基于双弧面凸轮的双手揉搓仿生机构的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种基于双弧面凸轮的双手揉搓仿生机构，其中通过采用由两个弧面凸轮一体设置形成的双弧面凸轮和两根摇杆，便可使得双弧面凸轮绕自身轴心线旋转时，摇杆的端部输出类似人双手揉搓的往复摆动，在摇杆的上述摆动输出的端部固定上不同功能的揉搓工具，便可形成各种功能不同的双手揉搓仿生机构，适用于多种需要用到双手揉搓动作的工业生产中。该揉搓机构的部件少，其结构极为简单，造价特别低廉，工作可靠性高，能够满足不同行业对双手揉搓仿生机构的要求，这与现有的那些结构庞大复杂、造价极高的仿生装置形成了非常鲜明的对照。
【专利说明】基于双弧面凸轮的双手揉搓仿生机构
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种基于双弧面凸轮的双手揉搓仿生机构。
【背景技术】
[0002]目前在工业、医疗、农业等生产生活领域，迫切需要简单、实用、造价低廉的双手揉搓机构。例如，工业生产中粉状与块状物料揉搓搅拌、医疗器械中的双手按摩、农业生产中的揉搓茶叶(主要是碧螺春)、食品生产中的揉面等等。
[0003]然而在机构创新设计中，单纯依靠机构自身的运动，来实现模仿人手揉搓的动作，是极其困难的。因为人手揉搓的动作，是一个直线运动与摆动复合而成的运动。采用数控技术实现模仿人手揉搓的动作，是最容易想到的技术方案。但是，采用数控技术模仿一只手揉搓的运动，至少需要两个伺服电机，并采用两轴联动数控系统编程驱动；模仿双手揉搓的运动，则至少需要四个伺服电机，并通过多轴联动数控系统控制来实现。这不仅造成整个装置极其庞大复杂，而且造价极其高昂。如中国专利文献CN 102940566 A公开的揉搓按摩器，不仅结构极其复杂，而且未能给出仿生运动的轨迹；再如中国专利文献CN 103252709 A公开的数控揉搓式研磨机床，则采用了 3个伺服电机，以及极其复杂的机械传动系统，体积庞大，造价昂贵。从运动学的角度来看，利用凸轮机构可根据需要任意设置位移、速度及加速度的优势，可以设计出基于凸轮机构的双手揉搓仿生机构比较理想，但目前弧面凸轮摇杆机构仅用于分度装置，尚未检索到实质性基于弧面凸轮机构的双手揉搓仿生机构。
【发明内容】
[0004]本实用新型的目的是提供一种结构简单且可方便加工的双手揉搓仿生机构，从而以极低的造价来满足各类相应产品对双手揉搓机构的需求。
[0005]为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是:
[0006]一种基于双弧面凸轮的双手揉搓仿生机构，设于机架上，所述双手揉搓仿生机构包括可绕自身轴心线旋转地设于所述机架上的双弧面凸轮、铰支在所述机架上可摆动的两根摇杆，所述双弧面凸轮包括同轴心线设置的两个弧面凸轮，两个所述弧面凸轮的相邻轴端相固定连接，每个所述弧面凸轮均包括凸轮本体，所述凸轮本体呈中间直径小两端直径大的回转体结构，所述凸轮本体的外侧周部上开设有凸轮槽，所述凸轮槽环设在所述凸轮本体的外侧周部上呈封闭状，所述凸轮槽在所述凸轮本体上的回转轴心线与所述凸轮本体的轴心线相互倾斜，所述摇杆的一侧轴端设有导向件，两根所述摇杆上所述导向件分别对应地间隙配合地设于两个所述凸轮本体的所述凸轮槽中。
[0007]优选地，所述双弧面凸轮上，两个所述弧面凸轮对称且一体设置。
[0008]优选地，所述摇杆上所述导向件为圆柱端头、球头端头、圆柱滚子、球面滚子中的一种。
[0009]由于上述技术方案的运用，本实用新型与现有技术相比具有下列优点:本实用新型的基于双弧面凸轮的双手揉搓仿生机构，采用由两个弧面凸轮一体设置形成的双弧面凸轮和两根摇杆，便可使得双弧面凸轮绕自身轴心线旋转时，摇杆的端部输出类似人双手揉搓的往复摆动，在摇杆的上述摆动输出的端部固定上不同功能的揉搓工具，便可形成各种功能不同的双手揉搓仿生机构，适用于多种需要用到双手揉搓动作的工业生产中。该揉搓机构的部件少，其结构极为简单，造价特别低廉，工作可靠性高，能够满足不同行业对双手揉搓仿生机构的要求，这与现有的那些结构庞大复杂、造价极高的仿生装置形成了非常鲜明的对照。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]附图1为本实用新型中双手揉搓仿生机构的结构示意图。
[0011]其中:1、双弧面凸轮；11、凸轮本体；12、凸轮槽；2、摇杆；3、机架；4、导向件。
【具体实施方式】
[0012]下面结合附图和具体的实施例来对本实用新型的技术方案作进一步的阐述。
[0013]参见图1所示的双手揉搓仿生机构，包括可绕自身轴心线旋转地设于机架3上的双弧面凸轮1、铰支在机架3上可摆动的两根摇杆2。
[0014]双弧面凸轮I包括一体设置的两个弧面凸轮，两个弧面凸轮同轴心线设置且两弧面凸轮相邻的轴端相固定连接。每个弧面凸轮均包括凸轮本体11，该凸轮本体11呈中间直径小两端直径大的回转体结构，该凸轮本体11亦即以一内凹的弧线绕轴心线回转而成，该凸轮本体11的任意径向截面上，凸轮本体11长度方向的两侧边均呈由两端向中间凹进的弧线，该凸轮本体11的外侧周面亦即由上述弧线绕轴心线旋转而形成的弧面结构。
[0015]凸轮本体11上还开设有凸轮槽12，凸轮槽12环设在凸轮本体11的外侧周部上呈封闭状，凸轮槽12沿周向上的槽深可相同设置。设置时，应使得凸轮槽12在凸轮本体11上的回转轴心线与凸轮本体11的轴心线相互倾斜，这样凸轮槽12沿凸轮本体11的径向和轴向的尺寸均是不断变化的。在本实施例中，两个弧面凸轮上两个凸轮槽12对称设置。
[0016]两根摇杆2的中部铰接在机架3上，摇杆2的上端设有与凸轮槽12配合的导向件4，导向件4间隙配合地设于凸轮槽12中，这样导向件4可沿凸轮槽12的延伸方向滑动或滚动。这样，当双弧面凸轮I在外部动力驱动下绕自身轴心线旋转时，摇杆2的导向件4在凸轮槽12及双弧面凸轮I的作用下，摇杆2绕其铰支点摆动。摇杆2的下端则作出类似于双手揉搓的往复摆动。在摇杆2的下端固定上不同功能的揉搓工具，便可形成各种功能不同的双手揉搓仿生机构。
[0017]在设置时，为满足不同的揉搓对象的要求，可根据摇杆2需输出的角位移、速度及加速度等设计要求来设置双弧面凸轮I上凸轮本体11的形状以及凸轮槽12开设的位置和尺寸形状。
[0018]此外，根据负载以及使用寿命等不同需求，导向件4可设置为圆柱端头、球头端头、圆柱滚子、球面滚子中的一种，当导向件4为圆柱端头或球头端头时，其结构较为简单，但由于该导向件4与凸轮槽12之间在相对滑动时为滑动摩擦，其使用寿命较短；采用圆柱滚子或球面滚子作为导向件4的摇杆2，导向件4与凸轮槽12在相对运动时为滚动摩擦，因而可显著地提高其使用寿命。
[0019]综上，本实用新型的基于双弧面凸轮的双手揉搓仿生机构，其中仅采用双弧面凸轮I和两根摇杆2，便可使得摇杆2的端部输出类似人双手揉搓的往复摆动，在摇杆2的下端固定上不同功能的揉搓工具，便可形成各种功能不同的双手揉搓仿生机构，适用于多种需要用到双手揉搓动作的工业生产中。该揉搓机构的部件少，其结构极为简单，造价特别低廉，工作可靠性高，能够满足不同行业对双手揉搓仿生机构的要求，这与现有的那些结构庞大复杂、造价极高的仿生装置形成了非常鲜明的对照。
[0020]上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种基于双弧面凸轮的双手揉搓仿生机构，设于机架上，其特征在于:所述双手揉搓仿生机构包括可绕自身轴心线旋转地设于所述机架上的双弧面凸轮、铰支在所述机架上可摆动的两根摇杆，所述双弧面凸轮包括同轴心线设置的两个弧面凸轮，两个所述弧面凸轮的相邻轴端相固定连接，每个所述弧面凸轮均包括凸轮本体，所述凸轮本体呈中间直径小两端直径大的回转体结构，所述凸轮本体的外侧周部上开设有凸轮槽，所述凸轮槽环设在所述凸轮本体的外侧周部上呈封闭状，所述凸轮槽在所述凸轮本体上的回转轴心线与所述凸轮本体的轴心线相互倾斜，所述摇杆的一侧轴端设有导向件，两根所述摇杆上所述导向件分别对应地间隙配合地设于两个所述凸轮本体的所述凸轮槽中。
2.根据权利要求1所述的基于双弧面凸轮的双手揉搓仿生机构，其特征在于:所述双弧面凸轮上，两个所述弧面凸轮对称且一体设置。
3.根据权利要求1所述的基于双弧面凸轮的双手揉搓仿生机构，其特征在于:所述摇杆上所述导向件为圆柱端头、球头端头、圆柱滚子、球面滚子中的一种。
【文档编号】F16H57/02GK203703040SQ201420043240
【公开日】2014年7月9日 申请日期:2014年1月23日 优先权日:2014年1月23日
【发明者】窦云霞, 王传洋 申请人:苏州大学