[实用新型]一种凸轮驱动的三自由度并联机械手

说明书

技术领域

本实用新型属于机械领域，涉及一种凸轮驱动的三自由度并联机械手。

背景技术

伴随食品、医药、机械、电子等轻工业的快速发展，对于包装、装配、搬运等生产线的机械自动化方面提出越来越高的要求。高精度、高速度、高柔性机械手在电子、医药、食品、机械等生产线的包装、装配、搬运领域取得了重要应用。

目前，该类机械手主要在发达国家的轻工、电子、医药、食品等领域发挥作用，并创造了巨大的社会价值。随着国内劳动力成本的上升，以机械代替人工趋势必将不断加强。而且随着中国经济的不断发展，生产的标准化、规范化趋势逐渐显露，对于生产效率的追求也越来越明显。所以，该类应用型机械的开发在未来将具备强大的市场竞争力。

目前市场上的类似机械手为伺服电机驱动，对于三自由度的机械手至少有三个伺服电机，这就使成本增加、对电机的控制复杂，并且如果要求改变运动轨迹就需要重新编程，这对于使用人员的素质要求也较高，如果仅应用在简单重复动作的工况下就显得未尽其用。

实用新型内容

为解决上述问题，本实用新型提供了一种凸轮驱动的三自由度并联机械手，能够实现空间三个方向平动的三自由度的高速并联机械手。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种凸轮驱动的三自由度并联机械手，包括定平台、电机和动平台；电机竖直安装在定平台上，三个凸轮围绕电机周向等夹角安装在定平台上，定平台下方安装有分别与电机和三个凸轮连接的齿轮，三个分别与各凸轮连接的齿轮同时与和电机连接的齿轮啮合；

动平台位于定平台下方，动平台通过三套独立的传动机构分别与定平台上的三个凸轮连接，每套传动机构包括摆杆、大臂、连杆和小臂，摆杆、大臂均通过回转副连接在定平台上，并且只能绕回转中心转动，摆杆与定平台平行设置，滚子安装在摆杆上，通过凸轮驱动摆杆摆动，大臂与定平台平面交叉设置，连杆两端设置有球头，摆杆和大臂通过连杆连接，大臂与小臂一端铰接，小臂另一端与动平台铰接；

电机驱动与其连接的齿轮转动，同时与三个凸轮连接的齿轮同步转动，由于凸轮轮廓的作用各自推动对应的滚子移动，带动摆杆、连杆、大臂、小臂同时运动，最终共同带动且限制约束动平台运动。

进一步，所述定平台为圆盘形，绕圆盘圆周等间隔设有三个开槽，三个大臂分别通过回转副安装于开槽中。

进一步，分别与电机和三个凸轮连接的齿轮模数相同，且与三个凸轮分别连接的齿轮参数相同。

进一步，所述电机通过三支脚的电机安装座固定在定平台上。

进一步，所述小臂通过第二销轴与动平台连接，第二销轴的安装轴线与动平台中心轴线的距离为150mm，三个小臂的安装轴线位于同一平面上。

进一步，所述三个摆杆的长度均为400mm，其回转轴线到电机轴线的距离为530mm，并且在圆周上均布彼此夹角120°。

进一步，所述大臂通过回转副连接在定平台上，大臂回转副以上较长段长度为300mm，回转副以下较短段长度为130mm。

本实用新型结合实际需求，通过分析实际工作时所需工位动作，利用机构综合方法创新设计出能够实现空间三个方向平动的三自由度的高速并联机械手，以便与各种空间移动工序的实现，并且利用平面凸轮作为控制和驱动元件，主体采用并联机构，无需冗余驱动，电机和凸轮安装在机架上，可有效减低构件惯性和提高系统负载能力，可实现动平台在工作空间内大范围平动。

本实用新型的机械手只由一个普通电机驱动，而将运动轨迹及运动规律通过计算编程固化在了驱动凸轮里，并且完成了不同运动轨迹及运动规律下凸轮的参数化设计，使得实际使用时只需要改变凸模型中关键参数的值即可实现相应凸轮的设计，从而大大简化了设计者和操作者的设计工作，只需要更换凸轮就可以获得需要的运动轨迹。综上所述，本实用新型具有结构创新、适应性广、控制简单、成本低等优点。

本实用新型具有结构紧促、负载能力强、生产效率高、自动化程度高、重复误差小、成本低、实用性强的特点。

附图说明

图1为本实用新型等轴测视图；

图2为本实用新型仰视图；

图3为本实用新型主视图；

图4为本实用新型俯视图；

图5为本实用新型两位置提升搬运移动轨迹路线图；

图6为本实用新型三位置提升搬运移动轨迹路线图；

图7为本实用新型圆周移动轨迹路线图；