CN1140388C - 包括两平行连杆机构的装置 - Google Patents

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Abstract

包括两个连杆机构的装置，每个连杆机构至少具有三个杆(B11、21、51)，其中具有同样的长度的第一和第二杆，且彼此平行延伸并且至少通过一个第三杆枢轴连接，两机构的两个第一杆和两个第三杆在一共同主转轴(MP)上枢轴连接，远离主转轴设置的第一杆的铰接点(HP1、HP2)可以沿直线路径独立移动。所述装置还具有一个包括主转轴的工具(T)，各机构的第一和第二杆通过一个第四杆(B41、42)枢轴连接，其第四杆与第三杆平行并且与第三杆的长度相等。所述第四杆绕第一杆的铰接点转动，第一和第二机构的第三和第二杆的转点(P231、P232)分别与工具或工具的一部分连接，绕铰接点转动的第一机构的第四杆使所述工具绕主转轴转动，绕铰接点转动的第二机构的第四杆使所述工具的一部分绕主转轴转动。

Description

包括两平行连杆机构的装置
本发明涉及一种包括两个连杆机构的装置，每个连杆机构至少具有三个杆，其中具有同样的长度的第一和第二杆，且彼此平行延伸并且至少通过一个第三杆枢轴连接，两机构的两个第一杆和两个第三杆在一共同主转轴上枢轴连接，远离主转轴设置的第一杆的铰接点可以沿直线路径独立移动，所述装置还具有一个包括主转轴的工具。
US-A4687400公开的一种装置中的工具包括一个具有两爪的夹持装置，其主转轴与两爪连接，而在各爪上连接第二和第三杆中的两转轴中的一个。通过在同样平行垂直的运动方向上，并且经过同样的距离移动两铰接点，所述工具可以垂直移动，通过仅移动铰接点中的一个，工具可主要在水平方向上移动。通过至少移动第二杆中的一个，夹持装置的爪可被开启或闭合。
第二杆通过在垂直方向且平行于第一杆的铰接点移动方向上移动远离第三杆的第二杆的端部而被移动。因此，所述第二杆的端部和铰接点之间的距离是变化的，这就意味着第一杆和第二杆不能保持平行。所以，控制所需的准确移动是相对复杂的。此外，按照US-A4687400装置中的工具不能绕主转轴转动，以在爪之间转动物品。
本发明的目的是提供一种装置，通过该装置使所述工具不仅可以至少在两个方向上移动，而且可以绕主转轴转动。
本发明的目的是通过提供一种包括两个连杆机构的装置实现的，每个连杆机构至少具有四个杆，其中具有同样的长度的第一和第二杆，且彼此平行延伸并且至少通过一个第三杆枢轴连接，两机构的两个第一杆和两个第三杆在一共同主转轴上枢轴连接，远离主转轴设置的第一杆的铰接点可以沿直线路径独立移动，所述装置还具有一个包括主转轴的工具，每个机构的第一和第二杆通过与第三杆平行且长度相等的第四杆枢轴连接，第四杆绕第一杆的铰接点转动，第一和第二机构的第三杆和第二杆的转点分别与工具或工具的一部分连接，绕铰接点转动的第一机构的第四杆使所述工具绕主转轴转动，绕铰接点转动的第二机构的第四杆使所述工具的一部分绕主转轴转动。
在本申请中，杆可以被理解为在两转轴之间枢轴连接的连接件。
通过转动其中的一个第四杆而转动工具，工具的一部分例如夹持装置不相对工具转动。
通过移动两个铰接点和转动两个第四杆，工具可以在互相垂直的方向上移动并且绕主转轴转动，完成附加的功能，如打开或关闭夹持装置，转动与操作装置连接的并置于工具等之上的齿轮。
根据本发明的装置的一个实施例，其特征在于，至少一个连杆机构包括与第一杆平行且长度相等的第五杆，第一杆和第五杆通过彼此平行并具有同样长度的第六杆和第七杆枢轴连接，第六臂与第一臂在主转轴点枢轴连接并且与第三臂成一角度。
在该实施例中，第四杆可以完全绕铰接点转动，不会产生称作死点的危险，其中第三杆和第四杆平行于第一杆和第二杆延伸，第四杆继续在一个方向上转动，而第三杆改变了转动方向。
根据本发明的装置的另一实施例，其特征在于，第四臂与一个倍角机构枢轴连接。
倍角机构转动90度，则第四臂转过180度。
参照附图对本装置作进一步描述，其中：
图1示出了本发明装置的沿图2A的线A-AB-B的侧视图；
图2A-2B示出了图1装置的平面图，其中夹持装置处于闭合位置；
图3示出了图1装置细节的平面图；
图4A、4B分别示出了图1装置的夹持装置的平面图和侧视图；
图5示出了图1所示装置的局部示意图，通过所述装置工具完成了移动；；
图6示出了图1所示装置的示意图，其中示出了倍角机构；
图7示出了图1所示装置的局部示意图，通过所述装置完成了工具齿轮的转动；
图8示出了图1所示装置的局部示意图，通过其装置完成了工具绕主转轴的转动；
图9A-F示出了工具绕主转轴转动的三个步骤；
图10A-E示出了本发明装置的若干运动情况。
相同部件的标记在各图中是一样的，杆由B在后面加上数字表示，转点由P在后面加上数字表示，除了铰接点HP1、HP2、和主转轴MP，杆中的槽由S在后面加上数字表示，例如转轴P231表示在连杆机构M1的杆B21和杆B31之间的转轴P(见图8)。
图1、图2A和2B示出了本发明的装置1，它包括两连杆机构M1、M2，两倍角机构D1、D2和一工具T。每个连杆机构M1、M2包括与转轴HP1、MP和HP2、MP枢轴连接的主杆B11、B12。转轴MP是两机构M1、M2的共同转轴并称作主转轴MP，其转轴MP置于工具T上。
连杆机构M1包括与第一杆B11平行延伸的且其长度与杆B11相等的两杆B21、B51。杆的相应长度根据杆相应端处的转轴之间的距离确定。
杆B11和B21通过第三和第四杆B31和B41互相连接，杆B31通过转点P231和MP之间的距离确定。
第五杆B51通过杆B61和B71与杆B11枢轴连接。
杆B71通过铰接点HP1和转点P571之间的固定距离确定。
第二机构M2与连接机构M1类似，包括与连杆机构M1的杆相同的彼此以枢轴连接的杆B22、B32、B42、B52、B62、B72。如图3所示，杆B32由盘2上的两转点MP、P232之间的距离确定，杆B62由盘2上的主转轴MP和转点P562之间的距离确定。
连接机构M1的铰接点HP1位于滑件3上，其滑件3可通过轴作用电机在所示箭头A1的方向移动。靠近滑件3的端部绕铰接点HP1设置角槽S01。形成转轴P241的销经槽S01延伸。连杆4与所述转轴P241连接，其连杆4的长度是P241与HP1之间距离的
Figure C9881399800061
倍。所述连杆4在转轴P45处与杆5枢轴连接，其杆5可绕固定转轴P5转动。转轴P5与铰接点HP1之间的距离与铰接点HP1与转轴P241之间的距离相等，P5和P45之间的距离是所述距离的两倍。杆5在远离转轴P45端具有转轴P56，通过它与杆6(见图6)连接，杆6通过轴作用电机在所示的箭头A2且平行于A1的方向移动。杆5和连杆4形成了倍角机构D1。
以同样的方式铰接点HP2位于可通过轴作用电机在所示箭头A3方向移动的滑件7上。靠近滑件7的端部绕铰接点HP2设置角槽S02。形成转轴P242的销经槽S02延伸。连杆8与所述转轴P242连接，连杆8的长度是P242与HP2之间距离的 倍。所述连杆8在转轴P89处与杆9枢轴连接，其杆9可绕固定转轴P9转动。转轴P9与铰接点HP2之间的距离与铰接点HP2与转轴P242之间的距离相等。P9和P89之间的距离是所述距离的两倍。杆9在远离转轴P89端具有转轴P910，通过它与杆10(见图6)连接，杆10通过轴作用电机在所示的箭头A4且平行于A3的方向移动。杆9和连杆8形成了倍角机构D2。
工具T设有一可绕主转轴MP转动的齿轮11，借助接合件20和盘2(图1)转点P232和P252与主转轴上的齿轮连接。
工具T在齿轮11的相对侧设有两齿条12、13且两齿条分别与夹持装置16的左右爪14、15连接，爪14、15之间的空间用于拾取工件。
杆B21、B51、B22、B52在靠近铰接点HP1、HP2分别设有槽S21、S51、S22、S52，它们分别绕转点P241、P571、P242、P571设置，形成铰接点HP1、HP2的销经它们延伸。上述槽延伸的角度取决于工具T和齿轮11需转动的角度。在所示装置中上述槽的延伸要超过180度以便工具T和齿轮11转动，即可转动180度。
参照图5-8通过几个步骤描述装置1的工作情况。
图5示意性地示出了与工具T在箭头X、Y方向位移有关的装置1的那些零件。
通过使滑件3和7在箭头A1、A3方向移动同样的距离，工具T将在箭头X方向移动同样的距离。如果仅仅滑件3在箭头A1的方向平移，工具T主要在箭头Y方向平移。实际上，杆B12逐渐绕铰接点HP2转动，这是由于工具T的主转轴在箭头X方向也略微移动的结果。通过控制滑件3、7在箭头A1、A3方向的移动，工具T的主转轴MP可以移动到所需的位置。
图6中可以理解倍角机构D1、D2的工作情况。通过在箭头A2的方向平移杆6，杆5逐渐转动，如转动90度。通过转轴45与连杆5枢轴连接的杆4移动，从而转轴P241逐渐绕HP1转过180度。最后的位置由倍角机构D2镜像表示。通过选择倍角机构铰接点HP1、P241、P5、P45距离之间的关系产生连杆5至杆B41的角倍增。P5-HP1的距离等于HP1-P241的距离，P5-P45的距离为所述距离的两倍，P241-P45的距离为所述距离的 倍。
图7示出了齿轮11是怎样转动的。杆B42通过倍角机构D2绕铰接点HP2转动。由于杆B12、B22、B42、B32形成了平行四边形机构，杆B32可以象杆B42一样转动。通过杆B32绕MP的转动，齿轮11也逐步转动，由此杆B62也进行所述的转动，杆B72绕铰接点HP2进行同样的转动。
图8中仅仅示出了与大致绕主转轴MP相关的工具T转动的部分。通过绕铰接点HP1转动杆B41，杆B31绕主转轴MP进行同样的转动。由于转轴P231与工具T连接，工具T进行转动。通过转动工具T，杆B61逐渐转动。
图9A-9F示出了工具T转动三个步骤的位置，包括爪14、15朝上的位置(图9A，9B)，在该位置杆5转过45度而杆B41转过90度；爪14、15朝右的位置(图9C，9D)，在该位置杆5转过90度而杆B41转过180度；工具T的爪14、15朝下的位置(图9E，9F)。由于置于工具T上的齿轮11与工具T绕主转轴MP一起转动，第二连杆机构M2的杆必须进行同样的转动。这意味着当杆6在箭头A2的方向平移使工具T转动时，杆10也必须以同样的距离在箭头A4的方向移动。
只要杆10在箭头A4的方向移动，齿轮11相对工具T逐步转动，引起齿条12、13在箭头A5、A6的方向移动，从而与齿条12、13连接的爪14、15离开。
图10A-10E示出了工具T和其中的爪14、15的五个不同的位置。
从图10A所示的位置开始，图10B所示的位置可以由在箭头A1-A4的方向以同样的距离移动滑件3、7和杆6、10获得。
从图10B所示的位置开始，图10C所示的位置可以仅由在箭头A4的方向移动杆10获得。
从图10A所示的位置开始，图10D所示的位置可以分别通过在箭头A2、A4、A3的方向控制滑件7和杆6、10的位移获得。
从图10D所示的位置开始，图10E所示的位置可以由在箭头A2’、A4’的方向以同样的距离移动杆6、10获得。
用其它操作器或装置代替夹持装置与齿轮11、用于切割、弯曲、焊接、测量等类似装置连接。
通过所示的装置在平行直线路径上移动滑件3、7，也可如以互相垂直地移动滑件，以获得工具和夹持装置的同样移动。

Claims (7)

1、包括两个连杆机构的装置，每个连杆机构至少具有四个杆，其中具有同样的长度的第一和第二杆，且彼此平行延伸并且至少通过一个第三杆枢轴连接，两机构的两个第一杆和两个第三杆在一共同主转轴上枢轴连接，远离主转轴设置的第一杆的铰接点可以沿直线路径独立移动，所述装置还具有一个包括主转轴的工具，其特征在于：各机构的第一和第二杆通过一第四杆枢轴连接，其第四杆与第三杆平行并且与第三杆的长度相等，所述第四杆绕第一杆的铰接点转动，第一和第二机构的第三和第二杆的转点分别与工具或工具的一部分连接，绕铰接点转动的第一机构的第四杆使所述工具绕主转轴转动，绕铰接点转动的第二机构的第四杆使所述工具的一部分绕主转轴转动。
2、根据权利要求1所述的装置，其特征在于：至少一个连杆机构包括与第一杆平行且长度相等的第五杆，第一杆和第五杆通过彼此平行并具有同样长度的第六杆和第七杆枢轴连接，第六臂与第一臂在主转轴点枢轴连接并且与第三臂成一角度。
3、根据权利要求1或2的所述装置，其特征在于：第四臂与一个倍角机构枢轴连接。
4、根据权利要求3所述的装置，其特征在于：所述的倍角机构包括一臂，其臂的一端绕一转轴转动，另一端与一连杆枢轴连接，所述连杆距铰接点成一定距离与第四臂枢轴连接，所述距离是所述铰接点和臂的转轴之间的距离，臂的长度是所述距离的两倍，连杆的长度是所述距离的
Figure C9881399800021
倍。
5、根据上述任一权利要求所述的装置，其特征在于：所述工具的所述部分是一齿轮。
6、根据权利要求5所述的装置，其特征在于：所述工具包括一具有两爪的夹持装置，两爪分别装有齿条，所述齿条通过所述齿轮在相对方向直线驱动。
7、根据权利要求6所述的装置，其特征在于：通过以同样的角度转动两个第四杆，实现工具的转动，而通过以不同的角度转动所述第四杆实现夹持装置的开和闭。
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