本发明涉及机械自动化技术领域，尤其涉及一种移物机械手及其移动驱动机构。
背景技术：
现有技术中对于机械自动化中涉及的机械手，要完成物料的夹取和运送，主要涉及两个模块的研究，其一是关于机械手的夹取和松开物料的模块，另一是关于机械手夹取物料后或将物料运送到位后返程的移动驱动结构。
技术实现要素：
本发明的第一目的是提供一种用于移物机械手的移动驱动机构，以解决自动化驱动机械手移动的技术问题。
本发明的第二目的是提供一种移物机械手，以解决自动化地实现物料的夹取和移送的技术问题。
本发明的用于移物机械手的移动驱动机构是这样实现的：
一种用于移物机械手的移动驱动机构，包括：
杠杆单元，包括首尾铰接相连形成一四边形结构的四根连杆，包括左侧连杆、右侧连杆、顶连杆和底连杆；其中所述底连杆包括左底连杆和右底连杆；所述左底连杆与右底连杆的活动端之间具有一间隙；所述顶连杆包括左顶连杆和右顶连杆；所述左顶连杆与右顶连杆的活动端错位分布；所述左底连杆的活动端设有一从动顶针；所述右底连杆的活动端设有一轴销；以及
凸轮单元，包括通过一传动轴相连的圆柱凸轮和盘式凸轮；所述圆柱凸轮和盘式凸轮位于所述间隙中；所述盘式凸轮的侧端面与所述从动顶针抵接；所述圆柱凸轮的外侧面上设有一圈适于所述轴销插嵌的曲线嵌槽；所述轴销和从动顶针分别位于圆柱凸轮的两侧。
在本发明较佳的实施例中，所述曲线嵌槽所在的平面与所述圆柱凸轮的顶端面呈非平行分布。
在本发明较佳的实施例中，所述从动顶针上设有适于与凸轮抵接的滚子。
在本发明较佳的实施例中，所述左底连杆上套设有第一弹簧；
所述左底连杆适于沿着第一弹簧内腔轴向移动。
在本发明较佳的实施例中，所述左侧连杆上近左底连杆的部分设有第一支点；所述左侧连杆与所述第一支点铰接；以及
所述右底连杆近轴销的部分设有第二支点；所述右底连杆与所述第二支点铰接。
在本发明较佳的实施例中，所述左侧连杆与左底连杆相接点距第一支点的距离与左侧连杆与左顶连杆相接点距第一支点的距离之比为1:7～1:4；以及
所述轴销距第二支点的距离与右底连杆与右侧连杆的相接点距第二支点的距离之比为1:6～1:4。
在本发明较佳的实施例中，所述凸轮单元还包括于所述传动轴相连的旋转驱动单元；
所述旋转驱动单元包括设于所述传动轴上的第一锥齿轮、与该第一锥齿轮啮合传动的第二锥齿轮、与所述第二锥齿轮同轴传动的从动齿轮、与所述从动齿轮啮合传动的主动齿轮，以及适于驱动主动齿轮旋转的驱动组件。
在本发明较佳的实施例中，所述驱动组件包括与所述主动齿轮同轴相连的被动转轮、通过同步带与所述被动转轮相连的主动转轮，以及与所述主动转轮的转轴相连的驱动电机。
本发明的移物机械手是这样实现的：
一种移物机械手，包括：所述的用于移物机械手的移动驱动机构，以及一手爪机构；
所述手爪机构包括通过一滑块滑动连接在所述右顶连杆上的移动块、与该移动块固连的双侧齿条，以及分别与所述双侧齿条啮合的一对钳手；一对所述钳手铰接在一支撑板上；
一对所述钳手对应所述双侧齿条的端面设置为适于与双侧齿条啮合的齿圈；以及
所述移动块还与左顶连杆的活动端固连。
在本发明较佳的实施例中，所述手爪机构还包括设于所述支撑板上的固定环；所述双侧齿条包括相连的滑杆部和齿形部；在滑杆部与齿形部相接处形成有一凸台；
所述滑杆部穿过该固定环；所述齿形部与一对钳手啮合相连；以及
在所述凸台与固定环之间的滑杆部上套设有第二弹簧；
所述第二弹簧的一端抵顶所述固定环，该第二弹簧的另一端抵顶所述凸台。
采用了上述技术方案，本发明具有一下的有益效果：本发明的移物机械手及其移动驱动机构，利用杠杆原理结合驱动电机实现对于移物机械手的移动的驱动力，这样的结构可以有效放大驱动效果，即减少驱动电机的输出动力，相比传统的单一通过驱动电机实现对于移物机械手的驱动，本发明可以通过较少的电能的输出即完成驱动作用，不仅精简了结构，而且节约了能源的损耗，降低了整体设备的运行成本。
附图说明
图1为本发明的移物机械手的结构示意图；
图2为本发明的移物机械手的凸轮单元的结构示意图；
图3为本发明的移物机械手的手爪机构的结构示意图。
图中：左侧连杆101、右侧连杆102、左顶连杆103、右顶连杆104、左底连杆105、右底连杆107、从动顶针108、滚子109、轴销110、第一支点112、第二支点113、圆柱凸轮201、盘式凸轮202、曲线嵌槽203、第一弹簧206、第一锥齿轮207、第二锥齿轮208、从动齿轮209、主动齿轮210、被动转轮211、同步带212、主动转轮213、驱动电机215、移动块301、滑块302、双侧齿条303、支撑板304、钳手305、滑杆部306、齿形部307、第二弹簧308、固定环309、凸台310。
具体实施方式
为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明。
实施例1：
请参阅图1所示，本实施例提供了一种用于冲压移物机械手的夹料机构，包括：杠杆单元和凸轮单元。
杠杆单元，包括首尾铰接相连形成一四边形结构的四根连杆，包括左侧连杆101、右侧连杆102、顶连杆和底连杆；其中底连杆包括左底连杆105和右底连杆107；左底连杆105与右底连杆107的活动端之间具有一间隙；顶连杆包括左顶连杆103和右顶连杆104；左顶连杆103与右顶连杆104的活动端错位分布；左底连杆105的活动端设有一从动顶针108；右底连杆107的活动端设有一轴销110。
请参阅图2所示，凸轮单元，包括通过一传动轴相连的圆柱凸轮201和盘式凸轮202；圆柱凸轮201和盘式凸轮202位于间隙中；盘式凸轮202的侧端面与从动顶针108抵接；圆柱凸轮201的外侧面上设有一圈适于轴销110插嵌的曲线嵌槽203；轴销110和从动顶针108分别位于圆柱凸轮201的两侧。
具体的，曲线嵌槽203所在的平面与圆柱凸轮201的顶端面呈非平行分布。即，相对于处于平面状态的圆柱凸轮201的顶端面而言，曲线嵌槽203所在平面具有一高端位和一低端位，在高端位与低端位之前形成有高度差，该高度差即构成圆柱凸轮201在旋转的过程中，带动轴销110产生的纵向的升降的距离。
为了降低从动顶针108与盘式凸轮202接触面之间的摩擦阻力，从动顶针108上设有适于与凸轮抵接的滚子109，滚子109抵接盘式凸轮202的外表面，从而提高了凸轮转动过程中的顺畅性。
为了实现左底连杆105在盘式凸轮202作用下移动后的复位效果，在左底连杆105上套设有一第一弹簧206；左底连杆105适于沿着第一弹簧206内腔轴向移动。即，当左底连杆105在盘式凸轮202的抵顶作用下沿着第一弹簧206内腔轴向地向左侧连杆101侧移动的过程中，第一弹簧206被压缩，随着盘式凸轮202持续旋转，盘式凸轮202对于左底连杆105的从动顶针108的抵顶作用消除后，在弹簧的复位作用下，左底连杆105适于沿着第一弹簧206内腔轴向地向盘式凸轮202侧移动。具体的，第一弹簧206的一端与从动顶针108固连，可以随着从动顶针108的移动而带动第一弹簧206的该端的同步移动，第一弹簧206的另一端固连在一外部辅助结构上，即在另一端形成与左底连杆105的滑动配合方式。
又具体的，左侧连杆101上近左底连杆105的部分设有第一支点112；左侧连杆101与第一支点112铰接；以及右底连杆107近轴销110的部分设有第二支点113；右底连杆107与第二支点113铰接。其中，第一支点112和第二支点113分别固连与外部的支撑结构上。
可选的，左侧连杆101与左底连杆105相接点距第一支点112的距离与左侧连杆101与左顶连杆103相接点距第一支点112的距离之比为1:7～1:4；以及轴销110距第二支点113的距离与右底连杆107与右侧连杆102的相接点距第二支点113的距离之比为1:6～1:4。这样的设计，使得左底连杆105在盘式凸轮202的作用下产生的位移量经过第一支点112产生的杠杆作用被放大，形成左顶连杆103的大幅度的位移量。同理，也使得右底连杆107在圆柱凸轮201的作用下产生的纵向的位移量经过第二支点113产生的杠杆作用被放大，形成右底连杆107与右侧连杆102相接端的位移量的大幅度的变化。
再具体的，凸轮单元还包括于传动轴相连的旋转驱动单元。
可选的，旋转驱动单元包括设于传动轴上的第一锥齿轮207、与该第一锥齿轮207啮合传动的第二锥齿轮208、与第二锥齿轮208同轴传动的从动齿轮209、与从动齿轮209啮合传动的主动齿轮210，以及适于驱动主动齿轮210旋转的驱动组件。
其中，驱动组件包括与主动齿轮210同轴相连的被动转轮211、通过同步带212与被动转轮211相连的主动转轮213，以及与主动转轮213的转轴相连的驱动电机215。
本实施例的用于移物机械手的移动驱动机构具体的实施原理如下：盘式凸轮202转动抵顶从动顶针108，从而使得左底连杆105沿着第一弹簧206的轴向作向左侧连杆101侧的水平移动，由于第一支点112的杠杆作用，左顶连杆103产生与左底连杆105相反的水平方向的移动，且由于第一支点112设置位置的原因，通过杠杆原理相比左底连杆105的位移量，左顶连杆103可以产生大幅增长的位移量。同步地，在盘式凸轮202旋转的过程中，圆柱凸轮201也在旋转，圆柱凸轮201上的曲线嵌槽203的设计，当轴销110从曲线嵌槽203随着圆柱凸轮201的旋转从低端位上升至高端位的过程中，轴销110做纵向的上升运动，该上升运动由于第二支点113的杠杆作用，使得右底连杆107与右侧连杆102相接的端部左相对于轴销110相反方向的运动，即此处的下降的运动，而右底连杆107与右侧连杆102相接的端部下降的过程中，通过右侧连杆102可以带动右顶连杆104的下降移动。
随着圆柱凸轮201和盘式凸轮202的不断旋转，当盘式凸轮202失去对于从动顶针108的抵顶作用后，左底连杆105和左顶连杆103执行与上述过程相反的运动轨迹；同理，当轴销110随着圆柱图轮的旋转，从高端位下降至底端位的过程中，右底连杆107和右顶连杆104执行与上述过程相反的运动轨迹。
实施例2：
请参阅图1和图3所示，在实施例1的用于移物机械手的移动驱动机构的基础上，本实施例提供了一种移物机械手，包括：实施例1的用于移物机械手的移动驱动机构，以及一手爪机构。
具体的，手爪机构包括通过一滑块302滑动连接在右顶连杆104上的移动块301、与该移动块301固连的双侧齿条303，以及分别与双侧齿条303啮合的一对钳手305；一对钳手305铰接在一支撑板上。一对钳手305对应双侧齿条303的端面设置为适于与双侧齿条303啮合的齿圈；以及移动块301还与左顶连杆103的活动端固连。
具体的，由于该移动块301滑动连接在右顶连杆104上，使得右顶连杆104的升降运动可以带动移动块301的升降；而该移动块301还与左顶连杆103的活动端固连，使得左顶连杆103的水平方向的移动可以带动移动块301的水平方向的移动。因此，通过这样的设计，使得实施例1的移动驱动机构可以实现对于本实施例的手爪机构在水平方向的移动和纵向的升降移动，便于手爪机构夹取物料后对于物料实现转移输送。
为了满足移物手爪机构的位移量的需求，左顶连杆103和右顶连杆104的长度均为当左侧连杆101与右侧连杆102平行式两者之间的间距的1/2～2/3。
手爪机构还包括设于支撑板上的固定环309。双侧齿条303包括相连的滑杆部306和齿形部307。在滑杆部306与齿形部307相接处形成有一凸台310；滑杆部306穿过该固定环309；齿形部307与一对钳手305啮合相连。在凸台310与固定环309之间的滑杆部306上套设有第二弹簧308；第二弹簧308的一端抵顶固定环309，该第二弹簧308的另一端抵顶凸台310。即，支撑板和一对钳手305相对于双侧齿条303而言，支撑板和一对钳手305通过第二弹簧308悬挂在双侧齿条303上，因此，支撑板和一对钳手305会由于自身的重力产生相对于双侧齿条303向下的拉动力。
本实施例的手爪机构具体的实施原理如下：
由于一对钳手305和支撑板自身的重力产生相对于双侧齿条303向下的拉动力，一对钳手305和支撑板相对于双侧齿条303做向下的移动，一对钳手305的齿圈在双侧齿条303的啮合作用下，相向收缩，实现一对钳手305闭合的趋势，但是由于一对钳手305和支撑板自身的重力有限，不足以使得一对钳手305完成闭合。当一对钳手305分别位于物料的两侧壁时，物料的重力也对双侧齿条303产生向下的拉动力，一对钳手305和支撑板相对于双侧齿条303继续做向下的移动，使得一对钳手305继续相向收缩，实现抓紧物料的目的。手爪机构移动驱动机构的作用下而移动过程中，一对钳手305由于物料、支撑板和本身的自重作用下，持续保持向内的抓紧力，以保证物料不掉落，在该过程中，第二弹簧308处于被不断压缩的状态，手爪机构则根据移动驱动机构产生的位移作用实现对于物料的移动。当物料到达指定位置时，物料的底部支承在外部的支撑物上，使得物料相对于双侧齿轮的重力产生的拉力作用消失，由于第二弹簧308的复位力的作用下，一对钳手305和支撑板相对于双侧齿条303做向上的移动，一对钳手305在与双侧齿条303的啮合作用下向外张开，完成放开物料的动作，从而实现钳手305机构不须外加驱动电源而自动抓紧物料和放开物料，并且能有效保证在移动时物料被抓紧，其结构简单，操作方便。
以上的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
在本发明的描述中，需要理解的是，指示方位或位置关系的术语为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之上或之下可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征之上、上方和上面包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征之下、下方和下面包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。