本發(fā)明涉及機械領(lǐng)域，特別是一種用于簡易氣割下料機的伺服電機驅(qū)動可變自由度連桿機構(gòu)。

背景技術(shù)：

目前制造業(yè)通用氣割下料機大多數(shù)是為開鏈形式的串聯(lián)結(jié)構(gòu)關(guān)節(jié)型電機驅(qū)動機械手，其主要特點為驅(qū)動電機全部都安裝在機械手的各個關(guān)節(jié)上，通過電機帶動機械手各個關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)機械手的各種動作。由于開鏈形式的串聯(lián)結(jié)構(gòu)關(guān)節(jié)型機械手的驅(qū)動電機都安裝在關(guān)節(jié)的位置，這種結(jié)構(gòu)方式存在以下問題：機械手手臂需要承載電機的重量并需滿足剛度要求，手臂截面尺寸需要做得較大，這樣會增大驅(qū)動電機的負載，增加手臂的運動慣量，導(dǎo)致機械手動態(tài)性能下降，同時驅(qū)動電機都安裝在關(guān)節(jié)位置造成機械手的累積誤差大、承載能力小、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、模塊化程度低。隨著電機技術(shù)的發(fā)展和控制技術(shù)的提高，并聯(lián)機構(gòu)為機械手提供了廣泛的發(fā)展空間，由控制電機驅(qū)動的多自由度并聯(lián)機構(gòu)不僅具有工作空間大、動作靈活、可完成復(fù)雜的運動軌跡輸出，同時還具有制造成本低、維護保養(yǎng)簡單等優(yōu)點。

變自由度機構(gòu)通過組合出新的拓撲結(jié)構(gòu)來適應(yīng)不同階段的功能要求。目前能應(yīng)用于 實際的變自由度機構(gòu)還很少，未見到過應(yīng)用于氣割下料機的變自由度機構(gòu)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種用于簡易氣割下料機的伺服電機驅(qū)動可變自由度連桿機構(gòu)，克服液壓式氣割下料機液壓系統(tǒng)元件精度要求高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、易漏油等缺點，克服開鏈結(jié)構(gòu)的驅(qū)動電機都需要安裝在關(guān)節(jié)位置的缺點，并使得可控驅(qū)動電機的數(shù)量小于氣割下料機連桿機構(gòu)的自由度，克服現(xiàn)有機械式電動氣割下料機構(gòu)需要配備與連桿機構(gòu)自由度同等數(shù)量的控制電機來進行控制的缺點，簡化結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度，降低機構(gòu)的重量、運動慣量、體積和成本。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種用于簡易氣割下料機的伺服電機驅(qū)動可變自由度連桿機構(gòu)，包括底座1、大臂17、夾持器連桿俯仰機構(gòu)、夾持器21、割槍22、伺服驅(qū)動裝置以及第一鎖緊裝置8、第二鎖緊裝置16；所述夾持器連桿俯仰機構(gòu)由夾持器連桿和俯仰機構(gòu)組成，所述夾持器連桿通過同軸的第九轉(zhuǎn)動副19和第十轉(zhuǎn)動副20連接到大臂17上，所述俯仰機構(gòu)由主動件3、第一連桿5、第二連桿10和第三連桿9組成，主動件3一端通過第一轉(zhuǎn)動副2連接到底座1上，另一端通過第二轉(zhuǎn)動副4與第一連桿5連接；第一連桿5另一端通過第三轉(zhuǎn)動副6連接到第二連桿10上；第二連桿10另兩端分別通過第五轉(zhuǎn)動副11與夾持器連桿12連接，通過第四轉(zhuǎn)動副7與第三連桿9連接。第三連桿9通過第六轉(zhuǎn)動副18與大臂17連接， 所述第一鎖緊裝置8、第二鎖緊裝置16分別安裝在第四轉(zhuǎn)動副7、第七轉(zhuǎn)動副15上，按照機構(gòu)不同的工況進行適時鎖緊；伺服驅(qū)動裝置包括第一伺服電機，與主動桿3連接以驅(qū)動其轉(zhuǎn)動； 第一鎖緊裝置8、第二鎖緊裝置16采用電磁方式進行鎖緊。

本發(fā)明一種伺服電機驅(qū)動連桿式可變自由度氣割下料機采用可控多桿閉鏈機構(gòu)，克服了開鏈結(jié)構(gòu)的驅(qū)動電機都需要安裝在關(guān)節(jié)位置的缺點，提高了手臂運行的平穩(wěn)性和可靠性，無累積誤差，精度較高；結(jié)構(gòu)緊湊，剛度高，承載能力大、慣量低、動態(tài)性能好、手臂運動軌跡靈活多樣化。在連桿機構(gòu)上加裝鎖緊裝置，并讓其根據(jù)機構(gòu)的不同工況鎖緊和放松特定的轉(zhuǎn)動副，適時降低了機構(gòu)的自由度，實現(xiàn)了在完成預(yù)期要求的情況下，使用的可控驅(qū)動電機的數(shù)量小于氣割下料機連桿機構(gòu)的自由度，利用兩主動桿即可實現(xiàn)三自由度氣割下料作業(yè)，克服現(xiàn)有氣割下料機需要配備與連桿機構(gòu)自由度同等數(shù)量的控制電機來進行控制的缺點,簡化結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度，降低機構(gòu)的重量、運動慣量、體積和成本，增加了機構(gòu)的可控性和穩(wěn)定性，提高了工作效率。同時也克服了液壓式氣割下料機液壓系統(tǒng)元件精度要求高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、易漏油、可靠性差、傳動效率低等缺點。

附圖說明

圖1為本發(fā)明所述的一種用于簡易氣割下料機的伺服電機驅(qū)動可變自由度連桿機構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

一種用于簡易氣割下料機的伺服電機驅(qū)動可變自由度連桿機構(gòu)，包括底座1、大臂17、夾持器連桿俯仰機構(gòu)、夾持器21、割槍22、伺服驅(qū)動裝置以及第一鎖緊裝置8、第二鎖緊裝置16； 所述底座1安裝在可移動回轉(zhuǎn)平臺上；所述夾持器連桿俯仰機構(gòu)由夾持器連桿和俯仰機構(gòu)組成，所述夾持器連桿通過同軸的第九轉(zhuǎn)動副19和第十轉(zhuǎn)動副20連接到大臂17上，所述俯仰機構(gòu)由主動件3、第一連桿5、第二連桿10和第三連桿9組成，主動件3一端通過第一轉(zhuǎn)動副2連接到底座1上，另一端通過第二轉(zhuǎn)動副4與第一連桿5連接；第一連桿5另一端通過第三轉(zhuǎn)動副6連接到第二連桿10上；第二連桿10另兩端分別通過第五轉(zhuǎn)動副11與夾持器連桿12連接，通過第四轉(zhuǎn)動副7與第三連桿9連接。第三連桿9通過第六轉(zhuǎn)動副18與大臂17連接， 所述第一鎖緊裝置8、第二鎖緊裝置16分別安裝在第四轉(zhuǎn)動副7、第七轉(zhuǎn)動副15上，按照機構(gòu)不同的工況進行適時鎖緊；伺服驅(qū)動裝置包括第一伺服電機，與主動桿3連接以驅(qū)動其轉(zhuǎn)動； 第一鎖緊裝置8、第二鎖緊裝置16采用電磁方式進行鎖緊。

在各工況作業(yè)中，大臂17抬升時，第二鎖緊裝置16打開，第七轉(zhuǎn)動副15恢復(fù)自由度，第一鎖緊裝置8鎖緊，即第四運動副7失去自由度。此時，第三連桿9、第二連桿10、夾持器連桿12和大臂17相互相對失去自由度，連結(jié)成一體。此時在主動件驅(qū)動下運動通過第一連桿5傳遞到大臂17，大臂17繞第七轉(zhuǎn)動副13和第八轉(zhuǎn)動副15轉(zhuǎn)動實現(xiàn)大臂抬升。夾持器連桿俯仰時，第一鎖緊裝置8打開，第四運動副7恢復(fù)自由度，第二鎖緊裝置16鎖緊，第七轉(zhuǎn)動副15失去自由度，大臂相對底座失去自由度，此時在主動件3驅(qū)動下運動經(jīng)過第一連桿5和第二連桿10傳到夾持器連桿12實現(xiàn)夾持器連桿俯仰。在整個氣割下料作業(yè)過程中，第一鎖緊裝置8、第二鎖緊裝置16根據(jù)不同的作業(yè)工況，分別選擇緊鎖或打開，共同完成大臂2抬升、夾持器連桿12與夾持器21的俯仰等運動，實現(xiàn)割槍22的氣割下料作業(yè)。第一鎖緊裝置8、第二鎖緊裝置16采用電磁方式進行鎖緊，控制容易實現(xiàn)。