一種三角伸縮機械臂系統的製作方法

2023-12-12 18:33:22 1

專利名稱：一種三角伸縮機械臂系統的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種機械臂系統，特別是一種三角伸縮機械臂系統。
背景技術：
專利201020218856. 3公開了一種伸縮式機械結構，這種伸縮式結構的一個典型應用是作為直線型伸縮機械臂來使用，伸開時能夠達到較大的工作範圍，縮回時便於承載和搬運。但這種結構直接作為伸縮機械臂使用時，其承載力量不夠，特別是水平支撐時，作為一種懸臂結構，機械臂自身的重力和末端工作裝置的重力會使機械臂下垂產生變形，這種變形輕則影響工作效果，重則可能導致機械臂無法正常工作。因此如何利用這種基本伸縮結構的原理，設計具有更大承載能力，伸展工作時不產生下垂變形的機械臂，成為一個需要解決的問題。
發明內容本實用新型的目的在於提供一種三角伸縮機械臂系統，這種機械臂系統承載力量大，伸展工作時不產生下垂變形，為了達到這種目標，本實用新型的技術方案是這樣實現的一種三角伸縮機械臂系統，包括工作套管1、橫支臂系統2和斜拉臂系統3 ；橫支臂系統2由兩組分別為五節的直線伸縮機械臂上下平行排列構成，作為三角結構機械臂的橫向伸縮邊；斜拉臂系統3由兩組分別為三節的直線伸縮機械臂左右平行排列構成，作為三角伸縮機械臂的斜拉伸縮邊，其第一節斜拉臂3-1上端連接到工作套管1上部，末節斜拉臂 3-3通過轉軸卡3-7連接到橫支臂系統2的斜拉臂連接軸2-14 ；兩組左右平行排列的斜拉伸縮機械臂居於上下平行排列的兩組橫支伸縮機械臂兩側；兩根工作套管1是三角伸縮機械臂系統的安裝載體，通過連接加固板豎直並列固定為一體，作為三角伸縮機械臂系統的安裝載體邊，其上部通過斜拉臂固定架6與斜拉臂系統3連接，其下部通過橫支臂固定件4 與橫支臂系統2連接，橫支臂系統2水平安裝於兩根工作套管1之間；橫支臂系統2、斜拉臂系統3和工作套管1 一起構成三角穩定結構；由於橫支臂系統2、斜拉臂系統3都是伸縮結構，在每一個伸縮位置上，其長度能夠通過計算機系統配合進行精確控制，橫支臂和斜拉臂的長度決定了三角形的參數，而確定的三角形其結構是穩定的。所述的三角伸縮機械臂系統，其橫支臂系統2的兩組直線伸縮臂的第一節橫支臂 2-1的起始端通過橫支臂齒輪箱2-11連接固定在一起，其餘各節對應的橫支臂通過其端部的連接加固板連接固定在一起，整個橫支臂系統2成為一個矩形框結構；橫支臂驅動電機 2-12安裝固定在橫支臂齒輪箱2-11上，通過齒輪組連接到兩組橫支伸縮機械臂中心的驅動絲槓上，同時為兩組橫支伸縮機械臂提供動力，使其同步伸縮；其他各節橫支臂在末端通過連接加固板進行加固；第四節橫支臂連接加固件2-9下部延長部分安裝有斜拉臂連接軸 2-14，用來和斜拉臂系統3的末節斜拉臂連接；上部的第一節橫支臂2-1上固定有工作套管連接件2-13，其帶有兩個弧形吻合槽，能夠與兩根工作套管1同時吻合。[0006]所述的三角伸縮機械臂系統，其斜拉臂系統3的兩組直線伸縮臂的第一節斜拉臂 3-1起始端通過斜拉臂齒輪箱3-4連接固定在一起，末節斜拉臂3-3末端有轉軸卡3-7，用來連接在第四節橫支臂連接加固件2-9下部的斜拉臂連接軸2-14的兩端，整個斜拉臂成為一個矩形框結構；斜拉臂驅動電機3-6安裝固定在斜拉臂齒輪箱3-4上，通過齒輪組連接到兩組斜拉伸縮機械臂中心的驅動絲槓上，同時為兩組斜拉伸縮機械臂提供動力，使其同步伸縮；兩個斜拉臂轉動軸3-5對稱固定在兩個第一節斜拉臂3-1外側，位置緊靠斜拉臂齒輪箱3-4 ；斜拉臂系統3通過斜拉臂轉動軸3-5套入斜拉臂固定架6的轉軸孔6-5中；所述的三角伸縮機械臂系統，橫支臂固定件4位於工作套管1底部的連接板上，用來支撐和限位橫支臂；斜拉臂固定架6通過背部定位加固板6-2固定到兩根工作套管1上部，既對工作套管1進行加固連接，又為斜拉臂安裝提供了平臺；固定板5的弧形吻合槽與兩根工作套管1緊密吻合，固定板5通過螺栓連接到工作套管連接件2-13對安裝好的橫支臂進行穩定加固。所述的三角伸縮機械臂系統，其斜拉臂固定架6由承載板6-1、兩塊定位加固板 6-2、兩塊轉軸支撐板6-3、兩個緊固壓件6-4組成；定位加固板6-2兩端有弧形吻合槽，用於連接工作套管1 ；兩塊定位加固板6-2平行，分別固定於承載板6-1背面的上下邊，並與承載板6-1垂直；轉軸支撐板6-3上邊緣端部有半個軸孔，兩塊轉軸支撐板6-3垂直固定在承載板6-1正面左右兩端，軸孔位置對應；緊固壓件6-4下邊緣有半個軸孔，兩個緊固壓件6-4用螺栓固定在轉軸支撐板6-3上，上下兩半個轉軸孔正好合併成一個完整的轉軸孔 6-5。所述的三角伸縮機械臂系統，其第四節橫支臂連接加固件2-9由底板2-9-1和周圍的加固側板2-9-2組成，加固軸套管2-9-3垂直穿過兩側的加固側板2-9-2下端且位置對稱進行固定，用於安裝斜拉臂連接軸2-14，斜拉臂轉軸2-14能夠在加固軸套管2-9-3內轉動本實用新型的有益效果是利用三角形穩定結構，採用斜拉伸縮機械臂和橫支伸縮機械臂組合設計，計算機控制其配合進行伸縮，既能實現機械臂最大範圍的伸展和縮回， 又能有效防止機械臂下垂帶來的變形問題，使直線伸縮機械臂在重載環境的應用成為可能。伸展後機械臂工作範圍很大，縮回後機械臂結構緊湊，便於搬運轉移，因此適用於空間受限環境中，頻繁轉場作業的應用需求。

圖1為本實用新型的整體結構立體圖，也可作為摘要附圖。圖2為本實用新型橫支臂系統結構示意圖，此時橫支臂完全伸展。圖3為本實用新型橫支臂系統完全縮回示意圖。圖4為本實用新型斜拉臂系統結構示意圖，此時斜拉臂完全伸展。圖5為本實用新型斜拉臂系統完全縮回示意圖。圖6為本實用新型三角伸縮機械臂完全伸展示意圖。圖7為本實用新型三角伸縮機械臂完全縮回示意圖。圖8為本實用新型工作套管上的加固及連接件示意圖。圖9為本實用新型斜拉臂固定架結構示意圖。[0020]圖10為本實用新型第四節橫支臂連接加固件結構示意圖。其中1、工作套管2、橫支臂系統
2-1、第一節橫支臂2-2、第二節橫支臂2-3、第三節橫支臂2-4、第四節橫支臂2-5、末節橫支臂2-6、第一節橫支臂連接加固板2-7、第二節橫支臂連接加固板2-8、第三節橫支臂連接加固板2-9、第四節橫支臂連接加固件2-9-1、底板2-9-2、加固側板2-9-3、加固軸套管2-10、末節橫支臂連接加固板2-11、橫支臂齒輪箱2-12、橫支臂驅動電機2-13、工作套管連接件2-14、斜拉臂連接軸3、斜拉臂系統3-1、第一節斜拉臂3-2、第二節斜拉臂3-3、末節斜拉臂3-4、斜拉臂齒輪箱3-5、斜拉臂轉動軸3-6、斜拉臂驅動電機3-7、轉軸卡4、橫支臂固定件5、固定板6、斜拉臂固定架6-1、承載板6-2、定位加固板6-3、轉軸支撐板6-4、緊固壓件6-5、轉軸孔
具體實施方式
[0057]結合圖1-圖10來詳細說明本實用新型的具體實施方式
。本實用新型的直線型伸縮機械臂的結構和原理採用專利201020218856. 3中描述的結構，該結構巧妙的藉助絲槓的脫帽使用技術和滾珠限位技術，使得伸縮結構能夠大範圍的伸展和收縮，在伸出和縮回的過程中，能夠承受較大的軸向壓力或拉力，並且驅動簡單，數據精準。伸縮結構可由多段節組成，其中心為驅動絲槓，通過驅動絲槓的轉動，能夠推動各個段節伸出或縮回，在本實用新型中，各節機械臂對應201020218856. 3的各個段節。
本實用新型中，如圖2和圖3所示，橫支臂系統2包含兩組直線型伸縮機械臂，兩組直線型伸縮機械臂上下縱向排列，其第一節橫支臂2-1的起始端固定在橫支臂齒輪箱 2-11上，其他各節機械臂通過其末端的連接加固板進行連接，整個橫支臂系統2成為一個矩形框結構，相比單根的直線伸縮機械臂來說，其抗形變能力大大增強。橫支臂驅動電機 2-12安裝在橫支臂齒輪箱2-11上，位於兩組橫支伸縮機械臂之間，合理緊湊；橫支臂驅動電機2-12通過齒輪組連接到兩組橫支伸縮機械臂中心的驅動絲槓上，能夠同時帶動兩個驅動絲槓同步轉動；第四節橫支臂連接加固件2-9下端有斜拉臂連接軸2-14，斜拉臂連接軸2-14位於倒數第二節橫支臂而不是位於末節橫支臂，是為了避免影響末節橫支臂端部的工作裝置水平面內轉向作業；斜拉臂連接軸2-14位於橫支臂系統下部而不是上部或中部，是為了使斜拉臂的拉力力矩儘量大。如圖4和圖5所示，斜拉臂系統3也包含兩組直線型伸縮機械臂，不同的是，這兩組直線型伸縮機械臂橫向排列，且只在第一節斜拉臂3-1的起始端通過斜拉臂齒輪箱3-4 連接固定；末節斜拉臂3-3的轉軸卡3-7連接固定到橫支臂系統2的斜拉臂連接軸2-14兩端；斜拉臂系統3也成為一個矩形框結構，其兩組直線伸縮機械臂居於橫支機械臂系統2的兩側。兩根工作套管1豎直並列連接固定，作為機械臂的承載載體，其本身可安裝在一種並列型伸縮導軌上，為機械臂提供上下和旋轉兩個工作自由度。橫支臂系統2安裝在兩根工作套管1之間，下部的第一節橫支臂2-1安放到橫支臂固定件4上，上部的第一節橫支臂2-1上有工作套管連接件2-13，能夠與兩根工作套管完好吻合；固定板5也能與兩根工作套管完好吻合，固定板5用螺栓固定在工作套管連接件2-13上，完成對橫支臂的安裝。工作套管1靠近第一節橫支臂2-1前部是為了使斜拉臂縮回時設備結構更緊湊，並且整個機械臂系統在整機上能夠重心居中。斜拉臂系統3上部通過斜拉臂轉動軸3-5連接到斜拉臂固定架6的轉軸孔6_5， 轉軸孔6-5採用兩部分拼裝而成，方便斜拉臂系統3的安裝和拆卸；轉軸孔6-5中可安裝軸套，以使斜拉臂系統3轉動更潤滑，數據更準確。本實用新型的工作過程需要在計算機系統的準確控制下進行，橫支臂驅動電機和斜拉臂驅動電機必須為步進電機或伺服電機。當需要機械臂伸展到某個長度時，系統會計算出橫支臂的長度和斜拉臂的長度，然後精確控制橫支臂和斜拉臂的伸縮，橫支臂和斜拉臂的動作協調一致。本實用新型到達最長狀態如圖6所示，縮回最短狀態如圖7所示，伸展後機械臂工作範圍很大，縮回後機械臂很緊湊，便於搬運轉移，因此很適用於空間受限環境中，頻繁轉場作業的應用需求。橫支臂系統、斜拉臂系統與安裝載體一起構成一個三角結構，在每一個伸縮位置上，橫支臂和斜拉臂的長 度決定了三角形的結構，而橫支臂和斜拉臂的長度能夠通過計算機系統精確控制，因此本實用新型能夠克服伸縮機械臂的下垂問題。
權利要求1.一種三角伸縮機械臂系統，其特徵在於其包括工作套管(1)、橫支臂系統(2)和斜拉臂系統(3)；橫支臂系統O)由兩組分別為五節的直線伸縮機械臂上下平行排列構成，作為三角結構機械臂的橫向伸縮邊；斜拉臂系統(3)由兩組分別為三節的直線伸縮機械臂左右平行排列構成，作為三角伸縮機械臂的斜拉伸縮邊，其第一節斜拉臂(3-1)上端連接到工作套管(1)上部，末節斜拉臂(3-3)通過轉軸卡(3-7)連接到橫支臂系統O)的斜拉臂連接軸0-14)；兩組左右平行排列的斜拉伸縮機械臂臂居於上下平行排列的兩組橫支伸縮機械臂兩側；兩根工作套管(1)是三角伸縮機械臂系統的安裝載體，通過連接加固板豎直並列固定為一體，作為三角伸縮機械臂系統的安裝載體邊，其上部通過斜拉臂固定架(6) 與斜拉臂系統(3)連接，其下部通過橫支臂固定件(4)與橫支臂系統(2)連接，橫支臂系統 (2)水平安裝於兩根工作套管(1)之間；橫支臂系統O)、斜拉臂系統(3)和工作套管(1) 一起構成三角穩定結構。
2.根據權利要求1所述的三角伸縮機械臂系統，其特徵在於橫支臂系統(2)兩組直線伸縮臂的第一節橫支臂(2-1)的起始端通過橫支臂齒輪箱0-11)連接固定在一起，其餘各節對應的橫支臂通過其端部的連接加固板連接固定在一起，整個橫支臂系統( 成為一個矩形框結構；橫支臂驅動電機0-12)安裝固定在橫支臂齒輪箱0-11)上，通過齒輪組連接到兩組橫支伸縮機械臂中心的驅動絲槓上，同時為兩組橫支伸縮機械臂提供動力，使其同步伸縮；其他各節橫支臂在末端通過連接加固板進行加固；第四節橫支臂連接加固件 (2-9)下部延長部分安裝有斜拉臂連接軸(2-14)，用來和斜拉臂系統(3)的末節斜拉臂連接；上部的第一節橫支臂(2-1)上固定有工作套管連接件(2-13)，其帶有兩個弧形吻合槽， 能夠與兩根工作套管(1)同時吻合。
3.根據權利要求1所述的三角伸縮機械臂系統，其特徵在於斜拉臂系統(3)兩組直線伸縮臂的第一節斜拉臂(3-1)起始端通過斜拉臂齒輪箱(3-4)連接固定在一起，末節斜拉臂(3- 末端有轉軸卡(3-7)，用來連接在第四節橫支臂連接加固件(2-9)下部的斜拉臂連接軸0-14)的兩端；整個斜拉臂系統(3)成為一個矩形框結構；斜拉臂驅動電機(3-6) 安裝固定在斜拉臂齒輪箱(3-4)上，通過齒輪組連接到兩組斜拉伸縮機械臂中心的驅動絲槓上，同時為兩組斜拉伸縮機械臂提供動力，使其同步伸縮；兩個斜拉臂轉動軸(3-5)對稱固定在兩個第一節斜拉臂(3-1)外側，位置緊靠斜拉臂齒輪箱(3-4)；斜拉臂系統(3)通過斜拉臂轉動軸(3- 套入斜拉臂固定架(6)的轉軸孔(6-5)中。
4.根據權利要求1所述的三角伸縮機械臂系統，其特徵在於橫支臂固定件(4)位於工作套管(1)底部的連接板上，用來支撐和限位橫支臂；斜拉臂固定架(6)通過背部定位加固板(6-2)固定到兩根工作套管(1)上部，既對工作套管(1)進行加固連接，又為斜拉臂安裝提供了平臺；固定板( 的弧形吻合槽與兩根工作套管(1)緊密吻合，固定板( 通過螺栓連接到工作套管連接件0-13)對安裝好的橫支臂進行穩定加固。
5.根據權利要求1所述的三角伸縮機械臂系統，其特徵在於斜拉臂固定架(6)由承載板(6-1)、兩塊定位加固板(6-2)、兩塊轉軸支撐板(6-3)、兩個緊固壓件(6-4)組成；定位加固板(6- 兩端有弧形吻合槽，用於連接工作套管(1)；兩塊定位加固板(6- 平行， 分別固定於承載板(6-1)背面的上下邊，並與承載板(6-1)垂直；轉軸支撐板(6- 上邊緣端部有半個軸孔，兩塊轉軸支撐板(6- 垂直固定在承載板(6-1)正面左右兩端，軸孔位置對應；緊固壓件(6-4)下邊緣有半個軸孔，兩個緊固壓件(6-4)用螺栓固定在轉軸支撐板(6-3)上，上下兩半個轉軸孔正好合併成一個完整的轉軸孔(6-5)。
6.根據權利要求2所述的三角伸縮機械臂系統，其特徵在於第四節橫支臂連接加固件0-9)由底板(2-9-1)和周圍的加固側板(2-9- 組成，加固軸套管(2-9- 垂直穿過兩側的加固側板(2-9- 下端且位置對稱進行固定，用於安裝斜拉臂連接軸(2-14)，斜拉臂轉軸0-14)能夠在加固軸套管0-9-3)內轉動。
專利摘要一種三角伸縮機械臂系統，橫支臂系統2由兩組分別為五節的直線伸縮機械臂上下平行排列構成，作為橫向伸縮邊；斜拉臂系統3由兩組分別為三節的直線伸縮機械臂左右平行排列構成，作為斜拉伸縮邊；兩根工作套管1作為安裝載體邊；三者一起構成三角穩定結構。本實用新型利用三角形結構基本原理，採用計算機控制橫支臂和斜拉臂配合進行伸縮，既能實現機械臂最大範圍的伸展和縮回，又能有效防止機械臂下垂帶來的變形問題，使直線伸縮機械臂在重載環境的應用成為可能。伸展後機械臂工作範圍很大，縮回後機械臂結構緊湊，便於搬運轉移，因此適用於空間受限環境中，頻繁轉場作業的應用需求。
文檔編號F16H49/00GK202048160SQ20112009825
公開日2011年11月23日 申請日期2011年4月7日 優先權日2011年4月7日
發明者朱豪東 申請人:朱豪東