CN210704853U - 一种升降机构及机械臂 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种升降机构及机械臂，属于工业机器人领域。所述升降机构包括固定座、搭载平台、叉型连杆组及编码器；叉型连杆组连接在固定座和搭载平台之间，并可在上下方向做伸缩运动；固定座上设有驱动装置，驱动装置连接一绳索，绳索的底端固定连接在搭载平台上，驱动装置用于驱动绳索进而带动搭载平台实现升降运动；所述编码器用于测量绳索的伸长量。本实用新型通过驱动装置驱动绳索，进而带动搭载平台实现升降运动；通过编码器测量绳索的伸长量来确定搭载平台的升降高度，从而实现对搭载平台的当前高度进行定位的目的。本实用新型还公开了一种机械臂。

Description

一种升降机构及机械臂

技术领域

本实用新型涉及工业机器人领域，尤其涉及一种升降机构及使用该升降机构的机械臂。

背景技术

机械臂是能模仿人手和臂的某些动作功能，用以按固定程序抓取、搬运物件或操作工具的自动操作装置。机械手可以代替人的繁重劳动以实现生产的机械化和自动化，现代工业中机械臂已经被广泛的用来代替人工作业，极大的提高了生产效率。

机械臂在进行传递物品时，考虑到物品的薄厚、大小等，通常在机械臂的下方设有升降机构，用来依据物品大小等调整物品的高度，以便机械臂能简便的抓取物品。现有的一种机械臂的升降机构，其升降主体是连杆，通过伸缩气缸推动连杆，改变连杆之间的夹角，从而实现搭载平台升降。此种升降机构无法定位搭载平台当前的位置。

有鉴于此，急需一种新的技术方案来解决上述技术问题。

实用新型内容

本实用新型的目的之一在于提供一种升降机构，可解决现有技术中无法对搭载平台进行定位的问题。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种升降机构，其包括固定座、搭载平台、叉型连杆组及编码器；

所述叉型连杆组的上下两端分别铰接在固定座和搭载平台上，叉型连杆组可在上下方向做伸缩运动；所述固定座上设有驱动装置，所述驱动装置的转轴连接一绳索，所述绳索的底端固定连接在搭载平台上，驱动装置用于驱动绳索进而带动搭载平台实现升降运动；所述编码器用于测量绳索的伸长量。

作为进一步的改进，所述升降机构还包括控制电路板，所述控制电路板分别连接编码器及驱动装置，控制电路板用于根据编码器的反馈信号控制驱动装置的运行。

作为进一步的改进，所述驱动装置为驱动电机，驱动电机的转轴上连接有用于收放绳索的线盘。

作为进一步的改进，所述升降机构还包括滑轮，所述滑轮的转轴与驱动装置的转轴偏移设置，所述绳索绕设在所述线盘和滑轮上。

作为进一步的改进，所述编码器与所述滑轮同轴连接。

作为进一步的改进，所述叉型连杆组由多个叉型连杆单元上下连接而成，每个叉型连杆单元均包括两根连杆，两根连杆的中部枢接在一起。

作为进一步的改进，所述固定座包括一顶板及至少两顶部侧板，所述至少两顶部侧板平行地固定在顶板的两侧；所述搭载平台包括一底板及至少两底部侧板，所述至少两底部侧板平行地固定在底板的两侧，所述顶部侧板与底部侧板的延伸方向一致。

作为进一步的改进，所述顶部侧板和底部侧板的同一端均开设有条形槽，所述叉型连杆组的上下两端均包括固定铰接端和活动铰接端，所述固定铰接端安装在所述顶部侧板和所述底部侧板的端部，所述活动铰接端可来回滑动地安装在所述条形槽内。

作为进一步的改进，所述叉型连杆组设有至少两组，每组叉型连杆组的上下两端分别连接顶部侧板和底部侧板。

本实用新型的目的之二在于提供一种机械臂，其包括上述的升降机构。

相比于现有技术，本实用新型带来如下有益效果：

本实用新型的驱动装置连接绳索，绳索的底端固定连接在搭载平台上，在驱动装置的作用下，绳索吊着搭载平台实现升降运动；通过编码器测量绳索的伸长量来确定搭载平台的升降高度，从而实现对搭载平台的当前高度进行定位的目的。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1示出了本实用新型的升降机构的侧向结构示意图；

图2示出了本实用新型的升降机构的另一角度的结构示意图。

主要元件符号说明：

1-固定座；11-顶板；12-顶部侧板；2-搭载平台；21-底板；22-底部侧板；3-叉型连杆组；31-连杆；32-条形槽；4-编码器；5-驱动电机；6-线盘；7-滑轮；8-钢索。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

实施例一

请参阅图1及图2，本实用新型的一较佳实施例揭示了一种升降机构，其应用在现代工业生产线中，具体是应用在一机械臂上，用于带动物品实现上下移动。所述升降机构包括固定座1、搭载平台2、叉型连杆组3及编码器4。

具体在本实施例中，所述固定座1包括一顶板11及两顶部侧板12，所述两顶部侧板12平行地固定在顶板11的下方两侧；所述搭载平台2包括一底板21及两底部侧板22，所述两底部侧板22平行地固定在底板21的两侧，所述顶部侧板12与底部侧板22上下对齐。具体的，所述顶板11和底板21都是方形板，所述顶部侧板12和底部侧板22都是条形板，所述顶板11和底板21水平设置，所述顶部侧板12和底部侧板22竖直设置。

具体在本实施例中，所述叉型连杆组3由多个叉型连杆单元上下连接而成，每个叉型连杆单元均包括两根连杆31，两根连杆31的中部枢接在一起的。叉型连杆单元的数目可根据整个机器的体积、需要升降的高度及每个连杆31的长度而定。

具体在本实施例中，所述叉型连杆组3设有两组，两组叉型连杆组3分别设置在本升降机构的两侧，每组叉型连杆组3的上下两端分别连接对应的顶部侧板12和底部侧板22。

请参阅图1，更具体地，所述叉型连杆组3的上下两端分别铰接在固定座1和搭载平台2上，叉型连杆组3可在上下方向做伸缩运动。具体是这么实现的：所述顶部侧板12和底部侧板22的同一端均开设有条形槽32，所述叉型连杆组3的上下两端均包括固定铰接端和活动铰接端，所述固定铰接端安装在所述顶部侧板12和所述底部侧板22的左端部，所述活动铰接端可来回滑动地安装在所述条形槽32内。

在叉型连杆组3沿着上下方向做伸缩运动的时候，固定铰接端和活动铰接端的相对距离也随之变化：

叉型连杆组3伸展至最长时，固定铰接端和活动铰接端的相对距离最近；

叉型连杆组3收缩至最短时，固定铰接端和活动铰接端的相对距离最远。

通过设置条形槽32的长度，可达到限定叉型连杆组3上下伸缩的极限。

请继续参阅图1，需要说明的是，所述活动铰接端是在其中一个连杆31的端部固定连接一销柱(图中未标识)，该销柱限位于所述条形槽32内，从而确保活动铰接端在条形槽32内滑动而不脱落。

上述实施例中，所述顶部侧板12与底部侧板22上下对齐，是指它们的延伸方向一样。顶部侧板12和底部侧板22的数量，需要根据整个机构的体积和具体要承载的重量大小而定，所述顶部侧板12至少设有两个，对应的，底部侧板22也至少设有两个，所述叉型连杆组3的数目与之对应。

在其它的一些实施例中，为了增加整个升降机构的载重和稳定性，可通过适当增加叉型连杆组3的组数来达到目的，例如设置三个或三个以上的叉型连杆组3。

具体在本实施例中，所述固定座1上设有驱动装置，所述驱动装置的转轴连接一绳索，所述绳索的底端固定连接在搭载平台2上，驱动装置用于驱动绳索进而带动搭载平台2实现升降运动；所述编码器4用于测量绳索的伸长量。

具体在本实施例中，所述升降机构还包括控制电路板(图未示)，所述控制电路板分别连接编码器4及驱动装置，控制电路板用于根据编码器4的反馈信号控制驱动装置的运行。

更具体的，所述驱动装置为一驱动电机5，所述绳索为钢索8，钢索8上端绕设在驱动电机5的转轴上，钢索8下端固定连接于搭载平台2。所述编码器4与驱动电机5的转轴固定连接，用于实时测量钢索8的伸长量。

具体在本实施例中，所述升降机构的升降总高度为L0。

当升降机构暂停工作时，搭载平台2可以处于以下三种状态之一：

一、搭载平台2处于最低处，编码器4测得钢索8的伸长量为L1，此时L1＝L0；

二、搭载平台2处于最高处，编码器4测得钢索8的伸长量L2，此时L2＝0；

三、搭载平台2悬停于一定高度，编码器4测得钢索8的伸长量L3，此时0<L3<L0。

由此可知，通过将编码器4连接驱动电机5的转轴，即可通过测得钢索8的伸长量而定位搭载平台2的高度。

以上述第三种状态为初始状态描述本实施例在动作时的工作原理，如下：

当搭载平台2当前的高度低于目标高度时，控制电路板发送动作指令控制驱动电机5朝一个方向转动，收回钢索8，钢索8带动搭载平台2往上升，上升的高度为目标高度与当前高度之差，直到编码器4测得搭载平台2的当前高度等于目标高度时，控制电路板发出停止工作的指令，驱动电机5暂停转动。

当搭载平台2当前的高度高于目标高度时，控制电路板发送动作指令控制驱动电机5朝另一个方向转动，放出钢索8，钢索8带动搭载平台2往下降，下降的高度为当前高度与目标高度之差，直到编码器4测得搭载平台2的当前高度等于目标高度时，控制电路板发出停止工作的指令，驱动电机5暂停转动。

上述，驱动电机5连接钢索8并驱动钢索8实现收放，钢索8的底端固定连接在搭载平台2上，因而钢索8吊着搭载平台2实现升降运动；通过编码器4测量钢索8的伸长量可轻松确定搭载平台2的当前高度，不仅能实现对搭载平台2的当前高度进行定位的目的，还能精确控制升降机构的升降量。

值得一提的是，本实用新型的驱动装置并不限定为上述实施例中的驱动电机5，只要是能够提供动力驱动绳索收放的装置均可，如卷扬机。所述绳索也不限定为上述实施例中的钢索8，只要是强度能够承受一定重量的绳索均可。

作为进一步的改进，所述驱动电机5的转轴上连接有用于收放绳索的线盘6，所述钢索8的上端绕设在线盘6上，钢索8的下端固定连接在搭载平台2上。线盘6随着驱动电机5一起转动，钢索8随着线盘6转动，从而实现钢索8的收放。所述编码器4连接在线盘6上，通过线盘6转动角度和对应弧长的转换关系，编码器4可间接获得钢索8的伸长量。

在其它一些实施例中，所述升降机构还包括滑轮7，其安装在固定座1上，所述滑轮7的转轴与驱动电机5的转轴偏移设置，所述钢索8绕设在所述线盘6和滑轮7上。滑轮7的设置不仅有利于钢索8收放更加顺滑，还能提升驱动电机5的安装灵活性，即驱动电机5的安装位置不受钢索8具体位置的限定，它可以安装在偏移钢索8竖直方向一定距离的其它位置，这在固定座1上还安装有其它结构部件的情况下，尤为实用。

在其中一些实施例中，所述编码器4与所述滑轮7同轴连接，通过滑轮7转动角度和对应弧长的转换关系，编码器4可间接获得钢索8的伸长量。当然，编码器4的安装位置可以在滑轮7和线盘6之间任选其一。

实施例二

请参阅图1及图2，本实用新型的另一个实施例揭示了一种机械臂，其包括实施例一中的升降机构。

具体在本实施例中，所述升降机构的固定座1可以是生产线中位于高处的一个固定工位；也可以是由位于低处的平台连接一个支架，再将支架的顶部当做本实施例的固定座1。固定座1与搭载平台2上下对齐设置。

具体在本实施例中，固定座1的顶板11和底板21之间连接有两个叉型连杆组3，两个叉型连杆组3分别设置在整个机械臂的两侧。

作为进一步的改进，所述两个叉型连杆组3之间还设有数个连接杆，每个所述连接杆的两端分别铰接在前后两个连杆31相对应的铰接点上，连接杆的方向垂直于任一个叉型连杆组3所在的平面，即垂直纸面的方向。在叉型连杆组3上下伸缩的过程中，所述数个连接杆可起到防止叉型连杆组3出现摆动的现象，有利于整个机械臂的平稳运行。

所述驱动电机5安装在顶板11的中部，驱动电机5的转轴同轴连接一线盘6。钢索8的上端固定连接线盘6，并绕设在其上。可以理解的是，固定座1的顶板11上开设有用于避让线盘6和钢索8的孔。

在其中一些实施例中，所述机械臂还包括滑轮7，滑轮7安装在顶板11上，并位于驱动电机5的旁边。所述滑轮7的转轴与驱动电机5的转轴平行，且间隔一定的距离，所述钢索8绕设在线盘6和滑轮7上。

具体在本实施例中，所述控制电路板安装在固定座1上。

上述，本实施例的机械臂，其主要功能是要抓取位于其下方的工件或物品，使其做升降运动。因此，搭载平台2上还需要安装能够实现抓取功能的装置，但是，具体抓取装置的结构不在本实用新考虑的范围，其可以是任何能够实现抓取功能的装置。

当然，为了控制机械臂实现包括升降运动在内的各种动作，在机械臂上还应安装有其它的相关结构部件，其系本领域技术人员所习知的，此处不再赘述。

本实施例的机械臂在将工件升降到某一高度时，所述编码器4通过对钢索8的伸长量的测量，可迅速获得搭载平台2的当前位置，进而估算工件的当前位置。相比于现有技术通过人工目测来说，不仅在速度上更占优势，有利于提高效率，而且具有更高的精度。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种升降机构，其特征在于：包括固定座、搭载平台、叉型连杆组及编码器；

所述叉型连杆组的上下两端分别铰接在固定座和搭载平台上，叉型连杆组可在上下方向做伸缩运动；

所述固定座上设有驱动装置，所述驱动装置的转轴连接一绳索，所述绳索的底端固定连接在搭载平台上，驱动装置用于驱动绳索进而带动搭载平台实现升降运动；

所述编码器用于测量绳索的伸长量。

2.如权利要求1所述的升降机构，其特征在于：还包括控制电路板，所述控制电路板分别连接编码器及驱动装置，控制电路板用于根据编码器的反馈信号控制驱动装置的运行。

3.如权利要求1所述的升降机构，其特征在于：所述驱动装置为驱动电机，驱动电机的转轴上连接有用于收放绳索的线盘。

4.如权利要求3所述的升降机构，其特征在于：还包括滑轮，所述滑轮的转轴与驱动装置的转轴偏移设置，所述绳索绕设在所述线盘和滑轮上。

5.如权利要求4所述的升降机构，其特征在于：所述编码器与所述滑轮同轴连接。

6.如权利要求1所述的升降机构，其特征在于：所述叉型连杆组由多个叉型连杆单元上下连接而成，每个叉型连杆单元均包括两根连杆，两根连杆的中部枢接在一起。

7.如权利要求1所述的升降机构，其特征在于：所述固定座包括一顶板及至少两顶部侧板，所述至少两顶部侧板平行地固定在顶板的两侧；所述搭载平台包括一底板及至少两底部侧板，所述至少两底部侧板平行地固定在底板的两侧，所述顶部侧板与底部侧板的延伸方向一致。

8.如权利要求7所述的升降机构，其特征在于：所述顶部侧板和底部侧板的同一端均开设有条形槽，所述叉型连杆组的上下两端均包括固定铰接端和活动铰接端，所述固定铰接端安装在所述顶部侧板和所述底部侧板的端部，所述活动铰接端可来回滑动地安装在所述条形槽内。

9.如权利要求8所述的升降机构，其特征在于：所述叉型连杆组设有至少两组，每组叉型连杆组的上下两端分别连接顶部侧板和底部侧板。

10.一种机械臂，其特征在于：包括如权利要求1-9任一项所述的升降机构。

Images