一种用于气割下料机的双伺服电机驱动可变自由度多连杆机构的制作方法

本发明涉及机械领域，特别是一种用于气割下料机的双伺服电机驱动可变自由度多连杆机构。

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。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种用于气割下料机的双伺服电机驱动可变自由度多连杆机构，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气割下料机的双伺服电机驱动可变自由度多连杆机构，包括底座1、大臂升降机构、夹持器连杆俯仰机构、夹持器27、割枪28、伺服驱动装置、第一锁紧装置5和第二锁紧装置12；所述大臂升降机构包括大臂8、第四连杆3和第五连杆6，所述大臂8一端通过第六转动副14与底座1连接，另一端通过第九转动副9与夹持器连杆10连接；所述第四连杆3一端通过第十转动副2与底座1连接，另一端通过第十一转动副4与第五连杆6一端连接，第五连杆6另一端通过第七转动副13与大臂8连接；所述夹持器连杆俯仰机构包括主动杆16、第一连杆18、第二连杆21和第三连杆11，所述主动杆16一端通过第一转动副15与底座1连接，另一端通过第二转动副17与第一连杆18一端连接，第一连杆18另一端通过第三转动副19与第二连杆21一端连接，第二连杆21另一端通过第五转动副22与夹持器连杆10连接；所述第三连杆11一端通过第八转动副7与大臂8连接，另一端通过第四转动副20与第二连杆21连接；第一锁紧装置5和第二锁紧装置12分别安装在第十一转动副4和第八转动副7上，能够按照气割下料机构不同的工况进行适时锁紧；伺服驱动装置包括第一伺服电机与主动杆16连接以驱动其转动；第一锁紧装置5和第二锁紧装置12采用电磁方式进行锁紧。

本发明一种伺服电机驱动连杆式可变自由度气割下料机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，利用一主动杆即可实现二自由度气割下料作业，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为本发明所述一种用于气割下料机的双伺服电机驱动可变自由度多连杆机构示意图。

具体实施方式

一种用于气割下料机的双伺服电机驱动可变自由度多连杆机构，包括底座1、大臂升降机构、夹持器连杆俯仰机构、夹持器27、割枪28、伺服驱动装置、第一锁紧装置5和第二锁紧装置12； 所述底座1安装在可移动回转平台上；所述大臂升降机构包括大臂8、第四连杆3和第五连杆6，所述大臂8一端通过第六转动副14与底座1连接，另一端通过第九转动副9与夹持器连杆10连接；所述第四连杆3一端通过第十转动副2与底座1连接，另一端通过第十一转动副4与第五连杆6一端连接，第五连杆6另一端通过第七转动副13与大臂8连接；所述夹持器连杆俯仰机构包括主动杆16、第一连杆18、第二连杆21和第三连杆11，所述主动杆16一端通过第一转动副15与底座1连接，另一端通过第二转动副17与第一连杆18一端连接，第一连杆18另一端通过第三转动副19与第二连杆21一端连接，第二连杆21另一端通过第五转动副22与夹持器连杆10连接；所述第三连杆11一端通过第八转动副7与大臂8连接，另一端通过第四转动副20与第二连杆21连接；第一锁紧装置5和第二锁紧装置12分别安装在第十一转动副4和第八转动副7上，能够按照气割下料机构不同的工况进行适时锁紧；伺服驱动装置包括第一伺服电机与主动杆16连接以驱动其转动；第一锁紧装置5和第二锁紧装置12采用电磁方式进行锁紧。

在工作中，大臂8升降时，第一锁紧装置5打开，第十一转动副4恢复自由度，第二锁紧装置12关闭，第八转动副7失去自由度，此时，大臂8在主动杆16作用下升降。夹持器连杆10单独俯仰时，第二锁紧装置12打开，第八转动副7恢复自由度，第一锁紧装置5锁紧，第十一转动副4失去自由度，大臂8相对底座1失去自由度，此时夹持器连杆在主动杆16驱动下实现俯仰。在整个气割下料作业过程中，第一锁紧装置5和第二锁紧装置12根据不同的作业工况，分别选择紧锁或打开，共同完成大臂升降与伸缩、夹持器连杆10与夹持器27的俯仰等运动，实现割枪28的气割下料作业。第一锁紧装置5和第二锁紧装置12可采用电磁方式进行锁紧，控制容易实现。