CN106195179A - 一种齿轮齿条式伸缩装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种伸缩装置，具体说，涉及一种齿轮齿条式伸缩装置，该装置包括伸缩链条、钢丝绳、储链箱、齿轮、齿条及驱动电机，所述伸缩链条由一系列链节组成，且具有弯曲单向性；所述钢丝绳位于所述伸缩链条底部，其端部固定于链首，能够随所述链首同步伸缩，将所述伸缩链条的伸出部分拉紧形成一定刚度的伸缩臂。所述伸缩链条存储在所述储链箱中，所述伸缩链条各链节底部均固定有所述齿条，所述齿条与所述齿轮啮合，所述驱动电机驱动所述齿轮转动，所述伸缩链条被从所述储链箱抽出。本发明解决了在有限的约束空间中实现长距离传输的难题，并且提高了伸缩链条的运动平稳性。

Description

一种齿轮齿条式伸缩装置
技术领域
本发明涉及一种伸缩装置，具体说，涉及一种齿轮齿条式伸缩装置。
背景技术
伸缩装置是指能够在约束空间中进行一定距离的伸长和缩回，将安装于末端的操作器械从某一位置搬运或输送至目标位置，实现伸缩装置自身或操作器械的某种功能。在生产生活中被大量使用，如自动伸缩门、液压起重手臂、太阳能帆板等，综合现有使用的伸缩机构原理，基本上可分为可存储管状机构、液压驱动伸缩机构、绳驱式伸缩机构、剪叉式伸缩机构等。现有伸缩装置一般较为笨重且占用体积大，难以适应狭小细长的异形空间及实现长距离伸缩的目标。
发明内容
本发明的目的在于提供一种截面小、伸缩距离长的齿轮齿条式伸缩装置，以解决上述问题。
一种齿轮齿条式伸缩装置，其特征在于，该装置包括伸缩链条、钢丝绳、储链箱、齿轮、齿条及驱动电机，所述伸缩链条由一系列链节组成，所述钢丝绳位于所述伸缩链条底部，其端部固定于链首，能够随所述链首同步伸缩，将所述伸缩链条的伸出部分拉紧形成具有刚度的伸缩臂。所述伸缩链条存储在所述储链箱中，所述伸缩链条各链节底部均固定有所述齿条，所述齿条与所述齿轮啮合，所述驱动电机驱动所述齿轮转动，所述伸缩链条沿导向槽从所述储链箱伸出。
进一步，所述伸缩链条由一系列宽链节和窄链节交替铰接而成，所述伸缩链条水平伸出时，在重力的作用下相邻所述宽链节和窄链节的下部相互抵靠，所述伸缩链条无法沿重力方向弯曲，具有弯曲单向性。
进一步，所述储链箱内设计有扁平轨道，越靠近扁平轨道的内部，扁平轨道圆弧半径越小；为了确保所有链节与轨道圆弧不产生干涉，将所述宽链节和所述窄链节的上部设计为圆弧凹槽，所述驱动电机驱动所述齿轮转动，驱动所述伸缩链条沿所述导向槽伸出或缩回。
在所述伸缩链条的底部设置了所述钢丝绳，所述钢丝绳缠绕在绕线轮上，另一端固定在链首上，所述钢丝绳一直处于张紧状态，确保伸出的所述宽链节和所述窄链节之间接触更为紧密，克服了该类伸缩链条无法承受反重力方向作用力的缺陷。
进一步，所有链节的底部均设置一个齿条，处于所述导向槽内的链节呈直线排列，两相邻的所述齿条组合为一条完整齿条，与所述齿轮啮合。
进一步，所述驱动电机通过同步带传动的方式，将动力传递至所述绕线轮，所述钢丝绳的释放速度与所述伸缩链条的伸出速度相等，且所述钢丝绳一直处于张紧状态。
进一步，在所述宽链节的上部及下部均设置有滚子，所说伸缩链条在所述储链箱及所述导向槽内时，所有链节通过所述滚子与储链轨道及导向槽内壁接触，降低了所述伸缩链条的运动摩擦阻力。
与现有技术相比本发明的有益效果是：该齿轮齿条式伸缩装置缩回占用空间小、安全性高、伸缩距离长的优点，且伸缩链条所形成的伸缩臂截面小；齿轮齿条传动不存在多边形效应，伸缩链条运动速度平稳。同时，所形成的伸缩臂能够承受任意方向的作用力，适用于伸缩式服务机器人领域。
附图说明
图1是本发明一种齿轮齿条式伸缩装置的轴侧视图；
图2是本发明的齿轮齿条驱动的正视图；
图3是本发明的伸缩链条构件组成示意图；
图4是本发明的绕线轮的动力传递示意图；
图5是本发明一种齿轮齿条式伸缩装置的完全伸展状态。
具体实施方式
下面结合附图所示的各实施方式对本发明进行详细说明，但应当说明的是，这些实施方式并非对本发明的限制，本领域普通技术人员根据这些实施方式所作的功能、方法、或者结构上的等效变换或替代，均属于本发明的保护范围之内。
参图1至图4所示，图1是本发明一种齿轮齿条式伸缩装置的轴侧视图，图2是本发明的齿轮齿条驱动的正视图，图3是本发明的伸缩链条构件组成示意图，图4是本发明的绕线轮的动力传递示意图，图5是该装置的完全伸展状态。
本实施例提供了一种齿轮齿条式伸缩装置，该装置包括伸缩链条100、钢丝绳8、储链箱5、齿轮4、齿条3及驱动电机11，所述伸缩链条100由一系列宽链节1和窄链节2组成；所述钢丝绳8位于所述伸缩链条100的底部，其端部固定于链首6，能够随所述链首6同步伸缩，将所述伸缩链条100伸出的部分拉紧形成一定刚度的伸缩臂。所述伸缩链条100存储在所述储链箱5中，所述伸缩链条100的各链节底部均固定有所述齿条3，所述齿条3与所述齿轮4啮合，所述驱动电机11驱动所述齿轮4转动，所述伸缩链条100沿导向槽17从所述储链箱5中抽出，该伸缩装置的完全伸展状态参图5所示。所述储链箱5由侧板18固定，所述侧板18安装在底板15上，同时该装置的其他零件同样安装在所述底板15上。
在本实施例中，所述伸缩链条100由多个宽链节1和窄链节2交替铰接而成，所述宽链节1与所述窄链节2通过销轴9铰接，且两者的铰链位于链节的上部，在所述销轴9的两端各安装一个滚子10，同时在宽链节的下部两侧各安装两个滚子10，参图3所示。所述伸缩链条100水平伸出时，在重力的作用下所述宽链节1和窄链节2的下部相互抵靠，所述伸缩链条100无法沿重力方向弯曲，该特性定义为所述伸缩链条100的弯曲单向性。利用所述伸缩链条100的弯曲单向性，所述伸缩链条100的伸出部分能够沿水平直线伸出形成伸缩臂，且可以卷取在所述储链箱5中，参图2所示。
在本实施例中，所述伸缩链条100存储在扁平状的储链箱5中，所述储链箱5内设计有扁平轨道，所述宽链节1及所述窄链节2依次存储在扁平轨道中，越靠近扁平轨道的内部，扁平轨道圆弧半径越小，为了确保所有链节与轨道圆弧不产生干涉，将所述宽链节1和所述窄链节2的上部设计为圆弧凹槽，参图2、图3所示。
在本实施例中，所有链节的底部均设置一个齿条3，当所述伸缩链条100伸出时，处于所述导向槽17内的链节呈直线排列，两相邻的所述齿条3组合为一条完整齿条，与所述齿轮4啮合，所述驱动电机11与所述齿轮4同轴，且驱动所述齿轮4转动，驱动所述齿条3伸出或缩回，进一步，所述伸缩链条沿所述导向槽17伸出或缩回，参图2、图3所示。采用齿轮齿条的驱动方式，减小伸缩链条在伸缩过程中的啮合冲击，提高伸缩链条的伸出部分的平稳性。
在本实施例中，为了抑制伸缩臂在反重力方向上的弯曲，在所述伸缩链条100的底部设置了所述钢丝绳8，所述钢丝绳8缠绕在绕线轮7上，另一端固定在链首上，所述钢丝绳8的释放速度与所述伸缩链条100的伸出速度相等，且所述钢丝绳8一直处于张紧状态，以抑制伸缩臂在反重力方向上的弯曲，参图2所示。通过所述钢丝绳8的拉紧力，伸出的所述宽链节1和所述窄链节2底部间的接触更为紧密，因此，所述伸缩链条100伸出部分所形成的伸缩臂能够承受任意方向的作用力，克服了该类型伸缩臂无法承受反重力方向作用力的缺陷。
在本实施例中，所述绕线轮7与同步带轮13同轴，所述同步带轮13与所述同步带轮12之间通过同步带14连接，所述同步带轮12与所述齿轮4同轴，所述驱动电机11同时驱动所述齿轮4和所述同步带轮12，所述驱动电机12的动力通过同步带传动传递至所述绕线轮7，实现了单个电机同时驱动所述齿轮4和所述绕线轮7的目的，参图4所示。
在本实施例中，在所述宽链节1的上部及下部均设置有所述滚子10，所说伸缩链条100在所述储链箱5及所述导向槽17内时，所有链节通过所述滚子10与储链轨道及导向槽内壁接触，以降低所述伸缩链条100的运动摩擦阻力。
本发明提供一种齿轮齿条式伸缩装置，具有如下有益效果：
1)该伸缩装置伸出后形成的伸缩臂具有截面积小、伸缩距离长的优点，并且该装置缩回状态下占用空间小，且储链箱的外形结构能够根据空间约束进行调整，能够应用于狭窄的异形约束空间。
2)该伸缩装置采用齿轮齿条的驱动方式，不存在链轮驱动方式的多边形效应、啮合冲击等，因此，伸缩链条在伸出或缩回过程中具有较高的运动平稳性。
3)该装置设置了钢丝绳，以保持相邻两链节紧密接触，伸缩链条的伸出部分所形成的伸缩臂能够承受任意方向的作用力。
4)该装置通过在链节的上部及下部设置滚子，降低了伸缩链条在储链箱及导向槽内的运动阻力。
上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。

Claims (6)

1.一种齿轮齿条式伸缩装置，其特征在于，该装置包括伸缩链条、钢丝绳、储链箱、齿轮、齿条及驱动电机，所述伸缩链条由一系列链节组成，所述钢丝绳位于所述伸缩链条底部，其端部固定于链首，能够随所述链首同步伸缩，将所述伸缩链条的伸出部分拉紧形成具有刚度的伸缩臂。所述伸缩链条存储在所述储链箱中，所述伸缩链条各链节底部均固定有所述齿条，所述齿条与所述齿轮啮合，所述驱动电机驱动所述齿轮转动，所述伸缩链条沿导向槽从所述储链箱伸出。
2.根据权利要求1所述的一种齿轮齿条式伸缩装置，其特征在于，所述伸缩链条由一系列宽链节和窄链节交替铰接而成，所述伸缩链条水平伸出时，在重力的作用下相邻所述宽链节和窄链节的下部相互抵靠，所述伸缩链条无法沿重力方向弯曲，具有弯曲单向性。
3.根据权利要求1或2所述的一种齿轮齿条式伸缩装置，其特征在于，所述宽链节和所述窄链节的上部设计为圆弧凹槽。
4.根据权利要求1所述的一种齿轮齿条式伸缩装置，其特征在于，所有链节的底部均设置一个齿条，处于所述导向槽内的链节呈直线排列，两相邻的所述齿条组合为一条完整齿条，与所述齿轮啮合。
5.根据权利要求1所述的一种齿轮齿条式伸缩装置，其特征在于，所述驱动电机通过同步带传动的方式，将动力传递至所述绕线轮，所述钢丝绳的释放速度与所述伸缩链条的伸出速度相等，且所述钢丝绳一直处于张紧状态。
6.根据权利要求1所述的一种齿轮齿条式伸缩装置，其特征在于，在所述宽链节的上部及下部均设置有滚子，所说伸缩链条在所述储链箱及所述导向槽内时，所有链节通过所述滚子与储链轨道及导向槽内壁接触，降低了所述伸缩链条的运动摩擦阻力。
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