CN111993144A - 阵列式等间距扩展装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了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；以及驱动传动装置，驱动传动装置和两侧的横向导杆组件及纵向导杆组件相连接，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；本装置控制简单、调整方便。

Description

阵列式等间距扩展装置

技术领域

本发明涉及机械自动化装置技术领域，具体涉及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。

北京工业大学设计的专利号为ZL2011102668517的阵列式等间距扩展装置，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：

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；

驱动传动装置，所述驱动传动装置和两侧的所述横向导杆组件及两侧的纵向导杆组件相连接，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，所述驱动传动装置包括四个导轮组件，四个所述导轮组件分别连接在所述导向组件连接成方形结构的四角；

所述导轮组件包括多个同轴设置的转轮，四个所述导轮组件中对应位置的转轮之间通过传动装置相连接，所述传动装置和两侧的横向导杆组件及两侧的纵向导杆组件相连接；其中，所述转轮的数量比横向导杆组件的数量少一个。

进一步地，所述驱动传动装置还包括驱动装置，所述驱动装置的输出端和多个传动装置相连接，驱动装置工作通过所述传动装置带动两侧的横向导杆组件及两侧的纵向导杆组件运动。本装置通过设计驱动装置，驱动装置通过传动装置带动导杆组件运动，结构简单便于实现，驱动装置可以为输出轴连接齿轮传动组件或带轮传动组件的电机。

进一步地，所述传动装置为皮带。皮带和带轮连接方便，一根皮带即可带动横向导杆组件和纵向导杆组件运动，控制简单方便。

进一步地，所述传动装置为链条。链条和链轮连接方便，一根链条即可带动横向导杆组件和纵向导杆组件运动，控制简单方便。

进一步地，所述驱动传动装置还包括驱动装置，所述驱动装置包括原动装置、电机支架、第一驱动轴和第二驱动轴，

所述第一驱动轴和第二驱动轴均转动连接在所述电机支架内，所述第一驱动轴上连接有齿轮一，所述第二驱动轴上连接有齿轮二，所述齿轮一和所述齿轮二外啮合连接，所述原动装置安装在所述电机支架上，所述原动装置的输出端和所述第一驱动轴相连接；

所述第一驱轴一端连接有同步带轮一，另一端连接有同步带轮三，所述第二驱动轴的一端连接有同步带轮四，另一端连接有同步带轮二，所述同步带轮一、同步带轮二、同步带轮三和同步带轮四分别和四个所述传动装置相连接。

进一步地，所述同步带轮一和同步带轮二的齿数相同，所述同步带轮三和同步带轮四的齿数相同，其中，同步带轮一的齿数是同步带轮三的齿数的两倍。

进一步地，所述电机支架内还转动连接有多个导轮，所述导轮和所述传动装置相连接。

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，所述支座连接在导杆的两端，所述支座和所述导向组件滑动连接；

所述驱动传动装置和两侧的所述横向导杆组件中的支座及纵向导杆组件中的支座可拆卸连接。

进一步地，所述导向组件包括直线导轨和滑动连接在直线导轨上的多个滑块，每个所述滑块上连接一个纵向导杆组件或横向导杆组件；其中，中间的滑块和所述直线导轨固定连接，两侧的所述滑块和直线导轨滑动连接。

根据上述技术方案，本发明的实施例至少具有以下效果：

1、本装置的机械手固定座滑动连接在纵向导杆组件和横行导杆组件的相交处，通过驱动传动装置带动两侧的横向导杆组件或纵向导杆组件沿导向装置滑动，从而带动机械手固定座向中心收拢或向外侧延展移动，控制简单、便于调整各个机械手固定座之间的间距；

2、本装置在导向组件的四角分别设置导轮组件，通过导轮组件上的导轮连接的传动装置带动两侧的横向导杆组件或纵向导杆组件移动，中间的横向导杆组件或纵向导杆组件不移动，传动装置和导轮组件的设置保证了导杆组件运动的稳定性，且便于调节导杆组件之间的距离，从而实现机械手固定座在一定范围内的调节便捷性；

3、本装置的驱动装置采用原动装置电机带动两驱动轴运动，两驱动轴之间通过齿轮外啮合连接，实现两驱动轴的反向运动，每个驱动轴两端均连接带轮，带轮通过同步带带动传动装置运动，四个传动装置带动两侧的导杆组件运动，实现调节导杆组件上连接的机械手同步运动，提高了运动的效率；

4、同步带轮一和同步带轮二的齿数相同，同步带轮三和同步带轮四的齿数相同，同步带轮一的齿数是同步带轮三的齿数的两倍，实现了导杆组件的差速运动，越靠近中间导杆组件的外侧导杆组件的运动速度越慢，保证系统运动的稳定；

5、中间的滑块和直线导轨固定连接，两侧的所述滑块和直线导轨滑动连接，实现中间导杆组件的固定，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。

附图说明

图1为本发明具体实施方式在扩展状态的整体结构示意图；

图2为图1不同视角的结构示意图；

图3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、第一驱动轴；104、第二驱动轴；111、导轮轴一；112、导轮轴二；113、导轮轴三；114、导轮轴四；121、齿轮一；122、齿轮二；131、同步带轮一；132、同步带轮二；141、同步带轮三；142、同步带轮四；151、导轮一；152、导轮二；154、导轮四；155、导轮五；156、导轮六；158、导轮八；161、同步带一；162、同步带二；163、同步带三；164、同步带四；171、带夹一；172、带夹二；173、带夹三；174、带夹四；175、带夹五；176、带夹六；177、带夹七；178、带夹八；181、带夹二一；182、带夹二二；183、带夹二三；184、带夹二四；185、带夹二五；186、带夹二六；187、带夹二七；188、带夹二八；200、导轮组件；201、导轮支座；202、导轮轴；211、导轮二一；212、导轮二二；213、导轮二三；214、导轮二四；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。

如图1至图3所示，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，对应的，控制导杆组件运动的导轮组件中的转轮的个数会随着导杆组件的数量增加而对应增加。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。所述机械手固定座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；驱动传动装置和两侧的所述横向导杆组件410及纵向导杆组件420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。

具体的，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及若干各滑块322组成（图示每根导轨上配5个滑块）。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。

导杆装置400分两组：横向导杆组件410和纵向导杆组件420。图例横向导杆组件410和纵向导杆组件420各为五组；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固定。

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固定。

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。

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

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。

在本实施例中，驱动传动装置包括驱动装置100和传动装置，传动装置为皮带。具体的：

驱动装置100包括步进电机101、电机支架102、第一驱动轴103 、第二驱动轴104、导轮轴、一对啮合齿轮、同步带轮、几个导轮及同步带等。

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侧中部。

第一驱动轴103与步进电机101的输出轴端固定联接并与电机支架102转动安装；第二驱动轴104平行设置在第一驱动轴103的右侧并与电机支架102转动安装。

第一驱动轴103与第二驱动轴104通过一对相等齿数的齿轮一121和齿轮二122啮合联接，使得第一驱动轴103与第二驱动轴104的转向相反。

在第一驱动轴103的下端靠近电机的输出轴端固定安装有同步带轮一131，在第一驱动轴103的上端在齿轮一121上方固定安装有同步带轮三141。在第二驱动轴104的下端固定安装有同步带轮四142；在第二驱动轴104的上端固定安装有同步带轮二132。

同步带轮一131和同步带轮二132齿数相等，是大轮；同步带轮三141和同步带轮四142齿数相等，是小轮；大轮的齿数是小轮的两倍。

在第二驱动轴104的右边，导向组件围成的方形结构的左侧设有若干导轮。

导轮轴一111固定设置在电机支架102的后面，导轮轴二112固定设置在电机支架102的前面。导轮轴一111的上下端分别转动安装有导轮一151和导轮三；导轮轴二112的上下端分别转动安装有导轮二152和导轮四154。

导轮轴三113和导轮轴四114分别固定安装在电机支架102面板的上方，处在导轮轴一111和导轮轴二112之间；导轮轴三113上转动安装有导轮五155，导轮轴四114上转动安装有导轮六156。

导轮轴五和导轮轴六分别固定安装在电机支架102面板的下方，处在导轮轴一111和导轮轴二112之间（附图2中不可见）；导轮轴五上转动安装有导轮七，导轮轴六上转动安装有导轮八158。

导轮组件200共四组，通过导轮支座固定安装在导向组件围成的方形结构的四各角。

导轮组件200由导轮支座201、导轮轴202及几个导轮组成（图例为四个导轮）。导轮轴202与导轮支座201固定安装。在导轮轴202的上下两端分别转动安装有导轮二一211、导轮二二212、导轮二三213及导轮二四214。

同步带轮二132、导轮一151、导轮二152、四个导轮二一211共面，安装有同步带一161。同步带轮三141、导轮五155、导轮六156、四个导轮二二212共面，安装有同步带二162。同步带轮四142、导轮七、导轮八158、四个导轮二三213共面，安装有同步带三163。同步带轮一131、导轮三、导轮四154、四个导轮二四214共面，安装有同步带四164。

带夹一共有十六套。带夹一171将同步带一161与最前侧的横向导杆411左端所固定的导杆支座一412连接在一起。带夹二172将同步带一161与最左边的纵向导杆421上端所固定的导杆支座二422连接在一起。带夹三173将同步带一161与最后侧的横向导杆411右端所固定的导杆支座一412连接在一起。带夹四174将同步带一161与最右边的纵向导杆421下端所固定的导杆支座二422连接在一起。带夹五175将同步带四164与最后侧的横向导杆411左端所固定的导杆支座一412连接在一起。带夹六176将同步带四164与最右边的纵向导杆421上端所固定的导杆支座二422连接在一起。带夹七177将同步带四164与最前侧的横向导杆411右端所固定的导杆支座一412连接在一起。带夹八178将同步带四164与最左边的纵向导杆421下端所固定的导杆支座二422连接在一起。

带夹二一181将同步带二162与从后往前数第二根横向导杆411左端所固定的导杆支座一412连接在一起。带夹二二182将同步带二162与从右往左数第二根纵向导杆421上端所固定的导杆支座二422连接在一起。带夹二三183将同步带二162与从前往后数第二根横向导杆411右端所固定的导杆支座一412连接在一起。带夹二四184将同步带二162与从左往右数第二根纵向导杆421下端所固定的导杆支座二422连接在一起。带夹二五185将同步带三163与从前往后数第二根横向导杆411左端所固定的导杆支座一412连接在一起。带夹二六186将同步带三163与从左往右数第二根纵向导杆421上端所固定的导杆支座二422连接在一起。带夹二七187将同步带三163与从后往前数第二根横向导杆411右端所固定的导杆支座一412连接在一起。带夹二八188将同步带三163与从右往左数第二根横向导杆411右端所固定的导杆支座一412连接在一起。

在本发明的另一个实施例中，同步带被替换为链条，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。

在本发明的一个实施例中，通过螺栓将导杆支座和同步带进行连接，此种连接方式，能够保证同步带和导杆支座的了解效果，另一方面两者便于拆卸，若两侧的导杆支座没有关于中间对称时，可通过松开螺栓对其进行位置调整，保证两侧的导杆关于中间的导杆对称，保证了等间距扩展的精准度。

步进电机101逆时针转动，第一驱动轴103和第二驱动轴104在齿轮作用下反向转动。通过同步带轮二132带动同步带一161做顺时针转动，通过同步带轮三141带动同步带二162做逆时针转动，通过同步带轮四142带动同步带三163做顺时针转动，通过同步带轮一131带动同步带四164做逆时针转动，通过带夹拉动各导杆装置400向中心收拢，推动各机械手固定座500构成的阵列向中心收拢。

步进电机101顺时针转动，两驱动轴第一驱动轴103和第二驱动轴104在齿轮作用下换向反向转动。通过同步带轮二132带动同步带一161做逆时针转动，通过同步带轮三141带动同步带二162做顺时针转动，通过同步带轮四142带动同步带三163做逆时针转动，通过同步带轮一131带动同步带四164做顺时针转动，通过带夹拉动各导杆装置400向外侧伸展，推动各机械手固定座500构成的阵列向外侧伸展。

通过一个电机驱动若干根同步带或链，拉动各导杆装置400带动各机械手固定座500构成的阵列向中心收拢或向外侧伸展，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。

构成阵列的各节点（机械手）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）。（与北京工业大学设计的阵列式等间距扩展装置相比又好一些）。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.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；

驱动传动装置，所述驱动传动装置和两侧的所述横向导杆组件及两侧的纵向导杆组件相连接，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，所述驱动传动装置包括四个导轮组件，四个所述导轮组件分别连接在所述导向组件连接成方形结构的四角；

所述导轮组件包括多个同轴设置的转轮，四个所述导轮组件中对应位置的转轮之间通过传动装置相连接，所述传动装置和两侧的横向导杆组件及两侧的纵向导杆组件相连接；其中，所述转轮的数量比横向导杆组件的数量少一个。

3.根据权利要求2所述的阵列式等间距扩展装置，其特征在于，所述驱动传动装置还包括驱动装置，所述驱动装置的输出端和多个传动装置相连接，驱动装置工作通过所述传动装置带动两侧的横向导杆组件及两侧的纵向导杆组件运动。

4.根据权利要求2所述的阵列式等间距扩展装置，其特征在于，所述传动装置为皮带。

5.根据权利要求2所述的阵列式等间距扩展装置，其特征在于，所述传动装置为链条。

6.根据权利要求2所述的阵列式等间距扩展装置，其特征在于，所述驱动传动装置还包括驱动装置，所述驱动装置包括原动装置、电机支架、第一驱动轴和第二驱动轴，

所述第一驱动轴和第二驱动轴均转动连接在所述电机支架内，所述第一驱动轴上连接有齿轮一，所述第二驱动轴上连接有齿轮二，所述齿轮一和所述齿轮二外啮合连接，所述原动装置安装在所述电机支架上，所述原动装置的输出端和所述第一驱动轴相连接；

所述第一驱轴一端连接有同步带轮一，另一端连接有同步带轮三，所述第二驱动轴的一端连接有同步带轮四，另一端连接有同步带轮二，所述同步带轮一、同步带轮二、同步带轮三和同步带轮四分别和四个所述传动装置相连接。

7.根据权利要求6所述的阵列式等间距扩展装置，其特征在于，所述同步带轮一和同步带轮二的齿数相同，所述同步带轮三和同步带轮四的齿数相同，其中，同步带轮一的齿数是同步带轮三的齿数的两倍。

8.根据权利要求6所述的阵列式等间距扩展装置，其特征在于，所述电机支架内还转动连接有多个导轮，所述导轮和所述传动装置相连接。

9.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，所述支座连接在导杆的两端，所述支座和所述导向组件滑动连接；

所述驱动传动装置和两侧的所述横向导杆组件中的支座及纵向导杆组件中的支座可拆卸连接。

10.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滑动连接在直线导轨上的多个滑块，每个所述滑块上连接一个纵向导杆组件或横向导杆组件；其中，中间的滑块和所述直线导轨固定连接，两侧的所述滑块和直线导轨滑动连接。

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