CN107053122A - 一种用于简易气割下料机的伺服驱动多连杆可变自由度连杆机构 - Google Patents

Abstract

一种用于简易气割下料机的伺服驱动多连杆可变自由度连杆机构，由底座1、主动杆13、第一连杆15、第一连接件5、第四连杆4、大臂2、夹持器连杆6、第二连杆22、第三连杆26、夹持器27、割枪28、伺服驱动装置、第一锁紧装置23以及第二锁紧装置24组成；所述大臂2通过第一转动副10连接在底座上，所述第一锁紧装置23和第二锁紧装置24分别安装在第七转动副16和第十一转动副19上，伺服驱动装置包括第一伺服电机，与主动杆13连接以驱动其转动；第一锁紧装置23和第二锁紧装置24采用电磁方式进行锁紧。本发明采用连杆传动机构代替液压机构，解决了液压机构容易漏油，机构复杂等缺点，在转动副上采用锁紧装置可以适应不同工况、使用电机的数量小于机构的自由度。

Description

一种用于简易气割下料机的伺服驱动多连杆可变自由度连杆 机构

技术领域

本发明涉及机械领域，特别是一种用于简易气割下料机的伺服驱动多连杆可变自由度连杆机构。

背景技术

目前制造业通用气割下料机大多数是为开链形式的串联结构关节型电机驱动机械手，其主要特点为驱动电机全部都安装在机械手的各个关节上，通过电机带动机械手各个关节的转动，实现机械手的各种动作。由于开链形式的串联结构关节型机械手的驱动电机都安装在关节的位置，这种结构方式存在以下问题：机械手手臂需要承载电机的重量并需满足刚度要求，手臂截面尺寸需要做得较大，这样会增大驱动电机的负载，增加手臂的运动惯量，导致机械手动态性能下降，同时驱动电机都安装在关节位置造成机械手的累积误差大、承载能力小、结构复杂、模块化程度低。随着电机技术的发展和控制技术的提高，并联机构为机械手提供了广泛的发展空间，由控制电机驱动的多自由度并联机构不仅具有工作空间大、动作灵活、可完成复杂的运动轨迹输出，同时还具有制造成本低、维护保养简单等优点。

变自由度机构通过组合出新的拓扑结构来适应不同阶段的功能要求。目前能应用于 实际的变自由度机构还很少，未见到过应用于气割下料机的变自由度机构。

发明内容

本发明的目的在于提供一种伺服电机驱动连杆式可变自由度气割下料机，克服液压式气割下料机液压系统元件精度要求高、结构复杂、易漏油等缺点，克服开链结构的驱动电机都需要安装在关节位置的缺点，并使得可控驱动电机的数量小于气割下料机连杆机构的自由度，克服现有机械式电动气割下料机构需要配备与连杆机构自由度同等数量的控制电机来进行控制的缺点，简化结构的复杂程度，降低机构的重量、运动惯量、体积和成本。为实现上述目的，本发明提供了一种用于简易气割下料机的伺服驱动多连杆可变自由度连杆机构，由底座1、主动杆13、第一连杆15、第一连接件5、第四连杆4、大臂2、夹持器连杆6、第二连杆22、第三连杆26、、夹持器27、割枪28、伺服驱动装置、第一锁紧装置23以及第二锁紧装置24组成；所述大臂2通过第一转动副10连接在底座上，大臂2另一端通过第三转动副8与夹持器连杆6相连接；所述主动杆13通过第五转动副12与底座1连接，另一端通过第六转动副14与第一连杆15连接，第一连杆15通过第七转动副16与第一连接件5连接；所述第一连接件5通过第八转动副17与第二连杆22连接，第二连杆22另一端通过第九转动副7与夹持器连杆6连接；所述第四连杆4通过第十三转动副20与底座1相连接，一端通过第十转动副18与第一连接件5相连接，中部通过第十一转动副19与第三连杆26相连接，第三连杆26另一端通过转动副25与大臂2相连接；所述第一锁紧装置23和第二锁紧装置24分别安装在第七转动副16和第十一转动副19上，根据不同工况适时锁紧；伺服驱动装置包括第一伺服电机，与主动杆13连接以驱动其转动；第一锁紧装置23和第二锁紧装置24采用电磁方式进行锁紧。

本发明一种用于简易气割下料机的伺服驱动多连杆可变自由度连杆机构采用可控多杆闭链机构，克服了开链结构的驱动电机都需要安装在关节位置的缺点，提高了手臂运行的平稳性和可靠性，无累积误差，精度较高；结构紧凑，刚度高，承载能力大、惯量低、动态性能好、手臂运动轨迹灵活多样化。在连杆机构上加装锁紧装置，并让其根据机构的不同工况锁紧和放松特定的转动副，适时降低了机构的自由度，实现了在完成预期要求的情况下，使用的可控驱动电机的数量小于气割下料机连杆机构的自由度，利用一个主动杆即可实现二自由度下料作业，克服现有气割下料机需要配备与连杆机构自由度同等数量的控制电机来进行控制的缺点,简化结构的复杂程度，降低机构的重量、运动惯量、体积和成本，增加了机构的可控性和稳定性，提高了工作效率。同时也克服了液压式气割下料机液压系统元件精度要求高、结构复杂、易漏油、可靠性差、传动效率低等缺点。

附图说明

图1为本发明所述的一种用于简易气割下料机的伺服驱动多连杆可变自由度连杆机构的结构示意图。

具体实施方式

一种用于简易气割下料机的伺服驱动多连杆可变自由度连杆机构，由底座1、主动杆13、第一连杆15、第一连接件5、第四连杆4、大臂2、夹持器连杆6、第二连杆22、第三连杆26、、夹持器27、割枪28、伺服驱动装置、第一锁紧装置23以及第二锁紧装置24组成； 所述底座1安装在可移动回转平台上；所述大臂2通过第一转动副10连接在底座上，大臂2另一端通过第三转动副8与夹持器连杆6相连接；所述主动杆13通过第五转动副12与底座1连接，另一端通过第六转动副14与第一连杆15连接，第一连杆15通过第七转动副16与第一连接件5连接；所述第一连接件5通过第八转动副17与第二连杆22连接，第二连杆22另一端通过第九转动副7与夹持器连杆6连接；所述第四连杆4通过第十三转动副20与底座1相连接，一端通过第十转动副18与第一连接件5相连接，中部通过第十一转动副19与第三连杆26相连接，第三连杆26另一端通过转动副25与大臂2相连接；所述第一锁紧装置23和第二锁紧装置24分别安装在第七转动副16和第十一转动副19上，根据不同工况适时锁紧；伺服驱动装置包括第一伺服电机，与主动杆13连接以驱动其转动；第一锁紧装置23和第二锁紧装置24采用电磁方式进行锁紧。

在各个工况工作中，升降工况时，第一锁紧装置23和第二锁紧装置24锁紧，第七转动副16与第十一转动副19失去自由度，此时主动杆13通过第一连杆15、第三连杆26、第一连接件5,、第四连杆4、大臂2、第二连杆22的共同作用将夹持器连杆6升降。夹持器连杆6单独俯仰工况时，第一锁紧装置23打开，第七转动副16恢复自由度，第二锁紧装置24锁紧，第十一转动副19失去自由度，此时主动杆13通过第一连杆15、第一连接件5以及第二连杆22的作用下使夹持器连杆6俯仰。第一锁紧装置7和第二锁紧装置29根据不同的作业工况，分别选择紧锁或打开，共同完成大臂2升降、夹持器连杆6与夹持器27的俯仰等运动，实现割枪28的下料作业，第一锁紧装置23和第二锁紧装置24可采用电磁方式进行锁紧，控制容易实现。

Claims (1)

1.一种用于简易气割下料机的伺服驱动多连杆可变自由度连杆机构，其特征在于由底座1、主动杆13、第一连杆15、第一连接件5、第四连杆4、大臂2、夹持器连杆6、第二连杆22、第三连杆26、、夹持器27、割枪28、伺服驱动装置、第一锁紧装置23以及第二锁紧装置24组成；所述底座1安装在可移动回转平台上；所述大臂2通过第一转动副10连接在底座上，大臂2另一端通过第三转动副8与夹持器连杆6相连接；所述主动杆13通过第五转动副12与底座1连接，另一端通过第六转动副14与第一连杆15连接，第一连杆15通过第七转动副16与第一连接件5连接；所述第一连接件5通过第八转动副17与第二连杆22连接，第二连杆22另一端通过第九转动副7与夹持器连杆6连接；所述第四连杆4通过第十三转动副20与底座1相连接，一端通过第十转动副18与第一连接件5相连接，中部通过第十一转动副19与第三连杆26相连接，第三连杆26另一端通过转动副25与大臂2相连接；所述第一锁紧装置23和第二锁紧装置24分别安装在第七转动副16和第十一转动副19上，根据不同工况适时锁紧；伺服驱动装置包括第一伺服电机，与主动杆13连接以驱动其转动；第一锁紧装置23和第二锁紧装置24采用电磁方式进行锁紧。