机构应用１４－５　利用摩擦滑动机构与区间制动块相结合，构建拾取与放置单元装置

应用要点：　使用旋转型摩擦滑动单元装置构建复合式的不同时段上的机构运动进程，并将其应用在拾取与放置单元机构的设计中。

如图中所示，这是一个由旋转型摩擦滑动装置构建的双行程运动机构。利用臂杆与旋转轴间的摩擦力来产生运动状态的变化与转换。并按照这样的运动变化特性来构建水平旋转移动的拾取与放置单元机构。

组成与结构布局

　　图例中的拾取与放置单元装置是由若干基本的机构单元要素相结合、连接而成。在机构中发挥各自的功能和作用，且相互配合、相互作用。

　　结构中摩擦滑动机构由主臂杆与滑动轴（旋转轴）组成，主臂杆在旋转轴的截面方向旋转，但二者间又具有一定强度的摩擦力，因此构成了摩擦滑动单元装置，并以此构建多行程的机构运动形态。

区间制动块机构与滑动轴是成一体的结构设计，即区间制动块的转动是跟随旋转轴一并进行的。双肘节机构主要用来控制夹头机构的上、下伸缩运动，它的动力输入来源是在运动中由区间制动块的挡块边缘来驱动。挡块Ａ与挡块Ｂ的功能主要是用来控制主臂杆的旋转角度，也是主臂杆的活动范围。滑动轴的转动由齿轮组机构通过电机的控制进行往复式的转动。整个机构是由电机的往复旋转运动做为输入动力源，由各个单元机构相互连接、配合，形成的多行程复合式拾取与移动单元装置。

逻辑运行过程

　　本机构以电机作为动力驱动源，带动齿轮组旋转。输出端齿轮以旋转轴为中心带动旋转轴一同转动。当旋转轴旋转时，会带动轴上的所有机构一起产生联动旋转，如区间制动块的跟随转动，主臂杆与旋转轴是通过摩擦力作用连接，并产生跟随转动。

　　所以，在没有阻力的作用下，主臂杆与其上面连接的机构会一起跟随旋转轴转动。在机构的前进进程中，旋转轴顺时针转动，区间制动块、主臂杆跟随转动。当转至挡块Ａ位置处时，主臂杆因为挡块Ａ的阻挡而停止转动，肘节机构与夹头机构跟随停止。旋转轴在齿轮动力驱动下，克服与臂杆间的摩擦力后，区间制动块跟随旋转轴继续顺时针转动，而肘节机构则跟随主臂杆保持静止状态。区间制动块跟随旋转轴继续转动，当区间制动块右侧边缘触碰到双肘节机构的右侧肘节时，就会使肘节机构发生形变，产生伸展运动形态，直到完全伸展。

当肘节机构完全伸展后，机构对区间制动块的旋转驱动受到了区间制动块右侧边缘运动终点的阻挡，使旋转轴一并因阻挡而停止转动。同时，肘节机构的完全伸展也直接驱动了联动夹头机构的下行运动过程。这就形成了机构的下行拾取（放置）过程。机构运行的前进进程结束。

接下来进入机构的返回进程阶段。电机反向旋转，带动旋转轴逆时针转动。此时，区间制动块跟随旋转轴由挡块Ａ处向挡块Ｂ方向转动。主臂杆及其所连接机构因摩擦力作用而跟随旋转轴一起向挡块Ｂ处旋转。在此期间，肘节驱动夹头机构可能会先上升、收缩，也可能保持下降的姿态。关于这一点的分析主要由驱动肘节机构复位的弹簧与摩擦力的角力结果来决定。我们会在后面的讲解中单独说明此处的结构特性。

　　整套机构一并向挡块Ｂ处转动，当主臂杆到达挡块Ｂ处时，因阻挡而停止转动。肘节机构及夹头同时止步于挡块Ｂ处。旋转轴带动区间制动块在克服了摩擦力后，继续向右侧旋转，区间制动块右侧边缘离开右侧肘节机构，同时左侧边缘向左侧肘节靠近。在此运动期间，肘节机构不受区间制动块的作用力影响，所以弹簧收缩，肘节机构复位，夹头机构处于上升状态。直至区间制动块的左侧边缘触碰到左侧肘节机构时，肘节机构重新开始形变、伸展，带动夹头机构在挡块Ｂ处再次下降，形成夹头的放置（拾取）动作。

　　直到肘节机构完全伸展，区间制动块左侧边缘又再次对旋转轴的转动形成阻挡作用，使整个机构停止转动。机构返回进程完成。

要点一

挡块Ａ与挡块Ｂ之间的夹角为∠ＡＢ，这是主臂杆的全部运动偏转角度。旋转轴与区间制动块的偏转角度要大于∠ＡＢ的角度，因为主臂杆在受阻停止后，旋转轴及区间制动块还要再向前偏转一个角距离，用来驱动肘节机构和夹头。所以，旋转轴的偏转角度范围是∠ＡＢ＋区间制动块与肘节机构发生相对移动时的角度偏转量。

要点二

　　无论是在机构运动开始阶段，还是在返程开始阶段，关于摩擦力与肘节机构的回复弹簧力之间的角力关系，也直接关联着机构单元装置间的运动顺序关系。

如果摩擦力大于弹簧回复力量，那么当区间制动块脱离肘节机构而产生偏转时，摩擦力会阻止肘节机构的弹簧收缩，使肘节机构保持伸展状态。并随区间制动块一起转动，直至遇到挡块后，区间制动块才会脱离肘节机构，使回复弹簧收缩，肘节机构恢复弯曲状态，夹头上升。

　　如果摩擦力小于弹簧回复力量的话，那么当旋转轴带动区间制动块脱离肘节机构时，弹簧回复力会先克服摩擦力作用，先驱动肘节机构恢复弯曲状态，也就是说在区间制动块偏转运动前期，肘节机构、主臂杆、夹头机构并不跟随区间制动块一起转动，而是先完成肘节机构的弯曲恢复状态、夹头机构的上升运动以后，才会让主臂杆带动夹头，肘节一起跟随区间制动块一起转动。到达挡块处后，再由另一侧的区间制动块边缘直接驱动肘节机构的伸展运动。

二者间的主要区别在于区间制动块开始旋转时，夹头机构的上升过程与肘节机构的恢复过程是先跟随区间制动块转动后再发生状态改变，还是先进行状态变换后，再随区间制动块一起转动。从机构运动的角度讲，这是机构的两种不同形式的逻辑运动过程。而产生这咱差异的主要原因就在于弹簧回复力与摩擦力，二者间谁的力量大，谁的力量小的角力问题。

　　旋转轴的角位移量可以根据驱动器的旋转齿轮配比，同时结合实际应用情况进行综合性调整。

　　利用上述的机构运动过程，构建相应的拾取与移动机构。适当调节弹簧弹力与摩擦力间的力量配比。还要注意的是肘节机构与夹头机构在主臂杆的一端，而旋转轴与主臂杆另一端相连接。这样，机构在围绕旋转轴转动时，由于臂杆的长度因素，以及臂杆另一端联动机构的重量因素而使旋转轴产生一定的横向分力。这会使滑动轴承受一定的横向负担。设计时，应该要考虑到该部分对于机构所带来的影响，并加以消除和规避。以获得机构间各部分力量的平衡，保障拾取与移动机构的正确运行、运转。