一种直动伸缩臂的制作方法

1.本发明涉及机械手技术领域，具体涉及一种直动伸缩臂。


背景技术：

2.机械臂被广泛应用于生产及生活中协助人进行工作。为节省空间，有时需要可以伸缩的机械臂，然而现有机械臂存在一些问题。
3.如折叠式机械臂，容易触碰到周围物体，且存在臂部与臂部之间夹入周围物体的危险性。其它一些具有“直动伸缩机构”的伸缩机械臂，如多节伸缩缸式或多节菱形铰接连杆式，一般也存在强度比较低等缺陷。另外还有一些直动机械臂能够承受的负载较小。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种直动伸缩臂，以解决现有技术中导致的直动机械臂承受负载较小的问题。
5.为达到上述目的，本发明是采用下述技术方案实现的：一种直动伸缩臂，包括：啮合链节，包括结构相同的链一和链二，所述链一和链二均包括若干个依次铰接的链节；壳体，所述壳体包括依次设置的水平段、圆弧段和竖直段，所述啮合链节可移动的设置在所述壳体内；当所述链一和所述链二在所述竖直段及圆弧段内时，所述链一中的链节和所述链二中的链节均处于自由状态；当所述链一和所述链二在所述水平段内时，所述链一中的链节和所述链二中的链节相连接，以使所述链一和链二形成刚性直线部；所述刚性直线部位于所述壳体外的部分可拆卸连接有机械手。
6.进一步地，所述链节的底面连接有两个互相平行的卡板；所述卡板的一侧设有小凹槽和主凸起，所述卡板的另一侧设有小凸起和主凹槽；当所述链一和链二形成刚性直线部时，所述链一中链节的主凸起与链二中链节的主凹槽相配合，所述链一中链节的小凹槽与链二中链节的小凸起相配合。
7.进一步地，所述链节的底面为链节内侧面，所述卡板的底面为卡板外缘；所述链一中链节的卡板外缘与链二中链节的链节内侧面相贴合；所述链二中链节的卡板外缘与链一中链节的链节内侧面相贴合。
8.进一步地，所述链节的一端设有母铰支座，另一端设有公铰支座，所述链节的母铰支座和与其相邻的所述链节的公铰支座通过销轴铰接连接。
9.进一步地，所述销轴的两端还固定设有轴承，所述啮合链节通过链节两侧的轴承连接在所述壳体的导槽内。
10.进一步地，所述壳体包括两个对称连接，且结构相同的壳体一和壳体二。
11.进一步地，所述壳体一的槽底面上沿壳体一两侧边分别设有导槽一和导槽二；
所述链一中的链节通过其两侧的轴承和所述导槽一相连接，所述链二中的链节通过其两侧的轴承和所述导槽二相连接。
12.进一步地，所述壳体外连接有驱动机构，所述驱动机构的输出端伸入至所述水平段内并和所述啮合链节相连接，以驱动所述啮合链节移动。
13.进一步地，所述驱动机构的输出端设有两个同轴的驱动轮，所述驱动轮的周向均布设有与链节两侧的轴承相匹配的驱动槽。
14.进一步地，所述驱动机构还包括固定连接在所述壳体外的减速电机和转动连接在所述壳体外的转轴，所述减速电机的输出端连接有链轮一，所述转轴上连接有链轮二，所述链轮一和链轮二通过驱动链相连接，所述驱动轮固定在所述转轴上。
15.根据上述技术方案，本发明的实施例至少具有以下效果：1、本技术相对设置的两条链由结构相同的若干链节铰接联接而成，在啮合前呈柔性状态，可自由弯曲，在啮合后则呈现出刚性的直线状态，且直线段的长度可以根据需要自由控制调节；通过两个啮合的链结构，具有较大的负载能力；2、本技术的链节上卡板的一侧设置了小凹槽和主凸起，另一侧设置了小凸起和主凹槽，两个链中的凸起和凹槽相配合，能够保证两个链的连接稳定，并通过链节内侧面和卡板外缘的连接，保证了两个链的连接稳定，使啮合段刚性好，负载能力大，性能稳定，能承受各向力；3、通过驱动机构控制啮合链节在壳体内收缩，自由段的链节可以根据具体使用场合进行收纳，刚性直线部的伸出长度可控制，控制方便。
附图说明
16.图1为本发明具体实施方式机械臂的整体结构示意图；图2为图1的剖视图；图3为图2不同状态的示意图；图4为本发明具体实施方式中啮合链节的结构示意图；图5为本发明具体实施方式中链节的示意图；图6为本发明具体实施方式中壳体的示意图；图7为本发明具体实施方式中驱动机构的示意图。
17.其中：100、啮合链节；110、链一；111、啮合段一；112、啮合处一；113、圆弧段一；114、自由段一；120、链二；121、啮合段二；122、啮合处二；123、圆弧段二；124、自由段二；130、链节；131、母铰支座；132、公铰支座；133、销轴；134、轴承；140、卡板；141、链节内侧面；142、小凹槽；143、主凸起；144、外凹槽；145、卡板外缘；146、小凸起；147、主凹槽；148、内凸起；150、联接座；200、机械手；300、壳体；310、壳体一；311、水平段；312、圆弧段；313、竖直段；314、出口；315、长槽；320、导槽一；321、水平导槽段一；322、圆弧导槽段一；323、竖直导槽段一；330、导槽二；331、水平导槽段二；332、圆弧导槽段二；333、竖直导槽段二；340、壳体二；400、驱动机构；410、减速电机；411、电机支架；412、电机轴；413、链轮一；414、驱动链；420、转轴；421、支撑板；422、支撑板；430、驱动轮；431驱动槽；440、链轮二。
具体实施方式
18.为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
19.需要说明的是，在本发明的描述中，术语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图中所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。本发明描述中使用的术语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”指的是附图中的方向，术语“内”、“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。
20.如图1至图7所示，一种直动伸缩臂，包括啮合链节100和壳体300，啮合链节包括结构相同的链一110和链二120，链一110和链二120均包括若干个依次铰接的链节130；壳体300包括依次设置的水平段311、圆弧段312和竖直段313，啮合链节100可移动的设置在壳体300内；当链一110和链二120在竖直段313及圆弧段312内时，链一110中的链节130和链二120中的链节130均处于自由状态；当链一110和链二120在水平段311内时，链一110中的链节130和链二120中的链节130相连接，以使链一110和链二120形成刚性直线部；刚性直线部位于壳体300外的部分可拆卸连接有机械手200。
21.本技术相对设置的两条链由结构相同的若干链节铰接联接而成，在啮合前呈柔性状态，可自由弯曲，在啮合后则呈现出刚性的直线状态，且直线段的长度可以根据需要自由控制调节；通过两个啮合的链结构，具有较大的负载能力。
22.下面通过一具体的实施例对本技术进行说明：啮合链节100由两条结构相同且相对设置的链一110和链二120组成，在链一110和链二120的右端共同与联接座150联结，在联接座150的外侧安装有机械手200。
23.链一110和链二120的结构相同，都是由若干链节130首尾铰接而成。
24.链一110的啮合段一111与链二120的啮合段二121处的各链节相互啮合联结。
25.链节130（见附图5）为异形件，可采用刚性金属材料制成，如不锈钢等。链节130的一端设有母铰支座131，另一端设有公铰支座132，相邻链节的母铰支座131与公铰支座132通过销轴133活动铰接联结（见附图4）。
26.在销轴133的两端还固定设有轴承134, 啮合链节100通过链节两侧的轴承134滚动或滑动设置在壳体300的导槽内。
27.在链节130的内侧偏一端还设有两平行的卡板140（卡板中间留空间以减轻链节总体重量）。各卡板140的一侧设有小凹槽142和主凸起143等，在卡板140的另一侧设有小凸起146和主凹槽147等。在两条链相对啮合时，主凸起143与主凹槽147相配合，小凹槽142与小凸起146相配合，卡板外缘145与链节内侧面141相贴合等。
28.在本实施例中，通过主凸起143与主凹槽147相配合，小凹槽142与小凸起146相配合并通过卡板外缘145与链节内侧面141贴合的设计方式，有效的保证了链一和链二的连接稳定，并保证了链一和链二连接形成的刚性直线部的强度，使刚性直线部能够承受很大的负载。
29.壳体300（见附图6），由两个结构对称的壳体一310和壳体二340对合固定联接而成。
30.壳体一310包括水平段311、圆弧段312、竖直段313三段开放的槽形壳体，右侧设有
出口314。
31.在壳体一310的槽底面上沿壳体一310两侧边分别设有导槽一320和导槽二330。
32.对应与壳体一的侧边形状，导槽一320也包括水平导槽段一321、圆弧导槽段一322、竖直导槽段一323三段。导槽二330包括水平导槽段二331、圆弧导槽段二332、竖直导槽段二333三段。导槽一320和导槽二330的宽度与销轴133的两端固定设有的轴承134外圆滚动配合。啮合链节100通过链节两侧的轴承134滚动（滑动）设置在壳体300的导槽内。
33.在壳体一310及壳体二340的水平段311的下侧边，与导槽对应处开设有长槽315。驱动轮430通过长槽315伸入到壳体内，与啮合链节100上链节两侧的轴承134啮合。
34.驱动机构400（见附图1、2、3、7），固定设置在壳体300的水平段的下方。由减速电机410、链轮一413、链轮二440、驱动链414、转轴420及驱动轮430等组成。
35.转轴420中部固定设有链轮二440，链轮二440的两端分别固定设有驱动轮430，驱动轮430上周向均布设有与啮合链节100上位于下方的链一的链节两侧的轴承134相匹配的驱动槽431。两驱动轮430的间距略宽于链节130的宽度。转轴420的两端分别与支撑板421和支撑板422转动联接，支撑板421和支撑板422固定安装在壳体的两外侧（见附图1）。两驱动轮430分别由壳体上设有的长槽315伸入壳体内，与链节两侧的轴承134啮合（见附图2、3）。
36.减速电机410通过电机支架411固定安装在壳体300的水平段的下方，位于两驱动轮430的一侧。电机轴412上固定设有链轮一413，减速电机410通过链轮一413、驱动链414及链轮二440驱动转轴420带动驱动轮430转动。
37.当驱动轮430顺时针转动驱动啮合链节100向右移动伸出时，在啮合处一112及啮合处二122处为啮合处。当驱动轮430逆时针转动驱动啮合链节100向左移动收回时，在啮合处一112及啮合处二122处为脱开啮合处。
38.在圆弧段一113和自由段一114及圆弧段二123和自由段二124处为脱开的自由状态。
39.本技术的工作过程如下：减速电机410，减速电机410通过链轮一413、驱动链414及链轮二440驱动转轴420带动驱动轮430转动。当驱动轮430顺时针转动时，驱动啮合链节100向右移动伸出，在啮合处一112及啮合处二122处各自由链节陆续进行啮合成一体后向右移动推出；机械手200到移动到指定位置后进行相关动作。
40.当驱动轮430逆时针转动时，驱动啮合链节100向左移动收回，在啮合处一112及啮合处二122，各啮合的链节陆续脱开啮合成自由状态后分别沿壳体上的导槽向左下方移动。
41.本技术具有如下特点：相对设置的两条链由结构相同的若干链节铰接联接而成，在啮合前呈柔性状态，可自由弯曲，在啮合后则呈现出刚性的直线状态，且直线段的长度可以根据需要自由控制调节。啮合段刚性好，负载能力大，性能稳定，能承受各向力。占用空间小，自由段的链节可以根据具体使用场合进行收纳。控制方便。
42.由技术常识可知，本发明可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。