机构应用１３－２　运用弹簧联动器的双行程运动特征构建拾取与移动装置

应用要点：　拾取与移动机构的作业过程大致分为４个阶段，机构移动，工件拾取，机构返回，工件放置，形成一套完整的，循环往复的周期性运动机构。夹头沿“Ｌ”轨迹进行移动。所有的运动过程只依靠一个单纯运动驱动器即可完成。

　　如图所示，这是一个由多个基本机构单元要素组成的拾取与移动放置机构。利用手动握柄的简单操作动作，就可以实现整个机构的控制运动过程。

机构的运动目的主要是达成夹头的准确、有序移动过程。再实现对工件的有效夹取和有效放置。机构中的运动主要包括两个方向上的移动，即水平方向和垂直方向。因此，需要有两部分的运动驱动机构来分别实现完成，水平移动驱动部分和垂直移动驱动部分。

　　以ａ点为中心的握柄臂杆，通过止块Ａ，以阻碍移动的方式控制水平驱动部分机构的运动。而真正驱动水平移动机构的动力源是由弹簧联动器的形变弹力产生的。由直进线性导块机构构建的水平移动部分，利用固定在挡块２上面的水平弹簧来驱动其向左侧移动。

　　在机构的初始状态，由于止块Ａ的阻挡，将带有夹头机构的线性导块阻挡在机构的左侧，当松开握柄向右推送时，底部弹簧联动器因为止块Ａ的失效，使其回复弹力发挥驱动力作用，拉动水平驱动部分的机构向右侧移动，直至遇到固定挡块１后，停止。机构的水平移动始终跟随Ａ的进度一起进行。

当水平驱动部分停止时，握柄臂杆上的止块Ｂ也刚好摆动到垂直驱动部分的直角臂杆一侧。继续推动握柄向前运动，在止块Ｂ的推送下，直角臂杆围绕支点ｂ做顺时针偏转。直角臂杆构件上面带有滑槽与夹头机构组成滑槽块结构。在直角臂杆偏转时，带动夹头单元机构一起向下方移动。夹头机构水平方向被固定，因此，只能在臂杆带动下向上、下方向的移动。而机构间产生的距离差，就由滑槽块在滑槽中的滑动过程来调整了。通过这样的控制过程实现垂直驱动部分的上、下移动过程。

　　当下落行程结束后，机构进入恢复后退移动进程。在该阶段垂直方向的下压过程转换为机构的上举移动，由垂直方向的拉力弹簧产生驱动动力，上举臂杆至固定挡块２位置处。这个过程是由握柄臂杆向左侧移动形成的。与前进过程正相反，直角臂杆恢复后，再由止块Ａ继续向左移动，带动弹簧联动器，带动整个水平移动机构部分一起向左移动至初始位置，初始状态。

在这个夹头的移动拾取装置中，夹头采用真空夹头设计。在上述的机构运行的两端，根据应用设计的需求，可以灵活设置两端的拾取或放置功能。在人工智能，机械自动化生产作业中，这样的设计会经常被应用到，所以将其作为典型的人工智能机构类型加以说明，讲解，描述，称其为拾取与移动机构。

　　通过弹簧联动器机构的使用，可以保证水平驱动部分的移动，能够时刻与握柄保持跟随移动，而通过在直角臂杆上面的滑槽块机构的连接设计，使水平驱动过程与垂直驱动过程成为发生在两个时间节点上的运动过程。这样就保障了机构动作的有次序发生，同时也保证了每一个机构动作的有效移动距离。而不会使各机构之间的运动对彼此造成干扰、影响、限制。

总结：

上图中所示为一个单纯的夹头单元装置。在拾取与移动机构中，夹头要依次经历前进→下降→上升→后退的移动过程。要如何构建相应的结构装置，才能实现夹头设备的运动过程呢？设计的重点就在于让夹头的上、下、左、右移动过程都有各自独立的机械运动结构组成。也就是说，四个方向上的移动驱动机构是各自独立，互不干扰的。

如图所示，这是一个夹头机构各方向运动过程的机构构建示意图，夹头机构的上、下移动过程由握柄２相连接的直角臂杆完成。直角臂杆在线性导块机构的导引下，作垂直方向的上、下移动。在这样的结构基础上，设计夹头的水平方向移动的结构装置。在直角臂杆上建立条形滑槽结构。利用夹头机构的联动轴与滑槽块相连接，实现夹头水平方向的移动过程。

　　水平移动的驱动由握柄相连接的线性导块１来推送实现。握柄推送夹头机构在滑槽块的空间中水平移动，线性导块机构保障夹头机构移动时垂直方向的姿态。

按照图中所示的机构运行顺序分析，机构移动的操控过程为握柄１向右侧推进，带动夹头一起移动。因为有联动轴与滑槽块的连接，所以夹头在滑槽轨道上水平向左移动。当联动轴至滑槽最右端边缘时，机构停止运动，握柄１停止推送。

　　接下来，由握柄２驱动夹头机构上、下移动。在线性导块２的导引和线性导块１的支撑作用下，夹头与滑槽块机构一起向下方垂直移动。在到达运动底部后，在握柄２的推动下，向下移动过程转换为向上移动，并达至最上端。方向的转换也意味着机构由前进动作阶段转入了后退回复的动作阶段过程。

　　接着由握柄１将夹头机构水平向左推至机构运动初始原位。

如果在这两套机构行程的驱动部分采用区间制动块等机构加以连接的话，就能够使机构在一个驱动器的带动下，在不同的时间节点上，同时构建出这２套机构的动作过程。也就是由一个驱动器的单纯过程实现整个拾取与移动单元装置的操作过程。

　　在进行机构装置的设计过程中，要从机构达成的最终目的，目标入手。设计机构中要发生的动作过程，然后将动作过程进行分析，分解，分类，如水平移动部分，垂直移动部分，摆动部分等。再根据每一部分的运动特性设计各自独立的机构运动结构。机构的全套运动过程是由这些分解后的各个动作部分组成的。所以，实现各个运动部分的机构设计，并将其安装在不同的动作发生时间节点上，就可以完成整个机构的设计过程了。

　　按照这样的设计思维逻辑，在完成了各个分动作部分的独立机构设计后，就需要将它们有机的串联起来，再由一个单纯的驱动器来控制运动过程就可以了。

如何实现分机构间的动作运行连接呢？可以从每一个独立机构的驱动部分入手。按前面所叙述的内容来说，就是从替代握柄部分的驱动方式开始，根据握柄的驱动运动形式，直线运动，旋转运动的特点，利用各种机构单元要素的运动特征，发挥创造性的想象力，实现彼此间的连接。

　　如，区间制动块机构，弹簧联动器机构，滑槽块机构，曲柄机构等，利用这些机构可以分隔机构运动行程的特点。根据实际情况采用单个或多个组合的连接形式，达成分机构间彼此的联动，连接。

　　最后，再将单一的驱动器装置与机构的初始驱动部分连接，就完成了一个机械结构自动化运行装置的设计过程。