CN106523634B - 一种多级空心丝杠传动的双向伸缩机械臂 - Google Patents

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Abstract

一种多级空心丝杠传动的双向伸缩机械臂,包括壳体、第一驱动装置、第二驱动装置、第一传动装置和第二传动装置、多级伸缩且结构的第一伸缩机械臂和第二伸缩机械臂；第一伸缩机械臂和第二伸缩机械臂并列安装于壳体内，且第一伸缩机械臂和第二伸缩机械臂的伸缩方向相反；第一驱动装置和第二驱动装置分别安装于壳体内，第一驱动装置驱动第一传动装置带动第一伸缩机械臂多级伸缩，第二驱动装置驱动第二传动装置带动第二伸缩机械臂多级伸缩。由于第一伸缩机械臂和第二伸缩机械臂的伸缩方向相反，且为多级伸缩，满足了变拓扑机构对稳固承载、大伸缩比和传动简单可靠的伸缩。

Description

一种多级空心丝杠传动的双向伸缩机械臂
技术领域
本发明涉及伸缩机械臂技术领域，具体涉及一种多级空心丝杠传动的双向伸缩机械臂。
背景技术
变拓扑机构是由多杠件组成的一种多面体机构，通过改变其杠件的长度可以改变机构的拓扑结构，从而产生不同的运动特性，为了提高变拓扑机构的变形能力，需要一种能稳固承载、伸缩比大、并且传动简单可靠的伸缩机械臂。
发明内容
为了满足变拓扑机构要求的可伸缩机构臂，本申请提供一种多级空心丝杠传动的双向伸缩机械臂，壳体、第一驱动装置、第二驱动装置、第一传动装置和第二传动装置，其特征在于，还包括：多级伸缩且结构相同的第一伸缩机械臂和第二伸缩机械臂；
第一伸缩机械臂和第二伸缩机械臂并列安装于壳体内，且第一伸缩机械臂和第二伸缩机械臂的伸缩方向相反；
第一驱动装置和第二驱动装置分别安装于壳体内，第一驱动装置驱动第一传动装置带动第一伸缩机械臂多级伸缩，第二驱动装置驱动第二传动装置带动第二伸缩机械臂多级伸缩。
一种实施例中，第一伸缩机械臂和第二伸缩机械臂均为三级伸缩。
一种实施例中，所述第一/第二伸缩机械臂包括：固定底座、法兰、第一级螺母、第二级螺母、第三级螺母、以及从外向内依次套装的第一级臂、第二级臂、第三级臂、第四级臂、第三级丝杠、第二级丝杠、第一级丝杠；
固定底座安装于所述壳体的一端面，第一级臂固定安装于固定底座上，第一级丝杠一端通过轴承安装于固定底座上，另一端伸入第二级丝杠内；
第二级丝杠一端与所述第一级螺母固定连接，另一端伸入第三级丝杠，且，第一级螺母与第一级丝杠配合相对于第一级丝杠转动并带动所述第二级丝杠和第二级臂伸缩运动；
第三级丝杠一端与所述第二级螺母固定连接，另一端伸入第四级臂内，且，第二级螺母与第二级丝杠配合相对于第二级丝杠转动并带动第三级丝杠和第三级臂伸缩运动；
第四级臂一端与所述第三级螺母固定连接，另一端与法兰固定连接，且，第三级螺母与第三级丝杠配合相对于所述第三级丝杠转动并带动第四级臂伸缩运动。
一种实施例中，第一/第二伸缩机械臂还包括第一级导向柱、第二级导向柱和第三级导向柱；
第一级导向柱与第一级丝杠的自由端固定连接，第一级导向柱与第二级丝杠的内表面相对滑动，且当第一级螺母运动至与第一级导向柱接触时，第一级导向柱将第一级丝杠的转动传递于第二级丝杠；
第二级导向柱与第二级丝杠的自由端固定连接，第二级导向柱与第三级丝杠的内表面相对滑动，且，当第二级螺母运动至与第二级导向柱接触时，第二级导向柱将第二级丝杠的转动传递于所述第三级丝杠；
第三级导向柱与第三级丝杠的自由端固定连接，第三级导向柱与第四级臂的内表面相对滑动。
一种实施例中，第一级臂内腔均匀分布三个矩形槽；第二级臂内腔均匀分布三个矩形槽，外壁均匀分布三个矩形键；第三级臂内腔均匀分布三个矩形槽，外壁均匀分布三个矩形键；第四级臂外壁均匀分布三个矩形键；
第二级臂外壁的矩形键与第一级臂内腔的矩形槽配合；
第三级臂外壁的矩形键与第二级臂内腔的矩形槽配合；
第四级臂外壁的矩形键与第三级臂内腔的矩形槽配合。
一种实施例中，第一/第二伸缩机械臂还包括限位块，限位块分别安装于第二级臂靠近第一级螺母的端面和第三级臂靠近第二级螺母的端面。
一种实施例中，限位块分别安装于第二级臂外壁的矩形键和第三级臂外壁的矩形键。
依据上述实施例的双向伸缩机械臂，由于第一伸缩机械臂和第二伸缩机械臂的伸缩方向相反，且为多级伸缩，满足了变拓扑机构对稳固承载、大伸缩比和传动简单可靠的伸缩。
附图说明
图1为双向伸缩机械臂的结构示意图；
图2为双向伸缩机械臂的伸展结构示意图；
图3为双向伸缩机械臂的收缩结构示意图；
图4为双向伸缩机械臂的剖视图；
图5(a)为第一级臂结构示意图；
图5(b)为第二/第三级臂结构示意图；
图5(c)为第四级臂结构示意图；
图6为限位块安装示意图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。
本例提供一种多级空心丝杠传动的双向伸缩机械臂，其整体结构示意图如图1所示，包括壳体1、第一驱动装置2、第二驱动装置、第一传动装置3、第二传动装置、第一伸缩机构臂4和第二伸缩机械臂5。
其中，第一伸缩机构臂4和第二伸缩机械臂5结构相同，第一伸缩机械臂4和第二伸缩机械臂5并列安装于壳体1内，且第一伸缩机械臂4和第二伸缩机械臂5的伸缩方向相反；第一驱动装置2和第二驱动装置分别安装于壳体1内，第一驱动装置2驱动第一传动装置3带动第一伸缩机械臂4多级伸缩，第二驱动装置驱动第二传动装置带动第二伸缩机械臂5多级伸缩，从而实现机械臂双向多级伸缩的目的，收缩图如图2所示，伸展图如图3所示。
具体的，以第一伸缩机械臂4为例进行具体说明其结构及工作过程，双向伸缩机械臂的剖视图如图4所示，第一伸缩机械臂4包括：固定底座401、法兰402、第一级螺母403、第二级螺母404、第三级螺母405、以及从外向内依次套装的第一级臂406、第二级臂407、第三级臂408、第四级臂409、第三级丝杠410、第二级丝杠411和第一级丝杠412；固定底座401安装于壳体1的一端面，第一级臂406固定安装于固定底座401上，第一级丝杠412一端通过轴承安装于固定底座401上，另一端伸入第二级丝杠411内，第一级丝杠412可相对固定底座401转动；第二级丝杠411一端与第一级螺母403固定连接，另一端伸入第三级丝杠410，当第一级丝杠412转动时，第一级螺母403与第一级丝杠412配合并相对于第一级丝杠412转动，同时带动第二级丝杠411和第二级臂407伸缩运动；第三级丝杠410一端与第二级螺母404固定连接，另一端伸入第四级臂409内，且，第二级螺母404与第二级丝杠411配合相对于第二级丝杠411转动并带动第三级丝杠410和第三级臂408伸缩运动；第四级臂409一端与第三级螺母405固定连接，另一端与法兰402固定连接，且，第三级螺母405与第三级丝杠410配合相对于第三级丝杠410转动并带动第四级臂409伸缩运动。
第一伸缩机械臂4伸出时，为了实现第一级丝杠412将自身转动力传递给第二级丝杠411，第二级丝杠411将自身转动力传递给第三级丝杠410，及第三 级丝杠410将自身转动力传递给第四级臂409，第一/第二伸缩机械臂还包括第一级导向柱413、第二级导向柱414和第三级导向柱415；第一级导向柱413与第一级丝杠412的自由端固定连接，在第二级丝杠411相对于第一级丝杠412直线运动的过程中，第一级导向柱413与第二级丝杠411的内表面相对滑动，当第一级螺母403运动至与第一级导向柱413接触时，第一级导向柱413将第一级丝杠413的转动通过第一级螺母403传递于第二级丝杠411；第二级导向柱414与第二级丝杠411的自由端固定连接，在第三级丝杠410相对于第二级丝杠411直线运动的过程中，第二级导向柱414与第三级丝杠410的内表面相对滑动，当第二级螺母404运动至与第二级导向柱414接触时，第二级导向柱414将第二级丝杠411的转动通过第二级螺母404传递于第三级丝杠410；第三级导向柱415与第三级丝杠410的自由端固定连接，在第四级臂409相对第三级丝杠410直线运动的过程中，第三级导向柱415与第四级臂409的内表面相对滑动。
进一步，第一级导向柱413、第二级导向柱414和第三级导向柱415在滑动的过程中还起到导向的作用。
由于第一级螺母403、第二级螺母404和第三级螺母405在转动的过程中，还分别带动第二级臂407、第三级臂408和第四级臂409伸缩，为了实现第一级臂406、第二级臂407、第三级臂408和第四级臂409之间的相对平移，防止因相互转动而无法实现伸缩，如图4所示，本例的第一级臂406内腔均匀分布三个矩形槽4061；第二级臂407内腔均匀分布三个矩形槽4071，外壁均匀分布三个矩形键4072；第三级臂408内腔均匀分布三个矩形槽4081，外壁均匀分布三个矩形键4082；第四级臂409外壁均匀分布三个矩形键4091；第二级臂407外壁的矩形键4072与第一级臂406内腔的矩形槽4061配合；第三级臂408外壁的矩形键4082与第二级臂407内腔的矩形槽4071配合；第四级臂409外壁的矩形键4091与第三级臂408内腔的矩形槽4081配合。
进一步，在第一级螺母403和第二级螺母404转动的过程中，为了第二级臂407和第三级臂408能顺利实现收缩，本例的第一/第二伸缩机械臂还包括限位块416，限位块416分别安装于第二级臂407靠近第一级螺母403的端面和第三级臂408靠近第二级螺母404的端面，限位块416分别安装于第二级臂407外壁的矩形键4072和第三级臂408外壁的矩形键4082上，具体的，限位块416安装于第三级臂408的示意图如图6所示，且，第一级螺母403的边沿位于限位块416和第二级臂407之间，第一级螺母403相对于第二级臂407相对转动，同样的，第二级螺母404的边沿位于限位块416和第三级臂408之间，第二级螺母404相对于第三级臂408相对转动。
本例提供的双向伸缩机械臂能实现双向多级伸缩，伸缩比大、传动简单可靠。
以上应用了具体个例对本发明进行阐述，只是用于帮助理解本发明，并不用以限制本发明。对于本发明所属技术领域的技术人员，依据本发明的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。

Claims (5)

1.一种多级空心丝杠传动的双向伸缩机械臂,包括壳体、第一驱动装置、第二驱动装置、第一传动装置和第二传动装置，其特征在于，还包括：多级伸缩且结构相同的第一伸缩机械臂和第二伸缩机械臂，所述第一伸缩机械臂和第二伸缩机械臂均为三级伸缩，具体的：所述第一/第二伸缩机械臂包括：固定底座、法兰、第一级螺母、第二级螺母、第三级螺母、以及从外向内依次套装的第一级臂、第二级臂、第三级臂、第四级臂、第三级丝杠、第二级丝杠和第一级丝杠；
所述固定底座安装于所述壳体的一端面，所述第一级臂固定安装于所述固定底座上，所述第一级丝杠一端通过轴承安装于所述固定底座上，另一端伸入所述第二级丝杠内；
所述第二级丝杠一端与所述第一级螺母固定连接，另一端伸入所述第三级丝杠，且，所述第一级螺母与第一级丝杠配合相对于所述第一级丝杠转动并带动所述第二级丝杠和第二级臂伸缩运动；
所述第三级丝杠一端与所述第二级螺母固定连接，另一端伸入所述第四级臂内，且，所述第二级螺母与第二级丝杠配合相对于所述第二级丝杠转动并带动所述第三级丝杠和第三级臂伸缩运动；
所述第四级臂一端与所述第三级螺母固定连接，另一端与法兰固定连接，且，所述第三级螺母与所述第三级丝杠配合相对于所述第三级丝杠转动并带动所述第四级臂伸缩运动；
所述第一伸缩机械臂和第二伸缩机械臂并列安装于所述壳体内，且所述第一伸缩机械臂和第二伸缩机械臂的伸缩方向相反；
所述第一驱动装置和第二驱动装置分别安装于所述壳体内，所述第一驱动装置驱动所述第一传动装置带动所述第一伸缩机械臂多级伸缩，所述第二驱动装置驱动所述第二传动装置带动所述第二伸缩机械臂多级伸缩。
2.如权利要求1所述的双向伸缩机械臂，其特征在于，所述第一/第二伸缩机械臂还包括第一级导向柱、第二级导向柱和第三级导向柱；
所述第一级导向柱与所述第一级丝杠的自由端固定连接，所述第一级导向柱与所述第二级丝杠的内表面相对滑动，且当所述第一级螺母运动至与所述第一级导向柱接触时，所述第一级导向柱将所述第一级丝杠的转动传递于所述第二级丝杠；
所述第二级导向柱与所述第二级丝杠的自由端固定连接，所述第二级导向柱与所述第三级丝杠的内表面相对滑动，且，当所述第二级螺母运动至与所述第二级导向柱接触时，所述第二级导向柱将所述第二级丝杠的转动传递于所述第三级丝杠；
所述第三级导向柱与所述第三级丝杠的自由端固定连接，所述第三级导向柱与所述第四级臂的内表面相对滑动。
3.如权利要求1所述的双向伸缩机械臂，其特征在于，所述第一级臂内腔均匀分布三个矩形槽；所述第二级臂内腔均匀分布三个矩形槽，外壁均匀分布三个矩形键；所述第三级臂内腔均匀分布三个矩形槽，外壁均匀分布三个矩形键；所述第四级臂外壁均匀分布三个矩形键；
所述第二级臂外壁的矩形键与所述第一级臂内腔的矩形槽配合；
所述第三级臂外壁的矩形键与所述第二级臂内腔的矩形槽配合；
所述第四级臂外壁的矩形键与所述第三级臂内腔的矩形槽配合。
4.如权利要求1所述的双向伸缩机械臂，其特征在于，所述第一/第二伸缩机械臂还包括限位块，所述限位块分别安装于所述第二级臂靠近第一级螺母的端面和第三级臂靠近第二级螺母的端面。
5.如权利要求4所述的双向伸缩机械臂，其特征在于，所述限位块分别安装于所述第二级臂外壁的矩形键和第三级臂外壁的矩形键。
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