CN218659064U - 一种加大尺寸提高承重的机械臂 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及机械臂技术领域，尤其是涉及一种加大尺寸提高承重的机械臂，包括外壳部和中空腔体，中空腔体设置有支撑部、转动部和连接部；支撑部设置有支撑强化柱和支撑对接环；转动部设置有转动强化柱和转动对接环；支撑部用于固定电机的主体端，转动部用于固定电机的驱动端。通过碳纤维外壳部减低机械臂自身的重量，增加结构强度，提高机械臂承重能力，从而实现在大尺寸的机械臂上减轻重量，优化动力系统的能源结构，减少了动力系统克服机械臂自身重量所做的浪费能源，从而实现能源的节约。铝合金材质的支撑强化柱、支撑对接环、转动强化柱和转动对接环，提高支撑部和转动部的结构强度，提高机械臂的整体承重能力。

Description

一种加大尺寸提高承重的机械臂

技术领域

本实用新型涉及机械臂技术领域，尤其是涉及一种加大尺寸提高承重的机械臂。

背景技术

机器人系统是由视觉传感器、机械臂系统及主控计算机组成，其中机械臂系统又包括模块化机械臂和灵巧手两部分。近年来，随着机器人技术的发展，应用高速度、高精度、高负载自重比的机器人结构受到工业、医疗和航空航天等领域的关注。在机器人系统运动的过程中，主要是模块化机械臂的运转从而带动灵巧手在多方向上的移动，对于一些有高负载要求的场景，机械臂需要能移动较大较重的物品，而且机械臂自身的尺寸也较大，才能承担运输较大较重物品的任务。

同时，大尺寸的机械臂也带来了新的问题，就是机械臂本身的重量太重，导致动力系统浪费了很多的能量去带动机械臂本身的重量，不利于能源结构的优化，因此需要在保证机械臂结构强度和承重能力的情况下，尽量的减小机械臂本身的重量。

可见，如何在加大尺寸提高承重的基础上，减小机械臂的自重是一个迫待解决的问题。

实用新型内容

本实用新型为克服上述情况不足，旨在提供一种能解决上述问题的技术方案。

一种加大尺寸提高承重的机械臂，包括外壳部和外壳部内形成的中空腔体，中空腔体的两端分别设置有支撑部和转动部，中空腔体的中间部分设置有连接支撑部和转动部的连接部；支撑部和转动部由铝合金材质预制而成，外壳部由碳纤维材质制成；支撑部设置有中空桶状的支撑强化柱和环状的支撑对接环，支撑强化柱固定连接在外壳部的内壁上，支撑对接环连接在支撑强化柱上；转动部设置有中空桶状的转动强化柱和环状的转动对接环，转动强化柱固定连接在外壳部的内壁上，转动对接环活动连接在转动强化柱上；支撑部用于固定电机的主体端，转动部用于固定电机的驱动端。

作为本实用新型进一步的方案：支撑强化柱的中空桶状空腔的桶口中空部分与支撑对接环的环形中空部分相互连通；支撑强化柱的中空桶状空腔的桶底部分设置有支撑通孔，支撑通孔使支撑强化柱的中空桶状空腔与中空腔体相互连通。

作为本实用新型进一步的方案：转动强化柱的中空桶状空腔的桶口中空部分与转动对接环的环形中空部分相互连通；转动强化柱的中空桶状空腔的桶底部分设置有转动通孔，转动通孔使转动强化柱的中空桶状空腔与中空腔体相互连通。

作为本实用新型进一步的方案：支撑强化柱的内壁设置有内螺纹，支撑对接环的外壁设置有外螺纹，支撑强化柱与支撑对接环之间螺纹连接。

作为本实用新型进一步的方案：支撑对接环上设置有支撑螺纹孔，支撑螺纹孔用于连接固定电机的主体端。

作为本实用新型进一步的方案：转动强化柱和转动对接环一体成型，转动强化柱的中空桶状空腔的桶底部分四周设置有转动螺纹孔，转动螺纹孔用于连接固定电机的驱动端。

作为本实用新型进一步的方案：转动螺纹孔的数量等于或大于8个，且数字为偶数。

作为本实用新型进一步的方案：转动强化柱在其轴向上的高度为转动部空腔深度的0.6倍-0.9倍。

作为本实用新型进一步的方案：外壳部从支撑部和转动部的外周围分别整体包覆住支撑强化柱和转动强化柱。

作为本实用新型进一步的方案：支撑部和连接部的过渡部分的形状采用中空扁状，转动部和连接部的过渡部分的形状也采用中空扁状。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

通过把外壳部的材质更换为碳纤维材质，从而减低了机械臂自身的整体重量，也增加了机械臂的整体结构强度，从而提高了机械臂的承重能力，从而实现在大尺寸的机械臂上减轻重量，优化动力系统的能源结构，减少了动力系统克服机械臂自身重量所做的浪费能源，从而实现能源的节约。

还在支撑部和转动部设置铝合金材质的支撑强化柱、支撑对接环、转动强化柱和转动对接环，从而进一步的提高支撑部和转动部的结构强度，提高机械臂的整体承重能力，优化了支撑部和转动部对电机的安装结构，使电机的安装更加稳定和高效。

通过采用碳纤维材质包覆铝合金的方式使铝合金的部件牢固的固定在外壳部的内部，进一步加强机械臂的整体结构强度，提高机械臂的整体承重能力。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型的机械臂对接结构示意图；

图2是本实用新型的机械臂一个单元结构示意图；

图3是本实用新型的支撑部的结构示意图；

图4是本实用新型的转动部的结构示意图；

图5是本实用新型的剖面结构示意图。

图中的附图标记及名称如下：

10外壳部；20中空腔体；30支撑部；31支撑强化柱；32支撑对接环；40转动部；41转动强化柱；42转动对接环；43转动螺纹孔；50连接部；60电机；61主体端；62驱动端。

具体实施方式

下面将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。

请参阅图1至图5，本实用新型实施例中，一种加大尺寸提高承重的机械臂，包括外壳部10和外壳部10内形成的中空腔体20，中空腔体20的两端分别设置有支撑部30和转动部40，中空腔体20的中间部分设置有连接支撑部30和转动部40的连接部50；支撑部30和转动部40由铝合金材质预制而成，外壳部10由碳纤维材质制成；支撑部30设置有中空桶状的支撑强化柱31和圆环状的支撑对接环32，支撑强化柱31固定连接在外壳部10的内壁上，支撑对接环32连接在支撑强化柱31上；转动部40设置有中空桶状的转动强化柱41和圆环状的转动对接环42，转动强化柱41固定连接在外壳部10的内壁上，转动对接环42连接在转动强化柱41上；支撑部30用于固定电机60的主体端61，转动部40用于固定电机60的驱动端62。

具体的，外壳部10可以是一体成型的，使用碳纤维材质一次成型，支撑强化柱31和转动强化柱41可以预先使用铝合金材质制成，并且提前做好相关的结构和孔洞的制作。然后在制作外壳部10时，使用碳纤维预浸料把支撑强化柱31和转动强化柱41先行包覆住，然后进行碳纤维热压成型的相关步骤，使支撑强化柱31和转动强化柱41可以牢固的包覆在碳纤维外壳内部，从而提高机械臂整体的结构强度，增加承重能力。另外，支撑对接环32和转动对接环42可以是通过螺栓连接的方式分别活动连接在支撑强化柱31和转动强化柱41上，也可以是通过一体成型的方式分别固定连接在支撑强化柱31和转动强化柱41上。支撑部30和转动部40的结构可以设计的不一样，因为支撑部30是用于固定电机60的主体端61，而转动部40是用于固定电机60的驱动端62，主体端61和转动端是两种不同的结构形式，因此支撑部30和转动部40的结构可以设置为分别配合电机60的主体端61和转动端。为了进一步的增加机械臂的整体强度，连接部50也可以采用铝合金材质预先制作而成，然后如支撑强化柱31和转动强化柱41一样被包覆在外壳部10内。也可以为了进一步的减轻机械臂的自身重量，连接部50直接和外壳部10一样使用碳纤维一体成型。中空腔体20内部主要用于通过机械臂的相关控制线路和电力驱动线路。

支撑强化柱31的中空桶状空腔的桶口中空部分与支撑对接环32的环形中空部分相互连通；支撑强化柱31的中空桶状空腔的桶底部分设置有支撑通孔，支撑通孔使支撑强化柱31的中空桶状空腔与中空腔体20相互连通。

转动强化柱41的中空桶状空腔的桶口中空部分与转动对接环42的环形中空部分相互连通；转动强化柱41的中空桶状空腔的桶底部分设置有转动通孔，转动通孔使转动强化柱41的中空桶状空腔与中空腔体20相互连通。

具体的，支撑强化柱31和支撑对接环32的中空部分是连通的，同时此中空部分还通过支撑通孔和中空腔体20连通。转动强化柱41和转动对接环42的中空部分是连通的，同时此中空部分还通过转动通孔和中空腔体20连通。即整个机械臂内部的腔体是整体连通的，从而可以通过相关的线缆。

支撑强化柱31的内壁设置有内螺纹，支撑对接环32的外壁设置有外螺纹，支撑强化柱31与支撑对接环32之间螺纹连接。支撑对接环32上设置有支撑螺纹孔，支撑螺纹孔用于连接固定电机60的主体端61。

具体的，支撑对接环32先通过支撑螺纹孔和电机60的主体端61进行螺栓连接，然后再把支撑对接环32通过外螺纹旋转到支撑强化柱31上，从而保证电机60的主体端61安装稳固。

转动强化柱41和转动对接环42一体成型，转动强化柱41的中空桶状空腔的桶底部分四周设置有转动螺纹孔43，转动螺纹孔43用于连接固定电机60的驱动端62。转动螺纹孔43的数量等于或大于8个，且数字为偶数。转动强化柱41在其轴向上的高度为转动部40空腔深度的0.6倍-0.9倍。

具体的，为了进一步加强转动部40的结构强度，把转动强化柱41和转动对接环42一体成型，然后电机60的驱动端62通过螺栓连接到转动强化柱41的底部的转动螺纹孔43上。为了进一步的稳固电机60的驱动端62，特意把转动螺纹孔43的数量设置为等于或大于8个。还把螺纹孔的数量的数字设置为偶数，主要是为了使电机60的驱动端62连接后更加的平衡。为了进一步的加强转动部40的结构强度，把转动强化柱41的高度设置为转动部40空腔深度的0.6倍-0.9倍，从而最大限度的提高了转动部40的结构强度。如果转动强化柱41的高度低于转动部40空腔深度的0.6倍，则容易导致转动部40的结构强度急剧下降。如果转动强化柱41的高度高于转动部40空腔深度的0.9倍，则容易导致电机60的相关线路不能顺利的通过转动部40的空腔。

外壳部10从支撑部30和转动部40的外周围分别整体包覆住支撑强化柱31和转动强化柱41。支撑部30和连接部50的过渡部分的形状采用中空扁状，转动部40和连接部50的过渡部分的形状也采用中空扁状。

具体的，为了进一步的提高机械臂的整体结构强度，外壳部10设计为整体包覆住支撑强化柱31和转动强化柱41，从而提高机械臂的整体结构强度。另外还把支撑部30和转动部40与连接部50分别连接的过渡部分设置为中空扁状。扁状结构可以减少支撑部30和转动部40在连接部50的轴向上的空间浪费，也即可以让支撑部30和转动部40更接近与连接部50的轴向上，从而使机械臂在运动时不容易发生晃动。另外扁状结构还能进一步的加强机械臂的整体结构强度。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。

Claims (10)

1.一种加大尺寸提高承重的机械臂，包括外壳部(10)和外壳部(10)内形成的中空腔体(20)，中空腔体(20)的两端分别设置有支撑部(30)和转动部(40)，中空腔体(20)的中间部分设置有连接支撑部(30)和转动部(40)的连接部(50)；其特征在于：支撑部(30)和转动部(40)由铝合金材质预制而成，外壳部(10)由碳纤维材质制成；支撑部(30)设置有中空桶状的支撑强化柱(31)和环状的支撑对接环(32)，支撑强化柱(31)固定连接在外壳部(10)的内壁上，支撑对接环(32)连接在支撑强化柱(31)上；转动部(40)设置有中空桶状的转动强化柱(41)和环状的转动对接环(42)，转动强化柱(41)固定连接在外壳部(10)的内壁上，转动对接环(42)活动连接在转动强化柱(41)上；支撑部(30)用于固定电机(60)的主体端(61)，转动部(40)用于固定电机(60)的驱动端(62)。

2.根据权利要求1所述的一种加大尺寸提高承重的机械臂，其特征在于：支撑强化柱(31)的中空桶状空腔的桶口中空部分与支撑对接环(32)的环形中空部分相互连通；支撑强化柱(31)的中空桶状空腔的桶底部分设置有支撑通孔，支撑通孔使支撑强化柱(31)的中空桶状空腔与中空腔体(20)相互连通。

3.根据权利要求1所述的一种加大尺寸提高承重的机械臂，其特征在于：转动强化柱(41)的中空桶状空腔的桶口中空部分与转动对接环(42)的环形中空部分相互连通；转动强化柱(41)的中空桶状空腔的桶底部分设置有转动通孔，转动通孔使转动强化柱(41)的中空桶状空腔与中空腔体(20)相互连通。

4.根据权利要求1所述的一种加大尺寸提高承重的机械臂，其特征在于：支撑强化柱(31)的内壁设置有内螺纹，支撑对接环(32)的外壁设置有外螺纹，支撑强化柱(31)与支撑对接环(32)之间螺纹连接。

5.根据权利要求1所述的一种加大尺寸提高承重的机械臂，其特征在于：支撑对接环(32)上设置有支撑螺纹孔，支撑螺纹孔用于连接固定电机(60)的主体端(61)。

6.根据权利要求1所述的一种加大尺寸提高承重的机械臂，其特征在于：转动强化柱(41)和转动对接环(42)一体成型，转动强化柱(41)的中空桶状空腔的桶底部分四周设置有转动螺纹孔(43)，转动螺纹孔(43)用于连接固定电机(60)的驱动端(62)。

7.根据权利要求6所述的一种加大尺寸提高承重的机械臂，其特征在于：转动螺纹孔(43)的数量等于或大于8个，且数字为偶数。

8.根据权利要求1所述的一种加大尺寸提高承重的机械臂，其特征在于：转动强化柱(41)在其轴向上的高度为转动部(40)空腔深度的0.6倍-0.9倍。

9.根据权利要求1所述的一种加大尺寸提高承重的机械臂，其特征在于：外壳部(10)从支撑部(30)和转动部(40)的外周围分别整体包覆住支撑强化柱(31)和转动强化柱(41)。

10.根据权利要求1所述的一种加大尺寸提高承重的机械臂，其特征在于：支撑部(30)和连接部(50)的过渡部分的形状采用中空扁状，转动部(40)和连接部(50)的过渡部分的形状也采用中空扁状。

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