CN204976662U - 机械臂和工程机械 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种机械臂和工程机械，所述机械臂包括支架(1)、滑动地安装在支架上的机械臂本体(2)和能够驱动机械臂本体在支架上滑动的驱动装置，机械臂本体上的两端分别可转动地安装有第一换向轮(3)和第二换向轮(4)，第一换向轮和第二换向轮上套装有第一柔性带(5)，第一柔性带包括依次首尾相连的第一弯曲部、第一条状部、第二弯曲部和第二条状部，第一弯曲部与第一换向轮接触，第二弯曲部与第二换向轮接触，第一条状部与支架固定连接，第二条状部上设置有目标装置。本实用新型的机械臂采用一个驱动装置就能够在较小的驱动行程空间内使目标装置完成较大的位移，有效地降低了机械臂的成本和控制难度。

Description

机械臂和工程机械

技术领域

本实用新型涉及一种机械臂，具体地，涉及一种在较小的驱动行程空间内使目标装置完成较大的位移的机械臂，以及具有该机械臂的工程机械。

背景技术

在一些工况条件下，需要将零部件或工件从一个工位移动到另一个工位，常用的装置为机械手，通过机械手可以方便快捷地完成零部件或工件的输送。但是，对于一些特殊的工况条件下，由于空间的限制，使用普通的机械臂难以完成输送动作。例如，如图1所示的生产线，在将待加工零件从检测台1’移动到数控铣床2’中进行加工时，由于数控铣床结构的限制，导致具有一个自由度的机械臂(即通过一个驱动装置驱动的机械臂)无法完成既定的动作。例如图1中所示的具有一个自由度的悬臂式机械手3’，由于受到数控铣床2’的加工区域上部空间的限制，无法深入到铣床2’的加工区域内。再如图2所示的具有一个自由度的滑臂式机械臂，设置在机械臂本体5’上的夹持装置4’与机械臂的相对位置是固定的，由于在机械臂本体5’驱动行程空间内不能将待加工零件从检测台1’移动到数控铣床2’，因此必须增加一个驱动夹持装置4’在机械臂本体5’上滑动的驱动装置。当机械臂本体5’从一端滑动到另一端后，使夹持装置4’能够从机械臂本体5’的一端滑动到另一端。但是由于增加了一套驱动系统，导致了成本和控制难度的大大增加。

因此，对于在较小的驱动行程空间内使零部件或工件完成较大的位移的工况，现有技术中只能采用具有两个驱动装置的机械臂，才能够满足使用要求。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种机械臂，采用一个驱动装置就能够在较小的驱动行程空间内使目标装置完成较大的位移，有效地降低了机械臂的成本和控制难度。

为了实现上述目的，本实用新型提供了一种机械臂，所述机械臂包括支架、滑动地安装在支架上的机械臂本体和能够驱动所述机械臂本体在所述支架上滑动的驱动装置，所述机械臂本体上的两端分别可转动地安装有第一换向轮和第二换向轮，所述第一换向轮和所述第二换向轮上套装有第一柔性带，所述第一柔性带包括依次首尾相连的第一弯曲部、第一条状部、第二弯曲部和第二条状部，所述第一弯曲部与所述第一换向轮接触，所述第二弯曲部与所述第二换向轮接触，所述第一条状部与所述支架固定连接，所述第二条状部上设置有目标装置。

优选地，所述第一换向轮和第二换向轮均为链轮，所述第一柔性带为链条。

可选地，所述链条的第一条状部通过第一限位齿与所述支架固定连接，所述链条的第二条状部通过第二限位齿与所述目标装置连接，所述第一限位齿和第二限位齿均插接在所述链条的链节与链节之间的空隙内。

可选地，所述第一换向轮和第二换向轮均为皮带轮，所述第一柔性带为皮带。

优选地，所述皮带轮为齿形带轮，所述皮带为齿形带。

优选地，所述机械臂本体通过第一导轨与所述支架滑动连接，所述目标装置通过第二导轨与所述支架滑动连接。

可选地，所述驱动装置包括可转动地安装在所述支架上的齿轮、固定设置在所述机械臂本体上的齿条和用于驱动所述齿轮转动的第一驱动件，所述齿轮与所述齿条啮合。

可选地，所述驱动装置为液压缸、气缸或直线电机，所述液压缸、气缸或直线电机的壳体固定在所述支架上，所述液压缸、气缸或直线电机的输出轴的外端与所述机械臂本体固定连接。

可选地，所述驱动装置包括可转动地安装在所述支架上的主动轮、可转动地安装在所述支架上的从动轮、套装在所述主动轮和从动轮上的第二柔性带、以及驱动所述主动轮转动的第二驱动件，所述主动轮和从动轮为链轮或皮带轮，所述第二柔性带为链条或皮带。

本实用新型与现有技术的不同之处在于，本实用新型的机械臂通过驱动装置驱动机械臂本体在支架上滑动，同时在机械臂本体上安装有第一、第二换向轮，并在第一、第二换向轮上套装第一柔性带，第一柔性带的第一条状部与支架固定连接，第二条状部与目标装置连接，当驱动装置驱动机械臂本体在支架上滑动时，机械臂本体上的第一、第二换向轮随着机械臂本体一起滑动，由于柔性带的第一条状部固定在支架上，所以柔性带的第二条状部将会以二倍于所述机械臂本体的速度同向滑动，从而当机械臂本体相对于支架完成移动后，固定连接在第二条状部上的目标装置相对于支架完成机械臂本体的位移的二倍。因此，本实用新型的机械臂采用一个驱动装置就能够在较小的驱动行程空间内使目标装置完成较大的位移，有效地降低了机械臂的成本和控制难度。

本实用新型的另一个目的是提供一种工程机械，其中的机械臂通过一个驱动装置就能够在较小的驱动行程空间内使目标装置完成较大的位移，可降低工程机械的制造成本和控制难度。

为了达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种工程机械，其特征在于，具有上述任意一项所述机械臂。

所述的工程机械与上述的机械臂相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。

本实用新型的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本实用新型，但并不构成对本实用新型的限制。在附图中：

图1是现有技术中悬臂式机械手安装结构示意图；

图2是现有技术中滑臂式机械臂的结构示意图；

图3是本实用新型机械臂的一种实施方式的主视剖视图；

图4是本实用新型机械臂的一种实施方式的俯视图；

图5是图3中沿A-A方向的剖视图；

图6是图3中Ⅰ处的放大视图；

图7是图3中Ⅱ处的放大视图；

附图标记说明

1支架2机械臂本体

3第一换向轮4第二换向轮

5第一柔性带51第一弯曲部

52第一条状部53第二弯曲部

54第二条状部6第一限位齿

7第二限位齿8目标装置

9第一驱动件10第一导轨

11第二导轨12齿轮

13齿条

1’检测台2’数控铣床

3’悬臂式机械手4’夹持装置

5’机械臂本体

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。

在本实用新型中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、左、右”通常是指本实用新型所提供机械臂在正常使用情况下定义的，并且与附图3所示方向一致，“内、外”是指相对于各零部件本身的轮廓的内外。这些方位词是为了便于理解而采用的，因而不构成对本实用新型保护范围的限制。

首先需要说明的是，本实用新型旨在提供一种机械臂，当应用在较小的驱动行程空间内，在可滑动的机械臂本体上设置通过两个换向轮支撑的柔性带，柔性带可围绕换向轮转动，将柔性带在两个换向轮之间的一部分相对于支架固定时，则当机械臂本体相对于支架移动时，柔性带在两个换向轮之间的另一部分将相对于支架以两倍的速度同向移动，从而使固定在柔性带上的目标装置完成较大的位移。在此技术构思范围内，本实用新型的机械臂并不局限于图3-7中所示的特定的具体细节结构，例如，第一柔性带可以采用皮带或链条，第一、二换向轮可以采用皮带轮或链轮，再如，提供机械臂本体在支架上滑动所需驱动力的驱动装置也可以采用电动机或者气缸等形式。这些将在下文的具体实施方式的描述中，附带予以简略说明。

适当参见图3-7，为了实现本实用新型的上述目的，本实用新型的基本实施方式的机械臂可以包括支架1、滑动地安装在支架1上的机械臂本体2和能够驱动所述机械臂本体2在所述支架1上滑动的驱动装置，所述机械臂本体2上的两端分别可转动地安装有第一换向轮3和第二换向轮4，所述第一换向轮3和所述第二换向轮4上套装有第一柔性带5，所述第一柔性带5包括依次首尾相连的第一弯曲部51、第一条状部52、第二弯曲部53和第二条状部54，所述第一弯曲部51与所述第一换向轮3接触，所述第二弯曲部53与所述第二换向轮4接触，所述第一条状部52与所述支架1固定连接，所述第二条状部54上设置有目标装置8。

其中第一柔性带5的第一弯曲部51是指与第一换向轮3接触的部分，第二弯曲部53是指与第二换向轮4接触的部分，第一条状部52和第二条状部54是指不与第一换向轮3或第二换向轮4接触的部分。本领域技术人员应当理解，第一弯曲部51、第一条状部52、第二弯曲部53和第二条状部54在第一柔性带5上的具体位置随着第一柔性带围绕第一换向轮3和第二换向轮4转动而改变。第一条状部52与支架1的固定位置，以及第二条状部54与目标装置8的固定位置，根据机械臂本体2以及目标装置8的行程确定，例如，第一条状部52与支架1的固定位置靠近第一换向轮3，第二条状部54与目标装置8的固定位置靠近第二换向轮4。

其中目标装置8是为了实现特定目的装置，例如目标装置可以是用于夹持零部件或工件的夹持装置，夹持装置可以采用现有技术中的机械手或真空吸盘等装置。目标装置也可以是传感器等部件，以检测不同位置的状态。

本实用新型的机械臂在工作时，首先通过驱动装置驱动机械臂本体2在支架1上滑动，同时机械臂本体2上的第一、第二换向轮随着机械臂本体2一起滑动，由于第一柔性带5的第一条状部52固定在支架上，并随着机械臂本体2的滑动，第一柔性带5会围绕第一、第二换向轮转动，因此第一柔性带5的第二条状部54将会以二倍于所述机械臂本体2的速度同向滑动，从而当机械臂本体2相对于支架1完成移动后，固定连接在第二条状部54上的目标装置8将相对于支架1完成机械臂本体的二倍位移。从而达到采用一个驱动装置就能够在较小的驱动行程空间内使目标装置完成较大的位移的目的。

可选地，本实用新型中所述第一换向轮3和第二换向轮4可以为链轮，链轮通过深沟球轴承安装在支架1上。相对应地，所述第一柔性带5为链条。通过链轮链条的传动方式，实现夹持机构完成较大的位移。具体的，参见图6、图7所示，链条的第一条状部52通过第一限位齿6与所述支架1固定连接，所述链条的第二条状部54通过第二限位齿7与所述目标装置8连接。所述第一限位齿6和第二限位齿7均插接在所述链条的链节与链节之间的空隙内，以实现第一限位齿6和第二限位齿7与链条的固定。

作为链条传动的一种可替代的方式，所述第一换向轮3和第二换向轮4可以采用皮带轮，相对应地，所述第一柔性带5可以采用皮带。为了保证传动精度，所述皮带轮优选为齿形带轮，所述皮带优选为齿形带。皮带的第一条状部52可以通过连接板固定在支架上，连接板的一端通过螺栓与支架1连接，连接板的另一端通孔卡扣固定在皮带上。同样的，皮带的第二条状部54也可以以相同的方式通过连接板与目标装置8固定，在此不再赘述。

为了提高本实用新型的机械臂的精度，如图5所示，所述机械臂本体2通过第一导轨10与所述支架1滑动连接，所述目标装置8通过第二导轨11与所述支架1滑动连接。具体地，在支架1的下部设置有第一导轨10，第一导轨10设置于机械臂本体2上部开设的上滑槽内，并能够在上滑槽内滑动，在机械臂本体2的下部开设有下滑槽，所述目标装置8的上部设置有第二导轨11，第二导轨11安装在下滑槽内，并能够在下滑槽内滑动，所述上滑槽和下滑槽平行设置，从而实现机械臂本体2沿着支架1滑动的同时，目标装置8能够沿着机械臂本体2同向滑动。

本实用新型中用于驱动所述机械臂本体2的驱动装置可以采用多种实现方式。

例如，参照图3-7所示，所述驱动装置可以包括可转动地安装在所述支架1上的齿轮12、固定设置在所述机械臂本体2上的齿条13和用于驱动所述齿轮12转动的第一驱动件9，所述齿轮12与所述齿条13啮合。其中第一驱动件9采用能够输出旋转动力的驱动件，例如电动机或者液压马达等。通过第一驱动件9驱动齿轮12转动，驱动齿条13左右移动，从而带动与齿条13固定连接的机械臂本体2左右移动。

相对于上述采用齿轮齿条驱动机械臂本体2移动方式，本实用新型中的所述驱动装置还可以为液压缸、气缸或直线电机，所述液压缸、气缸或直线电机的壳体固定在所述支架1上，所述液压缸、气缸或直线电机的输出轴的外端与所述机械臂本体2固定连接。通过液压缸、气缸或直线电机的输出轴的左右移动，即可实现机械臂本体2的左右移动。

作为再一种机械臂本体2的驱动方式，所述驱动装置可以包括可转动地安装在所述支架1上的主动轮、可转动地安装在所述支架1上的从动轮、套装在所述主动轮和从动轮上的第二柔性带、以及驱动所述主动轮转动的第二驱动件，所述主动轮和从动轮为链轮或皮带轮，所述第二柔性带为链条或皮带。即通过皮带传动或链传动的方式来驱动机械臂本体2左右移动，第二驱动件与第一驱动件相同，也为电动机或马达等可输出旋转运动的装置。

本实用新型的机械臂可以广泛应用于以较小的驱动行程空间使目标装置完成较大位移的场合，采用了纯机械的方式代替必须要增加如电机等驱动装置才能完成驱动动作的方式，使机械臂的可靠性和经济性大大提升。

在上述技术方案的基础上，本实用新型还提供了包括上述技术方案所述的机械臂的工程机械。

以上结合附图详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于上述实施方式中的具体细节，在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本实用新型的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本实用新型对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本实用新型的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本实用新型的思想，其同样应当视为本实用新型所公开的内容。

Claims (10)

1.一种机械臂，其特征在于，所述机械臂包括支架(1)、滑动地安装在支架(1)上的机械臂本体(2)和能够驱动所述机械臂本体(2)在所述支架(1)上滑动的驱动装置，所述机械臂本体(2)上的两端分别可转动地安装有第一换向轮(3)和第二换向轮(4)，所述第一换向轮(3)和所述第二换向轮(4)上套装有第一柔性带(5)，所述第一柔性带(5)包括依次首尾相连的第一弯曲部(51)、第一条状部(52)、第二弯曲部(53)和第二条状部(54)，所述第一弯曲部(51)与所述第一换向轮(3)接触，所述第二弯曲部(53)与所述第二换向轮(4)接触，所述第一条状部(52)与所述支架(1)固定连接，所述第二条状部(54)上设置有目标装置(8)。

2.根据权利要求1所述的机械臂，其特征在于，所述第一换向轮(3)和第二换向轮(4)均为链轮，所述第一柔性带(5)为链条。

3.根据权利要求2所述的机械臂，其特征在于，所述链条的第一条状部(52)通过第一限位齿(6)与所述支架(1)固定连接，所述链条的第二条状部(54)通过第二限位齿(7)与所述目标装置(8)连接，所述第一限位齿(6)和第二限位齿(7)均插接在所述链条的链节与链节之间的空隙内。

4.根据权利要求1所述的机械臂，其特征在于，所述第一换向轮(3)和第二换向轮(4)均为皮带轮，所述第一柔性带(5)为皮带。

5.根据权利要求4所述的机械臂，其特征在于，所述皮带轮为齿形带轮，所述皮带为齿形带。

6.根据权利要求1所述的机械臂，其特征在于，所述机械臂本体(2)通过第一导轨(10)与所述支架(1)滑动连接，所述目标装置(8)通过第二导轨(11)与所述支架(1)滑动连接。

7.根据权利要求1-6中任意一项所述的机械臂，其特征在于，所述驱动装置包括可转动地安装在所述支架(1)上的齿轮(12)、固定设置在所述机械臂本体(2)上的齿条(13)和用于驱动所述齿轮(12)转动的第一驱动件(9)，所述齿轮(12)与所述齿条(13)啮合。

8.根据权利要求1-6中任意一项所述的机械臂，其特征在于，所述驱动装置为液压缸、气缸或直线电机，所述液压缸、气缸或直线电机的壳体固定在所述支架(1)上，所述液压缸、气缸或直线电机的输出轴的外端与所述机械臂本体(2)固定连接。

9.根据权利要求1-6中任意一项所述的机械臂，其特征在于，所述驱动装置包括可转动地安装在所述支架(1)上的主动轮、可转动地安装在所述支架(1)上的从动轮、套装在所述主动轮和从动轮上的第二柔性带、以及驱动所述主动轮转动的第二驱动件，所述主动轮和从动轮为链轮或皮带轮，所述第二柔性带为链条或皮带。

10.一种工程机械，其特征在于，具有权利要求1-9中任意一项所述机械臂。