CN109179226A - 一种轻量化齿条传动伸缩臂 - Google Patents

Abstract

本申请提供的一种轻量化齿条传动伸缩臂，首级臂的末端安装有首级臂双卷筒齿轮；末级臂套装在首级臂内部可沿伸缩臂的臂长方向双向滑动；末级臂上安装有与首级臂双卷筒齿轮啮合的末级臂齿条；首级臂拉索缠绕在首级臂双卷筒齿轮上，用于带动首级臂双卷筒齿轮转动；末级臂拉索与末级臂连接，用于拉动末级臂缩回原位。本申请通过驱动卷筒拉动首级臂拉索从而驱动对应的齿轮和齿条运动将末级臂伸展出去，又可以通过驱动卷筒拉动末级臂拉索从而将末级臂收缩回来，实现了伸缩臂的伸缩，结构简单，外形尺寸小，伸缩行程范围大，自重较轻，伸缩方向可双向驱动承载，以解决传统伸缩臂结构复杂、成本高、自重大以及不能收缩的问题。

Description

一种轻量化齿条传动伸缩臂

技术领域

本申请涉及伸缩臂技术领域，尤其涉及一种轻量化齿条传动伸缩臂。

背景技术

伸缩臂，通常是指由固定臂、移动臂和伸缩驱动机构组成的工作装置，其作用是通过伸缩驱动机构的作用使移动臂伸出及缩回，从而使臂末端的作业装置达到更大的作业距离。

目前国内外最常用的伸缩臂是起重车的车载伸缩臂，这类伸缩臂由于其悬臂结构要侧向承载起重负荷，为了加强臂身的抗挠强度，通常自重和外形尺寸较大；相应的为了驱动自重很大的移动臂，通常也要采用较大体积和重量的驱动机构，例如：大功率电机、液压泵配合齿条传动、液压传动、链条传动及组合传动等；所以，这类伸缩臂具有起重承载能力强的优点，但同时也存在驱动复杂、结构复杂、成本高、自重大的问题。

在对管道等狭长空间内进行伸入式探测、将轮式托盘集装的成垛货物推进或拖出货柜车厢等应用中，伸缩臂在无须承载很大的侧向负荷，主要需求是承载伸缩方向的推拉负荷，具有较大的伸缩行程、较小的外形尺寸和较轻的自重，现有结构的伸缩臂不能很好的满足这些方面的应用需求，并且传统的伸缩臂有的是仅具有伸长的功能，其收缩需要依靠重力或者人工进行收缩，操作麻烦。

因此，开发一款驱动简便、结构简单，外形尺寸小，伸缩行程范围大，自重较轻的伸缩臂，将大大拓展伸缩臂结构对这些类似应用领域的适用性。

发明内容

本申请提供了一种轻量化齿条传动伸缩臂，结构简单，外形尺寸小，伸缩行程范围大，自重较轻，伸缩方向可双向驱动承载，以解决传统伸缩臂结构复杂、成本高、自重大以及不能收缩的问题。

本申请提供的一种轻量化齿条传动伸缩臂，包括：首级臂、末级臂、首级臂拉索、末级臂拉索和驱动卷筒；

所述首级臂的臂身主体为中空管型结构，所述首级臂的末端安装有首级臂双卷筒齿轮；

所述末级臂套装在所述首级臂内部且穿过所述首级臂末端，可沿所述伸缩臂的臂长方向双向滑动；

所述末级臂上安装有与所述首级臂双卷筒齿轮啮合的末级臂齿条；

所述首级臂拉索的一端缠绕在所述驱动卷筒上，另一端缠绕在所述首级臂双卷筒齿轮的第一卷筒上，用于带动所述首级臂双卷筒齿轮转动；

所述末级臂拉索的一端缠绕在所述驱动卷筒上，另一端与所述末级臂连接，用于拉动所述末级臂缩回原位。

优选地，该伸缩臂还包括一节以上中级臂和与所述中级臂数量相同的中级臂拉索；

所述中级臂的臂身主体为中空管型结构，所述中级臂的末端安装有中级臂双卷筒齿轮；

多节所述中级臂层层套装，第一节所述中级臂套装在所述首级臂内部且穿过所述首级臂末端，所述末级臂套装在最后一节所述中级臂内部且穿过最后一节所述中级臂末端；

所述中级臂上安装有与上一节所述中级臂双卷筒齿轮或所述首级臂双卷筒齿轮啮合的中级臂齿条；

上一节所述中级臂双卷筒齿轮与下一节所述中级臂双卷筒齿轮通过对应的所述中级臂拉索连接，所述首级臂双卷筒齿轮与第一节所述中级臂双卷筒齿轮通过一条所述中级臂拉索连接。

优选地，所述首级臂双卷筒齿轮是两侧为圆柱形卷筒中间为圆柱齿轮的组合体，双卷筒齿轮可绕自身中心轴双向转动。

优选地，所述驱动卷筒为伸缩臂伸缩的驱动装置，是圆柱形的卷线筒，可绕自身中心轴双向转动，中心轴相对于首级臂的相对位置固定。

优选地，所述末级臂拉索和所述首级臂拉索均为钢丝绳。

优选地，所述末级臂拉索和所述首级臂拉索为同一条拉索。

优选地，所述末级臂拉索与所述末级臂连接处设置有弹性部件。

优选地，所述首级臂的末端安装有首级臂限位块，与所述末级臂首端的外翻法兰结构配合，用于防止过伸脱出。

优选地，所述中级臂的末端安装有中级臂限位块，与下一节所述中级臂首端或末级臂首端的外翻法兰结构配合。

优选地，所述弹性部件具体为弹簧。

从以上技术方案可以看出，本申请具有以下优点：

本申请提供的一种轻量化齿条传动伸缩臂，包括：首级臂、末级臂、首级臂拉索、末级臂拉索和驱动卷筒；所述首级臂的臂身主体为中空管型结构，所述首级臂的末端安装有首级臂双卷筒齿轮；所述末级臂套装在所述首级臂内部且穿过所述首级臂末端，可沿所述伸缩臂的臂长方向双向滑动；所述末级臂上安装有与所述首级臂双卷筒齿轮啮合的末级臂齿条；所述首级臂拉索的一端缠绕在所述驱动卷筒上，另一端缠绕在所述首级臂双卷筒齿轮的第一卷筒上，用于带动所述首级臂双卷筒齿轮转动；所述末级臂拉索的一端缠绕在所述驱动卷筒上，另一端与所述末级臂连接，用于拉动所述末级臂缩回原位。本申请通过驱动卷筒拉动首级臂拉索从而驱动对应的齿轮和齿条运动将末级臂伸展出去，又可以通过驱动卷筒拉动末级臂拉索从而将末级臂收缩回来，实现了伸缩臂的伸缩，结构简单，外形尺寸小，伸缩行程范围大，自重较轻，伸缩方向可双向驱动承载，以解决传统伸缩臂结构复杂、成本高、自重大以及不能收缩的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本申请提供的一种轻量化齿条传动伸缩臂的第一个实施例的示意图；

图2为本申请提供的一种轻量化齿条传动伸缩臂的第二个实施例的示意图；

图3为本申请提供的一种轻量化齿条传动伸缩臂的第三个实施例的示意图；

图4为本申请提供的一种轻量化齿条传动伸缩臂中首级臂双卷筒齿轮的示意图；

图5为本申请提供的一种轻量化齿条传动伸缩臂中中级臂双卷筒齿轮的示意图；

图6为本申请提供的一种轻量化齿条传动伸缩臂中中级臂限位块的示意图；

图7为本申请提供的一种轻量化齿条传动伸缩臂中首级臂限位块的示意图；

图8为本申请提供的一种轻量化齿条传动伸缩臂中驱动卷筒的示意图；

附图标记为：

1、首级臂；2、中级臂；3、末级臂；4、驱动卷筒；5、末级臂拉索；6、首级臂拉索；7、中级臂拉索；11、首级臂双卷筒齿轮；12、首级臂限位块；21、中级臂双卷筒齿轮；22、中级臂限位块；23、中级臂齿条；31、弹性部件；33、末级臂齿条。

具体实施方式

本申请提供了一种轻量化齿条传动伸缩臂，结构简单，外形尺寸小，伸缩行程范围大，自重较轻，伸缩方向可双向驱动承载，以解决传统伸缩臂结构复杂、成本高、自重大以及不能收缩的问题。

为使得本申请的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而非全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。

需要说明的是，本申请中首级臂1、中级臂2和末级臂3的首端是指靠近驱动卷筒4的一端，末端是指靠近末级臂3的一端。

本申请的三个实施例具体为中级臂2节数为0、1、2的实施例，当中级臂2节数大于零时，中级臂2套装在首级臂1的内部，末级臂3套装在中级臂2的内部；当中级臂2的节数为零时，末级臂3直接套装在首级臂1的内部。三节以上中级臂2的技术方案可由第三个实施例推导得出，本申请不再赘述。

实施例1

请参阅图1，本申请提供的一种轻量化齿条传动伸缩臂的第一个实施例，包括：首级臂1、末级臂3、首级臂拉索6、末级臂拉索5和驱动卷筒4；

首级臂1的臂身主体为中空管型结构(可以是圆柱体中间镂空)，首级臂1的末端安装有首级臂双卷筒齿轮11(一般安装在末端并且是首级臂1的外侧)；

末级臂3套装在首级臂1内部且穿过首级臂1末端，可沿伸缩臂的臂长方向双向滑动(即图1中左右方向)；

末级臂3上安装有与首级臂双卷筒齿轮11啮合的末级臂齿条33；

首级臂拉索6的一端缠绕在驱动卷筒4上，另一端缠绕在首级臂双卷筒齿轮11的第一卷筒上(本实施例中首级臂双卷筒齿轮11的第二卷筒未缠绕拉索)，用于带动首级臂双卷筒齿轮11转动；

末级臂拉索5的一端缠绕在驱动卷筒4上，另一端与末级臂3连接，用于拉动末级臂3缩回原位。

以下将详细说明本申请第一个实施例的伸缩臂原理：

本申请通过驱动卷筒4拉动首级臂拉索6从而驱动对应的齿轮和齿条运动将末级臂3伸展出去，又可以通过驱动卷筒4拉动末级臂拉索5从而将末级臂3收缩回来，实现了伸缩臂的伸缩，结构简单，外形尺寸小，伸缩行程范围大，自重较轻，伸缩方向可双向驱动承载，以解决传统伸缩臂结构复杂、成本高、自重大以及不能收缩的问题。

通过驱动卷筒4转动，拉动首级臂拉索6从而驱动对应的齿轮转动，然后推动齿条如图1的左方向运动，并带动末级臂3往左运动，即末级臂3向外伸出，实现了伸缩臂的伸长。此时末级臂拉索5一般会放松。

通过驱动卷筒4的转动，拉动末级臂拉索5从而拉动末级臂3，如图1所示，末级臂3被拉动向右滑动，从而实现了伸缩臂的收缩。此时首级臂拉索6一般会放松。

需要说明的是，首级臂1一般固定不动，如进行管道的探测，则伸缩臂的首级臂1一般在管道口固定，然后进行伸缩臂的伸展；而末级臂3的末端可以用来安装各种探测装置，比如摄像头传感器等，这些探测装置可以随着末级臂3进入管道深处。首级臂1、中级臂2和末级臂3的臂身可采用轻量化的管材，在很小的外形尺寸及重量的情况下，达到较大的伸缩行程，特别适用于对伸缩臂横截面尺寸有限制，而侧向承载能力要求不高的情况。

进一步地，首级臂双卷筒齿轮11是两侧为圆柱形卷筒中间为圆柱齿轮的组合体，双卷筒齿轮可绕自身中心轴双向转动。

需要说明的是，请参阅图4，图4为本申请提供的一种轻量化齿条传动伸缩臂中首级臂双卷筒齿轮11的示意图，从图4中可以看出，首级臂双卷筒齿轮11是两侧为圆柱形卷筒中间为圆柱齿轮的组合体，双卷筒齿轮可绕自身中心轴双向转动。

本实施例中，首级臂双卷筒齿轮11仅有一个卷筒缠绕了拉索。

进一步地，驱动卷筒4为伸缩臂伸缩的驱动装置，是圆柱形的卷线筒，可绕自身中心轴双向转动，中心轴相对于首级臂1的相对位置固定。

需要说明的是，请参阅图8，图8为本申请提供的一种轻量化齿条传动伸缩臂中驱动卷筒4的示意图，从图8可以看出，驱动卷筒4为伸缩臂伸缩的驱动装置，是圆柱形的卷线筒，可绕自身中心轴双向转动，中心轴相对于首级臂1的相对位置固定，末级臂拉索5和首级臂拉索6可以缠绕在驱动卷筒4上。并且，驱动卷筒4可以连接电机并被电机驱动。

进一步地，末级臂拉索5和首级臂拉索6均为钢丝绳。末级臂拉索5和首级臂拉索6为刚性较大可承受拉力的传动绳，最好是钢丝绳。末级臂拉索5用于收缩伸缩臂，首级臂拉索6用于拉伸伸缩臂，在伸缩臂静止时末级臂拉索5和首级臂拉索6的拉力平衡并共同维持臂长基本不变。

末级臂拉索5的首端固连在驱动卷筒4的外周的某点上。末级臂拉索5的首段拉索缠绕在驱动卷筒4的外周上，末级臂拉索5的末端固连在末级臂3的末端上。首级臂拉索6的首端固连在驱动卷筒4的外周的某点上。首级臂拉索6的首段拉索以与末级臂拉索5相反的缠绕方向缠绕在驱动筒的外周上，首级臂拉索6的末段拉索缠绕在首级臂双卷筒齿轮11的单侧卷筒的外周上。

进一步地，末级臂拉索5和首级臂拉索6为同一条拉索。此时可以节省拉索的材料，并且，能够让在伸缩臂静止时末级臂拉索5和首级臂拉索6的拉力更加平衡并共同维持臂长基本不变能够更稳定。

进一步地，末级臂拉索5与末级臂3连接处设置有弹性部件31。进一步地，弹性部件31具体为弹簧。一般是末级臂3末端内侧装有弹性部件31，末级臂拉索5的末端通过弹性部件31固连在末级臂3的末端上，弹性部件31可以补偿两条拉索卷放过程中长度的细小偏差，避免臂身在伸缩过程出现卡死或拉索松弛的情况。

进一步地，首级臂1的末端安装有首级臂限位块12，与末级臂3首端的外翻法兰结构配合，用于防止过伸脱出。当末级臂3伸长的时候，可以被限位块限定伸长的距离从而不会脱出。

需要说明的是，请参阅图7，图7为本申请提供的一种轻量化齿条传动伸缩臂中首级臂限位块12的示意图。从图1可以看出，限位块设置在首级臂1和末级臂3之间，由于首级臂1和末级臂3是相互套装的圆柱中空管状结构，因此限位块呈环状结构，并且需要让齿条穿过，因此设置有缺口，如图7所示。

实施例2

请参阅图2，本申请提供的一种轻量化齿条传动伸缩臂的第二个实施例，包括：首级臂1、末级臂3、首级臂拉索6、末级臂拉索5和驱动卷筒4；

首级臂1的臂身主体为中空管型结构(可以是圆柱体中间镂空)，首级臂1的末端安装有首级臂双卷筒齿轮11(一般安装在末端并且是首级臂1的外侧)；

末级臂3套装在中级臂2内部且穿过中级臂2末端，可沿伸缩臂的臂长方向双向滑动(即图2中左右方向)；

末级臂3上安装有与中级臂双卷筒齿轮21啮合的末级臂齿条33；

首级臂拉索6的一端缠绕在驱动卷筒4上，另一端缠绕在首级臂双卷筒齿轮11的第一卷筒上(本实施例中首级臂双卷筒齿轮11的第二卷筒缠绕中级臂拉索7)，用于带动首级臂双卷筒齿轮11转动；

末级臂拉索5的一端缠绕在驱动卷筒4上，另一端与末级臂3连接，用于拉动末级臂3缩回原位。

本实施例的伸缩臂还包括一节中级臂2和与中级臂2数量相同的中级臂拉索7；

中级臂2的臂身主体为中空管型结构，中级臂2的末端安装有中级臂双卷筒齿轮21(与末级臂齿条33啮合)；

中级臂2套装在首级臂1内部且穿过首级臂1末端，末级臂3套装在中级臂2内部且穿过中级臂2末端；

中级臂2上安装有与首级臂双卷筒齿轮11啮合的中级臂齿条2；

首级臂双卷筒齿轮11与中级臂双卷筒齿轮21通过一条中级臂拉索7连接。

以下将详细说明本申请第二个实施例的伸缩臂原理：

本申请通过驱动卷筒4拉动首级臂拉索6从而驱动对应的齿轮和齿条运动将末级臂3伸展出去，又可以通过驱动卷筒4拉动末级臂拉索5从而将末级臂3收缩回来，实现了伸缩臂的伸缩，结构简单，外形尺寸小，伸缩行程范围大，自重较轻，伸缩方向可双向驱动承载，以解决传统伸缩臂结构复杂、成本高、自重大以及不能收缩的问题。

通过驱动卷筒4转动，拉动首级臂拉索6从而驱动对应的齿轮转动(首级臂双卷筒齿轮11和中级臂双卷筒齿轮21)，然后推动齿条(中级臂齿条2和末级臂齿条33)如图2的左方向运动，并带动中级臂2和末级臂3往左运动，即末级臂3向外伸出，实现了伸缩臂的伸长。此时末级臂拉索5一般会放松。

通过驱动卷筒4的转动，拉动末级臂拉索5从而拉动末级臂3，如图2所示，末级臂3被拉动向右滑动，从而实现了伸缩臂的收缩。此时首级臂拉索6一般会放松。

需要说明的是，首级臂1一般固定不动，如进行管道的探测，则伸缩臂的首级臂1一般在管道口固定，然后进行伸缩臂的伸展；而末级臂3的末端可以用来安装各种探测装置，比如摄像头传感器等，这些探测装置可以随着末级臂3进入管道深处。首级臂1、中级臂2和末级臂3的臂身可采用轻量化的管材，在很小的外形尺寸及重量的情况下，达到较大的伸缩行程，特别适用于对伸缩臂横截面尺寸有限制，而侧向承载能力要求不高的情况。

驱动卷筒4往其中一个方向转动时，驱动卷筒4放长末级臂拉索5的同时收短首级臂拉索6，首级臂拉索6依次驱动首级臂双卷筒齿轮11、中级臂拉索7和中级臂双卷筒齿轮21，首级臂双卷筒齿轮11或中级臂双卷筒齿轮21分别带动下一级臂上与其啮合的中级臂齿条2或末级臂齿条33向外运动，实现臂的伸长。驱动卷筒4往另外一个方向转动时，驱动卷筒4放长首级臂拉索6的同时收短末级臂拉索5，各旋转部件反向运动，中级臂齿条2或末级臂齿条33向内运动，首级臂双卷筒齿轮11或中级臂双卷筒齿轮21分别卷收相应的首级臂拉索6或中级臂拉索7，实现臂的缩短。

进一步地，首级臂双卷筒齿轮11是两侧为圆柱形卷筒中间为圆柱齿轮的组合体，双卷筒齿轮可绕自身中心轴双向转动。

需要说明的是，请参阅图4，图4为本申请提供的一种轻量化齿条传动伸缩臂中首级臂双卷筒齿轮11的示意图，从图4中可以看出，首级臂双卷筒齿轮11是两侧为圆柱形卷筒中间为圆柱齿轮的组合体，双卷筒齿轮可绕自身中心轴双向转动。

进一步地，中级臂双卷筒齿轮21是两侧为圆柱形卷筒中间为圆柱齿轮的组合体，双卷筒齿轮可绕自身中心轴双向转动，可以与首级臂双卷筒齿轮11结构大小一致。

需要说明的是，请参阅图5，图5为本申请提供的一种轻量化齿条传动伸缩臂中中级臂双卷筒齿轮21的示意图，从图5中可以看出，中级臂双卷筒齿轮21是两侧为圆柱形卷筒中间为圆柱齿轮的组合体，双卷筒齿轮可绕自身中心轴双向转动。

本实施例中，首级臂双卷筒齿轮11的第一卷筒和第二卷筒都缠绕了拉索，而中级臂双卷筒齿轮21仅有一个卷筒缠绕了拉索。

进一步地，驱动卷筒4为伸缩臂伸缩的驱动装置，是圆柱形的卷线筒，可绕自身中心轴双向转动，中心轴相对于首级臂1的相对位置固定。

需要说明的是，请参阅图8，图8为本申请提供的一种轻量化齿条传动伸缩臂中驱动卷筒4的示意图，从图8可以看出，驱动卷筒4为伸缩臂伸缩的驱动装置，是圆柱形的卷线筒，可绕自身中心轴双向转动，中心轴相对于首级臂1的相对位置固定，末级臂拉索5和首级臂拉索6可以缠绕在驱动卷筒4上。并且，驱动卷筒4可以连接电机并被电机驱动。

进一步地，末级臂拉索5和首级臂拉索6均为钢丝绳。末级臂拉索5和首级臂拉索6为刚性较大可承受拉力的传动绳，最好是钢丝绳。末级臂拉索5用于收缩伸缩臂，首级臂拉索6用于拉伸伸缩臂，在伸缩臂静止时末级臂拉索5和首级臂拉索6的拉力平衡并共同维持臂长基本不变。

末级臂拉索5的首端固连在驱动卷筒4的外周的某点上。末级臂拉索5的首段拉索缠绕在驱动卷筒4的外周上，末级臂拉索5的末端固连在末级臂3的末端上。首级臂拉索6的首端固连在驱动卷筒4的外周的某点上。首级臂拉索6的首段拉索以与末级臂拉索5相反的缠绕方向缠绕在驱动筒的外周上，首级臂拉索6的末段拉索缠绕在首级臂双卷筒齿轮11的单侧卷筒的外周上。

当中级臂2节数大于零时，该伸缩臂还包括中级臂拉索7。中级臂拉索7用于在首级臂双卷筒齿轮11和中级臂双卷筒齿轮21之间进行传动，中级臂拉索7的首端固连在首级臂双卷筒齿轮11单侧卷筒外周的某点上，首段拉索缠绕在该卷筒的外周上；中级臂拉索7的末端固连在中级臂双卷筒齿轮21单侧卷筒外周的某点上，末段拉索缠绕在该卷筒的外周上。

进一步地，末级臂拉索5和首级臂拉索6为同一条拉索。此时可以节省拉索的材料，并且，能够让在伸缩臂静止时末级臂拉索5和首级臂拉索6的拉力更加平衡并共同维持臂长基本不变能够更稳定。

进一步地，末级臂拉索5与末级臂3连接处设置有弹性部件31。进一步地，弹性部件31具体为弹簧。一般是末级臂3末端内侧装有弹性部件31，末级臂拉索5的末端通过弹性部件31固连在末级臂3的末端上，弹性部件31可以补偿两条拉索卷放过程中长度的细小偏差，避免臂身在伸缩过程出现卡死或拉索松弛的情况。

进一步地，首级臂1的末端安装有首级臂限位块12，与末级臂3首端的外翻法兰结构配合，用于防止过伸脱出。当末级臂3伸长的时候，可以被限位块限定伸长的距离从而不会脱出。

需要说明的是，请参阅图7，图7为本申请提供的一种轻量化齿条传动伸缩臂中首级臂限位块12的示意图。从图2可以看出，限位块设置在首级臂1和末级臂3之间，由于首级臂1和末级臂3是相互套装的圆柱中空管状结构，因此限位块呈环状结构，并且需要让齿条穿过，因此设置有缺口，如图7所示。

进一步地，中级臂2的末端安装有中级臂限位块22，与下一节中级臂2首端或末级臂3首端的外翻法兰结构配合。中级臂限位块22一般与中级臂2数量相同。

需要说明的是，请参阅图6，图6为本申请提供的一种轻量化齿条传动伸缩臂中中级臂限位块22的示意图。从图2可以看出，中级臂限位块22设置在中级臂2和末级臂3之间，由于中级臂2和末级臂3是相互套装的圆柱中空管状结构，因此中级臂限位块22呈环状结构，并且需要让齿条穿过，因此设置有缺口，如图6所示。

实施例3

请参阅图3，本申请提供的一种轻量化齿条传动伸缩臂的第三个实施例，包括：首级臂1、末级臂3、首级臂拉索6、末级臂拉索5和驱动卷筒4；

首级臂1的臂身主体为中空管型结构(可以是圆柱体中间镂空)，首级臂1的末端安装有首级臂双卷筒齿轮11(一般安装在末端并且是首级臂1的外侧)；

末级臂3套装在中级臂2内部且穿过中级臂2末端(具体是最后一节中级臂2)，可沿伸缩臂的臂长方向双向滑动(即图3中左右方向)；

末级臂3上安装有与中级臂双卷筒齿轮21啮合(具体是最后一节中级臂双卷筒齿轮21)的末级臂齿条33；

首级臂拉索6的一端缠绕在驱动卷筒4上，另一端缠绕在首级臂双卷筒齿轮11的第一卷筒上(本实施例中首级臂双卷筒齿轮11的第二卷筒缠绕中级臂拉索7)，用于带动首级臂双卷筒齿轮11转动；

末级臂拉索5的一端缠绕在驱动卷筒4上，另一端与末级臂3连接，用于拉动末级臂3缩回原位。

本实施例的伸缩臂还包括两节中级臂2和与中级臂2数量相同的中级臂拉索7；如图3所示，最右边的中级臂2为第一节中级臂2，最左边的中级臂2为最后一节中级臂2(本实施例第二节中级臂2)，本实施例共有两节中级臂2，三节以上中级臂2可由本实施例推导得出，本申请不再赘述。

中级臂2的臂身主体为中空管型结构，中级臂2的末端安装有中级臂双卷筒齿轮21；

多节中级臂2层层套装，第一节中级臂2套装在首级臂1内部且穿过首级臂1末端，末级臂3套装在最后一节中级臂2内部且穿过最后一节中级臂2末端；

中级臂2上安装有与上一节中级臂双卷筒齿轮21或首级臂双卷筒齿轮11啮合的中级臂齿条2；具体地，第一节中级臂2上安装有与首级臂双卷筒齿轮11啮合的中级臂齿条2，第二节中级臂2上安装有与第一节中级臂双卷筒齿轮21啮合的中级臂齿条2；

上一节中级臂双卷筒齿轮21与下一节中级臂双卷筒齿轮21通过对应的中级臂拉索7连接(第一节中级臂双卷筒齿轮21与第二节中级臂双卷筒齿轮21通过对应的中级臂拉索7连接)，首级臂双卷筒齿轮11与第一节中级臂双卷筒齿轮21通过一条中级臂拉索7连接。

以下将详细说明本申请第二个实施例的伸缩臂原理：

本申请通过驱动卷筒4拉动首级臂拉索6从而驱动对应的齿轮和齿条运动将末级臂3伸展出去，又可以通过驱动卷筒4拉动末级臂拉索5从而将末级臂3收缩回来，实现了伸缩臂的伸缩，结构简单，外形尺寸小，伸缩行程范围大，自重较轻，伸缩方向可双向驱动承载，以解决传统伸缩臂结构复杂、成本高、自重大以及不能收缩的问题。

通过驱动卷筒4转动，拉动首级臂拉索6从而驱动对应的齿轮转动(首级臂双卷筒齿轮11和中级臂双卷筒齿轮21)，然后推动齿条(中级臂齿条2和末级臂齿条33)如图2的左方向运动，并带动中级臂2和末级臂3往左运动，即末级臂3向外伸出，实现了伸缩臂的伸长。此时末级臂拉索5一般会放松。

通过驱动卷筒4的转动，拉动末级臂拉索5从而拉动末级臂3，如图2所示，末级臂3被拉动向右滑动，从而实现了伸缩臂的收缩。此时首级臂拉索6一般会放松。

需要说明的是，首级臂1一般固定不动，如进行管道的探测，则伸缩臂的首级臂1一般在管道口固定，然后进行伸缩臂的伸展；而末级臂3的末端可以用来安装各种探测装置，比如摄像头传感器等，这些探测装置可以随着末级臂3进入管道深处。首级臂1、中级臂2和末级臂3的臂身可采用轻量化的管材，在很小的外形尺寸及重量的情况下，达到较大的伸缩行程，特别适用于对伸缩臂横截面尺寸有限制，而侧向承载能力要求不高的情况。

进一步地，首级臂双卷筒齿轮11是两侧为圆柱形卷筒中间为圆柱齿轮的组合体，双卷筒齿轮可绕自身中心轴双向转动。

需要说明的是，请参阅图4，图4为本申请提供的一种轻量化齿条传动伸缩臂中首级臂双卷筒齿轮11的示意图，从图4中可以看出，首级臂双卷筒齿轮11是两侧为圆柱形卷筒中间为圆柱齿轮的组合体，双卷筒齿轮可绕自身中心轴双向转动。

进一步地，中级臂双卷筒齿轮21是两侧为圆柱形卷筒中间为圆柱齿轮的组合体，双卷筒齿轮可绕自身中心轴双向转动，可以与首级臂双卷筒齿轮11结构大小一致。

需要说明的是，请参阅图5，图5为本申请提供的一种轻量化齿条传动伸缩臂中中级臂双卷筒齿轮21的示意图，从图5中可以看出，中级臂双卷筒齿轮21是两侧为圆柱形卷筒中间为圆柱齿轮的组合体，双卷筒齿轮可绕自身中心轴双向转动。

本实施例中，首级臂双卷筒齿轮11的第一卷筒和第二卷筒都缠绕了拉索，而第一节中级臂双卷筒齿轮21的第一卷筒和第二卷筒都缠绕了拉索，第二节中级臂双卷筒齿轮21仅有一个卷筒缠绕了拉索。因此，图5是指最后一节中级臂双卷筒齿轮21(本实施例为第二节中级臂双卷筒齿轮21)。

进一步地，驱动卷筒4为伸缩臂伸缩的驱动装置，是圆柱形的卷线筒，可绕自身中心轴双向转动，中心轴相对于首级臂1的相对位置固定。

需要说明的是，请参阅图8，图8为本申请提供的一种轻量化齿条传动伸缩臂中驱动卷筒4的示意图，从图8可以看出，驱动卷筒4为伸缩臂伸缩的驱动装置，是圆柱形的卷线筒，可绕自身中心轴双向转动，中心轴相对于首级臂1的相对位置固定，末级臂拉索5和首级臂拉索6可以缠绕在驱动卷筒4上。并且，驱动卷筒4可以连接电机并被电机驱动。

进一步地，末级臂拉索5和首级臂拉索6均为钢丝绳。末级臂拉索5和首级臂拉索6为刚性较大可承受拉力的传动绳，最好是钢丝绳。末级臂拉索5用于收缩伸缩臂，首级臂拉索6用于拉伸伸缩臂，在伸缩臂静止时末级臂拉索5和首级臂拉索6的拉力平衡并共同维持臂长基本不变。

末级臂拉索5的首端固连在驱动卷筒4的外周的某点上。末级臂拉索5的首段拉索缠绕在驱动卷筒4的外周上，末级臂拉索5的末端固连在末级臂3的末端上。首级臂拉索6的首端固连在驱动卷筒4的外周的某点上。首级臂拉索6的首段拉索以与末级臂拉索5相反的缠绕方向缠绕在驱动筒的外周上，首级臂拉索6的末段拉索缠绕在首级臂双卷筒齿轮11的单侧卷筒的外周上。

进一步地，末级臂拉索5和首级臂拉索6为同一条拉索。此时可以节省拉索的材料，并且，能够让在伸缩臂静止时末级臂拉索5和首级臂拉索6的拉力更加平衡并共同维持臂长基本不变能够更稳定。

进一步地，末级臂拉索5与末级臂3连接处设置有弹性部件31。进一步地，弹性部件31具体为弹簧。一般是末级臂3末端内侧装有弹性部件31，末级臂拉索5的末端通过弹性部件31固连在末级臂3的末端上，弹性部件31可以补偿两条拉索卷放过程中长度的细小偏差，避免臂身在伸缩过程出现卡死或拉索松弛的情况。

进一步地，首级臂1的末端安装有首级臂限位块12，与末级臂3首端的外翻法兰结构配合，用于防止过伸脱出。当末级臂3伸长的时候，可以被限位块限定伸长的距离从而不会脱出。

需要说明的是，请参阅图7，图7为本申请提供的一种轻量化齿条传动伸缩臂中首级臂限位块12的示意图。从图3可以看出，限位块设置在首级臂1和末级臂3之间，由于首级臂1和末级臂3是相互套装的圆柱中空管状结构，因此限位块呈环状结构，并且需要让齿条穿过，因此设置有缺口，如图7所示。

进一步地，中级臂2的末端安装有中级臂限位块22，与下一节中级臂2首端或末级臂3首端的外翻法兰结构配合(本实施例中，第一节中级臂2的末端的中级臂限位块22与第二节中级臂2首端的外翻法兰结构配合，第二节中级臂2的末端的中级臂限位块22与末级臂3首端的外翻法兰结构配合)。中级臂限位块22一般与中级臂2数量相同。

需要说明的是，请参阅图6，图6为本申请提供的一种轻量化齿条传动伸缩臂中中级臂限位块22的示意图。从图3可以看出，中级臂限位块22设置在中级臂2和末级臂3之间(或中级臂2和中级臂2之间)，由于中级臂2和末级臂3(或中级臂2和中级臂2)是相互套装的圆柱中空管状结构，因此中级臂限位块22呈环状结构，并且需要让齿条穿过，因此设置有缺口，如图6所示。

可以理解的是，三节中级臂2、四节中级臂2等情况也可以根据本实施例进行推导得出，本申请将不再赘述。

以上所述，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种轻量化齿条传动伸缩臂，其特征在于，包括：首级臂、末级臂、首级臂拉索、末级臂拉索和驱动卷筒；

所述首级臂的臂身主体为中空管型结构，所述首级臂的末端安装有首级臂双卷筒齿轮；

所述末级臂套装在所述首级臂内部且穿过所述首级臂末端，可沿所述伸缩臂的臂长方向双向滑动；

所述末级臂上安装有与所述首级臂双卷筒齿轮啮合的末级臂齿条；

所述首级臂拉索的一端缠绕在所述驱动卷筒上，另一端缠绕在所述首级臂双卷筒齿轮的第一卷筒上，用于带动所述首级臂双卷筒齿轮转动；

所述末级臂拉索的一端缠绕在所述驱动卷筒上，另一端与所述末级臂连接，用于拉动所述末级臂缩回原位。

2.根据权利要求1所述的一种轻量化齿条传动伸缩臂，其特征在于，还包括一节以上中级臂和与所述中级臂数量相同的中级臂拉索；

所述中级臂的臂身主体为中空管型结构，所述中级臂的末端安装有中级臂双卷筒齿轮；

多节所述中级臂层层套装，第一节所述中级臂套装在所述首级臂内部且穿过所述首级臂末端，所述末级臂套装在最后一节所述中级臂内部且穿过最后一节所述中级臂末端；

所述中级臂上安装有与上一节所述中级臂双卷筒齿轮或所述首级臂双卷筒齿轮啮合的中级臂齿条；

上一节所述中级臂双卷筒齿轮与下一节所述中级臂双卷筒齿轮通过对应的所述中级臂拉索连接，所述首级臂双卷筒齿轮与第一节所述中级臂双卷筒齿轮通过一条所述中级臂拉索连接。

3.根据权利要求1所述的一种轻量化齿条传动伸缩臂，其特征在于，所述首级臂双卷筒齿轮是两侧为圆柱形卷筒中间为圆柱齿轮的组合体，双卷筒齿轮可绕自身中心轴双向转动。

4.根据权利要求1所述的一种轻量化齿条传动伸缩臂，其特征在于，所述驱动卷筒为伸缩臂伸缩的驱动装置，是圆柱形的卷线筒，可绕自身中心轴双向转动，中心轴相对于所述首级臂的相对位置固定。

5.根据权利要求1所述的一种轻量化齿条传动伸缩臂，其特征在于，所述末级臂拉索和所述首级臂拉索均为钢丝绳。

6.根据权利要求1所述的一种轻量化齿条传动伸缩臂，其特征在于，所述末级臂拉索和所述首级臂拉索为同一条拉索。

7.根据权利要求1所述的一种轻量化齿条传动伸缩臂，其特征在于，所述末级臂拉索与所述末级臂连接处设置有弹性部件。

8.根据权利要求1所述的一种轻量化齿条传动伸缩臂，其特征在于，所述首级臂的末端安装有首级臂限位块，与所述末级臂首端的外翻法兰结构配合，用于防止过伸脱出。

9.根据权利要求2所述的一种轻量化齿条传动伸缩臂，其特征在于，所述中级臂的末端安装有中级臂限位块，与下一节所述中级臂首端或末级臂首端的外翻法兰结构配合。

10.根据权利要求7所述的一种轻量化齿条传动伸缩臂，其特征在于，所述弹性部件具体为弹簧。