CN111496771A - 一种双齿条伸缩式重载机械手臂装置及其操作方法 - Google Patents

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同志学
陈佳杰
康智强
吴晓君
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Abstract

本发明公开了一种双齿条伸缩式重载机械手臂装置及其操作方法，所述装置包括：第一筒臂、第二筒臂和安装座；第一筒臂设置有连接孔或连接装置；第二筒臂可移动的套装于第一筒臂，第一筒臂和第二筒臂间设置有第一齿轮齿条传动结构；通过第一齿轮齿条传动结构，第一筒臂和第二筒臂能够发生相对移动；安装座可移动的套装于第二筒臂，安装座与第二筒臂间设置有第二齿轮齿条传动结构；通过第二齿轮齿条传动结构，安装座和第二筒臂能够发生相对移动。本发明的双齿条伸缩式重载机械手臂装置，其具有结构简单且紧凑、运动部件少、工作范围大、占用空间小以及制造成本低的特点。

Description

一种双齿条伸缩式重载机械手臂装置及其操作方法
技术领域
本发明属于机械手臂技术领域，特别涉及一种双齿条伸缩式重载机械手臂装置及其操作方法。
背景技术
机械手是高精度、多输入多输出、高度非线性和强耦合的复杂系统，因其独特的操作灵活性、能不断重复劳动、不怕危险等优点已在工业装配，安全防爆等领域得到广泛应用。目前，现有的重载伸缩机械手臂存在结构复杂、成本高昂、工作效率较低、承载能力较低以及占用空间大等缺点。
综上，亟需一种新的双齿条伸缩式重载机械手臂装置及其操作方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种双齿条伸缩式重载机械手臂装置及其操作方法，以解决上述存在的一个或多个技术问题。本发明的双齿条伸缩式重载机械手臂装置，其具有结构简单且紧凑、运动部件少、工作范围大、占用空间小以及制造成本低的特点。
为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：
本发明的一种双齿条伸缩式重载机械手臂装置，包括：第一筒臂、第二筒臂和安装座；
所述第一筒臂设置有连接孔或连接装置，用于所述双齿条伸缩式重载机械手臂装置与外部基座固定连接；
所述第二筒臂可移动的套装于所述第一筒臂，所述第一筒臂和所述第二筒臂间设置有第一齿轮齿条传动结构；通过第一齿轮齿条传动结构，所述第一筒臂和所述第二筒臂能够发生相对移动；
所述安装座可移动的套装于所述第二筒臂，所述安装座与所述第二筒臂间设置有第二齿轮齿条传动结构；通过第二齿轮齿条传动结构，所述安装座和所述第二筒臂能够发生相对移动。
本发明的进一步改进在于，所述第一筒臂包括：底座、固定筒和第一齿条；
所述底座固定设置于所述固定筒的一端；所述底座设置有连接孔或连接装置，用于所述双齿条伸缩式重载机械手臂装置与外部基座固定连接；
所述第一齿条固定设置于所述固定筒的外壁上。
本发明的进一步改进在于，所述第二筒臂包括：伸缩筒、伸缩驱动装置、伸缩驱动齿轮和第二齿条；
所述伸缩筒可移动的套装于所述固定筒的外侧；
所述伸缩驱动齿轮可转动的设置于所述伸缩筒，所述伸缩驱动齿轮与所述第一齿条相啮合，形成第一齿轮齿条传动结构；
所述伸缩驱动装置固定设置于所述伸缩筒，用于驱动所述伸缩驱动齿轮转动；
所述第二齿条固定设置于所述伸缩筒的外壁上。
本发明的进一步改进在于，所述安装座包括：手爪安装座、安装座驱动装置和安装座驱动齿轮；
所述手爪安装座可移动的套装在所述伸缩筒的外侧；
所述安装座驱动齿轮可转动的设置于所述手爪安装座，所述安装座驱动齿轮与所述第二齿条相啮合，形成第二齿轮齿条传动结构；
所述安装座驱动装置固定设置于所述手爪安装座上；用于驱动所述安装座驱动齿轮转动。
本发明的进一步改进在于，所述第一筒臂和所述第二筒臂均为方形筒状。
本发明的进一步改进在于，还包括：基座；
所述第一筒臂固定安装于所述基座；所述基座为固定基座或移动基座。
本发明的一种双齿条伸缩式重载机械手臂装置的操作方法，包括以下步骤：
步骤1，启动伸缩驱动装置，通过伸缩驱动装置驱动伸缩驱动齿轮转动；伸缩驱动齿轮与第一齿条相啮合，通过第一齿轮齿条传动结构，伸缩驱动齿轮推动第二筒臂与第一筒臂发生相对移动；
步骤2，启动安装座驱动装置，通过安装座驱动装置驱动安装座驱动齿轮转动；安装座驱动齿轮与第二齿条相啮合；通过第二齿轮齿条传动结构，安装座驱动齿轮推动安装座与第二筒臂发生相对移动。
其中，步骤1和步骤2可同时进行。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明的双齿条伸缩式重载机械手臂装置，通过第二筒臂沿着第一筒臂的伸缩运动和机械手爪安装座沿第二筒臂的相对移动，能够实现2倍于第二筒臂长度的运动范围；相较于现有的伸缩机械手臂具有整体尺寸小、运动范围大的优点。
本发明的双齿条伸缩式重载机械手臂装置，通过两套齿轮传动机构，可实现机械手爪的大范围移动，整体结构简单且紧凑、活动部件较少，整体效率较高，制造成本较低。
本发明的双齿条伸缩式重载机械手臂装置，采用方形筒状结构，重量轻，刚度大。
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，下面对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做简单的介绍；显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，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是本发明实施例的一种双齿条伸缩式重载机械手臂装置的结构示意图；
图1中，
1、第一筒臂；11、固定筒；12、底座；13、第一齿条；
2、第二筒臂；21、伸缩驱动齿轮；22、伸缩驱动装置；23、伸缩筒；24、第二齿条；
3、安装座；31、安装座驱动齿轮；32、安装座驱动装置；33、手爪安装座。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术效果及技术方案更加清楚，下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例。基于本发明公开的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的其它实施例，都应属于本发明保护的范围。
请参阅图1，本发明实施例的一种双齿条伸缩式重载机械手臂装置，包括：第一筒臂1、第二筒臂2和安装座3。
第一筒臂1为固定筒臂，第二筒臂2为伸缩筒臂，安装座3用于安装机械手爪。
第一筒臂1的外侧套装有第二筒臂2，二者可以相对运动；第二筒臂2的外侧套装有安装座3，二者可以相对运动。
第一筒臂1包括：固定筒11、底座12和第一齿条13(为伸缩驱动齿条)；其中，底座12和固定筒11固连，第一齿条13安装在固定筒11的外侧面，二者固连。
第二筒臂2包括：伸缩驱动齿轮21、伸缩驱动装置22、伸缩筒23和第二齿条24(为安装座移动齿条)。伸缩筒23套装在固定筒11的外侧，形成可移动连接，能够相对运动；伸缩驱动装置22与伸缩筒23固连；伸缩驱动齿轮21与伸缩驱动装置22固连；伸缩驱动齿轮21与第一齿条13形成齿轮齿条传动结构；第二齿条24与伸缩筒23固连。
安装座3包括：安装座驱动齿轮31、安装座驱动装置32和手爪安装座33。手爪安装座33套装在伸缩筒23的外侧，形成可动连接，能够相对运动；安装座驱动装置32与手爪安装座33固连；安装座驱动齿轮31与安装座驱动装置32固连；安装座驱动齿轮31与第二齿条24形成齿轮齿条传动结构。
本发明实施例的装置，通过所述第二筒臂沿所述第一筒臂的伸缩运动和所述机械手爪安装座沿所述第二筒臂的相对移动，实现了两倍于第二筒臂长度的运动范围。相较于现有的伸缩机械手臂具有整体尺寸小、运动范围大的优点。本发明的双齿条伸缩式重载机械手臂装置，通过两套齿轮传动机构，实现了机械手爪的大范围移动，整体结构简单且紧凑、活动部件少、整体效率高，制造成本低。本发明的双齿条伸缩式重载机械手臂装置采用方形筒状结构，重量轻，刚度大。
本发明实施例的一种双齿条伸缩式重载机械手臂装置的操作方法，包括以下步骤：
启动伸缩驱动装置22，通过伸缩驱动装置22驱动伸缩驱动齿轮21转动，伸缩驱动齿轮21与第一齿条13啮合；通过齿轮齿条传动结构，伸缩驱动齿轮21推动第二筒臂2与第一筒臂1发生相对移动；
启动安装座驱动装置32，通过安装座驱动装置32驱动安装座驱动齿轮31转动，安装座驱动齿轮31与第二齿条24啮合；通过齿轮齿条传动结构，安装座驱动齿轮31推动手爪安装座33与第二筒臂2发生相对移动。
综上所述，本发明属于机械手臂领域，尤其是一种便于伸缩调节的机器人机械臂，针对目前市场上便于伸缩调节的机器人机械臂存在的不足之处，公开了如下技术方案：一种双齿条伸缩式重载机械手臂装置，包括第一筒臂、第二筒臂和安装座；第一筒臂包括底座、固定筒和第一齿条；第二筒臂包括伸缩筒、伸缩驱动装置、伸缩驱动齿轮和第二齿条，伸缩筒套装在固定筒外侧，形成可动连接，二者能够相对运动；安装座包括手爪安装座、安装座驱动装置和安装座驱动齿轮，手爪安装座套装在伸缩筒外侧，形成可动连接，二者能够相对运动。本发明中，通过第二筒臂沿着第一筒臂的相对移动和安装座沿第二筒臂的相对移动，实现了2倍于第二筒臂长度的运动范围，并且其占用空间不大、具有较高灵活性、结构简单紧凑、制造成本低。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请待批的本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (8)

1.一种双齿条伸缩式重载机械手臂装置，其特征在于，包括：第一筒臂(1)、第二筒臂(2)和安装座(3)；
所述第一筒臂(1)设置有连接孔或连接装置，用于所述双齿条伸缩式重载机械手臂装置与外部基座固定连接；
所述第二筒臂(2)可移动的套装于所述第一筒臂，所述第一筒臂(1)和所述第二筒臂(2)间设置有第一齿轮齿条传动结构；通过第一齿轮齿条传动结构，所述第一筒臂(1)和所述第二筒臂(2)能够发生相对移动；
所述安装座(3)可移动的套装于所述第二筒臂(2)，所述安装座(3)与所述第二筒臂(2)间设置有第二齿轮齿条传动结构；通过第二齿轮齿条传动结构，所述安装座(3)和所述第二筒臂(2)能够发生相对移动。
2.根据权利要求1所述的一种双齿条伸缩式重载机械手臂装置，其特征在于，所述第一筒臂(1)包括：底座(12)、固定筒(11)和第一齿条(13)；
所述底座(12)固定设置于所述固定筒(11)的一端；所述底座(12)设置有连接孔或连接装置，用于所述双齿条伸缩式重载机械手臂装置与外部基座固定连接；
所述第一齿条(13)固定设置于所述固定筒(11)的外壁上。
3.根据权利要求2所述的一种双齿条伸缩式重载机械手臂装置，其特征在于，所述第二筒臂(2)包括：伸缩筒(23)、伸缩驱动装置(22)、伸缩驱动齿轮(21)和第二齿条(24)；
所述伸缩筒(23)可移动的套装于所述固定筒(11)的外侧；
所述伸缩驱动齿轮(21)可转动的设置于所述伸缩筒(23)，所述伸缩驱动齿轮(21)与所述第一齿条(13)相啮合，形成第一齿轮齿条传动结构；
所述伸缩驱动装置(22)固定设置于所述伸缩筒(23)，用于驱动所述伸缩驱动齿轮(21)转动；
所述第二齿条(24)固定设置于所述伸缩筒(23)的外壁上。
4.根据权利要求3所述的一种双齿条伸缩式重载机械手臂装置，其特征在于，所述安装座(3)包括：手爪安装座(33)、安装座驱动装置(32)和安装座驱动齿轮(31)；
所述手爪安装座(33)可移动的套装在所述伸缩筒(23)的外侧；
所述安装座驱动齿轮(31)可转动的设置于所述手爪安装座(33)，所述安装座驱动齿轮(31)与所述第二齿条(24)相啮合，形成第二齿轮齿条传动结构；
所述安装座驱动装置(32)固定设置于所述手爪安装座(33)上；用于驱动所述安装座驱动齿轮(31)转动。
5.根据权利要求1所述的一种双齿条伸缩式重载机械手臂装置，其特征在于，所述第一筒臂(1)和所述第二筒臂(2)均为方形筒状。
6.根据权利要求1所述的一种双齿条伸缩式重载机械手臂装置，其特征在于，还包括：基座；
所述第一筒臂(1)固定安装于所述基座；所述基座为固定基座或移动基座。
7.一种权利要求1所述的双齿条伸缩式重载机械手臂装置的操作方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，启动伸缩驱动装置，通过伸缩驱动装置驱动伸缩驱动齿轮转动；伸缩驱动齿轮与第一齿条相啮合，通过第一齿轮齿条传动结构，伸缩驱动齿轮推动第二筒臂与第一筒臂发生相对移动；
步骤2，启动安装座驱动装置，通过安装座驱动装置驱动安装座驱动齿轮转动；安装座驱动齿轮与第二齿条相啮合；通过第二齿轮齿条传动结构，安装座驱动齿轮推动安装座与第二筒臂发生相对移动。
8.根据权利要求7所述的一种双齿条伸缩式重载机械手臂装置的操作方法，其特征在于，步骤1和步骤2同时进行。
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