CN113927566B - 一种建筑专用机械臂 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种建筑专用机械臂，包括由装具座、前臂滑轨Ⅰ、前臂滑轨Ⅱ、前臂滑块、前后臂滑轨连接板、前臂滑轨平衡板、后臂滑轨Ⅰ、后臂滑轨Ⅱ、后臂滑轨平衡板、后臂滑块、伸缩臂基座、驱动电机、驱动绳盘、传动绳构成的水平伸缩臂系统；由平行多连杆、传动横杆、驱动液压缸构成的垂直升降架构；由移动平台、支撑轮构成的平面移动系统。本发明的有益效果是：通过滑轨滑块形成两段式水平伸缩臂，实现大范围伸缩；通过绳传动，实现低成本大距离传动控制；集成升降架、水平移动平台，可以实现大范围、多高度定位，实现了空间三维覆盖。

Description

一种建筑专用机械臂

技术领域

本发明涉及一种机械臂，具体为一种建筑专用机械臂，属于建筑施工技术领域。

背景技术

在建筑施工中，对于模壳式混凝土预制构件的混凝土浇筑，需要先将多层模台和对应的多个钢筋笼进行设置，每层模台上设置一套钢筋笼并设置好所需尺寸的边摸；然后通过输送管将柔性混凝土的出料端伸入到每层模台中间，进行混凝土膜壳材料的浇筑，而对于高层的模台进行浇筑，需要通过升降机械臂辅助操作。

目前虽然市场上有各种各样的机械臂产品，但能够适用于装配式建筑构件生产的机械臂几乎没有，且由于装配式建筑构件尺寸幅度较大，且施工环境比较恶劣，对成本控制比较高。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决问题而提供一种建筑专用机械臂。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：一种建筑专用机械臂，包括

水平伸缩臂系统，其设置在该机械臂的上端，且其由位于一侧呈上下分布的前臂滑轨Ⅰ和前臂滑轨Ⅱ、位于另一侧呈上下分布的后臂滑轨Ⅰ和后臂滑轨Ⅱ构成；

垂直升降架构，其设置在水平伸缩臂系统的下方，且其由用于支撑水平伸缩臂系统的伸缩臂基座、设置在所述伸缩臂基座下方的伸缩架构成；

平面移动系统，其位于该机械臂的最底端，并由连接在伸缩架下方的移动平台以及连接在所述移动平台下表面的万向轮构成。

作为本发明再进一步的方案：所述前臂滑轨Ⅰ与前臂滑轨Ⅱ为通用性直线导轨，且所述前臂滑轨Ⅰ和前臂滑轨Ⅱ的前端外侧面分别通过螺丝固定到装具座的背板上，所述前臂滑轨Ⅰ和前臂滑轨Ⅱ的后端通过螺丝与前臂滑轨平衡板固定连接。

作为本发明再进一步的方案：所述前臂滑轨Ⅰ和前臂滑轨Ⅱ的内侧面分别卡接有两个相同的前臂滑块，且四个相同的所述前臂滑块通过螺丝固定到前后臂滑轨连接板的正面。

作为本发明再进一步的方案：所述后臂滑轨Ⅰ与后臂滑轨Ⅱ的前端分别通过螺栓与前后臂滑轨连接板的背面固定连接，且所述后臂滑轨Ⅰ与后臂滑轨Ⅱ的后端分别通过螺栓与后臂滑轨平衡板固定连接。

作为本发明再进一步的方案：所述后臂滑轨Ⅰ和后臂滑轨Ⅱ的外侧面分别连接有两个相同的后臂滑块，且四个相同的所述后臂滑块通过螺丝固定到伸缩臂基座的正面。

作为本发明再进一步的方案：所述伸缩臂基座由水平设置的伸缩臂基座底板、竖直连接在所述伸缩臂基座底板上的伸缩臂基座立板构成，所述伸缩臂基座底板的底部设置有升降架连接耳板Ⅰ、升降架连接滑道Ⅰ，所述伸缩臂基座立板的中心处设置有用于穿过驱动电机输出轴的电机轴孔。

作为本发明再进一步的方案：所述驱动电机安装在伸缩臂基座立板的背面，且其输出轴穿过电机轴孔伸出到伸缩臂基座立板的正面与驱动绳盘进行固定连接，所述驱动绳盘上绕有传动绳，所述传动绳的一端连接到装具座的连接板上，所述传动绳的另一端绕过后臂滑轨平衡板上的绕线轴Ⅰ后翻转度，再绕过设置在前后臂滑轨连接板正面的绕线轴Ⅱ后再翻转度，最后连接到前臂滑轨平衡板背面的连接点上。

作为本发明再进一步的方案：所述伸缩架由两组平行多连杆、设置在两组所述平行多连杆底部的传动横杆、以及转动连接在所述传动横杆杆身上的驱动液压缸构成，每组所述平行多连杆上端开设的连接孔Ⅰ与伸缩臂基座上的升降架连接耳板Ⅰ通过销轴连接，每组所述平行多连杆上端安装的滑轮Ⅰ与伸缩臂基座上的升降架连接滑道Ⅰ连接，每组所述平行多连杆下端开设的连接孔Ⅱ与移动平台上的升降架连接耳板Ⅱ通过销轴连接，每组所述平行多连杆下端设置滑轮Ⅱ与移动平台上的升降架连接滑道Ⅱ连接，所述传动横杆两端与两组平行多连杆形成销轴连接，所述驱动液压缸的活塞杆通过套环连与传动横杆形成销轴连接，所述驱动液压缸的缸筒的底部通过套环穿过移动平台开设的液压缸运动通道与移动平台下部的液压缸连接耳板形成销轴连接。

作为本发明再进一步的方案：位于同一水平线的所述万向轮通过螺栓分别安装在移动平台的四角处。

本发明的有益效果是：

1、通过滑轨滑块形成两段式水平伸缩臂，实现大范围伸缩；

2、通过绳传动，实现低成本大距离传动控制；

3、集成升降架、水平移动平台，可以实现大范围、多高度定位，实现了空间三维覆盖。

附图说明

图1为本发明正面立体结构示意图；

图2为本发明背面立体结构示意图；

图3为本发明正视平面结构示意图；

图4为本发明水平伸缩臂系统结构示意图；

图5为本发明升起展开状态结构示意图；

图6为本发明侧视平面结构示意图；

图7为本发明伸缩臂基座结构示意图；

图8为本发明平行多连杆结构示意图；

图9为本发明移动平台结构示意图；

图10为本发明传动绳连接结构示意图；

图中：1、装具座，101、连接板，2、前臂滑轨Ⅰ，3、前臂滑轨Ⅱ，4、前臂滑块，5、前后臂滑轨连接板，51、绕线轴Ⅱ，6、前臂滑轨平衡板，7、后臂滑轨Ⅰ，8、后臂滑轨Ⅱ，9、后臂滑轨平衡板，91、绕线轴Ⅰ，10、后臂滑块，11、伸缩臂基座，111、伸缩臂基座底板，112、伸缩臂基座立板，113、电机轴孔，114、升降架连接耳板Ⅰ，115、升降架连接滑道Ⅰ，12、驱动电机，13、驱动绳盘，14、传动绳，15、平行多连杆，151、连接孔Ⅰ，152、滑轮Ⅰ，153、连接孔Ⅱ，154、滑轮Ⅱ，16、传动横杆，17、驱动液压缸，18、移动平台，181、连接耳板Ⅱ，182、升降架连接滑道Ⅱ，183、液压缸连接耳板，184、液压缸运动通道，19、万向轮。

具体实施方式

下面将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前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

请参阅图1～10，一种建筑专用机械臂，包括

水平伸缩臂系统，其设置在该机械臂的上端，且其由位于一侧呈上下分布的前臂滑轨Ⅰ2和前臂滑轨Ⅱ3、位于另一侧呈上下分布的后臂滑轨Ⅰ7和后臂滑轨Ⅱ8构成；

垂直升降架构，其设置在水平伸缩臂系统的下方，且其由用于支撑水平伸缩臂系统的伸缩臂基座11、设置在所述伸缩臂基座11下方的伸缩架构成；

平面移动系统，其位于该机械臂的最底端，并由连接在伸缩架下方的移动平台18以及连接在所述移动平台18下表面的万向轮19构成。

在本发明实施例中，所述前臂滑轨Ⅰ2与前臂滑轨Ⅱ3为通用性直线导轨，且所述前臂滑轨Ⅰ2和前臂滑轨Ⅱ3的前端外侧面分别通过螺丝固定到装具座1的背板上，所述前臂滑轨Ⅰ2和前臂滑轨Ⅱ3的后端通过螺丝与前臂滑轨平衡板6固定连接，从而使装具座1、前臂滑轨Ⅰ2、前臂滑轨Ⅱ3、前臂滑轨平衡板6共同构成一个刚性框架的前伸缩臂，从而具备较强的承重能力。

在本发明实施例中，所述前臂滑轨Ⅰ2和前臂滑轨Ⅱ3的内侧面分别卡接有两个相同的前臂滑块4，且四个相同的所述前臂滑块4通过螺丝固定到前后臂滑轨连接板5的正面，使前臂滑轨Ⅰ2与前臂滑轨Ⅱ3可在前臂滑块4内前后滑动。

在本发明实施例中，所述后臂滑轨Ⅰ7与后臂滑轨Ⅱ8的前端分别通过螺栓与前后臂滑轨连接板5的背面固定连接，且所述后臂滑轨Ⅰ7与后臂滑轨Ⅱ8的后端分别通过螺栓与后臂滑轨平衡板9固定连接，从而使前后臂滑轨连接板5、后臂滑轨Ⅰ7、后臂滑轨Ⅱ8、后臂滑轨平衡板9共同构成一个刚性框架的后伸缩臂，从而具备较强的承重能力。

在本发明实施例中，所述后臂滑轨Ⅰ7和后臂滑轨Ⅱ8的外侧面分别连接有两个相同的后臂滑块10，且四个相同的所述后臂滑块10通过螺丝固定到伸缩臂基座11的正面，使后臂滑轨Ⅰ7和后臂滑轨Ⅱ8可在后臂滑块10内前后滑动。

实施例二

请参阅图1～10，一种建筑专用机械臂，包括

水平伸缩臂系统，其设置在该机械臂的上端，且其由位于一侧呈上下分布的前臂滑轨Ⅰ2和前臂滑轨Ⅱ3、位于另一侧呈上下分布的后臂滑轨Ⅰ7和后臂滑轨Ⅱ8构成；

垂直升降架构，其设置在水平伸缩臂系统的下方，且其由用于支撑水平伸缩臂系统的伸缩臂基座11、设置在所述伸缩臂基座11下方的伸缩架构成；

平面移动系统，其位于该机械臂的最底端，并由连接在伸缩架下方的移动平台18以及连接在所述移动平台18下表面的万向轮19构成。

在本发明实施例中，所述伸缩臂基座11由水平设置的伸缩臂基座底板111、竖直连接在所述伸缩臂基座底板111上的伸缩臂基座立板112构成，所述伸缩臂基座底板111的底部设置有升降架连接耳板Ⅰ114、升降架连接滑道Ⅰ115，所述伸缩臂基座立板112的中心处设置有用于穿过驱动电机12输出轴的电机轴孔113。

在本发明实施例中，所述驱动电机12安装在伸缩臂基座立板112的背面，且其输出轴穿过电机轴孔113伸出到伸缩臂基座立板112的正面与驱动绳盘13进行固定连接，所述驱动绳盘13上绕有传动绳14，所述传动绳14的一端连接到装具座1的连接板101上，所述传动绳14的另一端绕过后臂滑轨平衡板9上的绕线轴Ⅰ91后翻转180度，再绕过设置在前后臂滑轨连接板5正面的绕线轴Ⅱ51后再翻转180度，最后连接到前臂滑轨平衡板6背面的连接点上。

实施例三

请参阅图1～10，一种建筑专用机械臂，包括

水平伸缩臂系统，其设置在该机械臂的上端，且其由位于一侧呈上下分布的前臂滑轨Ⅰ2和前臂滑轨Ⅱ3、位于另一侧呈上下分布的后臂滑轨Ⅰ7和后臂滑轨Ⅱ8构成；

垂直升降架构，其设置在水平伸缩臂系统的下方，且其由用于支撑水平伸缩臂系统的伸缩臂基座11、设置在所述伸缩臂基座11下方的伸缩架构成；

平面移动系统，其位于该机械臂的最底端，并由连接在伸缩架下方的移动平台18以及连接在所述移动平台18下表面的万向轮19构成。

在本发明实施例中，所述伸缩架由两组平行多连杆15、设置在两组所述平行多连杆15底部的传动横杆16、以及转动连接在所述传动横杆16杆身上的驱动液压缸17构成，每组所述平行多连杆15上端开设的连接孔Ⅰ151与伸缩臂基座11上的升降架连接耳板Ⅰ114通过销轴连接，每组所述平行多连杆上端安装的滑轮Ⅰ152与伸缩臂基座11上的升降架连接滑道Ⅰ115连接，每组所述平行多连杆下端开设的连接孔Ⅱ153与移动平台18上的升降架连接耳板Ⅱ181通过销轴连接，每组所述平行多连杆下端设置滑轮Ⅱ154与移动平台18上的升降架连接滑道Ⅱ182连接，所述传动横杆16两端与两组平行多连杆15形成销轴连接，所述驱动液压缸17的活塞杆通过套环连与传动横杆16形成销轴连接，所述驱动液压缸17的缸筒的底部通过套环穿过移动平台18开设的液压缸运动通道184与移动平台18下部的液压缸连接耳板183形成销轴连接，由驱动液压缸17驱动传动横杆16运动，从而带动平行多连杆15运动，从而实现整个机械臂的升降运动。

在本发明实施例中，位于同一水平线的所述万向轮19通过螺栓分别安装在移动平台18的四角处，可以带动整个平台移动，由人工推动移动平台18进行移动和定位，用于该机械臂大范围的移动和定位，可以实现一台机械臂覆盖多个工位。

工作原理：前臂滑轨Ⅰ2，前臂滑轨Ⅱ3，前臂滑轨平衡板6形成前臂；前后臂滑轨连接板5、后臂滑轨Ⅰ7，后臂滑轨Ⅱ8、后臂滑轨平衡板9形成后臂，前臂通过四个安装在前后臂滑轨连接板5正面的前臂滑块4与后臂形成滑动连接，前后臂可以相对滑动，后臂通过安装在伸缩臂基座立板112正面的四个后臂滑块10与伸缩臂基座11形成滑动连接；因前臂、后臂既可以相对滑动，前臂、后臂可一起在伸缩臂基座11上前后滑动，从而大大增加了设置在前臂前端的装具座1的前后移动范围，装具座1上可以安装固定各种设备，从而通过前臂、后臂带动安装在装具座1上的设备实现很大范围内的移动和定位；前后臂的伸缩控制由传动绳14控制，传动绳14的尾端固定到前臂滑轨平衡板6上，传动绳14的中间绕过前后臂滑轨连接板5上的绕线轴Ⅱ51后翻转180度，然后再绕过后臂滑轨平衡板9上的绕线轴Ⅰ91后再次反转180度，最后在在驱动绳盘12绕上至少3圈以后，传动绳14的前端固定到前臂前端的装具座1上。这样，当驱动绳盘13顺时针转动时，传动绳14的前端带动装具座1向后运动，进而带动前臂向后运动，前臂进而带动后臂向后运动；当驱动绳盘13逆时针转动时，传动绳14的尾端带动前臂滑轨平衡板6向前运动，进而带动前臂向前运动，前臂进而带动后臂向前运动。从而通过驱动绳就可以实现前臂和后臂的前后运动；由驱动液压缸17驱动传动横杆16运动，从而带动平行多连杆15运动，从而实现整个机械臂的升降运动；由人工推动移动平台18进行移动和定位，平面移动系统主要用于该机械臂大范围的移动和定位，可以实现一台机械臂覆盖多个工位。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (4)

1.一种建筑专用机械臂，其特征在于：包括

水平伸缩臂系统，其设置在该机械臂的上端，且其由位于一侧呈上下分布的前臂滑轨Ⅰ（2）和前臂滑轨Ⅱ（3）、位于另一侧呈上下分布的后臂滑轨Ⅰ（7）和后臂滑轨Ⅱ（8）构成；

垂直升降架构，其设置在水平伸缩臂系统的下方，且其由用于支撑水平伸缩臂系统的伸缩臂基座（11）、设置在所述伸缩臂基座（11）下方的伸缩架构成；

平面移动系统，其位于该机械臂的最底端，并由连接在伸缩架下方的移动平台（18）以及连接在所述移动平台（18）下表面的万向轮（19）构成；

所述伸缩臂基座（11）由水平设置的伸缩臂基座底板（111）、竖直连接在所述伸缩臂基座底板（111）上的伸缩臂基座立板（112）构成，所述伸缩臂基座底板（111）的底部设置有升降架连接耳板Ⅰ（114）、升降架连接滑道Ⅰ（115），所述伸缩臂基座立板（112）的中心处设置有用于穿过驱动电机（12）输出轴的电机轴孔（113）；

所述驱动电机（12）安装在伸缩臂基座立板（112）的背面，且其输出轴穿过电机轴孔（113）伸出到伸缩臂基座立板（112）的正面与驱动绳盘（13）进行固定连接，所述驱动绳盘（13）上绕有传动绳（14），所述传动绳（14）的一端连接到装具座（1）的连接板（101）上，所述传动绳（14）的另一端绕过后臂滑轨平衡板（9）上的绕线轴Ⅰ（91）后翻转180度，再绕过设置在前后臂滑轨连接板（5）正面的绕线轴Ⅱ（51）后再翻转180度，最后连接到前臂滑轨平衡板（6）背面的连接点上；

所述前臂滑轨Ⅰ（2）与前臂滑轨Ⅱ（3）为通用性直线导轨，且所述前臂滑轨Ⅰ（2）和前臂滑轨Ⅱ（3）的前端外侧面分别通过螺丝固定到装具座（1）的背板上，所述前臂滑轨Ⅰ（2）和前臂滑轨Ⅱ（3）的后端通过螺丝与前臂滑轨平衡板（6）固定连接；

所述前臂滑轨Ⅰ（2）和前臂滑轨Ⅱ（3）的内侧面分别卡接有两个相同的前臂滑块（4），且四个相同的所述前臂滑块（4）通过螺丝固定到前后臂滑轨连接板（5）的正面；

所述后臂滑轨Ⅰ（7）与后臂滑轨Ⅱ（8）的前端分别通过螺栓与前后臂滑轨连接板（5）的背面固定连接，且所述后臂滑轨Ⅰ（7）与后臂滑轨Ⅱ（8）的后端分别通过螺栓与后臂滑轨平衡板（9）固定连接。

2.根据权利要求1所述的一种建筑专用机械臂，其特征在于：所述后臂滑轨Ⅰ（7）和后臂滑轨Ⅱ（8）的外侧面分别连接有两个相同的后臂滑块（10），且四个相同的所述后臂滑块（10）通过螺丝固定到伸缩臂基座（11）的正面。

3.根据权利要求1所述的一种建筑专用机械臂，其特征在于：所述伸缩架由两组平行多连杆（15）、设置在两组所述平行多连杆（15）底部的传动横杆（16）、以及转动连接在所述传动横杆（16）杆身上的驱动液压缸（17）构成，每组所述平行多连杆（15）上端开设的连接孔Ⅰ（151）与伸缩臂基座（11）上的升降架连接耳板Ⅰ（114）通过销轴连接，每组所述平行多连杆上端安装的滑轮Ⅰ（152）与伸缩臂基座（11）上的升降架连接滑道Ⅰ（115）连接，每组所述平行多连杆下端开设的连接孔Ⅱ（153）与移动平台（18）上的升降架连接耳板Ⅱ（181）通过销轴连接，每组所述平行多连杆下端设置滑轮Ⅱ（154）与移动平台（18）上的升降架连接滑道Ⅱ（182）连接，所述传动横杆（16）两端与两组平行多连杆（15）形成销轴连接，所述驱动液压缸（17）的活塞杆通过套环连与传动横杆（16）形成销轴连接，所述驱动液压缸（17）的缸筒的底部通过套环穿过移动平台（18）开设的液压缸运动通道（184）与移动平台（18）下部的液压缸连接耳板（183）形成销轴连接。

4.根据权利要求1所述的一种建筑专用机械臂，其特征在于：位于同一水平线的所述万向轮（19）通过螺栓分别安装在移动平台（18）的四角处。

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