CN111872976A - 一种阵列式等间距扩展装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种阵列式等间距扩展装置，包括：导向装置，包括四组导向组件，四组导向组件连接成方形结构；导杆装置，包括互相垂直的横向导杆组件和纵向导杆组件，横向导杆组件和纵向导杆组件的两端均连接在导向装置内，多根横向导杆组件互相平行，多根纵向导杆组件互相平行；机械手固定座，机械手固定座位于纵向导杆组件和横向导杆组件的相交处，且和纵向导杆组件及横向导杆组件均滑动连接；以及驱动装置，驱动装置通过菱形杆组件和纵向导杆组件及横向导杆组件相连接，用于带动两侧的横向导杆组件向靠近或远离中间的横向导杆组件的方向运动及带动两侧的纵向导杆组件向靠近或远离中间的纵向导杆组件方向运动；本装置结构简单、便于控制。

Description

一种阵列式等间距扩展装置

技术领域

本发明涉及机械自动化设备技术领域，具体涉及一种阵列式等间距扩展装置。

背景技术

在机械领域，在工厂车间的实际应用中，间距调整机构的主要类型有由电机驱动的丝杠丝母机构和齿轮齿条机构、以气缸和液压缸为驱动的缸体推杆滑动机构，还有一些滑动副机构。丝杠丝母机构，传动精度高，成本高，对环境要求严格,不适合在农机自动化领域大规模使用。对于缸体推杆滑动机构，只能调整特定的间距，调整性差，而且整个机构所占空间大，对驱动要求高。对于滑动副机构，可调空间小且缺乏独立性。上述间隔调整装置大多只用于两工件间或单列工件间的间隔调整，对于多列工件，仍缺乏具体实用的机构。

北京工业大学设计专利号为ZL2011102668517的阵列式等间距扩展装置，该设计结构简单，但也存在不足：构成阵列的各滑块间的距离固定，不方便调整，适应性不好；各滑块不是同步开始运动，运动有冲击，影响了生产效率；阵列收缩时只能在集中在装置的一个角落，然后向XY坐标的单侧扩展开，工作时重心有变化，也会影响设备布局。因而探索设计其他形式的阵列式等间距扩展装置很有必要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种阵列式等间距扩展装置，以解决现有技术中导致的上述多项缺陷或缺陷之一。

为达到上述目的，本发明是采用下述技术方案实现的：

一种阵列式等间距扩展装置，包括：

导向装置，包括四组导向组件，四组所述导向组件连接成方形结构；

导杆装置，包括互相垂直的横向导杆组件和纵向导杆组件，所述横向导杆组件和纵向导杆组件的两端均连接在所述导向装置内，多根所述横向导杆组件互相平行，多根所述纵向导杆组件互相平行；其中，所述横向导杆组件和所述纵向导杆组件的数量相同，且横向导杆组件为奇数个，数量大于等于三；

机械手固定座，所述机械手固定座位于所述纵向导杆组件和横向导杆组件的相交处，且和所述纵向导杆组件及横向导杆组件均滑动连接；

驱动装置，所述驱动装置通过所述菱形杆组件和纵向导杆组件及横向导杆组件相连接，用于带动两侧的横向导杆组件向靠近或远离中间的横向导杆组件的方向运动及带动两侧的纵向导杆组件向靠近或远离中间的纵向导杆组件方向运动。

进一步地，两侧的所述横向导杆组件及两侧纵向导杆组件均和所述导向组件滑动连接，中间的所述横向导杆组件及中间的所述纵向导杆组件均和所述导向组件固定连接。

进一步地，所述导向组件包括直线导轨和连接在所述直线导轨上的多个滑块。

进一步地，所述滑块的数量有五个，两侧的两个滑块和所述直线导轨滑动连接，中间的所述滑块和所述导轨固定连接。

进一步地，所述横向导杆组件和纵向导杆组件的结构相同，均包括导杆和支座，所述支座连接在所述导杆的两端，所述支座和所述导向组件相连接；其中，两侧导杆上的所述支座和所述导向组件滑动连接，中间导杆上的所述支座和所述导向组件固定连接。

进一步地，所述菱形杆组件包括多个连杆和销轴，所述销轴和两根连杆的相交处相连接；

每个所述支座上连接有一个所述销轴，所述菱形杆组件运动通过所述销轴带动两侧的所述支座沿导向组件滑动。

进一步地，所述驱动装置包括原动装置、导轮和传动装置，所述导轮安装在所述导向组件连接成方形结构的四个拐角处，所述传动装置连接在多个所述导轮之间；

所述传动装置和所述菱形杆组件相连接，所述原动装置用于驱动所述同传动装置转动，所述传动装置带动所述菱形杆组件运动。

进一步地，所述传动装置和多个所述菱形杆组件的同一端部相连接。同一端部为四个菱形杆组件沿顺时针方向的首端或末端。

进一步地，所述原动装置为步进电机，所述步进电机通过电机支架固定连接在导向组件连接成方形结构的一角，所述步进电机的输出端连接有同步带轮，所述传动装置和所述同步带轮相连接。

进一步地，所述传动装置为同步带或链条。

根据上述技术方案，本发明的实施例至少具有以下效果：

1、本装置通过设计的菱形杆组件和带动两侧的纵向导杆组件和横向导杆组件运动，实现了纵向导杆组件和横向导杆组件交点处连接的机械手固定座运动，便于调节机械手固定座的间距；

2、本装置将中间的横向导杆组件和中间的纵向导杆组件设计为固定形式，通过调整两侧的导杆组件运动从而实现机械手固定座的运动，间距调整时，两侧的导杆组件运动速度较快，中间的导杆组件固定不动，装置整体稳定性高；

3、通过一个电机驱动一根同步带或一根链，同步驱动各菱形杆组件的伸长或收缩，控制简单；构成阵列的各节点间的距离在一定范围内可调，适应性好，只需通过电机控制带的行程即可调节间距，调整方便。

附图说明

图1为本发明具体实施方式在扩展状态的结构示意图；

图2为本发明具体实施方式在收缩状态的结构示意图。

其中：100、驱动装置；101、步进电机；102、电机支架；103、同步带轮；104、同步带；105、导轮一；106、导轮二；107、导轮支座；108、皮带夹；200、菱形杆组件；210、菱形杆组件一；220、菱形杆组件二；230、菱形杆组件三；240、菱形杆组件四；211、销轴；300、导向装置；310、导向组件一；320、导向组件二；330、导向组件三；340、导向组件四；321、直线导轨；322、滑块；400、导杆装置；410、横向导杆组件；420、纵向导杆组件；411、横向导杆；412、导杆支座一；421、纵向导杆；422、导杆支座二；500、机械手固定座。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图中所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明而不是要求本发明必须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。本发明描述中使用的术语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”指的是附图中的方向，术语“内”、“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。

本装置的阵列式等间距扩展装置，设计数量相同的横向导杆组件和纵向导杆组件，横向导杆组件和纵向导杆组件的垂直设置，交点处连接机械手固定座，形成阵列扩展装置。本装置在设计时，横向导杆组件和纵向导杆组件的数量可以为三个、五个、七个或数量更多的奇数个，本实施例以纵向导杆组件及横向导杆组件的数量为五个进行具体说明。

阵列式等间距扩展装置，包括导向装置300，导杆装置400、机械手固定座500和驱动传动装置，导向装置300包括四组导向组件，四组所述导向组件连接成方形结构；导杆装置400，包括互相垂直的横向导杆组件410和纵向导杆组件420，所述横向导杆组件410和纵向导杆组件420的两端均滑动连接在所述导向装置300内，横向导杆组件410和纵向导杆组件420的数量均为五个。五个横向导杆组件410互相平行，五个纵向导杆组件420互相平行。机械手固定座500位于所述纵向导杆组件420和横向导杆组件410的相交处，且和所述纵向导杆组件420及横向导杆组件410均滑动连接。驱动装置100通过菱形杆组件200和纵向导杆组件420及横向导杆组件410相连接，用于带动两侧的横向导杆组件410向靠近或远离中间的横向导杆组件410的方向运动及带动两侧的纵向导杆组件420向靠近或远离中间的纵向导杆组件420方向运动。

在本实施例中，如图1所示，横向导杆组件410和纵向导杆组件420的数量均为五个，中间的横向导杆组件指的是从前向后第三个横向导杆组件，两侧的横向导杆组件指的是中间的横向导杆组件前后两侧的横向导杆组件。同样的，中间的纵向导杆组件420指的是从左向右第三个纵向导杆组件，两侧的纵向导杆组件指的是中间的纵向导杆组件左右两侧的纵向导杆组件。

如图1所示，本装置由驱动装置100、菱形杆组件200、导向装置300、导杆装置400等几部分组成。

导向装置300由四组导向组件相对围成方形结构。左边的导向组件一310与右边的导向组件二320相对，后面的导向组件三330与前面的导向组件四340相对。每组导向组件均由一根直线导轨321及五个滑块322组成。每组导向组件中间的一个滑块固定设置在直线导轨的中间位置。

每根横向导杆组件由横向导杆411及固定在其两端的导杆支座一412构成。横向导杆411通过导杆支座一412与直线导轨上的各对应滑块322固定连接。

每根纵向导杆组件由纵向导杆421及固定在其两端的导杆支座二422构成。纵向导杆421通过导杆支座二422与直线导轨上的各对应滑块322固定连接。

每组导向组件的上方对应平行设置一组菱形杆组件，具体的，菱形杆组件200包括菱形杆组件一210、菱形杆组件二220、菱形杆组件三230、菱形杆组件四240。

各菱形杆组件的每根（图例为5根）销轴211都与直线导轨上每个滑块322上对应固定的导杆支座相固定。

皮带夹108设置在菱形杆组件顺时针或逆时针所在的端部。（图例中皮带夹108设置在菱形杆组件顺时针所在的端部）。

每组菱形杆组件的端部的销轴211延长，其上对应设置一个皮带夹108。皮带夹108与同步带104固定联接。即每组菱形杆组件通过设置在其端部延长销轴211上的皮带夹108与同步带104固定联接。

驱动装置100包括步进电机101、同步带轮103、同步带104、导轮一105、导轮二106等。

步进电机101通过电机支架102固定设置在导向组件围成的方形结构的一角。步进电机101的输出轴端固定安装有同步带轮103。在同步带轮103的两旁还转动设有导轮一105。另外三只导轮二106通过各导轮支座107设置在导向组件围成的方形结构的另外的三个角。同步带轮103及各导轮上安装有同步带104。

在本发明的另一个实施例中，同步带替换为链条，对应的带轮替换为相应的链轮，链轮和链条的组合相对于同步带具有更好的精度，两者之间不会存在打滑的现象。

在每个纵向导杆421与横向导杆411的交界处设有机械手固定座500。各机械手固定座500构成阵列。各机械手固定座500用于固定安装机械手。

在本实施例中，机械手固定座500不仅仅只用于固定机械手，还能用于固定其它自动化设备、托盘或箱体等装置。

各机械手固定座500滑动设置在纵向导杆421上，机械手固定座500上方设有开放的滑槽，横向导杆411卡设在滑槽内。

本装置的动作过程如下：

步进电机101通过同步带轮103带动同步带104顺时针转动，通过皮带夹108使每组菱形杆组件伸长，各销轴211之间的间距增大，推动纵向导杆和横向导杆同步向两侧移动撑开，间距加大（附图1状态），（因为每组导向组件中间的一个滑块固定设置在直线导轨的中间位置）。

步进电机带动同步带104逆时针转动，通过皮带夹108使每组菱形杆组件缩短，各销轴211之间的间距变小，推动纵向导杆和横向导杆同步向中部移动收回，间距减小（附图2状态）。

本装置通过一个电机驱动一根同步带或一根链，同步驱动各菱形杆组件的伸长或收缩，控制简单；构成阵列的各节点（机械手固定座）间的距离在一定范围内可调，适应性好，只需通过电机控制带的行程即可调节间距，调整方便。

构成阵列的各节点（机械手固定座）同步运动，便于提高效率，运动速度还是不同的，两侧快，越往内速度越慢，中部速度为零，运动稳定。

阵列收缩时能集中在装置的中心位置，扩展时向两侧同步展开，工作时中心稳定，也方便设备布局。

由技术常识可知，本发明可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。

Claims (10)

1.一种阵列式等间距扩展装置，其特征在于，包括：

导向装置，包括四组导向组件，四组所述导向组件连接成方形结构；

导杆装置，包括互相垂直的横向导杆组件和纵向导杆组件，所述横向导杆组件和纵向导杆组件的两端均连接在所述导向装置内，多根所述横向导杆组件互相平行，多根所述纵向导杆组件互相平行；其中，所述横向导杆组件和所述纵向导杆组件的数量相同，且横向导杆组件为奇数个，数量大于等于三；

机械手固定座，所述机械手固定座位于所述纵向导杆组件和横向导杆组件的相交处，且和所述纵向导杆组件及横向导杆组件均滑动连接；

驱动装置，所述驱动装置通过菱形杆组件和纵向导杆组件及横向导杆组件相连接，用于带动两侧的横向导杆组件向靠近或远离中间的横向导杆组件的方向运动及带动两侧的纵向导杆组件向靠近或远离中间的纵向导杆组件方向运动。

2.根据权利要求1所述的阵列式等间距扩展装置，其特征在于，两侧的所述横向导杆组件及两侧纵向导杆组件均和所述导向组件滑动连接，中间的所述横向导杆组件及中间的所述纵向导杆组件均和所述导向组件固定连接。

3.根据权利要求1所述的阵列式等间距扩展装置，其特征在于，所述导向组件包括直线导轨和连接在所述直线导轨上的多个滑块。

4.根据权利要求3所述的阵列式等间距扩展装置，其特征在于，所述滑块的数量有五个，两侧的两个滑块和所述直线导轨滑动连接，中间的所述滑块和所述导轨固定连接。

5.根据权利要求1所述的阵列式等间距扩展装置，其特征在于，所述横向导杆组件和纵向导杆组件的结构相同，均包括导杆和支座，所述支座连接在所述导杆的两端，所述支座和所述导向组件相连接；其中，两侧导杆上的所述支座和所述导向组件滑动连接，中间导杆上的所述支座和所述导向组件固定连接。

6.根据权利要求5所述的阵列式等间距扩展装置，其特征在于，所述菱形杆组件包括多个连杆和销轴，所述销轴和两根连杆的相交处相连接；

每个所述支座上连接有一个所述销轴，所述菱形杆组件运动通过所述销轴带动两侧的所述支座沿导向组件滑动。

7.根据权利要求1所述的阵列式等间距扩展装置，其特征在于，所述驱动装置包括原动装置、导轮和传动装置，所述导轮安装在所述导向组件连接成方形结构的四个拐角处，所述传动装置连接在多个所述导轮之间；

所述传动装置和所述菱形杆组件相连接，所述原动装置用于驱动所述同传动装置转动，所述传动装置带动所述菱形杆组件运动。

8.根据权利要求7所述的阵列式等间距扩展装置，其特征在于，所述传动装置和多个所述菱形杆组件的同一端部相连接。

9.根据权利要求7所述的阵列式等间距扩展装置，其特征在于，所述原动装置为步进电机，所述步进电机通过电机支架固定连接在导向组件连接成方形结构的一角，所述步进电机的输出端连接有同步带轮，所述传动装置和所述同步带轮相连接。

10.根据权利要求7-9任意一项所述的阵列式等间距扩展装置，其特征在于，所述传动装置为同步带或链条。

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