CN201544240U - 机械臂伸缩机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种机械臂伸缩机构，包括绳式伸展机构、绳式缩回机构、驱动油缸和三节以上依次套接相连的伸缩臂，顺着伸缩臂的伸出方向为前方，所述驱动油缸的伸缩杆与第一节伸缩臂尾端铰接，所述驱动油缸的缸体固定于第二节伸缩臂的尾端，所述第二节伸缩臂前方的各节伸缩臂均通过绳式伸展机构和绳式缩回机构驱动，所述驱动油缸的缸体前端设有至少一件可对末节伸缩臂导向的导向轮。该机械臂伸缩机构具有结构轻巧简单、运动平稳、维修方便、便于加工、成本低廉的优点。

Description

机械臂伸缩机构

技术领域

本实用新型涉及带有伸缩功能的机械臂，尤其涉及对盾构机开挖形成的圆形岩土截面进行支撑保护作业以及为圆形岩土截面混凝土灰浆喷射作业提供支撑的机械臂伸缩机构。

背景技术

目前，伸缩式机械臂常用于起重机械或是其它工程机械中的支撑辅助部件，例如，在盾构机中的机械臂可用于对开挖形成的圆形岩土截面进行支撑保护，可用于为圆形岩土截面混凝土灰浆喷射作业提供支撑，还可用于对其它相关工作面或设备的检测维护作业提供支撑。

现有的机械臂伸缩机构中，一般为四节以下伸缩臂，第二节伸缩臂采用一个驱动油缸驱动，后续各节伸缩臂采用钢丝绳带动，这类伸缩臂采用了钢丝绳驱动的伸缩臂具有一定的柔性，当伸缩臂伸展开后会弯曲成弧形，在收拢伸缩臂时，相邻两节臂的衔接处容易出现卡阻，特别是最远端的末节伸缩臂缩回时，其框体容易与油缸产生碰撞或卡阻，造成油缸或末节伸缩臂的损坏，使机械臂无法正常的完全收缩；机械臂伸展开后弯曲成弧形，驱动油缸的缸体与第二节伸缩臂为固定连接，因此，驱动油缸的缸体必然会承受很大的弯曲力矩，容易造成缸体损伤，降低缸体使用寿命。而五节及以上节数的伸缩臂则需采用两个油缸或更多油缸驱动，这种伸缩臂结构复杂，占用空间大，不便于应用在工作空间较小的盾构机上，并且制作成本和使用成本很高。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种结构轻巧简单、运动平稳、维修方便、便于加工、成本低廉的机械臂伸缩机构。

为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案：

一种机械臂伸缩机构，包括绳式伸展机构、绳式缩回机构、驱动油缸和三节以上依次套接相连的伸缩臂，顺着伸缩臂的伸出方向为前方，所述驱动油缸的伸缩杆与第一节伸缩臂尾端铰接，所述驱动油缸的缸体固定于第二节伸缩臂的尾端，所述第二节伸缩臂前方的各节伸缩臂均通过绳式伸展机构和绳式缩回机构驱动，所述驱动油缸的缸体前端设有至少一件可对末节伸缩臂导向的导向轮。

所述驱动油缸的缸体与第二节伸缩臂相连的一端设有翼板，所述第二节伸缩臂的尾端设有卡槽，所述翼板置于卡槽内。

所述绳式伸展机构包括伸展滑轮和伸展绳，所述第一节伸缩臂与末节伸缩臂之间的各节伸缩臂上的前端处均装设有伸展滑轮，所述伸展绳绕设于所述伸展滑轮上，所述伸展绳的两端分别固定于相邻两节伸缩臂的后端部。

所述绳式缩回机构包括收缩滑轮和收缩绳，所述第一节伸缩臂与末节伸缩臂之间的各节伸缩臂上的后端处均装设有收缩滑轮，所述收缩绳绕设于所述收缩滑轮上，所述收缩绳的一端固定于所述伸缩臂前方的相邻伸缩臂的后端部，所述收缩绳的另一端固定于所述伸缩臂后方的相邻伸缩臂的前端部。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：由于采用绳式伸展机构和绳式缩回机构驱动第二节伸缩臂前方的各节伸缩臂，机械臂伸展开后具有一定的柔性，会弯曲成弧形，第二节伸缩臂前方的各节伸缩臂的中轴线也会相对驱动油缸的伸缩轴线偏转，本实用新型的机械臂伸缩机构在驱动油缸的缸体前端装设导向轮，在机械臂伸展和收缩的过程中，使驱动油缸的缸体与末节伸缩臂在导向轮的作用下实现平稳衔接，机械臂伸展的初始阶段，导向轮可对末节伸缩臂的伸出提供一定的支撑和导向，使末节伸缩臂在保持中轴线与驱动油缸伸缩轴线基本平行的状态平稳伸出，在机械臂收缩的初始阶段，末节伸缩臂中轴线与驱动油缸伸缩轴线互成一定角度，末节伸缩臂框体边缘先与导向轮接触，在导向轮作用下，末节伸缩臂平稳套入驱动油缸，使末节伸缩臂中轴线与驱动油缸伸缩轴线逐渐平行，完成平稳收缩；驱动油缸的缸体与第二节伸缩臂相连的一端设有翼板，该翼板置于第二节伸缩臂尾端所设卡槽内，使驱动油缸的缸体可以在卡槽的约束下相对于第二节伸缩臂产生一定程度的位移，整个驱动油缸绕伸缩杆与第一节伸缩臂的铰接点转动，以此适应机械臂伸出后的弯曲变形，减少驱动油缸需要承受的弯曲力矩，起到保护驱动油缸的作用，延长驱动油缸使用寿命；第二节伸缩臂前方的各节伸缩臂分别通过一组伸展绳和伸展滑轮驱动伸展，并分别通过一组收缩绳和收缩滑轮驱动收缩，当某节臂的伸展绳或收缩绳出现故障时，可以单独进行更换，方便维修。

附图说明

图1是本实用新型的原理图；

图2是本实用新型的主视结构示意图；

图3是本实用新型的俯视结构示意图；

图4是缸体与第二节伸缩臂连接处的放大结构示意图；

图5是图4的B向视图；

图6是图4的C向视图；

图7是本实用新型导向轮的工作原理示意图。

图中各标号表示：

1、第一节伸缩臂；2、第二节伸缩臂；3、第三节伸缩臂；4、第四节伸缩臂；5、末节伸缩臂；6、驱动油缸；7、导向轮；8、伸展绳；9、收缩绳；10、伸展滑轮；11、收缩滑轮；21、卡槽；22、中轴线；61、伸缩杆；62、缸体；63、伸缩轴线；621、翼板。

具体实施方式

如图1、图2、图3和图7所示，本实用新型的机械臂伸缩机构，包括绳式伸展机构、绳式缩回机构、驱动油缸6和三节以上依次套接相连的伸缩臂，顺着伸缩臂的伸出方向为前方，驱动油缸6的伸缩杆61与第一节伸缩臂1尾端铰接，驱动油缸6的缸体62固定于第二节伸缩臂2的尾端，第二节伸缩臂2前方的各节伸缩臂均通过绳式伸展机构和绳式缩回机构驱动，驱动油缸6的缸体62前端设有至少一件可对末节伸缩臂5导向的导向轮7。当伸缩机构仅具有三节依次套接相连的伸缩臂时，第二节伸缩臂2前方各节臂仅指末节伸缩臂5，当伸缩机构具有超过三节依次套接相连的伸缩臂时，第二节伸缩臂2前方各节臂由末节伸缩臂5、以及末节伸缩臂5与第二节伸缩臂2之间的各节臂组成。本实施例中，导向轮7设有一件，为一独立滚轮，它可沿末节伸缩臂5内侧滚动，导向轮7的直径大于缸体62的外径并略小于末节伸缩臂5的内径，由于采用绳式伸展机构和绳式缩回机构驱动第二节伸缩臂2前方的各节伸缩臂，机械臂伸展开后具有一定的柔性，会弯曲成弧形，第二节伸缩臂2前方的各节伸缩臂的中轴线会相对驱动油缸6的伸缩轴线63偏转。本实用新型的机械臂伸缩机构通过在驱动油缸6的缸体62前端装设导向轮7，在机械臂伸展和收缩的过程中，使驱动油缸6的缸体62与末节伸缩臂5在导向轮7的作用下实现平稳衔接，机械臂伸展的初始阶段，导向轮7可对末节伸缩臂5的伸出提供一定的支撑和导向，使末节伸缩臂5在保持中轴线22与驱动油缸6的伸缩轴线63基本平行的状态平稳伸出，在机械臂收缩的初始阶段，末节伸缩臂5的中轴线22与驱动油缸6的伸缩轴线63互成一定角度，随着机械臂的收缩，末节伸缩臂5的框体边缘先与导向轮7接触，在导向轮7的作用下，末节伸缩臂5平稳套入驱动油缸6，使末节伸缩臂5的中轴线22与驱动油缸6的伸缩轴线63逐渐平行，完成平稳收缩。

如图2、图3、图4、图5和图6所示，本实施例中，驱动油缸6的缸体62与第二节伸缩臂2相连的一端设有翼板621，第二节伸缩臂2的尾端设有卡槽21，翼板621置于卡槽21内，卡槽2 1的宽度尺寸b和深度尺寸a通过导向轮7和整个伸缩臂径向偏移距离计算得出，使缸体62上的翼板621可以在卡槽21的约束下相对于第二节伸缩臂2产生一定程度的位移，整个驱动油缸6绕伸缩杆61与第一节伸缩臂1的铰接点转动，以此适应机械臂伸出后的的弯曲变形，减少驱动油缸6需要承受的弯曲力矩，起到保护驱动油缸6的作用，延长驱动油缸6使用寿命，同时翼板621在卡槽21内下移后会与卡槽21形成倾角，限制缸体62继续下移，故可利用深度尺寸a控制驱动油缸6的偏移量大小。

如图1、图2、图3和图7所示，绳式伸展机构包括伸展滑轮10和伸展绳8，第一节伸缩臂1与末节伸缩臂5之间的各节伸缩臂上的前端处均装设有伸展滑轮10，伸展绳8绕设于伸展滑轮10上，伸展绳8的两端分别固定于相邻两节伸缩臂的后端部。绳式缩回机构包括收缩滑轮11和收缩绳9，第一节伸缩臂1与末节伸缩臂5之间的各节伸缩臂上的后端处均装设有收缩滑轮11，收缩绳9绕设于收缩滑轮11上，收缩绳9的一端固定于伸缩臂前方的相邻伸缩臂的后端部，收缩绳9的另一端固定于伸缩臂后方的相邻伸缩臂的前端部。

本实施例中，在第一节伸缩臂1和末节伸缩臂5之间设有第二节伸缩臂2、第三节伸缩臂3和第四节伸缩臂4。第二节伸缩臂2上的前端处装设有伸展滑轮10，伸展绳8绕设于伸展滑轮10上，伸展绳8的两端分别固定于第一节伸缩臂1和第三节伸缩臂3的后端部，第二节伸缩臂2上的后端处装设有收缩滑轮11，收缩绳9绕设于收缩滑轮11上，收缩绳9的一端固定于第一节伸缩臂1的后端部，收缩绳9的另一端固定于第三节伸缩臂3的前端部。第三节伸缩臂3上的前端处装设有伸展滑轮10，伸展绳8绕设于伸展滑轮10上，伸展绳8的两端分别固定于第二节伸缩臂2和第四节伸缩臂4的后端部，第三节伸缩臂3上的后端处装设有收缩滑轮11，收缩绳9绕设于收缩滑轮11上，收缩绳9的一端固定于第二节伸缩臂2的后端部，收缩绳9的另一端固定于第四节伸缩臂4的前端部。第四节伸缩臂4上的前端处装设有伸展滑轮10，伸展绳8绕设于伸展滑轮10上，伸展绳8的两端分别固定于第三节伸缩臂3和末节伸缩臂5的后端部，第四节伸缩臂4上的后端处装设有收缩滑轮11，收缩绳9绕设于收缩滑轮11上，收缩绳9的一端固定于第三节伸缩臂3的后端部，收缩绳9的另一端固定于末节伸缩臂5的前端部。第二节伸缩臂2、第三节伸缩臂3、第四节伸缩臂4和末节伸缩臂5中的各节臂分别通过一组伸展绳8和伸展滑轮10驱动伸展，并分别通过一组收缩绳9和收缩滑轮11驱动收缩，当某节臂的伸展绳8或收缩绳9出现故障时，可以单独进行更换，方便维修。本实施例中，第一节伸缩臂1与末节伸缩臂5之间的各节伸缩臂的伸展绳8和伸展滑轮10设有两组，并对称布置于各节臂的两侧，第一节伸缩臂1前方的各节伸缩臂的收缩绳9和收缩滑轮11也设有两组，并对称布置于各节臂的两侧，这种布置方式有利于提高机械臂的伸缩稳定性。

上述实施例仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型的原理的前提下，还可以作出若干变换。例如，采用两件或更多导向轮7替换本实施例中的单一导向轮7的结构；采用目前常见的一根钢丝绳驱动第二节伸缩臂2前方的各节伸缩臂联动伸出、一根钢丝绳驱动第二节伸缩臂2前方的各节伸缩臂联动缩回的结构，作为本实用新型中的绳式伸展机构和绳式缩回机构；采用其它形式的约束结构，如在翼板621上开设腰圆孔，在第二节伸缩臂2尾端安装置于腰圆孔内的销轴，利用销轴与腰圆孔的配合替代替换本实施例中的翼板621和卡槽21组成的约束结构等。此类变换均应为本实用新型的等同变换，均应落在本实用新型的保护范围内。

Claims (5)

1.一种机械臂伸缩机构，包括绳式伸展机构、绳式缩回机构、驱动油缸(6)和三节以上依次套接相连的伸缩臂，顺着伸缩臂的伸出方向为前方，所述驱动油缸(6)的伸缩杆(61)与第一节伸缩臂(1)尾端铰接，所述驱动油缸(6)的缸体(62)固定于第二节伸缩臂(2)的尾端，其特征在于：所述第二节伸缩臂(2)前方的各节伸缩臂均通过绳式伸展机构和绳式缩回机构驱动，所述驱动油缸(6)的缸体(62)前端设有至少一件可对末节伸缩臂(5)导向的导向轮(7)。

2.根据权利要求1所述的机械臂伸缩机构，其特征在于：所述驱动油缸(6)的缸体(62)与第二节伸缩臂(2)相连的一端设有翼板(621)，所述第二节伸缩臂(2)的尾端设有卡槽(21)，所述翼板(621)置于卡槽(21)内。

3.根据权利要求1或2所述的机械臂伸缩机构，其特征在于：所述绳式伸展机构包括伸展滑轮(10)和伸展绳(8)，所述第一节伸缩臂(1)与末节伸缩臂(5)之间的各节伸缩臂上的前端处均装设有伸展滑轮(10)，所述伸展绳(8)绕设于所述伸展滑轮(10)上，所述伸展绳(8)的两端分别固定于相邻两节伸缩臂的后端部。

4.根据权利要求1或2所述的机械臂伸缩机构，其特征在于：所述绳式缩回机构包括收缩滑轮(11)和收缩绳(9)，所述第一节伸缩臂(1)与末节伸缩臂(5)之间的各节伸缩臂上的后端处均装设有收缩滑轮(11)，所述收缩绳(9)绕设于所述收缩滑轮(11)上，所述收缩绳(9)的一端固定于所述伸缩臂前方的相邻伸缩臂的后端部，所述收缩绳(9)的另一端固定于所述伸缩臂后方的相邻伸缩臂的前端部。

5.根据权利要求3所述的机械臂伸缩机构，其特征在于：所述绳式缩回机构包括收缩滑轮(11)和收缩绳(9)，所述第一节伸缩臂(1)与末节伸缩臂(5)之间的各节伸缩臂上的后端处均装设有收缩滑轮(11)，所述收缩绳(9)绕设于所述收缩滑轮(11)上，所述收缩绳(9)的一端固定于所述伸缩臂前方的相邻伸缩臂的后端部，所述收缩绳(9)的另一端固定于所述伸缩臂后方的相邻伸缩臂的前端部。

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