CN218659172U - 一种高负载双行程伸缩机械臂 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种高负载双行程伸缩机械臂，包括驱动电机、电机座板、一级传动臂和二级传动臂，所述一级传动臂后端两侧经滑轨与设在电机座板前端的两个一级导向滑块滑动连接，所述驱动电机带动一级传动臂竖向移动；所述二级传动臂由长臂杆和短臂杆组成，所述长臂杆和短臂杆的上端齐平并固定连接，所述长臂杆和短臂杆与一级传动臂滑动连接；所述一级传动臂上下两端分别设有上从动轮和下从动轮，上从动轮和下从动轮与一级传动臂转动连接并套有从动皮带，所述从动皮带两侧分别经皮带固定板与电机底座和二级传动臂上端相连。本实用新型降低了整个机械臂的重量，通过双滑轨设计保证其稳定性，从而实现实现高负载工件大行程的搬运。

Description

一种高负载双行程伸缩机械臂

技术领域

本实用新型涉及机械臂技术领域，特别是一种高负载双行程伸缩机械臂。

背景技术

现今的制造业生产中，机械臂被广泛应用在自动化设备进行工件搬运的过程中，其中双行程伸缩机械臂因其采用两级传动，实现机械臂可以在竖直方向上达到双倍行程，从而解决一般气缸机械臂在气缸行程受限的条件下，无法实现大行程的搬运工件的问题。

如专利号为CN212947883U的一种机械臂倍速传动伸缩机构，驱动电机通过传动皮带驱动竖向直线滑轨在电机座板上实现一级传动，竖向直线滑轨上安装有从动皮带，从动皮带一侧经皮带固定板固定安装在与竖向直线滑轨滑动连接的伸缩臂上，从动皮带的另一侧经驱动压座固定安装在驱动装置上 ，从而竖向直线滑轨进行一级传动时通过从动皮带带动伸缩臂进行同步的二级传动，从而实现机械臂的大行程伸缩；此类双行程伸缩机械臂在进行高负载工件搬运时，由于竖向直线滑轨和电机座板之间、伸缩臂和竖向直线滑轨之间采用的单滑轨和滑块连接，当机械臂搬运工件进行横向移动时，工件的巨大惯性会造成单滑轨和滑块间晃动，从而造成机械臂的稳定性低。

为了提高机械臂稳定性，竖向直线滑轨和电机座板之间、伸缩臂和竖向直线滑轨之间的滑动连接处需采用双侧滑轨和滑块的连接方式，然而这样就造成机械臂的整体重量增加，进而在搬运高负载工件时，往往会因驱动装置的超负荷工作，影响驱动装置的寿命和整个机械臂的使用，因此双行程伸缩机械臂在实现高负载和稳定性兼顾方面存在着急需解决的难题。

实用新型内容

为解决上述现有技术的不足，本实用新型提供了一种实现高负载工件搬运、同时稳定性好的双行程伸缩机械臂。

本实用新型的技术方案为：一种高负载双行程伸缩机械臂，包括驱动电机、电机座板、一级传动臂和二级传动臂，所述一级传动臂后侧经双滑轨与设在电机座板前侧的两个一级导向滑块滑动连接，所述驱动电机固定安装在电机底座上，且驱动电机输出端经传动件与一级传动臂连接，实现一级传动臂的竖向移动；所述二级传动臂由长臂杆和短臂杆组成，所述长臂杆和短臂杆的上端齐平并固定连接，所述长臂杆经滑轨与设在一级传动臂前侧下方的二级导向滑块滑动连接，所述短臂杆经滑块与设在一级传动臂前侧的二级导向滑轨滑动连接；所述一级传动臂上下两端分别设有上从动轮和下从动轮，上从动轮和下从动轮与一级传动臂转动连接并套有从动皮带，所述从动皮带两侧分别经皮带固定板与电机底座和二级传动臂上端相连。二级传动臂通过长臂杆和短臂杆与一级传动臂双滑轨连接，这样保证稳定性的同时，短臂杆降低了二级传动臂的重量，减轻驱动电机的负荷，从而实现高负载工件搬运；同时由于长臂杆经滑轨与设在一级传动臂前侧下方的二级导向滑块滑动连接，短臂杆经滑块与设在一级传动臂前侧的二级导向滑轨滑动连接，这种异侧双轨的设置，保证了二级传动臂在一级传动臂上滑动的过程中，二级传动臂位于一级传动臂上的部分始终处于左右对角处连接的状态，其滑动过程中具有良好的稳定性，相对于设置同侧双轨时，需布置整条长区域滑块以保证二级传动臂与一级传动臂的对角连接，异侧滑轨极大的减少了滑块的用量，从而降低机械臂总重。

所述一级传动臂、二级传动臂的长臂杆和短臂杆均为中空结构，一级传动臂、二级传动臂的长臂杆和短臂杆的表面均设有若干个镂空减重孔。中空机构和镂空减重孔的设计，进一步降低机械臂的重量，降低驱动电机的负荷，实现高负载工件搬运。

所述一级传动臂的上下两端前后方贯穿开设有用于安装上从动轮和下从动轮的滑轮安装孔，所述从动皮带经滑轮安装孔内的上从动轮和下从动轮套在一级传动臂前后侧，且从动皮带一端经皮带固定板固定安装在两个一级导向滑块之间的电机座板上，从动皮带另一端经皮带固定板固定安装在二级传动臂上端的长臂杆和短臂杆的连接处。使从动皮带套在一级传动臂前后侧，并且位于双滑轨之间，这样的设计使从动皮带带动二级传动臂滑动时，长臂杆和短臂杆两侧受力均匀，稳定性更好。

所述上从动轮和下从动轮均为两个，分别位于一级传动臂上下两端滑轮安装孔的前后开口处，并与滑轮安装孔的前后开口处两侧转动连接。两组上下从动轮的设计，增大从动皮带与一级传动臂之间的受力点，从而增加机械臂的使用寿命。

所传动件为驱动齿轮和传动齿条，驱动齿轮与驱动电机输出端固定连接，传动齿条固定安装在一级传动臂的侧面并与驱动齿轮相啮合，通过驱动电机带动驱动齿轮转动，进而实现传动齿条和一级传动臂的竖向移动。驱动齿轮带动传动齿条的传动方式，相较于传统的皮带驱动方式，其结构占用空间更小。

所述一级传动臂的侧面设有若干个加强筋，所述加强筋沿竖直方向等距分布在传动齿条与一级传动臂的侧面的连接处。加强筋的设置，增强了传动齿条与一级传动臂之间的连接，进而增加了机械臂的使用寿命。

所述电机座板上设有辅助气缸，所述辅助气缸固定安装在远离驱动电机一侧的电机座板上，辅助气缸的输出端与一级传动臂底部经连接板固定连接，辅助气缸的输出方向与一级传动臂的竖向移动方向平行且辅助气缸的行程与一级传动臂的行程一致。辅助气缸的加入，与驱动电机一起承担负载，并且辅助气缸和驱动电机的两侧布置，也使整个机械臂传动时两侧受力均匀，运行更稳定，同时待机收缩时，辅助气缸可以有效的支撑整个机械臂，避免其对驱动电机产生长时间的大扭矩伤害，从而增加机械臂的使用寿命。

本实用新型的有益效果为：

1、通过二级传动臂通过长臂杆和短臂杆与一级传动臂双滑轨连接，这样保证稳定性的同时，短臂杆降低了二级传动臂的重量，减轻驱动电机的负荷，从而实现高负载工件搬运；

2、由于长臂杆经滑轨与设在一级传动臂前侧下方的二级导向滑块滑动连接，短臂杆经滑块与设在一级传动臂前侧的二级导向滑轨滑动连接，这种异侧双轨的设置，保证了二级传动臂在一级传动臂上滑动的过程中，二级传动臂位于一级传动臂上的部分始终处于左右对角处连接的状态，其滑动过程中具有良好的稳定性，相对于设置同侧双轨时，需布置整条长区域滑块以保证二级传动臂与一级传动臂的对角连接，异侧滑轨极大的减少了滑块的用量，从而降低机械臂总重。

3、一级传动臂和二级传动臂设为中空机构，同时开设镂空减重孔，进一步降低机械臂的重量，降低驱动电机的负荷，实现高负载工件搬运。

附图说明

图1是本实用新型收缩状态时一种角度的结构示意图；

图2是本实用新型收缩状态时另一种角度的结构示意图；

图3是本实用新型伸出状态时的结构示意图；

图4是图1中A的局部放大图；

图5是图1中B的局部放大图；

图6是图2中C的局部放大图；

图7是图2中D的局部放大图；

图8是图3中E的局部放大图。

附图标记：1、驱动电机；11、驱动齿轮；2、电机座板；21、一级导向滑块3、一级传动臂；31、传动齿条；311、加强筋；32、二级导向滑块；33、二级导向滑轨；34、上从动轮；35、下从动轮、36、滑轮安装孔；4、二级传动臂；41、长臂杆；42、短臂杆；5、一级导向滑块；6、从动皮带；7、皮带固定板；8、镂空减重孔；9、辅助气缸；10连接板。

实施方式

为使本技术领域人员更好理解本实用新型中的技术方案，下面结合附图，对本实用新型中的技术方案进行清楚、完整的描述，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的其他实施例，均应属于本实用新型保护范围。

如图1至图8所示，本实用新型提供了一种高负载双行程伸缩机械臂，包括驱动电机1、电机座板2、一级传动臂3和二级传动臂4，所述一级传动臂3后侧经双滑轨与设在电机座板2前侧的两个一级导向滑块21滑动连接，所述驱动电机1固定安装在电机底座2顶部，且驱动电机1输出端经传动件与一级传动臂3连接，实现一级传动臂3的竖向移动；所述二级传动臂4由长臂杆41和短臂杆42组成，所述长臂杆41和短臂杆42的上端齐平并固定连接，所述长臂杆41经滑轨与设在一级传动臂3前侧下方的二级导向滑块32滑动连接，所述短臂杆42经滑块与设在一级传动臂3前侧的二级导向滑轨33滑动连接；所述一级传动臂3上下两端分别设有上从动轮34和下从动轮35，上从动轮34和下从动轮35与一级传动臂3转动连接并套有从动皮带6，所述从动皮带6两侧分别经皮带固定板7与电机底座2和二级传动臂4上端相连；所传动件为驱动齿轮11和传动齿条31，驱动齿轮11与驱动电机1输出端固定连接，传动齿条31固定安装在一级传动臂3的侧面并与驱动齿轮11相啮合，通过驱动电机1带动驱动齿轮11转动，进而实现传动齿条31和一级传动臂3的竖向移动；驱动齿轮11带动传动齿条31的传动方式，相较于传统的皮带驱动方式，其结构占用空间更小；优选的，所述一级传动臂3的侧面设有若干个加强筋311，所述加强筋311沿竖直方向等距分布在传动齿条31与一级传动臂3的侧面的连接处；加强筋311的设置，增强了传动齿条31与一级传动臂3之间的连接，进而增加了机械臂的使用寿命。

通过将二级传动臂4设计成长臂杆41和短臂杆42与一级传动臂3双滑轨连接，这样保证稳定性的同时，短臂杆42降低了二级传动臂4的重量，减轻驱动电机1的负荷，从而实现高负载工件搬运；同时由于长臂杆41经滑轨与设在一级传动臂3前侧下方的二级导向滑块32滑动连接，短臂杆42经滑块与设在一级传动臂3前侧的二级导向滑轨33滑动连接，这种异侧双轨的设置，使二级传动臂4在一级传动臂3上滑动的过程中，二级传动臂4位于一级传动臂3上的部分始终处于左右对角均连接的状态，这样滑动过程中能具有良好的稳定性，并且相对于设置同侧双轨时，需布置整条长区域滑块以保证二级传动臂4与一级传动臂3的左右对角连接，异侧滑轨极大的减少了滑块的用量，从而降低机械臂总重。优选的，短臂杆42的长度最短可与短臂杆42上滑块的长度一致，这样能保证二级传动臂4重量最低。

所述一级传动臂3、二级传动臂的长臂杆41和短臂杆42均为中空结构，一级传动臂3、二级传动臂的长臂杆41和短臂杆42的表面均设有若干个镂空减重孔8；中空机构和镂空减重孔8的设计，进一步降低机械臂的重量，降低驱动电机1的负荷，实现高负载工件搬运。

所述一级传动臂3的上下两端前后方贯穿开设有用于安装上从动轮34和下从动轮35的滑轮安装孔36，所述从动皮带6经滑轮安装孔36内的上从动轮34和下从动轮35套在一级传动臂3前后侧，且从动皮带6一端经皮带固定板7固定安装在两个一级导向滑块21之间的电机座板2上，从动皮带6另一端经皮带固定板7固定安装在二级传动臂4上端的长臂杆41和短臂杆42的连接处；使从动皮带套6在一级传动臂3前后侧，并且从动皮带3的一侧位于电机座板2的两个一级导向滑块21之间，另一侧位于长臂杆41的滑轨和短臂杆42的滑块之间，这样的设计使从动皮带6带动二级传动臂4滑动时，长臂杆41和短臂杆42两侧受力均匀，稳定性更好。

所述上从动轮34和下从动轮35均为两个，分别位于一级传动臂3上下两端滑轮安装孔36的前后开口处，并与滑轮安装孔36的前后开口处两侧转动连接；两组上下从动轮的设计，增大从动皮带6与一级传动臂3之间的受力点，从而增加机械臂的使用寿命。

所述电机座板2上设有辅助气缸9，所述辅助气缸9固定安装在远离驱动电机1一侧的电机座板2上，辅助气缸9的输出端与一级传动臂3底部经连接板10固定连接，辅助气缸9的输出方向与一级传动臂3的竖向移动方向平行且辅助气缸9的行程与一级传动臂3的行程一致；所述辅助气缸9为现有技术，其工作原理不做赘述。辅助气缸9的加入，与驱动电机1一起承担负载，并且辅助气缸9和驱动电机1的两侧布置，也使整个机械臂传动时两侧受力均匀，运行更稳定，同时待机收缩时，辅助气缸9可以有效的支撑整个机械臂，避免其对驱动电机1产生长时间的大扭矩伤害，从而增加机械臂的使用寿命。

实施该技术方案时，由于二级传动臂4的一侧为短臂杆42，二级传动臂4和一级传动臂3均为中空结构，且其表面均设有镂空减重孔8，使得整个机械臂的整体重量极大的降低，驱动电机1承受的负荷也大大降低，驱动电机1工作寿命也得到了保证；同时一级传动臂3与电机座板2经双滑轨连接，二级传动臂4与一级传动臂3经异侧双轨连接，且从动皮带6位于双滑轨之间，保证机械臂搬运工件时具有良好的稳定性；通过辅助气缸9提高整个驱动装置的负载力，并且辅助气缸9和驱动电机1的两侧布置，也使整个机械臂传动时两侧受力均匀，运行更稳定，其工作原理为，机械臂进行伸出操作时，驱动电机1带动驱动齿轮11转动，传动齿条31与驱动齿轮11相啮合从而带动一级传动臂3向下竖直运动，同时辅助气缸9与驱动电机1同步运行，一起带动一级传动臂3向下运动，此时因一级传动臂3上的从动皮带6一端与电机座板2固定连接，一端与二级传动臂4固定连接，一级传动臂3向下运动的同时带动从动皮带6转动，进而实现二级传动臂4向下运动，最终实现整个机械臂的双行程传动，对工件实现大行程的搬运，机械臂进行收缩时，驱动电机1和辅助气缸9反向动作，二级传动臂4和一级传动臂3反向运动至收缩待机状态，此时辅助气缸9可以有效的支撑整个机械臂，避免其对驱动电机1产生长时间的大扭矩伤害。

Claims (7)

1.一种高负载双行程伸缩机械臂，包括驱动电机、电机座板、一级传动臂和二级传动臂，其特征在于：所述一级传动臂后侧经双滑轨与设在电机座板前侧的两个一级导向滑块滑动连接，所述驱动电机固定安装在电机底座上，且驱动电机输出端经传动件与一级传动臂连接，实现一级传动臂的竖向移动；所述二级传动臂由长臂杆和短臂杆组成，所述长臂杆和短臂杆的上端齐平并固定连接，所述长臂杆经滑轨与设在一级传动臂前侧下方的二级导向滑块滑动连接，所述短臂杆经滑块与设在一级传动臂前侧的二级导向滑轨滑动连接；所述一级传动臂上下两端分别设有上从动轮和下从动轮，上从动轮和下从动轮与一级传动臂转动连接并套有从动皮带，所述从动皮带两侧分别经皮带固定板与电机底座和二级传动臂上端相连。

2.根据权利要求1所述的一种高负载双行程伸缩机械臂，其特征在于：所述一级传动臂、二级传动臂的长臂杆和短臂杆均为中空结构，一级传动臂、二级传动臂的长臂杆和短臂杆的表面均设有若干个镂空减重孔。

3.根据权利要求2所述的一种高负载双行程伸缩机械臂，其特征在于：所述一级传动臂的上下两端前后方贯穿开设有用于安装上从动轮和下从动轮的滑轮安装孔，所述从动皮带经滑轮安装孔内的上从动轮和下从动轮套在一级传动臂前后侧，且从动皮带一端经皮带固定板固定安装在两个一级导向滑块之间的电机座板上，从动皮带另一端经皮带固定板固定安装在二级传动臂上端的长臂杆和短臂杆的连接处。

4.根据权利要求3所述的一种高负载双行程伸缩机械臂，其特征在于：所述上从动轮和下从动轮均为两个，分别位于一级传动臂上下两端滑轮安装孔的前后开口处，并与滑轮安装孔的前后开口处两侧转动连接。

5.根据权利要求1所述的一种高负载双行程伸缩机械臂，其特征在于：所传动件为驱动齿轮和传动齿条，驱动齿轮与驱动电机输出端固定连接，传动齿条固定安装在一级传动臂的侧面并与驱动齿轮相啮合，通过驱动电机带动驱动齿轮转动，进而实现传动齿条和一级传动臂的竖向移动。

6.根据权利要求5所述的一种高负载双行程伸缩机械臂，其特征在于：所述一级传动臂的侧面设有若干个加强筋，所述加强筋沿竖直方向等距分布在传动齿条与一级传动臂的侧面的连接处。

7.根据权利要求1-6任一项所述的一种高负载双行程伸缩机械臂，其特征在于：所述电机座板上设有辅助气缸，所述辅助气缸固定安装在远离驱动电机一侧的电机座板上，辅助气缸的输出端与一级传动臂底部经连接板固定连接，辅助气缸的输出方向与一级传动臂的竖向移动方向平行且辅助气缸的行程与一级传动臂的行程一致。

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