CN112792845A - 一种链式驱动伸缩臂 - Google Patents

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Abstract

本申请属于机械臂及其驱动结构设计技术领域，尤其涉及一种链式驱动伸缩臂。包括固定臂、伸缩臂、末端臂、伺服驱动组件；固定臂包括：固定臂臂体、固定臂支撑套件；伸缩臂包括缩臂臂体、伸缩臂导向组件、伸缩臂支撑套件；末端臂包括：末端臂臂体、末端臂导向组件；伺服驱动组件包括：伺服电机组、驱动齿轮；本申请的链式驱动伸缩臂整体结构简单紧凑，有效降低了成本，同时减少了所需要的齿轮以及链条的数目和长度，有效减少了了卡涩、错位以及滑动等问题发生的概率；本申请的链式驱动伸缩臂保证了伸缩臂驱动系统的独立性和密封性，使得该伸缩臂可以使用在喷丸、喷漆等各类具有较高密封要求，对机械臂防污染要求度高的生产作业场合。

Description

一种链式驱动伸缩臂
技术领域
本申请属于机械臂及其驱动结构设计技术领域，尤其涉及一种链式驱动伸缩臂。
背景技术
伸缩臂一般用于各类自动化生产线以及机器人等结构上，用于实现不同功能和目的的距离调节和控制，目前的伸缩臂其基本结构和功能相对稳定，最常见的是双段或者三段式伸缩臂，更多段数的伸缩臂由于整体结构稳定性难以保证，因此适用范围较小，常规的伸缩臂一般采用直线气缸/油缸、链条链轮组、直线电机等作为驱动结构，其中，直线气缸油缸结构复杂，不便于准确快速定位控制，且整体结构较为笨重复杂，直线电机驱动则存在成本较高，对设备加工精度要求高等弊端，链条链轮驱动作为一种技术成熟的驱动控制结构，能够配合伺服电机等实现较为准确地位置和速度控制，适宜于在此类运动动作相对简单的结构中使用，但受现有链条链轮驱动结构设计方案的限制，在三段式伸缩臂中，一般需要至少多个驱动电机配合多个链条进行控制，各伸缩臂之间需要协调多个驱动电机进行联动控制以保证定位和速度的准确控制，这导致传统结构中伸缩臂的控制系统结构复杂，含有多个电机以及数目众多的链条，整体结构仍不顾简洁，动作控制精度不高。
发明内容
本申请的目的在于，提供一种结构简单，仅需单电机驱动，伸缩臂联动控制顺畅简单，制造和使用成本低的链式驱动伸缩臂。
为实现上述目的，本申请采用如下技术方案。
一种链式驱动伸缩臂，包括固定臂、伸缩臂、末端臂、伺服驱动组件；
所述固定臂包括：呈筒状且下端开口的固定臂臂体30、设置于臂体30下端的固定臂支撑套件；
所述伸缩臂包括：从固定臂臂体30下端开口伸入的的伸缩臂臂体31、设置于伸缩臂臂体31上端的伸缩臂导向组件、设置于伸缩臂臂体31下端的伸缩臂支撑套件；所述伸缩臂臂体31呈筒状且下端开口；
所述末端臂包括：从伸缩臂臂体31下端开口伸入的的末端臂臂体32、设置于末端臂臂体32上端的末端臂导向组件；
所述固定臂支撑套件和伸缩臂支撑套件结构相同，包括可分别扣设在相应臂体下端开口处的导向箱，所述导向箱的内侧分别设置有多个活动导向轮组；
所述活动导向轮组包括：通过螺栓组固定在导向箱内壁上的倒T形滚轮座1c、可摆动的设置在倒T形滚轮座1c上的滚轮安装臂1d、设置于滚轮安装臂1d两端的导向滚轮1e；所述滚轮安装臂1d中间轴接在倒T形滚轮座1c顶部，导向滚轮1e沿伸缩方向设置且抵在内侧臂体的外表面；
所述伸缩臂导向组件和末端臂导向组件结构相同，包括：导向安装座2g以及设置在导向安装座上的多个弹性导向轮组；
所述弹性导向轮组包括：通过螺栓组固定在导向安装座的固定安装座2a、安装有滚轮组的活动安装座2b以及用于连接固定安装座和活动安装座的弹簧组2c；
所述伺服驱动组件包括：设置在固定臂内侧的伺服电机组3a、设置在固定臂内侧且与伺服电机组驱动连接的驱动齿轮3b、设置在固定臂下端的第一齿轮3c、设置在伸缩臂内侧的第二齿轮3d、设置在伸缩臂下端的第三齿轮3e；
还包括设置于各齿轮之间的链条组；
所述链条组包括：起点位于末端臂臂体顶端并绕第三齿轮3e后连接至固定臂臂体的第一链条4a、起点位于固定臂下端并绕第二齿轮3d后连接至末端臂顶部的第二链条4b、起点位于伸缩臂顶端并绕第一齿轮3c、驱动齿轮3b后连接至伸缩臂的第三链条4c。
对前述链式驱动伸缩臂的进一步改进和优化，所述活动导向轮组包括：倒T形滚轮座1c、可摆动的设置在倒T形滚轮座1c上的滚轮安装臂1d、设置于滚轮安装臂1d两端的导向滚轮1e；所述倒T形滚轮座1c底部通过螺栓组固定在相应的导向箱内壁上，所述滚轮安装臂1d中间轴接在倒T形滚轮座1c顶部，两个导向滚轮1e沿伸缩方向设置。
对前述链式驱动伸缩臂的进一步改进和优化，所述固定臂、伸缩臂、末端臂为矩形臂体结构，所述活动导向轮组、弹性导向轮组分别对称设置在相应臂体的四个面上，每个面上分别设置有两个活动导向轮组或弹性导向轮组。
对前述链式驱动伸缩臂的进一步改进和优化，所述固定臂臂体30内侧设置有驱动齿轮安装板9a，驱动齿轮安装板9a的两端通过螺栓组固定在固定臂臂体30内壁，驱动齿轮安装板9a的上端面设置有安装平面，所述安装平面上安装有第一轴承座9b，驱动齿轮3b通过轴以及轴承安装在第一轴承座9b上。
对前述链式驱动伸缩臂的进一步改进和优化，所述固定臂臂体30上开有安装窗口，安装窗口通过螺栓组安装有密封盖9c；所述固定臂臂体30的外壁设置有固定臂连接板9d，固定臂连接板9d呈L形焊接在固定臂臂体30外侧，固定臂连接板9d下侧设置有加强筋板。
对前述链式驱动伸缩臂的进一步改进和优化，所述导向箱尺寸大于相应臂体下端开口尺寸以可扣设在下端开口处；导向箱呈矩形壳体结构罩设在滚轮外侧或者支撑滚轮。
对前述链式驱动伸缩臂的进一步改进和优化，各导向箱的上侧分别设置有缓冲垫块9e。
其有益效果在于：
本申请的链式驱动伸缩臂整体结构简单紧凑，其驱动系统使用单电机即可实现三段伸缩臂的联动控制，相比于传统结构，有效降低了成本，同时减少了所需要的齿轮以及链条的数目和长度，有效减少了了卡涩、错位以及滑动等问题发生的概率；
本申请的链式驱动伸缩臂所有控制结构均设置在伸缩臂内侧，伸缩臂外表无需更多连接结构或操作端口，保证了伸缩臂驱动系统的独立性和密封性，使得该伸缩臂可以使用在喷丸、喷漆等各类具有较高密封要求，对机械臂防污染要求度高的生产作业场合，扩大了链式驱动伸缩臂的适用范围，降低了前述生产作业场合的设备和使用成本。
附图说明
图1是链式驱动伸缩臂的前视图；
图2是链式驱动伸缩臂的侧视图；
图3是链式驱动伸缩臂A-A剖视图；
图4是链式驱动伸缩臂D-D剖视图。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本申请作详细说明。
本申请涉及一种链式驱动伸缩臂，主要作为竖直方向上进行直线运动的驱动结构，用于各类机械加工处理，特别是适用于喷丸、喷漆等具有密封性要求，机械臂容易受到外部物质侵染的场合。
如图1、图2所示，其基本结构包括固定臂、伸缩臂、末端臂，以及用于驱动前述各臂的伺服驱动组件；固定臂、伸缩臂和末端臂依次套接；
所述固定臂包括：呈筒状且下端开口的固定臂臂体30、设置于臂体30下端的固定臂支撑套件；
固定臂为基础支撑和联结结构，为便于连接，同时便于安装内部的齿轮链条等结构，本实施例中，所述固定臂臂体30上开有安装窗口，安装窗口通过螺栓组安装有密封盖9c；所述固定臂臂体30的外壁设置有固定臂连接板9d，固定臂连接板9d呈L形焊接在固定臂臂体30外侧，固定臂连接板9d下侧设置有加强筋板。
如图1所示，所述伸缩臂包括：从固定臂臂体30下端开口伸入的的伸缩臂臂体31、设置于伸缩臂臂体31上端的伸缩臂导向组件、设置于伸缩臂臂体31下端的伸缩臂支撑套件；所述伸缩臂臂体31呈筒状且下端开口；
所述末端臂包括：从伸缩臂臂体31下端开口伸入的的末端臂臂体32、设置于末端臂臂体32上端的末端臂导向组件；
所述固定臂支撑套件和伸缩臂支撑套件结构相同，包括可分别扣设在相应臂体下端开口处的导向箱，所述导向箱的内侧分别设置有多个活动导向轮组；
为便于加工，简化制造流程，前述各臂体结构可采用截面形状相同的管体，同时，由于链轮链条之间在竖向需要保持相对位置的稳定，宜采用截面呈多面体的结构，例如使用矩形管等作为臂体结构；臂体主要用于作为支撑和承重结构，导向结构主要用于保证相对运动的两臂之间的顺畅和结构稳定；
如图3、图4所示，所述活动导向轮组包括：通过螺栓组固定在导向箱内壁上的倒T形滚轮座1c、可摆动的设置在倒T形滚轮座1c上的滚轮安装臂1d、设置于滚轮安装臂1d两端的导向滚轮1e；所述滚轮安装臂1d中间轴接在倒T形滚轮座1c顶部，导向滚轮1e沿伸缩方向设置且抵在内侧臂体的外表面；
所述伸缩臂导向组件和末端臂导向组件结构相同，包括：导向安装座2g以及设置在导向安装座上的多个弹性导向轮组；
所述弹性导向轮组包括：通过螺栓组固定在导向安装座的固定安装座2a、安装有滚轮组的活动安装座2b以及用于连接固定安装座和活动安装座的弹簧组2c；
所述伺服驱动组件包括：设置在固定臂内侧的伺服电机组3a、设置在固定臂内侧且与伺服电机组驱动连接的驱动齿轮3b、设置在固定臂下端的第一齿轮3c、设置在伸缩臂内侧的第二齿轮3d、设置在伸缩臂下端的第三齿轮3e；
还包括设置于各齿轮之间的链条组；
如图1、图2所示，所述链条组包括：起点位于末端臂臂体顶端并绕第三齿轮3e后连接至固定臂臂体的第一链条4a、起点位于固定臂下端并绕第二齿轮3d后连接至末端臂顶部的第二链条4b、起点位于伸缩臂顶端并绕第一齿轮3c、驱动齿轮3b后连接至伸缩臂的第三链条4c；其中，为简化构图，说明书附图中各链条仅以线条绘制其路径和指向。
如图3、图4所示，所述活动导向轮组包括：倒T形滚轮座1c、可摆动的设置在倒T形滚轮座1c上的滚轮安装臂1d、设置于滚轮安装臂1d两端的导向滚轮1e；所述倒T形滚轮座1c底部通过螺栓组固定在相应的导向箱内壁上，所述滚轮安装臂1d中间轴接在倒T形滚轮座1c顶部，两个导向滚轮1e沿伸缩方向设置。
所述固定臂、伸缩臂、末端臂为矩形臂体结构，所述活动导向轮组、弹性导向轮组分别对称设置在相应臂体的四个面上，每个面上分别设置有两个活动导向轮组或弹性导向轮组。
特别的，本实施例中，优选采用矩形管结构的臂体，并将轮组分别设置在臂体下端四个面上，保证在各方向受力均匀；
所述固定臂臂体30内侧设置有驱动齿轮安装板9a，驱动齿轮安装板9a的两端通过螺栓组固定在固定臂臂体30内壁，驱动齿轮安装板9a的上端面设置有安装平面，所述安装平面上安装有第一轴承座9b，驱动齿轮3b通过轴以及轴承安装在第一轴承座9b上。
所述导向箱1b尺寸大于相应臂体下端开口尺寸以可扣设在下端开口处；导向箱1b呈矩形壳体结构罩设在滚轮外侧或者支撑滚轮。
进一步地，为了防止在伸缩臂运动过程中发生碰撞摩擦，本实施例中，在各导向箱的上侧分别设置有缓冲垫块9e，以使伸缩臂在拉伸至极限位置时能够进行缓冲隔离。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对本申请保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本申请作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本申请的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本申请技术方案的实质和范围。

Claims (7)

1.一种链式驱动伸缩臂，其特征在于，包括固定臂、伸缩臂、末端臂、伺服驱动组件；
所述固定臂包括：呈筒状且下端开口的固定臂臂体(30)、设置于臂体(30)下端的固定臂支撑套件；
所述伸缩臂包括：从固定臂臂体(30)下端开口伸入的的伸缩臂臂体(31)、设置于伸缩臂臂体(31)上端的伸缩臂导向组件、设置于伸缩臂臂体(31)下端的伸缩臂支撑套件；所述伸缩臂臂体(31)呈筒状且下端开口；
所述末端臂包括：从伸缩臂臂体(31)下端开口伸入的的末端臂臂体(32)、设置于末端臂臂体(32)上端的末端臂导向组件；
所述固定臂支撑套件和伸缩臂支撑套件结构相同，包括可分别扣设在相应臂体下端开口处的导向箱，所述导向箱的内侧分别设置有多个活动导向轮组；
所述活动导向轮组包括：通过螺栓组固定在导向箱内壁上的倒T形滚轮座(1c)、可摆动的设置在倒T形滚轮座(1c)上的滚轮安装臂(1d)、设置于滚轮安装臂(1d)两端的导向滚轮(1e)；所述滚轮安装臂(1d)中间轴接在倒T形滚轮座(1c)顶部，导向滚轮(1e)沿伸缩方向设置且抵在内侧臂体的外表面；
所述伸缩臂导向组件和末端臂导向组件结构相同，包括：导向安装座(2g)以及设置在导向安装座上的多个弹性导向轮组；
所述弹性导向轮组包括：通过螺栓组固定在导向安装座的固定安装座(2a)、安装有滚轮组的活动安装座(2b)以及用于连接固定安装座和活动安装座的弹簧组(2c)；
所述伺服驱动组件包括：设置在固定臂内侧的伺服电机组(3a)、设置在固定臂内侧且与伺服电机组驱动连接的驱动齿轮(3b)、设置在固定臂下端的第一齿轮(3c)、设置在伸缩臂内侧的第二齿轮(3d)、设置在伸缩臂下端的第三齿轮(3e)、
还包括设置于各齿轮之间的链条组；
所述链条组包括：起点位于末端臂臂体顶端并绕第三齿轮(3e)后连接至固定臂臂体的第一链条(4a)、起点位于固定臂下端并绕第二齿轮(3d)后连接至末端臂顶部的第二链条(4b)、起点位于伸缩臂顶端并绕第一齿轮(3c)、驱动齿轮(3b)后连接至伸缩臂的第三链条(4c)。
2.根据权利要求1所述一种链式驱动伸缩臂，其特征在于，所述活动导向轮组包括：倒T形滚轮座(1c)、可摆动的设置在倒T形滚轮座(1c)上的滚轮安装臂(1d)、设置于滚轮安装臂(1d)两端的导向滚轮(1e)；所述倒T形滚轮座(1c)底部通过螺栓组固定在相应的导向箱内壁上，所述滚轮安装臂(1d)中间轴接在倒T形滚轮座(1c)顶部，两个导向滚轮(1e)沿伸缩方向设置。
3.根据权利要求2所述一种链式驱动伸缩臂，其特征在于，所述固定臂、伸缩臂、末端臂为矩形臂体结构，所述活动导向轮组、弹性导向轮组分别对称设置在相应臂体的四个面上，每个面上分别设置有两个活动导向轮组或弹性导向轮组。
4.根据权利要求1所述一种链式驱动伸缩臂，其特征在于，所述固定臂臂体(30)内侧设置有驱动齿轮安装板(9a)，驱动齿轮安装板(9a)的两端通过螺栓组固定在固定臂臂体(30)内壁，驱动齿轮安装板(9a)的上端面设置有安装平面，所述安装平面上安装有第一轴承座(9b)，驱动齿轮(3b)通过轴以及轴承安装在第一轴承座(9b)上。
5.根据权利要求4所述一种链式驱动伸缩臂，其特征在于，所述固定臂臂体(30)上开有安装窗口，安装窗口通过螺栓组安装有密封盖(9c)；所述固定臂臂体(30)的外壁设置有固定臂连接板(9d)，固定臂连接板(9d)呈L形焊接在固定臂臂体(30)外侧，固定臂连接板(9d)下侧设置有加强筋板。
6.根据权利要求1所述一种链式驱动伸缩臂，其特征在于，所述导向箱尺寸大于相应臂体下端开口尺寸以可扣设在下端开口处；导向箱呈矩形壳体结构罩设在滚轮外侧或者支撑滚轮。
7.根据权利要求1所述一种链式驱动伸缩臂，其特征在于，各导向箱的上侧分别设置有缓冲垫块(9e)。
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