CN110561494A - 用于机械设备的动作臂 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于机械设备的动作臂，涉及机械臂技术领域，解决了动作臂结构复杂、安装空间大的技术问题。该动作臂，包括动力源、多节手臂、连接关节，相邻两节手臂之间通过连接关节传动连接，动力源与位于一端的手臂传动连接，位于另一端的手臂上设置有待驱动件；当动力源运行时，手臂的旋转运动能转变为待驱动件的直线运动。本发明提供的动作臂运动时，类似于人手臂的可伸缩结构，不仅能将待驱动件伸出和拉回，还能节省安装空间，结构简单、成本低廉；通过采用四连杆结构的手臂，实现移动块在水平位置的前后往复运动，安装空间小，适用性强。

Description

用于机械设备的动作臂

技术领域

本发明涉及机械臂技术领域，尤其是涉及一种用于机械设备的动作臂。

背景技术

检测设备有很多种类，工厂常用的检测设备有很多，包括测量设备卡尺、天平、打点机等，另外还有质量检测分析仪器，材质检测、包装检测设备、无损检测设备等也是常见的检测设备。

本申请人发现现有技术至少存在以下技术问题：

热水器内胆里面进行探伤时，需要操作人员打着手电筒、手持探伤设备，伸进去进行观察，这种检测方式存在费时费力，效率低的问题；而且由于热水器产品长度较长，探伤距离较大，如果使用丝杆导轨机构作为动作臂进行探伤设备的伸缩观察，存在导轨距离长、安装空间大、场地受限的问题；如果使用市面上挖机使用的气动或液动机构提供探伤设备的运动动力，存在结构复杂、成本高的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于机械设备的动作臂，以解决现有技术中存在的动作臂结构复杂、安装空间大的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：

本发明提供的一种用于机械设备的动作臂，包括动力源、多节手臂、连接关节，相邻两节所述手臂之间通过所述连接关节传动连接，所述动力源与位于一端的所述手臂传动连接，位于另一端的所述手臂上设置有待驱动件；当所述动力源运行时，所述手臂的旋转运动能转变为待驱动件的直线运动。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

作为本发明的进一步改进，所有的所述手臂旋转运动时具有两个极限位置，分别为运动到所有的所述手臂呈180度角直线排列以将待驱动件伸出或运动到所有的所述手臂呈之字形折叠排列以将将待驱动件拉回。

作为本发明的进一步改进，所有的所述手臂处于直线排列时的总长度是所有的所述手臂处于折叠排列时总长度的至少两倍。

作为本发明的进一步改进，所有的所述手臂规格、结构完全相同。

作为本发明的进一步改进，所述手臂的数量为两节，包括第一手臂和第二手臂，所述动力源与所述第一手臂传动连接，所述连接关节设置在所述第一手臂和所述第二手臂之间，待驱动件设置在所述第二手臂上。

作为本发明的进一步改进，所述手臂为平行四边形四连杆结构，包括依次首尾铰接的第一短节、第一长节、第二短节和第二长节，所述第一手臂上的所述第一短节固定设置在固定板上，所述第一手臂上的所述第二短节和所述第二手臂上的所述第一短节通过支撑板固定连接。

作为本发明的进一步改进，所述第一长节和所述第二长节长度相同，所述第一短节和所述第二短节长度相同，所述第一长节长度至少是所述第一短节长度的二倍。

作为本发明的进一步改进，所述第一手臂和所述第二手臂以所述连接关节为中心呈镜像对称设置。

作为本发明的进一步改进，所述第一手臂上的所述第二短节和所述第二手臂上的所述第一短节之间呈90度夹角设置。

作为本发明的进一步改进，所述第一手臂上的所述第一短节倾斜设置在所述固定板上。

作为本发明的进一步改进，所述第一手臂上的所述第一短节的倾斜设置为斜向外45度。

作为本发明的进一步改进，所述动力源包括动力件和传动组件，所述动力件固定设置在所述固定板上，所述动力件的输出端通过所述传动组件与所述第一手臂上两连杆的铰接点传动连接。

作为本发明的进一步改进，所述动力件为气缸、液压缸或电机，所述传动组件包括齿条或主动齿轮、以及与所述齿条或所述主动齿轮啮合连接的从动齿轮，所述从动齿轮固定设置在所述第一手臂的第二长节与所述第一短节铰接处。

作为本发明的进一步改进，所述连接关节包括第一齿轮关节和与所述第一齿轮关节啮合连接的第二齿轮关节，所述第一齿轮关节固定设置在所述第一手臂上所述第二长节与所述第二短节铰接处；所述第二齿轮关节固定设置在所述第二手臂上所述第二长节与所述第一短节铰接处。

本发明提供的用于机械设备的动作臂，机械设备通过连接块设置在所述动作臂上。

作为本发明的进一步改进，所述机械设备为检测设备。

作为本发明的进一步改进，所述检测设备为无损探伤设备或视觉检测设备。

作为本发明的进一步改进，所述机械设备为夹持设备。

作为本发明的进一步改进，所述夹持设备为夹爪。

本发明与现有技术相比具有如下有益效果：

本发明提供的动作臂运动时，类似于人手臂的可伸缩结构，不仅能将待驱动件伸出和拉回，还能节省安装空间，结构简单、成本低廉；本发明的进一步改进方案中，通过对供动作臂伸缩的转动部位进行改造，利用齿轮传动的连接关节方式，实现转动的同时联动控制，通过采用四连杆结构的手臂，实现无动力传动，无需额外设置动力传动，依靠机械特性代替动力装置，实现了低成本、高效率的目的和有效空间进行伸缩的效果；通过采用四连杆结构的手臂，实现移动块在水平位置的前后往复运动，安装空间小，适用性强。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明动作臂的立体结构示意图；

图2是本发明动作臂的主视图。

图中1、第一手臂；11、第一短节；12、第一长节；13、第二短节；14、第二长节；2、第二手臂；3、固定板；4、支撑板；5、齿条；6、从动齿轮；7、第一齿轮关节；8、第二齿轮关节；9、连接块。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。

如图1所示，本发明提供了一种动作臂，包括动力源、多节手臂、连接关节，相邻两节手臂之间通过连接关节传动连接，动力源与位于一端的手臂传动连接，位于另一端的手臂上设置有待驱动件；当动力源运行时，手臂的旋转运动能转变为待驱动件的直线运动。

本发明提供的动作臂运动时，类似于人手臂的可伸缩结构，不仅能将待驱动件伸出和拉回，还能节省安装空间，结构简单、成本低廉。

作为一种可选的实施方式，所有的手臂旋转运动时具有两个极限位置，分别为运动到所有的手臂呈180度角直线排列以将待驱动件伸出或运动到所有的手臂呈之字形折叠排列以将将待驱动件拉回。

为了更进一步的减小动作臂的安装空间，所有的手臂处于直线排列时的总长度是所有的手臂处于折叠排列时总长度的至少两倍。

为了能使待驱动件能进行水平移动，所有的手臂规格、结构完全相同。

如图1和图2所示，手臂的数量为两节，包括第一手臂1和第二手臂2，动力源与第一手臂1传动连接，连接关节设置在第一手臂1和第二手臂2之间，待驱动件设置在第二手臂2上。

具体的，需要说明的是，如图2所示，手臂为平行四边形四连杆结构，包括依次首尾铰接的第一短节11、第一长节12、第二短节13和第二长节14，第一手臂1上的第一短节11固定设置在固定板3上，第一手臂1上的第二短节13和第二手臂2上的第一短节11通过支撑板4固定连接。固定板3固定设置在动作臂待安装位置，动力源也可以固定设置在固定板3上。在本发明中，第一手臂1的第一短节11中部通过螺钉、螺栓或焊接的方式固定在固定板3上，通过以上结构使得第一手臂1上的第一短节11形成固定节，不会运动。固定板3两端分别通过螺钉、螺栓或焊接方式与第一手臂1上的第二短节13中部和第二手臂2上的第一短节11中部固定连接，通过以上结构设计，使得第一手臂1上的第二短节13和第二手臂2上的第一短节11分别形成固定节，不会发生相对运动。

作为一种可选的实施方式，第一长节12和第二长节14长度相同，第一短节11和第二短节13长度相同，第一长节12长度至少是第一短节11长度的二倍。长节和短节之间的长度关系决定动作臂的伸长和缩短后长度比例。

具体的，第一手臂1和第二手臂2以连接关节为中心呈镜像对称设置。

具体的，第一手臂1上的第二短节13和第二手臂2上的第一短节11之间呈90度夹角设置。该夹角在动作臂运动时不会发生改变。

为了能使第二手臂2末端的待驱动件能够水平移动，第一手臂1上的第一短节11倾斜设置在固定板3上。更进一步的，第一手臂1上的第一短节11的倾斜设置为斜向外45度。也就是说第一短节11与水平面之间的夹角为45度角。

作为一种可选的实施方式，动力源包括动力件和传动组件，动力件固定设置在固定板3上，动力件的输出端通过传动组件与第一手臂1上两连杆的铰接点传动连接。

具体的，动力件为气缸、液压缸或电机，传动组件包括齿条5或主动齿轮、以及与齿条5或主动齿轮啮合连接的从动齿轮6，从动齿轮6固定设置在第一手臂1的第二长节14与第一短节11铰接处，也就是说在第一手臂1上，第二长节14通过销轴或轴承与第一短节11铰接，从动齿轮6与第二长节14固定连接，当齿条5或主动齿轮运动时，能带动从动齿轮6旋转，从动齿轮6旋转带动第二长节14以销轴为中心跟随旋转，第二长节14旋转会带动第一长节12跟随同步旋转。

具体的，连接关节包括第一齿轮关节7和与第一齿轮关节7啮合连接的第二齿轮关节8，第一齿轮关节7固定设置在第一手臂1上第二长节14与第二短节13铰接处；第二齿轮关节8固定设置在第二手臂2上第二长节14与第一短节11铰接处。也就是说，第一手臂1上的第二长节14通过销轴或轴承与第二短节13铰接，第一齿轮关节7固定设置在第一手臂1上的第二长节14上，第二手臂2上的第二长节14通过销轴或轴承与第一短节11铰接，第二齿轮关节8固定设置在第二手臂2上的第二长节14上，当第一手臂1的第二长节14沿竖直方向做弧形转动时，第一齿轮关节7跟随升起或降下，在第一齿轮关节7升起或降下时，会带动第二齿轮关节8顺时针或逆时针旋转，第二齿轮关节8的顺时针或逆时针旋转会带动第二手臂2的第二长节14向下或向上转动。

机械设备通过连接块9设置在动作臂上。连接块9为等腰三角形，其斜面与第二手臂2的两个长节铰接。

具体的，机械设备为检测设备，检测设备通过连接块9设置在动作臂上。更进一步的，检测设备为无损探伤设备或视觉检测设备。当然检测设备还可以为其他类型设备。

具体的，机械设备为夹持设备，夹持设备通过连接块9设置在动作臂上。

更进一步的，夹持设备为夹爪。当然，机械设备还可以为其他类型设备。

实施例1：

气缸、液压缸或者电机带动齿条5运动，或者电机带动主动齿轮运动，从而使从动齿轮6进行正向或者反向运动；从动齿轮6运动时手臂中的长节绕固定点旋转，从而带动整个动作臂运动，左边手臂运动时，靠齿轮连接关节转动带动右边手臂运动；由于左右对称，能够实现连接块9能够在水平位置进行做往复运动，连接块9上，可以安装视觉检测，夹爪等装置进行作业。

本发明提供的动作臂运动时，类似于人手臂的可伸缩结构，不仅能将待驱动件伸出和拉回，还能节省安装空间，结构简单、成本低廉；本发明的进一步改进方案中，通过对供动作臂伸缩的转动部位进行改造，利用齿轮传动的连接关节方式，实现转动的同时联动控制，通过采用四连杆结构的手臂，实现无动力传动，无需额外设置动力传动，依靠机械特性代替动力装置，实现了低成本、高效率的目的和有效空间进行伸缩的效果；通过采用四连杆结构的手臂，实现移动块在水平位置的前后往复运动，安装空间小，适用性强。

这里首先需要说明的是，“向内”是朝向容置空间中央的方向，“向外”是远离容置空间中央的方向。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图1所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种用于机械设备的动作臂，其特征在于，包括动力源、多节手臂、连接关节，相邻两节所述手臂之间通过所述连接关节传动连接，所述动力源与位于一端的所述手臂传动连接，位于另一端的所述手臂上设置有待驱动件；当所述动力源运行时，所述手臂的旋转运动能转变为待驱动件的直线运动。

2.根据权利要求1所述的用于机械设备的动作臂，其特征在于，所有的所述手臂旋转运动时具有两个极限位置，分别为运动到所有的所述手臂呈180度角直线排列以将待驱动件伸出或运动到所有的所述手臂呈之字形折叠排列以将将待驱动件拉回。

3.根据权利要求2所述的用于机械设备的动作臂，其特征在于，所有的所述手臂处于直线排列时的总长度是所有的所述手臂处于折叠排列时总长度的至少两倍。

4.根据权利要求1或2或3所述的用于机械设备的动作臂，其特征在于，所有的所述手臂规格、结构完全相同，所述手臂的数量为两节，包括第一手臂和第二手臂，所述动力源与所述第一手臂传动连接，所述连接关节设置在所述第一手臂和所述第二手臂之间，待驱动件设置在所述第二手臂上。

5.根据权利要求4所述的用于机械设备的动作臂，其特征在于，所述手臂为平行四边形四连杆结构，包括依次首尾铰接的第一短节、第一长节、第二短节和第二长节，所述第一手臂上的所述第一短节固定设置在固定板上，所述第一手臂上的所述第二短节和所述第二手臂上的所述第一短节通过支撑板固定连接。

6.根据权利要求5所述的用于机械设备的动作臂，其特征在于，所述第一手臂上的所述第二短节和所述第二手臂上的所述第一短节之间呈90度夹角设置。

7.根据权利要求5或6所述的用于机械设备的动作臂，其特征在于，所述第一手臂上的所述第一短节斜向外45度设置在所述固定板上。

8.根据权利要求5或6所述的用于机械设备的动作臂，其特征在于，所述动力源包括动力件和传动组件，所述动力件固定设置在所述固定板上，所述动力件的输出端通过所述传动组件与所述第一手臂上两连杆的铰接点传动连接。

9.根据权利要求8所述的用于机械设备的动作臂，其特征在于，所述动力件为气缸、液压缸或电机，所述传动组件包括齿条或主动齿轮、以及与所述齿条或所述主动齿轮啮合连接的从动齿轮，所述从动齿轮固定设置在所述第一手臂的第二长节与所述第一短节铰接处。

10.根据权利要求或6或9所述的用于机械设备的动作臂，其特征在于，所述连接关节包括第一齿轮关节和与所述第一齿轮关节啮合连接的第二齿轮关节，所述第一齿轮关节固定设置在所述第一手臂上所述第二长节与所述第二短节铰接处；所述第二齿轮关节固定设置在所述第二手臂上所述第二长节与所述第一短节铰接处。