CN211709358U - 一种具有升降功能的同步带传动机械臂 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种具有升降功能的同步带传动机械臂，包括底座，所述底座的顶部一侧设置有驱动电机，且驱动电机的输出轴与底座之间转动连接，所述驱动电机与底座共同固定连接有电机固定架，所述底座的内侧设置有第一关节外壳，所述第一关节外壳靠近驱动电机的一端固定连接有第一关节转接架。本实用新型中，在此机械臂转动过程中，安装台与地面一直呈水平状态，本机械臂采用同步带传动方式控制，实现了仅使用一个驱动电机对多关节联动的控制，从而使得整个机械臂控制起来方便且成本低，它在不使用时可以收回到初始状态存放，占用空间小，有了这款机械臂，就可以解决在使用普通机器人时因不能自由调节高度从而不能代替人类工作的问题。

Description

一种具有升降功能的同步带传动机械臂

技术领域

本实用新型涉及机械臂技术领域，尤其涉及一种具有升降功能的同步带传动机械臂。

背景技术

随着自动化技术的发展，使用机器人代替人类工作已经成为一种趋势，但是有些产业使用普通机器人远远不够，需要像人类一样可以自由调整高度，这种情况则需要使用机械臂来满足这种需求；

而市面上的机械臂大多是基于多电机和多自由度实现，不便于控制，且多电机成本高，且有些机械臂不能伸缩收放，占用空间大。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种具有升降功能的同步带传动机械臂。

为了实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：一种具有升降功能的同步带传动机械臂，包括底座，所述底座的顶部一侧设置有驱动电机，且驱动电机的输出轴与底座之间转动连接，所述驱动电机与底座共同固定连接有电机固定架，所述底座的内侧设置有第一关节外壳，所述第一关节外壳靠近驱动电机的一端固定连接有第一关节转接架，且第一关节转接架与驱动电机的输出轴之间固定连接，所述第一关节转接架与电机固定架之间设置有减速机，且减速机与驱动电机的输出轴之间嵌入连接，所述第一关节外壳的两侧均转动连接有第一轴承，且驱动电机的输出轴与两个第一轴承之间均转动连接，两个所述第一轴承的中间位置设置有第一同步轮，且第一同步轮与驱动电机的输出轴之间固定连接，所述第一关节外壳的顶部固定连接有第一连杆，所述第一连杆的顶端固定连接有第二关节外壳，所述第二关节外壳远离第一连杆的一侧固定连接有第二连杆，所述第二关节外壳的外侧靠近第一连杆的一端固定连接有第一固定盖，所述第二关节外壳的外侧靠近第二连杆的一端固定连接有第二固定盖，所述第二关节外壳的内侧设置有第二同步轮，且第二同步轮与第一固定盖之间转动连接，所述第二同步轮与第一同步轮共同啮合连接有第一同步带，所述第二关节外壳的内侧远离第二同步轮的一侧设置有第三同步轮，所述第三同步轮与第二同步轮之间共同固定连接有，且实心轴与第二固定盖之间转动连接，所述第二连杆的顶端固定连接有第三关节外壳，所述第三关节外壳的内壁两侧共同转动连接有连接轴，且连接轴的两端均贯穿第三关节外壳的内壁延伸至外侧，所述连接轴的两端共同固定连接有安装台，所述第三关节外壳的内侧中间位置设置有第四同步轮，且第四同步轮与连接轴之间固定连接，所述第四同步轮与第三同步轮之间共同啮合连接有第二同步带。

作为上述技术方案的进一步描述：

所述第二同步轮靠近第三同步轮的一侧设置有第二轴承，所述第二轴承与实心轴之间转动连接，且第二轴承与第二关节外壳的内壁之间转动连接，所述第二轴承与第三同步轮之间共同设置有空心轴，且空心轴与实心轴之间嵌入转动连接。

作为上述技术方案的进一步描述：

所述第四同步轮的两侧均设置有第三轴承，且两个第三轴承均与连接轴之间转动连接。

作为上述技术方案的进一步描述：

所述第一同步轮和第二同步轮的齿数比为2：1，所述第三同步轮与第四同步轮的齿数比为1：2。

作为上述技术方案的进一步描述：

所述第一同步带与第二同步带分别位于第一连杆与第二连杆的内侧。

作为上述技术方案的进一步描述：

所述空心轴的外表面靠近第三同步轮的一侧设置有键，且键与第二关节外壳的内壁之间嵌入连接。

本实用新型具有如下有益效果：

1、该一种具有升降功能的同步带传动机械臂，由于第一同步轮和第二同步轮的齿数比为2：1，第一同步轮不动，当第一连杆转动90°时，第一同步带移动了四分之一个圆，而第一同步轮和第二同步轮的齿数比是2：1，即周长比是2:1，所以第二同步轮需要移动二分之一个圆，即180°，此时第一连杆和第二连杆之间的夹角为180°，下降同理，第三同步轮和第四同步轮的齿数比是1:2，第三同步轮通过实心轴安装在第二固定盖上，第二同步轮通过空心轴固定在第一固定盖上，机械臂展开时第二同步轮相对于第一连杆转动了180°，即第三同步轮相对于第二连杆反向转动了180°，与升降同理，第四同步轮相对于第二连杆转动90°，安装台由起初与第二连杆呈水平状态转动成与第二连杆呈垂直状态，但在此转动过程中，安装台与地面一直呈水平状态，本机械臂采用同步带传动方式控制，实现了仅使用一个驱动电机对多关节联动的控制，从而使得整个机械臂控制起来方便且成本低。

2、该一种具有升降功能的同步带传动机械臂，它在不使用时可以收回到初始状态存放，占用空间小，有了这款机械臂，就可以解决在使用普通机器人时因不能自由调节高度从而不能代替人类工作的问题。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图；

图2为本实用新型的正视结构示意图；

图3为本实用新型的俯视结构示意图；

图4为本实用新型的驱动电机、减速机、第一同步轮结构示意图；

图5为本实用新型的第二同步轮、第三同步轮结构示意图；

图6为本实用新型的第四同步轮结构示意图。

图例说明：1、底座；2、第一关节外壳；3、驱动电机；4、电机固定架；5、减速机；6、第一连杆；7、第二关节外壳；8、第一固定盖；9、第二连杆；10、第三关节外壳；11、安装台；12、连接轴；13、第一关节转接架；14、第一轴承；15、第一同步轮；16、第二同步轮；17、第一同步带；18、第三同步轮；19、第二轴承；20、空心轴；21、键；22、第四同步轮；23、第二固定盖；24、实心轴；25、第三轴承；26、第二同步带。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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；术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性，此外，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

参照图1-6，本实用新型提供的一种实施例：一种具有升降功能的同步带传动机械臂，包括底座1，底座1的顶部一侧设置有驱动电机3，且驱动电机3的输出轴与底座1之间转动连接，驱动电机3与底座1共同固定连接有电机固定架4，底座1的内侧设置有第一关节外壳2，第一关节外壳2靠近驱动电机3的一端固定连接有第一关节转接架13，且第一关节转接架13与驱动电机3的输出轴之间固定连接，第一关节转接架13与电机固定架4之间设置有减速机5，且减速机5与驱动电机3的输出轴之间嵌入连接，第一关节外壳2的两侧均转动连接有第一轴承14，且驱动电机3的输出轴与两个第一轴承14之间均转动连接，两个第一轴承14的中间位置设置有第一同步轮15，且第一同步轮15与驱动电机3的输出轴之间固定连接，第一关节外壳2的顶部固定连接有第一连杆6，第一连杆6的顶端固定连接有第二关节外壳7，第二关节外壳7远离第一连杆6的一侧固定连接有第二连杆9，第二关节外壳7的外侧靠近第一连杆6的一端固定连接有第一固定盖8，第二关节外壳7的外侧靠近第二连杆9的一端固定连接有第二固定盖23，第二关节外壳7的内侧设置有第二同步轮16，且第二同步轮16与第一固定盖8之间转动连接，第二同步轮16与第一同步轮15共同啮合连接有第一同步带17，第二关节外壳7的内侧远离第二同步轮16的一侧设置有第三同步轮18，第三同步轮18与第二同步轮16之间共同固定连接有，且实心轴24与第二固定盖23之间转动连接，第二连杆9的顶端固定连接有第三关节外壳10，第三关节外壳10的内壁两侧共同转动连接有连接轴12，且连接轴12的两端均贯穿第三关节外壳10的内壁延伸至外侧，连接轴12的两端共同固定连接有安装台11，第三关节外壳10的内侧中间位置设置有第四同步轮22，且第四同步轮22与连接轴12之间固定连接，第四同步轮22与第三同步轮18之间共同啮合连接有第二同步带26。

第二同步轮16靠近第三同步轮18的一侧设置有第二轴承19，第二轴承19与实心轴24之间转动连接，且第二轴承19与第二关节外壳7的内壁之间转动连接，第二轴承19与第三同步轮18之间共同设置有空心轴20，且空心轴20与实心轴24之间嵌入转动连接，通过第二轴承19会使得于实心轴24在转动时受到的阻力更小；第四同步轮22的两侧均设置有第三轴承25，且两个第三轴承25均与连接轴12之间转动连接，通过第三轴承25会使得于连接轴12在转动时受到的阻力更小；第一同步轮15和第二同步轮16的齿数比为2：1，第三同步轮18与第四同步轮22的齿数比为1：2，便于使机械臂在伸缩的过程中，安装台11可以与地面一直呈水平状态；第一同步带17与第二同步带26分别位于第一连杆6与第二连杆9的内侧，便于保护第一同步带17与第二同步带26，同时可以节省机械臂的整体体积；空心轴20的外表面靠近第三同步轮18的一侧设置有键21，且键21与第二关节外壳7的内壁之间嵌入连接，便于将空心轴20与第二关节外壳7内壁固定，避免空心轴20发生转动。

工作原理：在使用一种具有升降功能的同步带传动机械臂时，底座1上的驱动电机3带动第一关节外壳2内的第一同步轮15转动，在第一同步轮15转动时第一轴承14可以使驱动电机3的输出轴转动的更加顺滑，避免受到更大的摩擦力，从而使第一连杆6与底座1之间的转动更加顺畅，第一同步轮15转动通过第一同步带17带动第二关节外壳7内的第二同步轮16转动，接着第二同步轮16通过空心轴20内的实心轴24带动第三同步轮18转动，在第二同步轮16与第三同步轮18转动时，通过第二轴承19会使得于实心轴24在第一固定盖8与第二固定盖23之间转动时受到的阻力变小，从而使第一连杆6与第二连杆9之间的转动更加顺畅，接着第三同步轮18通过第二同步带26带动第四同步轮22，在第四同步轮22转动时，第三轴承25会使得于连接轴12在转动时受到的阻力变小，从而使第二连杆9与安装台11之间的转动更加顺畅，在机械臂减速运行时，通过第一关节转接架13与电机固定架4之间的减速机5使驱动电机3运转速的限制即可降低机械臂运行行速度，由于第一同步轮15和第二同步轮16的齿数比为2：1，第一同步轮15不动，当第一连杆6转动90°时，第一同步带17移动了四分之一个圆，而第一同步轮15和第二同步轮16的齿数比是2：1，即周长比是2:1，所以第二同步轮16需要移动二分之一个圆，即180°，此时第一连杆6和第二连杆9之间的夹角为180°，下降同理，第三同步轮18和第四同步轮22的齿数比是1:2，第三同步轮18通过实心轴24安装在第二固定盖23上，第二同步轮16通过空心轴20固定在第一固定盖8上，机械臂展开时第二同步轮16相对于第一连杆6转动了180°，即第三同步轮18相对于第二连杆9反向转动了180°，与升降同理，第四同步轮22相对于第二连杆9转动90°，安装台11由起初与第二连杆9呈水平状态转动成与第二连杆9呈垂直状态，但在此转动过程中，安装台11与地面一直呈水平状态，本机械臂采用同步带传动方式控制，实现了仅使用一个驱动电机3对多关节联动的控制，从而使得整个机械臂控制起来方便且成本低，有一定的实用性。

最后应说明的是：以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种具有升降功能的同步带传动机械臂，包括底座(1)，其特征在于：所述底座(1)的顶部一侧设置有驱动电机(3)，且驱动电机(3)的输出轴与底座(1)之间转动连接，所述驱动电机(3)与底座(1)共同固定连接有电机固定架(4)，所述底座(1)的内侧设置有第一关节外壳(2)，所述第一关节外壳(2)靠近驱动电机(3)的一端固定连接有第一关节转接架(13)，且第一关节转接架(13)与驱动电机(3)的输出轴之间固定连接，所述第一关节转接架(13)与电机固定架(4)之间设置有减速机(5)，且减速机(5)与驱动电机(3)的输出轴之间嵌入连接，所述第一关节外壳(2)的两侧均转动连接有第一轴承(14)，且驱动电机(3)的输出轴与两个第一轴承(14)之间均转动连接，两个所述第一轴承(14)的中间位置设置有第一同步轮(15)，且第一同步轮(15)与驱动电机(3)的输出轴之间固定连接，所述第一关节外壳(2)的顶部固定连接有第一连杆(6)，所述第一连杆(6)的顶端固定连接有第二关节外壳(7)，所述第二关节外壳(7)远离第一连杆(6)的一侧固定连接有第二连杆(9)，所述第二关节外壳(7)的外侧靠近第一连杆(6)的一端固定连接有第一固定盖(8)，所述第二关节外壳(7)的外侧靠近第二连杆(9)的一端固定连接有第二固定盖(23)，所述第二关节外壳(7)的内侧设置有第二同步轮(16)，且第二同步轮(16)与第一固定盖(8)之间转动连接，所述第二同步轮(16)与第一同步轮(15)共同啮合连接有第一同步带(17)，所述第二关节外壳(7)的内侧远离第二同步轮(16)的一侧设置有第三同步轮(18)，所述第三同步轮(18)与第二同步轮(16)之间共同固定连接有，且实心轴(24)与第二固定盖(23)之间转动连接，所述第二连杆(9)的顶端固定连接有第三关节外壳(10)，所述第三关节外壳(10)的内壁两侧共同转动连接有连接轴(12)，且连接轴(12)的两端均贯穿第三关节外壳(10)的内壁延伸至外侧，所述连接轴(12)的两端共同固定连接有安装台(11)，所述第三关节外壳(10)的内侧中间位置设置有第四同步轮(22)，且第四同步轮(22)与连接轴(12)之间固定连接，所述第四同步轮(22)与第三同步轮(18)之间共同啮合连接有第二同步带(26)。

2.根据权利要求1所述的一种具有升降功能的同步带传动机械臂，其特征在于：所述第二同步轮(16)靠近第三同步轮(18)的一侧设置有第二轴承(19)，所述第二轴承(19)与实心轴(24)之间转动连接，且第二轴承(19)与第二关节外壳(7)的内壁之间转动连接，所述第二轴承(19)与第三同步轮(18)之间共同设置有空心轴(20)，且空心轴(20)与实心轴(24)之间嵌入转动连接。

3.根据权利要求1所述的一种具有升降功能的同步带传动机械臂，其特征在于：所述第四同步轮(22)的两侧均设置有第三轴承(25)，且两个第三轴承(25)均与连接轴(12)之间转动连接。

4.根据权利要求1所述的一种具有升降功能的同步带传动机械臂，其特征在于：所述第一同步轮(15)和第二同步轮(16)的齿数比为2：1，所述第三同步轮(18)与第四同步轮(22)的齿数比为1：2。

5.根据权利要求1所述的一种具有升降功能的同步带传动机械臂，其特征在于：所述第一同步带(17)与第二同步带(26)分别位于第一连杆(6)与第二连杆(9)的内侧。

6.根据权利要求2所述的一种具有升降功能的同步带传动机械臂，其特征在于：所述空心轴(20)的外表面靠近第三同步轮(18)的一侧设置有键(21)，且键(21)与第二关节外壳(7)的内壁之间嵌入连接。

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