CN1098483A - 改进的线性抓、放式装配装置的传动机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于线性抓、放式装配装置的 传动机构，传动机构包括具有改进的导轨机构的可动 托架。导轨机构由一系列V形辊轮以及与之配合的 V形导轨组成，为线性抓、放式装配装置的输出构件 提供竖直和水平平移。导轨机构包括V形辊轮，其 偏心度可调，以形成和相应V形导轨的紧密的有预 载的滑动配合，因此，可基本消除任何活动托架的、不 希望有的端部窜动。

Description

本发明涉及一种线性抓、放式装配装置，或更准确地说，涉及一种线性抓、放式装置的凸轮传动机构。

凸轮传动自动装配装置在工业装配应用中正日益流行。其中一种自动装配装置即所谓的线性抓、放式装置。通过具体的凸轮设计，该装置预先设计成能使其输出构件以及有关的输出操作构件如抓取机构或机械手做竖直和水平两方向的运动。根据采用的凸轮设计，该装置合成的输出除了能上、下动作，还能作进、出动作，因而能用于不同动作顺序的装配。例如，对于某一线性抓、放式装置，可以在某处抓取零件，经过竖直、水平移动，将零件运至另一处，然后垂直放置于相应的加工工位或模具上，此后重复这一顺序抓、放下一零件。

原有已知的线性抓、放式装置一般采用一种可动托架，该托架由相应的凸轮驱动，一般装有两个经淬火并磨削的输出轴，轴可在托架上的多个轴承部件中滑动。工业上把这种磨制的多头输出轴结构称为汤普森轴（商标）。例如，美国专利No.3，881，362就表示了这种线性抓、放式装置的特征。

这种线性抓、放式装置的可动托架既笨重造价又高。而且，所有已知的线性抓、放式装置的结构都有一个缺点，即输出元件与输入轴存在偏心。这是由于多轴托架与凸轮构件若对中就会产生干涉。这样的设计本质上结构较宽。因此，在许多场合，例如某装配应用中需要多个线性抓、放式装置并列平行排列，常常不能采用这种设计。

本发明在线性抓、放式装置的驱动方面，利用一种独特的可动托架上的导轨机构克服了这些困难。装置的输出构件的竖直和水平（即平移）移动都采用了一组V型辊轮及与之配合的V型导轨。此外可调节V型导轨机构中V型辊轮的偏置程度，以形成辊轮与配合V型导轨间的紧密滑动配合（即预载配合）。因此，在竖直和水平两方向上都大致消除了可动托架上所有不希望有的端部窜动。

因此，本发明的目的是：

提供一种改进的线性抓、放式装置的传动机构，该机构利用V型导轨及V型辊轮配合的刚性结构，能更准确地抓、放零件，并能能使装置的输入、输出构件中心对中。

本发明的另一目的是提供一种线性抓、放式装置的V型辊轮与V型导轨托架机构，该机构能大致消除装置输出构件在竖直和水平平移中的一切端部窜动。

根据本发明的一种抓、放装置，用于邻近工位间循环搬运工件，上述装置包括：一个输入轴，其上装有一个上升凸轮和一个平动凸轮，并可转动地安装于一箱体之中;第一和第二输出轴，可转动地安装于箱体中，并基本上横向于上述输入轴;一个第一凸轮从动件，安装于第一输出轴上并与平动凸轮啮合，还有一个第二凸轮从动件，安装于第二输出轴上并与上升凸轮啮合;一个拖板，位于上述箱体内，其上装有第一组V型辊轮，用以分别与上述箱体中的导板上的V型导轨滑动配合，拖板装有第二组V型辊轮分别与平动板上的V型导轨滑动配合;一个平动臂，其第一端固定于上述第一输出轴上，其远端与平动板配合，因此，当输入轴转动时，上述平动臂使上述平动板水平移动;一个上升臂，其第一端固定于第二输出轴上，其远端与拖板连接，因此，当输入轴转动时，上升臂使托板及平动板竖直移动。

本发明的以上目的及其它目的是这样实现的，并且，通过参照附图的说明将易于理解其实施方法，附图中：

图1是本发明改进的线性抓、放传动机构的前侧透视图，为便于观察采用局部剖开;

图2是图1所示传动机构的后部剖视图;

图2A是本发明传动机构中V型导轨机构的局部后端剖视图;

图3是图1所示传动机构的侧视图（从右侧观察），为便于观察局部剖开;

图4是沿图3的4-4线得到的本发明传动机构中V型导轨机构的局部顶部剖视图;

图5是图1所示传动机构典型动作顺序的示意图;

图6是本发明改进线性抓、放传动机构的多元环式结构的示意顶视图;

图7是沿图6的7-7线得到的侧视图，表示线性抓、放输入轴与驱动装置的啮合;

图8是本发明改进的线性抓、放传动机构的多元并列结构的示意顶视图;

图9是沿图8的9-9线得到的局部剖视侧视图，表示线性抓、放输入轴与驱动装置的啮合。

参照附图，图中相同的数字表示相应的构件，图1表示本发明改进的线性抓、放传动机构，以数字20表示。机构20包括箱体22，其上可装有如减速器24和马达26之类的部件，用以提供输入轴28所需的回转驱动（见图3）。换句话说，也可用其它形式的回转驱动来驱动输入轴28，如皮带传动、天轴传动或诸如伞齿轮的齿轮传动。这些传动方式的任何一种都可满意地用于多元环式或并列结构的线性抓、放装置20中，作为共用驱动装置来驱动多个线性抓、放装置20的各输入轴，（见图6-9）。本发明对驱动装置唯一要求是为输入轴28提供某种形式的回转输入。

输入轴28一端（图3中右端）在箱体22上装有滚柱轴承30，滚柱轴承30位于开式轴承端盖32内，而端盖32由紧固件34固定于箱体22上。输入轴28另一端（图3中左端）装有滚柱轴承36，滚柱轴承36位于封闭式轴承端盖38内，而端盖38由紧固件40固定于箱体支承筋板42上。

输入轴28装有第一个或平动凸轮44，凸轮44由凸轮挡板46定位，输入轴28上还装有第二个或上升凸轮48，凸轮48由凸轮挡板50定位。图3所示的平动凸轮44和上升凸轮48为所说的滚柱形或球形凸轮。然而也可用其它形式的凸轮如圆柱凸轮或轭式凸轮。但滚柱凸轮的优点是可使机构20的总宽度最小。这一点在多个机构20的并列结构中很重要，例如用于体积较小即较紧密的装配装置。总之，凸轮44、48连同各自凸轮传动轮缘52、53由输入轴28驱动回转。

如图2和图3，第一从动输出轴54由锥形滚柱轴承58和闭式轴承端盖60装于箱体侧壁56上。一个从动扇形件62通过键64（见图2）刚性固定在第一输出轴54上。从动扇形件62带有两个圆柱形凸轮从动件66，从动件66固定在扇形件62上以使之与平动（即水平移动）凸轮44的轮缘52啮合。这样，输入轴28的回转，使平动凸轮44通过轮缘52驱动第一输出轴54往复摆动（还要通过凸轮从动件66及从动扇形体62）。

平动臂72借助键64（见图2）和穿过开口卡箍端部71的紧固件70装在输出轴54上。平动臂72的外部自由端（即图3中下端）装有辊柱从动件74。通过平动凸轮44，输出轴54往复摆动，使平动臂72带动其辊柱从动件74在图3所示的实线和虚线位置间摆动。

与第一输出轴54类似，第二输出轴76由滚柱轴承及封闭式轴承端盖78装于箱体侧壁56上。与第二输出轴76键连接的第二从动扇形体80上装有一对圆柱凸轮从动件82，从动件82与上升凸轮48的轮缘53啮合。与平动凸轮44回转类似，上升凸轮48的回转使其轮缘53通过从动扇形体80和凸轮从动件82，驱动第二输出轴76往复摆动。凸轮从动件66、82装配时预加载荷，使其分别与凸轮44、48的驱动轮级52、53有载啮合。这样可基本消除凸轮44、48运转时产生的不希望的无效移动，即端部窜动。

第二输出轴76上通过键84刚性固定了第二或上升臂86。第二输出轴76的往复摆动带动上升臂86在图3所示的实线与虚线位置间往复摆动。上升杆88上端固定于上升臂86上，下端以连接枢轴89（销和滚针轴承）固定于本发明独特的V型导轨机构上，该机构一般以数字90表示。

机构90包括一个拖板92，在竖直摆动的上升臂86和上升杆88控制下竖直移动。导板94由紧固件96固定于箱体侧壁56上。导板94上装有一对互相平行但方向相反的淬火V型导轨98、100（见图4）。

拖板92一侧装有一对后部V型辊轮102A、102B及一对前部V型辊轮104A、104B，两对辊轮都以轴承安装于板92上。每对辊轮都可在其各自V型导轨上滑动。这就是，后部辊轮（102A、102B）和前部辊轮（104A、104B）可分别在机构后部、前部固定的竖直方向V型导轨98、100上滑动，导轨固定于静止的导板94上。重要的是，一对辊轮102A、102B固定于拖板92，而另一对辊轮104A、104B便是偏心安装于92上。这样，由于偏心辊轮104A、104B上的偏心轴套105、106的回转，偏心辊轮104A、104B便在转动中各自与V型导轨98形成紧配合，即有载配合。机构90竖直滑动构件的这个可调预载便可基本消除机构的端部窜动。

同样，在拖板92的辊轮102、104的另一侧，以轴承安装了一对后部辊轮107A、107B和一对前部辊轮108A、108B（见图1和图2）。一平动板110用作线性抓、放式装置20的输出构件。平动板110右端（见图3）有一挡轭，以112表示。挡轭112包括一淬火的外板114和一淬火的里板116，其间由一隔板118隔开，所有板均由紧固件120固定于平动板110上。隔开的114、116板形成一导轨122，摆动平动臂72的辊柱从动件74在其间竖直滑动。

平动板110还包括上下两条淬火的V型导轨124、126。上部后轮107A和上部前轮108A、下部后轮107B和下部前轮108B可分别在板110的V型导轨124、126上滑动。与拖架导板94的V型导轨类似，上部后轮107A和上部前轮108A的偏置（借助偏心轴套128、130），迫使上部辊轮107A、108A与导轨124有载配合，即预载配合。这样就消除了板110水平滑动即平动（在图3所示实线与虚线位置间移动）时的端部窜动。平动臂72的运动形成平动板110的水平行程即平移。

因此，利用可调预载的V型辊轮和V型导轨，加上V型辊轮间在拖板92上安装时的跨距，拖板可沿拖架导板94竖直移动，而平动板110同时也可相对于拖板92水平移动（即平移）。

图5表示平动板110外端110a的动作顺序。110a端一般从原点H开始，随着输入轴28的转动，上升凸轮48使拖板和平动板向下到工作位置A。然后，上升凸轮使它们向上移动，同时平动凸轮44也使平动板110移动，直到上升到某一预定高度。一达到这个预定高度，上升凸轮停止平动板110的竖直移动，而平动凸轮44使平动板110水平外伸至某一预定距离。在该循环的终点，上升凸轮又使平动板110向下移动到工作位置B，然后在回程中又向上移动一预定距离回到原点H。可改变平动板110的110A端的竖直行程和水平行程，以适应任一种特定目的，竖直行程2″和水平行程4″、竖直行程3″和水平行程8″、竖直行程4″和水平行程12″、或者竖直行程5″和水平行程16″都是很有用的。

根据具体的应用，可在平动板110的110a端安装某种操作装置即终端操作构件，如机械手或机械臂，以达到所要求的目的。通过协调终端110a构件，特定的竖直、水平运动循环可以变化以满足线性抓、放式装置所需操作的具体要求。

本发明改进的线性抓、放式装置的上述结构的独特优点在于，平动板110既与箱体22对中，又与输入轴28的中心线对中。在这方面本发明的结构优于原先结构，原先结构中输出构件偏离箱体中心及输入轴中心。由于原先的托架机构与凸轮机构的干涉作用，妨碍了中心对中，所以输出构件的这种偏置位置是不可避免的。由于平动板和输入轴的轴线对中，本发明的整个装置比原来同样装置宽度较小，因而可使多个装置排列成紧密并列结构或环式结构。

图6和图7表示本发明的改进抓、放机构20的最佳实施例。六个机构20绕中心轴大致等间距径向分布，因而可利用一个中心驱动装置驱动所有六个传动机构，图中中心驱动装置为马达130。图示驱动装置130由有帽螺钉134与伞齿轮132相连，当然也可用其它种的类似紧固件。伞齿轮132与伞齿轮136啮合，而伞齿轮136则安装在六个机构20的各输入轴28上。平动板110与输入轴28在同一中心线上对中使这种结构便于用在环绕六个径向配置装置的环形带或其它传送带。

图8和图9表示多元机构20的另一种结构，这里为并列结构。由于每个单元的输入轴28和平动板110对中，机构20宽度小，所以可以有这种结构。如图示，多个机构20彼此相邻分布，其平动端110A位置平行，以与传送带或其它工作位置相配合（图中未示出）。每个机构20的输入轴28装有伞齿轮138，伞齿轮138分别与沿共同驱动轴142依次分布的伞齿轮140啮合。还可用罩144屏蔽伞齿轮138和140。

当上文为了说明目的非常详尽地描述了本发明的各实施例之后，内行人会理解到在不脱离本发明的精神和范围条件下，可以改变许多细节。

Claims (14)

1、一种抓、放装置，用于邻近工位间循环搬运工件，其特征在于上述装置包括：

一个输入轴，其上装有一个上升凸轮和一个平动凸轮，并可转动地安装于一箱体之中；

第一和第二输出轴，可转动地安装于箱体中，并基本上横向于上述输入轴；

一个第一凸轮从动件，安装于第一输出轴上并与平动凸轮啮合，还有一个第二凸轮从动件，安装于第二输出轴上并与上升凸轮啮合；

一个拖板，位于上述箱体内，其上装有第一组V型辊轮，用以分别与上述箱体中的导板上的V型导轨滑动配合，拖板装有第二组V型辊轮分别与平动板上的V型导轨滑动配合；

一个平动臂，其第一端固定于上述第一输出轴上，其远端与平动板配合，因此，当输入轴转动时，上述平动臂使上述平动板水平移动；

一个上升臂，其第一端固定于第二输出轴上，其远端与拖板连接，因此，当输入轴转动时，上升臂使托板及平动板竖直移动。

2、如权利要求1所述的抓、放装置，其特征在于上升凸轮和平动凸轮是滚柱凸轮。

3、如权利要求3所述的抓、放装置，其特征在于导板固定安装于箱体上。

4、如权利要求1所述的抓、放装置，其特征在于上述第一组V型辊轮包括四支V型辊轮安装在上述拖板上;V型导轨包括装于导板一侧的第一V型导轨和安装于导板另一侧的第二V型导轨，因而，第一对辊轮与第一V型导轨配合，而第二对辊轮与第二V型导轨配合。

5、如权利要求4所述的抓、放装置，其特征在于其中一对辊轮安装在偏心轴套上，使辊轮与V型导轨成有预载配合。

6、如权利要求1所述的抓、放装置，其特征在于上述安装在拖板上的第二组V型辊轮包括四支辊轮，而上述V型导轨包括分别装于平动板上、下两缘的第一V型导轨和第二V型导轨，因而，第一对辊轮与第一V型导轨配合，而第二对辊轮与第二V型导轨配合。

7、如权利要求6所述的抓、放装置，其特征在于其中一对V型辊轮安装在偏心轴套上，使辊轮与V型导轨有预载配合。

8、如权利要求1所述的抓、放装置，其特征在于平动臂末端装有一驱动V型辊轮，平动板上有一对隔开的V型导轨，用以形成V型驱动辊轮的滑动路径。

9、如权利要求1所述的抓、放装置，其特征在于输入轴和平动板基本位于同一平面内。

10、如权利要求1所述的抓、放装置，其特征在于箱体具有中心对称线，上述平动板和输入轴平行于该中心线配置。

11、如权利要求1所述的抓、放装置，其特征在于多个线性抓、放装置呈紧密并列结构，且输入轴由一共同驱动轴驱动。

12、如权利要求11所述的抓、放装置，其特征在于每个输入轴上装有一伞齿轮，与沿共同驱动轴安装的多个伞齿轮之一啮合。

13、如权利要求1所述的抓、放装置，其特征在于多个线性抓、放装置绕中心轴线大致等间距径向分布，且每个装置都有与共用驱动装置连接的输入轴。

14、如权利要求13所述的抓、放装置，其特征在于每个输入轴装有一伞齿轮，伞齿轮与连接驱动装置的中心伞齿轮啮合。

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