柄(I 3)的另一端分别通过三个球头销一(14)与三对连杆(15)的上端相连接，三对连杆(15)的下端分别通过三个球头销二 (16)与动平台(19)相连接。2.根据权利要求1所述的一种凸轮控制的并联机械手，其特征在于，所述定平台(I)上的三个销钉一 (8)到电机安装轴(11)的距离均为400mm。3.根据权利要求1所述的一种凸轮控制的并联机械手，其特征在于，所述凸轮一(3)、凸轮二 (4)、凸轮三(5)的基圆半径均为140mm，厚度均为20mm。4.根据权利要求1所述的一种凸轮控制的并联机械手，其特征在于，所述三个推杆(12)的长度均为200mm。5.根据权利要求1所述的一种凸轮控制的并联机械手，其特征在于，所述三个曲柄(13)均由长度均为300_的较长段和长度为10mm的较短段组成。6.根据权利要求1所述的一种凸轮控制的并联机械手，其特征在于，所述三对连杆(15)的长度均为200mm。7.根据权利要求1所述的一种凸轮控制的并联机械手，其特征在于，所述动平台(19)的形状为外接圆半径为10mm的等边三角形。8.根据权利要求1所述的一种凸轮控制的并联机械手，其特征在于，所述动平台(19)上设有附件安装轴(17)，附件安装轴(17)上能够根据实际需求安装夹持器、吸盘等抓取和吸附装置。
【专利摘要】一种凸轮控制的并联机械手，包括定平台，定平台的中心位置从下到上依次重叠放置有凸轮一、凸轮二、凸轮三，三者在圆周方向互相间隔120°安装，且中心轴线与电机安装轴的中心轴线重合，定平台的外圆框架内侧与三个曲柄的一端固定连接，三个曲柄互相间隔120°，三个曲柄分别与三个推杆活动连接，三个推杆分别与三个滑块活动连接，三个滑块置于定平台上并与定平台滑动连接；三个曲柄的另一端分别通过三个球头销一与三对连杆的上端相连接，三对连杆的下端分别通过三个球头销二与动平台相连接，凸轮、三个滑块、三个推杆、三个曲柄、三个连杆与动平台实现联动，实现空间三个方向平动，具有负载能力强、生产效率高、自动化程度高、重复误差小的特点。
【IPC分类】B25J9/00
【公开号】CN105563468
【申请号】CN201610079508
【发明人】葛正浩, 王志龙, 田普建, 梁辰, 杨芙莲
【申请人】陕西科技大学
【公开日】2016年5月11日
【申请日】2016年2月4日