CN201136150Y - 一种自由伸缩旋转升降的借力助力机械臂 - Google Patents

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CN201136150Y CNU2007201751198U CN200720175119U CN201136150Y CN 201136150 Y CN201136150 Y CN 201136150Y CN U2007201751198 U CNU2007201751198 U CN U2007201751198U CN 200720175119 U CN200720175119 U CN 200720175119U CN 201136150 Y CN201136150 Y CN 201136150Y
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一种助力机械臂,特别是一种具有自行走底盘,借助天花板(指上层楼板的下底面)和地板进行垂直立柱固定,能够自由伸缩旋转升降的借力助力机械臂,包括:行走底盘1、牵引系统2、立柱调整系统3、立柱4、齿条5、升降电机9、升降套管10、旋转套环11、防滑落装置12、升降伸缩臂15、多方位辅助移动臂17、多方位旋转臂20、手持工具接口21、自吸式液压支撑模块23。借助天花板和地板固定立柱,减少对系统底盘面积和自身重量的要求,实现了设备的小型化。小型手持工具挂接在工作臂端部的接口上,工具及相关附件的重力全部转移到机械臂上,人手工操作工具对工作面进行操作,有效的减轻劳动强度,提高工作效率,提高工作安全性。

Description

一种自由伸缩旋转升降的借力助力机械臂所属技术领域本实用新型涉及一种机械结构,特别是一种具有自行走底盘,借助天花板 (指上层楼板的下底面)和地板进行垂直立柱固定,能够自由伸縮旋转升降的 借力助力机械臂。 背景技术机械臂系统在现代工业中得到广泛应用,大到吊塔、吊车、挖掘机等大型 机械,小到车间的零件装配生产线等都可以看到机械臂的英姿。机械臂系统一 般包括机械臂、机械臂运转平台、动力装置、控制系统等,在人工或自动控制 下,实现空间上的旋转、平移、升降,完成夹取、推送、释放等动作,能够代 替人手完成单调、繁重、重复性的劳动或者危险性的工作,以减轻劳动强度, 减少意外伤害,提高工作效率。大型机械臂一般用于重型机械设备,如塔式起重机、汽车起重机、车载式 输浆泵等,由于要吊起或转移的材料质量巨大,因此其机械臂动作缓慢,而且 要求设备自重大,底盘面积大。 一般底部需要固定在预制的桩基上或者用多条 支撑腿支撑以增大底盘面积。这类应用主要是室外大型工地作业。小型自动化机械臂主要应用于自动化生产线,通过研究运动机构与控制信 号的关系,可以编制程序让机器记住并模仿、重复进行某种动作。它采用复杂 的算法,由电脑指挥机械臂的动作和路径,完成规定的工作,比人手速度更快, 更准确。这些设备一般是专用设备,根据生产线的规格、需求和工作内容度身 定做,价格昂贵,不具备通用性。目前广泛应用的还有一种简化的助力机械手,主要应用在工地或工厂物流 输送、装配、加工等领域,在空间环境受限或工位不定的情况下,助力机械手将帮助操作者轻松地移载物品,极大地减轻劳动强度,提高生产效率、产品质 量和工作安全舒适性。助力机械手又称平衡器,是一种帮助操作者搬运重物的 半自动机械臂,其原理是杠杆, 一般是通过气动技术来实现力学平衡,并通过 人工参与破坏其平衡来实现搬运重物的移载设备。助力机械手由主机、控制系 统和夹具构成,在一定的重力范围内,能自动平衡工件的重量,准确地保持所 需要的工件姿态,协助操作者轻松快速完成重复、繁重的抓取、搬运和装配任 务。这种机械臂一般移动性差,需要专门的供气系统;或者因为吊起重物需要 平衡设计,所以底盘大,移动不便。而且这类机械臂比较粗壮,费用较高,不 适合于一些简单的劳动场合。
工业生产中有很多手持工具,如砂浆粉抹机,电动打磨机,气动角磨机等,
工具本身质量较重,劳动强度大;长时间工作时,对工人的体力是一个严重的 挑战,不但会使工作效率降低,而且会影响到工作质量。这些工作一般是室内 作业,工作范围不宽,工作环境较好,但需要经常变换工作场地,工作面复杂 多样,操作规律性不强,短期内很难采用自动化设备来代替人工进行操作。
综上分析可以看出,开发和制作一种小型、轻便、耐用、低成本、易操作、 方便移动的助力机械臂是非常必须的。借助天花板(指上层楼板的下底面)和 地板固定立柱和机械臂,把手持工具安装在机械臂末端,由机械臂把工具悬吊 空中,人手持工具作业时,工具根据人手的移动自由伸缩、旋转、升降;能够 极大的减轻劳动强度,提高工作效率,提高工作质量,提高工作安全性,而且 移动方便,操作容易,因此这样一种助力机械臂不仅是必要的而且是必须的。
发明内容
本实用新型的目的在于,提供一种小型、轻便、耐用、低成本、易操作、方便移动的助力机械臂,特别是一种具有自行走底盘,借助天花板(指上层楼 板的下底面)和地板进行垂直立柱固定,能够自由伸縮旋转升降的借力助力机 械臂。
为了达到上述目的,本实用新型技术方案是这样实现的: 一种小型、轻便、 耐用、低成本、易操作、方便移动的借力助力机械臂,特别是一种具有自行走 底盘,借助天花板(指上层楼板的下底面)和地板进行垂直立柱固定,能够自 由伸縮旋转升降的借力助力机械臂,其特征在于包括:行走底盘l、牵引系统2、 立柱调整系统3、立柱4、齿条5、升降电机9、升降套管IO、旋转套环ll、防滑
落装置12、升降伸縮臂15、多方位辅助移动臂17、多方位旋转臂20、手持工具 接口21、自吸式液压支撑模块23,其连接关系为立柱调整系统3固定在行走底盘 l上,立柱4底端固定在立柱调整系统3的伸缩柱塞3-7上,伸缩柱塞3-7上下移动 时,能够带动立柱4上下行进。立柱4有不同长度的多条,组合连接起来使用, 齿条5平行固定在立柱4的外表面。升降套管10套装在立柱4的外部,在其上开槽, 使齿条5从槽内伸出。升降电机9固定在升降套管10上,电机齿轮与齿条5啮合, 升降电机9带动齿轮转动能够带动升降套管10沿立柱上下升降。旋转套环ll固定 在升降套管10的两端,能够围绕升降套管10作旋转运动。升降伸縮臂15由平行 的双连杆构成,起始端固定在两个旋转套环ll上,多节升降伸縮臂15通过伸縮 臂关节16连接,升降伸縮臂15能够围绕伸缩臂关节16水平折合,也能够带动旋 转套环11围绕立柱4整体做水平旋转运动;多方位辅助移动臂17连接在升降伸缩 臂15的末端,由平衡拉力弹簧19维持一定重力范围内的平衡,多方位辅助移动 臂17能够绕十字旋转关节18上下左右转动。多方位旋转臂20固定在多方位辅助 移动臂17末端,以增加末端臂上下移动的幅度和角度;手持工具接口21连接在 多方位旋转臂20的末端,能够在垂直面内旋转,另外它能够挂接手持工具,实现手持工具的连接固定。防滑落装置12固定在升降套管10上,用来防止电机故障或失效情况下机械臂的意外滑落。自吸式液压支撑模块23与立柱调整系统3— 起配合使用,保障在立柱调整系统3故障或失效时的安全支撑。所述的一种具有自行走底盘,借助天花板(指上层楼板的下底面)和地板 进行垂直立柱固定,能够自由伸縮旋转升降的借力助力机械臂,其基本特征为 借助天花板(指上层楼板的下底面)和地板垂直固定立柱4,使立柱顶部和底部 与地板紧密连接产生的摩擦力力矩,抵消工作臂展开工作时产生的重力力矩, 从而减少机械臂系统工作时对底盘的面积和自身重量的要求;工作结束后机械 臂能够折叠合拢并降落到立柱根部,此时机械臂重力的力矩很小,对底盘和自 身重量要求也很小;因此系统小型化,轻便化,移动方便。所述的一种具有自行走底盘,借助天花板(指上层楼板的下底面)和地板 进行垂直立柱固定,能够自由伸縮旋转升降的借力助力机械臂,设计有行走底 盘l、牵引系统2和立柱固定架17。立柱4拆卸下来以后安放在立柱固定架17上。 机械臂折叠合拢、立柱拆卸之后承载在行走底盘l上,系统在外力牵引下能够自 己行走移动转弯。所述的一种具有自行走底盘,借助天花板(指上层楼板的下底面)和地板 进行垂直立柱固定,能够自由伸縮旋转升降的借力助力机械臂,其行走底盘l上 设计有立柱调整系统3。立柱调整系统3包括底部支撑盘3-1、弹簧3-2、弹簧仓 3-3、弹簧压縮板3-4、连接杆3-5、柱塞外壳3-6、伸縮柱塞3-7、水平仪3-8、 顶部支撑盘3-9。弹簧仓3-3固定在行走底盘l台面上,弹簧3-2装在弹簧仓3-3内, 弹簧3-2在弹簧压缩板3-4作用下会向下压縮。顶部支撑盘3-9固定在伸缩柱塞 3-7顶部,伸縮柱塞3-7在柱塞外壳3-6内,柱塞外壳3-6与底部支撑盘3-l固定在 一起,底部支撑盘3-l通过连接杆3-5连接弹簧压縮板3-4。即柱塞外壳3-6和伸縮柱塞3-7通过连接杆3-5、弹簧压縮板3-4、弹簧3-2、弹簧仓3-3组成的悬挂结 构悬挂在行走底盘l上,由于弹簧3-2的弹性,能够小幅自由摆动实现水平调整。 水平仪3-8固定在顶部支撑盘3-9上,协助进行立柱垂直度调整。所述的一种具有自行走底盘,借助天花板(指上层楼板的下底面)和地板 进行垂直立柱固定,能够自由伸縮旋转升降的借力助力机械臂,设计有立柱4、 齿条5和调整丝杠6。立柱4由多根套接组合而成,包括底部立柱4-1、顶部立柱 4-2及多根不同长度的中间立柱4-3。立柱4表面有平行固定的齿条5,多根立柱4 组合连接时,齿条5实现无缝连接。底部立柱4-l固定在立柱调整系统3的顶部支 撑盘3-9上,顶部立柱4-2连接调整丝杠6。调整丝杠6的丝帽6-3套接入顶部立柱 4-2内孔,丝杆6-2能够在丝帽6-3内部旋转而带动丝杠顶板6-l上下调整。所述的一种具有自行走底盘,借助天花板(指上层楼板的下底面)和地板 进行垂直立柱固定,能够自由伸縮旋转升降的借力助力机械臂,设计有升降电 机9、升降套管10和旋转套环11。其升降电机9固定在升降套管10外壳上,电机 轴上安装有齿轮,与齿条5紧密啮合。升降电机9启动后能够带动升降套管10沿 立柱4上下升降运动。旋转套环11套接固定在升降套管10的两端,能够围绕升降 套管10旋转,实现工作臂围绕立柱的水平旋转运动。所述的一种具有自行走底盘,借助天花板(指上层楼板的下底面)和地板 进行垂直立柱固定,能够自由伸縮旋转升降的借力助力机械臂,其工作臂系统 由多节升降伸縮臂15、多方位辅助移动臂17、多方位旋转臂20组成,升降伸缩 臂15能够围绕伸縮臂关节16做水平转动,使工作臂伸縮和旋转;十字旋转臂关 节18具有两个转轴,使多方位辅助移动臂17、多方位旋转臂20能够上下、左右 旋转。各节臂能够围绕关节旋转,实现了工作臂的水平、前后、上下、旋转多 个自由度的运动。各节臂能够围绕关节折叠后合拢在一起。所述的一种具有自行走底盘,借助天花板(指上层楼板的下底面)和地板 进行垂直立柱固定,能够自由伸縮旋转升降的借力助力机械臂,其设计有防滑落装置12。防滑落装置12由防滑落齿轮12-1,齿轮偏心转轴12-2,齿轮固定架 12-3,压合分离操作装置12-4组成。防滑落齿轮12_1设计有偏心转轴12-2,偏 心转轴12-2通过齿轮固定架12-3固定在升降套管10上。防滑落齿轮12-1模数和 齿条5模数相同。压合分离操作装置12-4固定在防滑落齿轮12-l上,它协助完成 防滑落齿轮12-1和齿条5的压合和分离,其动作可以手动实现,也可以通过自动 化来实现。所述的一种具有自行走底盘,借助天花板(指上层楼板的下底面)和地板 进行垂直立柱固定,能够自由伸縮旋转升降的借力助力机械臂,设计有自吸式 液压支撑模块23,包括下缸体23-1、上缸体23-2、截止阀23-3、截止阀顶杆23-8、 截止阀复位弹簧23-11、弹簧压板23-12。下缸体23-l与下固定压板23-4连接, 下固定压板23-4通过球形连接23-5与下固定压板23-6连接,并用带弹垫螺栓 23-7进行紧固。上缸体23-2同时作为柱塞能够在下缸体23-l中上下行运动,上缸 体23-2顶部与立柱调整系统3的上部支撑盘3-9连接。上缸体23-2的底部设计有 截止阀23-3,截止阀23-3连接有截止阀顶杆23-8,截止阀顶杆23-8另一端通过 截止阀复位弹簧23-11和弹簧压板23-12固定在上部支撑盘3-9上方。下固定板 23-4连接到立柱调整系统3的底部支撑盘3-l上。上下固定板中的球形连接23-5, 使上下缸体能够随立柱调整系统3有一定的摆动调整空间。上下缸体内部充液压 油。有益效果本实用新型的有益效果是:本实用新型实现了一种借助天花板(指上层楼板的下底面)和地板进行固定,能够自由伸縮旋转升降的借力助力机械臂。借 助工作环境的天花板(指上层楼板的下底面)和地板进行固定,减少了对系统 底盘面积和系统自身重量的要求,使设备小型化方便化得到实现。小型手持工 具或重物可以挂接在工作臂端部的接口上,工具及相关附件的重力全部转移到 机械臂上,人手工操作工具对工作面进行操作即可,有效的减轻劳动强度,提 高工作效率,保证工作质量,提高工作安全性。由于工作臂自由升降伸縮旋转 以及末端多方位辅助移动臂、多方位旋转臂的综合作用,因此对于墙面、顶面、 地面能够做到无死角处理,对于平面、圆面、斜面等不同的工作面也能够轻松 应对,为随机性强的手持工具提供了随心所欲工作的良好平台。各节臂能够折 叠在一起,立柱拆卸后固定在底盘上,底盘安装有轮子和牵引系统,在不工作 时能够方便存放和转移。本实用新型同时设计实现了防止机械臂坠落方案和防 底部支撑调整系统失效的安全方案,避免了安全隐患,使工作安全性得到大大 提高,提高了产品的实用性。
附图说明
下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步说明 图l是本实用新型的整体结构示意图,也可作为摘要附图 图2是本实用新型拆卸和折叠后的侧视示意图 图3是本实用新型拆卸和折叠后的俯视示意图 图4是本实用新型立柱调整系统原理示意图
图5是本实用新型多个不同长度立柱的示意图
图6是本实用新型调整丝杠结构示意图
图7是本实用新型防滑落装置结构原理示意图图8是本实用新型自吸式液压支撑模块原理示意图
其中
1、 底盘
2、 牵引系统
3、 立柱调整系统 3-1底部支撑盘 3-2弹簧
3-3弹簧仓 3-4弹簧压缩板 3-5连接杆 3-6柱塞外壳 3-7伸縮柱塞 3-8水平仪 3-9顶部支撑盘
4、 立柱
5、 齿条
6、 调整丝杠 6-1丝杠顶板 6-2丝杆 6-3丝帽
7、 上行程挡板
8、 下行程挡板9、 升降电机
10、 升降套管
11、 旋转套环
12、 防滑落装置
12-1防滑落齿轮 12-2齿轮偏心转轴 12-3齿轮轴固定架 12-4压合分离操作装置
13、 上行程开关触杆
14、 下行程开关触杆
15、 升降伸缩臂
16、 伸縮臂关节
17、 多方位辅助移动臂
18、 十字旋转关节
19、 平衡拉力弹簧
20、 多方位旋转臂
21、 手持工具接口
22、 立柱固定架
23、 自吸式液压支撑模块
23-1下缸体 23-2上缸体 23-3截止阀 23-4下固定板23-5球形连接 23-6下固定压板 23-7带弹垫螺栓 23-8截止阀顶杆 23-9上固定板 23-10上固定压板 23-11截止阀复位弹簧 23-12弹簧压板
具体实施方式
实施例l:在实际制造中,立柱4可以采用厚壁圆钢管,也可以采用矩形管或 方管。底部立柱4-l固定在立柱调整系统3上,顶部立柱4-2连接调整丝杠6以增 加灵活性,中间立柱4-3制作不同长度的多根,根据实际情况选用。调整丝杠6 能够在一定范围内调整,以适应不同高度的房间。立柱4之间采用连接件套接, 连接件上有限位健,以对接准确,使齿条5两端连接良好。立柱调整系统3的伸 縮柱塞3-7由液压或机械驱动上下行移动实现垂直调整功能。当伸缩柱塞3-7上 行带动顶部支撑盘3-9上行,使立柱4顶部顶紧天花板(指上层楼板的下底面) 后,继续进行上行驱动,则伸缩柱塞3-7后续产生的反作用力通过柱塞外壳3-6 传递到底部支撑盘3-l,底部支撑盘3-l向下运动,通过连接杆3-5带动弹簧压縮 板3-4向下运动,从而使弹簧3-2在弹簧仓3-3内被压縮,当底部支撑盘3-l接触 到地面以后,再增加的压力直接作用在地面上,使立柱4在天花板(指上层楼板 的下底面)和地面之间被固定牢固。伸縮柱塞3-7应有一定的行程,以满足顶部 立柱4-2到达天花板(指上层楼板的下底面)和底部支撑盘3-l到达地面并紧固。立柱调整系统3的伸长和縮短到位后,用机械开关控制保持要求的状态,防止出
现意外变动的情况带来危险。弹簧3-2选择压縮弹簧,要具有足够的压縮长度, 能够满足底部支撑盘3-l到达地面并压紧。
启动升降电机9能够带动升降套管10上下行运动,工作臂系统能够随升降套 管10在立柱4上升降。升降伸縮臂15采用矩形钢管或圆形钢管制作,关节处采用 轴承连接,以减少伸縮时的阻力。多方位辅助移动臂17采用平衡拉力弹簧19控 制平衡,通过选择合适的弹簧,使得多方位辅助移动臂17在一定重力范围内, 到达任何一个位置都能取得平衡。多方位旋转臂20能够补充向上向下移动的角 度和位置,达到无死角工作。
升降电机9采用能够正反转,且具有自刹车功能的电机,保证在断电情况下 不会滑落出现危险。升降电机9向上运行时,当上行开关触杆13接触到上行挡板 7,就会断开电机电源,使升降电机9自动刹车;升降电机9向下运行时,当下行 开关触杆14接触到下行挡板8,就会断开电机电源,使升降电机9自动刹车。行 程开关系统能够避免升降电机9到达两端后仍强力运行造成设备损坏和危险。
防滑落装置12用来在升降电机9出现故障或失效的情况下保证安全。当需要 升降工作臂时,分离操作装置12-4向上动作,使防滑落齿轮12-1与齿条5分离, 即可实现正常的升降运动;分离操作装置12-4在重力或弹簧作用下向下动作, 防滑落齿轮12-1就与齿条5完好啮合。结合升降电机9的控制,可实现防滑落装 置12的自动控制。当升降电机9故障或失效时,工作臂有向下坠落的趋势,因为 齿条5是固定不动的,所以防滑落齿轮12-l有顺时针旋转的趋势,由于齿轮偏心 转轴12-2的作用,齿轮12-l接触齿条5处的半径变大,使得齿轮与齿条5啮合更 加紧密,因而防滑落齿轮12-l不会持续转动,而是微动后达到平衡,从而防止 了机械臂系统的意外坠落。自吸式液压支撑模块23用来防止立柱调整系统3失效时造成安全隐患。机械
臂停留在立柱4-l底部时,升降套管10底部向下压下限位挡板8和弹簧压板 23-12,截止阀复位弹簧23-11被压縮,截止阀顶杆23-8向下移动,截止阀23-3 处于打开状态。对立柱4进行支撑固定时,立柱调整系统3的伸縮柱塞3-7向上运 动,带动上部支撑盘3-9向上运动,上缸体23-2随上部支撑盘3-9向上运动;立 柱调整系统3的底部固底盘3-l向下运动,带动下缸体23-l向下运动,液压油从 上缸体23-2中进入下缸体23-l中,液压支撑模块23被拉高,并且支撑在底部支 撑盘3-l和上部支撑盘3-9之间。当机械臂系统升起时,由于下限位挡板8上部无 外力作用,截止阀23-3在截止阀复位弹簧23-ll作用下处于截止状态。如果此时 立柱调整系统3的支撑系统故障或失效,则立柱有下坠的趋势,但因为截止阀 23-3处于截止状态,下缸体23-l中充满了液压油,上缸体23-2无法向下运动, 从而保证上部支撑盘3-9不会下落,避免了伸縮柱塞3-7失效带来的安全隐患。 机械臂被降落到立柱底部时,下限位挡板8会向下压縮截止阀弹簧23-11,使截 止阀23-3处于打开状态,此时立柱调整系统3的伸缩柱塞3-7向下运动,上部支 撑盘3-9随着向下运动,下缸体23-l中的液压油通过单向阀23-3进入上缸体 23-2,上缸体23-2向下运动进入下缸体23-1。自吸式液压支撑模块23既起到了 安全保障作用,也不会影响到立柱调整系统3的正常工作。自吸式液压支撑模块 23也可以用在其他需要任意高度支撑的场合。
在实际使用中,首先选择机械臂展开后能够达到工作面的位置安放设备,测 量房子天花板(指上层楼板的下底面)高度。选择合适长度的立柱4进行组合安 装和连接,并调节调整丝杠6使丝杠顶板6-l靠近上层楼板的下底面。然后调整 立柱调整系统3驱动伸縮柱塞3-7上升,同时观察水平仪3-8,手工调整使立柱4保持垂直。当立柱4上行接触到上层楼板的下底面之后,升降系统的持续作用, 会产生压力作用在底部支撑盘3-l上,使其下行并通过连接杆3-5带动弹簧压缩 板3-4下行,弹簧被压縮。当底部支撑盘3-l接触到地面的时候,后续的作用力 会使立柱4垂直牢固固定。此时自吸式液压支撑模块23上缸体23-2从下缸体23-l 中拉出,并处于值守状态,在立柱调整系统3失效时能够及时保持支撑状态,避 免安全隐患。需要合理设计立柱调整系统3的伸縮压力,以免破坏房屋的结构。 立柱4安装完毕以后,就可以展开工作臂进行工作。把手持工具挂接在工作臂端 部的手持工具接口21上,接口可以根据不同的手持工具定制。当手持工具需要 前后、左右移动,或者在垂直面内旋转时,直接手工轻轻拉动工作臂即可实现。 当需要升高或降低高度时,先控制防滑落装置12的压合分离操作杆12-4,然后 控制升降电机9的电源,使整个工作臂升高或降低。机械臂系统能够实现360。 范围内工作。
工作完毕以后,摘下手持工具。把升降电机9降落到立柱4-l的最低位置, 然后将工作臂折叠靠拢立柱,并进行限位固定。松开立柱调整系统3的开关,把 伸縮柱塞3-7下降,底部支撑盘3-l离开地面,弹簧3-2复位。同时,自吸式液压 支撑模块23的上缸体23-2进入下缸体23-l中,解除值守状态。随后顶部立柱4-2 也离开天花板,卸下顶部立柱4-2和中间立柱4-3,并把它们安放在底盘上的立 柱固定架22上。在牵引系统2的作用下,整个系统能够自由搬运转移。

Claims (9)

1、一种小型、轻便、耐用、低成本、易操作、方便移动的借力助力机械臂,特别是一种具有自行走底盘,借助天花板和地板进行垂直立柱固定,能够自由伸缩旋转升降的借力助力机械臂,其特征在于包括:行走底盘(1)、牵引系统(2)、立柱调整系统(3)、立柱(4)、齿条(5)、升降电机(9)、升降套管(10)、旋转套环(11)、防滑落装置(12)、升降伸缩臂(15)、多方位辅助移动臂(17)、多方位旋转臂(20)、手持工具接口(21)、自吸式液压支撑模块(23),其连接关系为立柱调整系统(3)固定在行走底盘(1)上,立柱(4)底端固定在立柱调整系统(3)的伸缩柱塞(3-7)上,伸缩柱塞(3-7)上下移动时,能够带动立柱(4)上下行进;立柱(4)有不同长度的多条,组合连接起来使用,齿条(5)平行固定在立柱(4)的外表面;升降套管(10)套装在立柱(4)的外部,在其上开槽,使齿条(5)从槽内伸出;升降电机(9)固定在升降套管(10)上,电机齿轮与齿条(5)啮合,升降电机(9)带动齿轮转动能够带动升降套管(10)沿立柱上下升降;旋转套环(11)固定在升降套管(10)的两端,能够围绕升降套管(10)作旋转运动;升降伸缩臂(15)由平行的双连杆构成,起始端固定在两个旋转套环(11)上,多节升降伸缩臂(15)通过伸缩臂关节(16)连接,升降伸缩臂(15)能够围绕伸缩臂关节(16)水平折合,也能够带动旋转套环(11)围绕立柱(4)整体做水平旋转运动;多方位辅助移动臂(17)连接在升降伸缩臂(15)的末端,由平衡拉力弹簧(19)维持一定重力范围内的平衡,多方位辅助移动臂(17)能够绕十字旋转关节(18)上下左右转动;多方位旋转臂(20)固定在多方位辅助移动臂(17)末端,以增加末端臂上下移动的幅度和角度;手持工具接口(21)连接在多方位旋转臂(20)的末端,能够在垂直面内旋转,另外它能够挂接手持工具,实现手持工具的连接固定;防滑落装置(12)固定在升降套管(10)上,用来防止电机故障或失效情况下机械臂的意外滑落;自吸式液压支撑模块(23)与立柱调整系统(3)一起配合使用,保障在立柱调整系统(3)故障或失效时的安全支撑。
2、 根据权利要求l所述的一种具有自行走底盘,借助天花板和地板进行垂 直立柱固定,能够自由伸縮旋转升降的借力助力机械臂,其基本特征是借助天 花板和地板垂直固定立柱(4),使立柱顶部和底部与地板紧密连接产生的摩擦 力力矩,抵消工作臂展开工作时产生的重力力矩,从而减少机械臂系统工作时 对底盘的面积和自身重量的要求;工作结束后机械臂能够折叠合拢并降落到立 柱根部,此时机械臂重力的力矩很小,对底盘和自身重量要求也很小;因此系 统小型化,轻便化,移动方便。
3、 根据权利要求l所述的一种具有自行走底盘,借助天花板和地板进行垂 直立柱固定,能够自由伸縮旋转升降的借力助力机械臂,其特征是:设计有行 走底盘(1)、牵引系统(2)和立柱固定架(17);立柱(4)拆卸下来以后安放 在立柱固定架(17)上;机械臂折叠合拢、立柱拆卸之后承载在行走底盘(1) 上,系统在外力牵引下能够自己行走移动转弯。
4、 根据权利要求l所述的一种具有自行走底盘,借助天花板和地板进行垂直立柱固定,能够自由伸縮旋转升降的借力助力机械臂,其特征是:行走底盘(1)上设计有立柱调整系统(3),立柱调整系统(3)包括底部支撑盘(3-1)、 弹簧(3-2)、弹簧仓(3-3)、弹簧压縮板(3-4)、连接杆(3-5)、柱塞外壳(3-6)、 伸缩柱塞(3-7)、水平仪(3-8)、顶部支撑盘(3-9);弹簧仓(3-3)固定在行 走底盘(1)台面上,弹簧(3-2)装在弹簧仓(3-3)内,弹簧(3-2)在弹簧 压縮板(3-4)作用下会向下压縮;顶部支撑盘(3-9)固定在伸縮柱塞(3-7) 顶部,伸縮柱塞(3-7)在柱塞外壳(3-6)内,柱塞外壳(3-6)与底部支撑盘(3-1)固定在一起,底部支撑盘(3-1)通过连接杆(3-5 )连接弹簧压縮板(3-4 );柱塞外壳(3-6)和伸縮柱塞(3-7)通过连接杆(3-5)、弹簧压縮板(3-4)、 弹簧(3-2)、弹簧仓(3-3)组成的悬挂结构悬挂在行走底盘(1)上,由于弹 簧(3-2)的弹性,能够小幅自由摆动实现水平调整;水平仪(3-8)固定在顶 部支撑盘(3-9)上,协助进行立柱垂直度调整。
5、 根据权利要求l所述的一种具有自行走底盘,借助天花板和地板进行垂 直立柱固定,能够自由伸縮旋转升降的借力助力机械臂,其特征是:设计有立 柱(4)、齿条(5)和调整丝杠(6),立柱(4)由多根套接组合而成,包括底 部立柱(4-1)、顶部立柱(4-2)及多根不同长度的中间立柱(4-3);立柱(4) 表面有平行固定的齿条(5),多根立柱(4)组合连接时,齿条(5)实现无缝 连接;底部立柱(4-1)固定在立柱调整系统(3)的顶部支撑盘(3-9)上,顶 部立柱(4-2)连接调整丝杠(6);调整丝杠(6)的丝帽(6-3)套接入顶部立 柱(4-2)内孔,丝杆(6-2)能够在丝帽(6-3)内部旋转而带动丝杠顶板(6-1) 上下调整。
6、 根据权利要求l所述的一种具有自行走底盘,借助天花板和地板进行垂 直立柱固定,能够自由伸縮旋转升降的借力助力机械臂,其特征是:设计有升 降电机(9)、升降套管(10)和旋转套环(11),升降电机(9)固定在升降套 管(10)外壳上,电机轴上安装有齿轮,与齿条(5)紧密啮合;升降电机(9) 启动后能够带动升降套管(10)沿立柱(4)上下升降运动;旋转套环(11)套 接固定在升降套管(10)的两端,能够围绕升降套管(10)旋转,实现工作臂 围绕立柱的水平旋转运动。
7、 根据权利要求l所述的一种具有自行走底盘,借助天花板和地板进行垂 直立柱固定,能够自由伸縮旋转升降的借力助力机械臂,其特征是:工作臂系 统由多节升降伸縮臂(15)、多方位辅助移动臂(17)、多方位旋转臂(20)组成,升降伸縮臂(15)能够围绕伸縮臂关节(16)做水平转动,使工作臂伸縮 和旋转;十字旋转臂关节(18)具有两个转轴,使多方位辅助移动臂(17)、多 方位旋转臂(20)能够上下、左右旋转;各节臂能够围绕关节旋转,实现了工 作臂的水平、前后、上下、旋转多个自由度的运动;各节臂能够围绕关节折叠 后合拢在一起。
8、 根据权利要求l所述的一种具有自行走底盘,借助天花板和地板进行垂 直立柱固定,能够自由伸缩旋转升降的借力助力机械臂,其特征是设计有防滑 落装置(12),由防滑落齿轮(12-1),齿轮偏心转轴(12-2),齿轮固定架(12-3), 压合分离操作装置(12-4)组成;防滑落齿轮(12-1)设计有偏心转轴(12-2), 偏心转轴(12-2)通过齿轮固定架(12-3)固定在升降套管(10)上;防滑落 齿轮(12-1)模数和齿条(5)模数相同;压合分离操作装置(12-4)固定在防 滑落齿轮(12-1)上,它协助完成防滑落齿轮(12-1)和齿条(5)的压合和分 离,其动作可以手动实现,也可以通过自动化来实现。
9、 根据权利要求l所述的一种具有自行走底盘,借助天花板和地板进行垂 直立柱固定,能够自由伸縮旋转升降的借力助力机械臂,其特征是设计有自吸 式液压支撑模块(23),包括下缸体(23-1)、上缸体(23-2)、截止阀(23-3)、 截止阈顶杆(23-8)、截止阀复位弹簧(23-11)、弹簧压板(23-12);下缸体(23-1) 与下固定压板(23-4)连接,下固定压板(23-4)通过球形连接(23-5)与下 固定压板(23-6)连接,并用带弹垫螺栓(23-7)进行紧固;上缸体(23-2) 同时作为柱塞能够在下缸体(23-1)中上下行运动,上缸体(23-2)顶部与立柱 调整系统(3)的上部支撑盘(3-9)连接;上缸体(23-2)的底部设计有截止 阀(23-3),截止阀(23-3)连接有截止阀顶杆(23-8),截止阀顶杆(23-8) 另一端通过截止阀复位弹簧(23-11)和弹簧压板(23-12)固定在上部支撑盘(3-9)上方;下固定板(23-4)连接到立柱调整系统(3)的底部支撑盘(3-1) 上;上下固定板中的球形连接(23-5),使上下缸体能够随立柱调整系统(3) 有一定的摆动调整空间;上下缸体内部充液压油。
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