[发明专利]有限尺寸空间内的大行程机械臂装置

摘要

本发明公开了一种有限尺寸空间内的大行程机械臂装置，包括一个固定臂、一个活动臂、一个电机、传动机构、活动臂行程限位装置和活动臂导向机构，采用步进电机驱动，通过同步带轮传动，带动与同步带固定的活动机械臂的伸缩，活动机械臂套于固定机械臂内，其移动的导向依靠安装于固定机械臂四周的滚动轴承，这样既可起到导向作用，又可减小摩擦力，减轻运动阻力。采用安装于固定臂四周的滚动轴承作为活动臂的导向，用于改变直线导轨作为导向需要较长固定臂的情况，以减小结构尺寸，同时获得大的导向范围和足够大的行程。本发明机械臂装置适宜在自动化设备中，需要大行程运动且空间尺寸有限的场合。

主权项

一种有限尺寸空间内的大行程机械臂装置，包括一个固定臂（4）、一个活动臂（11）、一个驱动电机（30）、传动机构、活动臂行程限位装置和活动臂导向机构，所述固定臂（4）的固定端装有固定臂立板（1），通过所述固定臂立板（1）使所述固定臂（4）的固定端与外部设备或设施固定连接，所述活动臂（11）在所述固定臂（4）内腔中直线往复移动实现机械臂的伸缩直线运动，所述活动臂（11）的自由端悬伸于所述固定臂（4）的自由端开口之外，所述活动臂（11）的自由端通过连接工作组件来完成目标动作，其特征在于：所述固定臂（4）和所述活动臂（11）皆为横截面为方形的直筒，所述驱动电机（30）为步进电机，所述驱动电机（30）通过一个电机固定板（31）安装在所述固定臂（1）的一侧，所述传动机构为皮带传动机构，包括同步带（18）、同样大小的一个主动同步带轮（5）和一个被动同步带轮（9），所述主动同步带轮（5）靠近所述固定臂（4）的固定端并固定安装于所述固定臂（4）内腔中，所述主动同步带轮（5）的轮轴一端通过带轮支撑板（28）转动支撑并通过一个联轴器（29）与所述驱动电机（30）的主轴同轴连接，所述主动同步带轮（5）的轮轴另一端同轴连接一根延伸轴（19），所述延伸轴（19）通过一个张紧侧板（21）转动支撑，所述带轮支撑板（28）和所述张紧侧板（21）皆与所述固定臂（4）固定安装连接，所述被动同步带轮（9）固定安装被动同步带轮固定轴（15）上，所述被动同步带轮（9）安装于活动臂（11）的内腔中，通过一个同步带支撑架（3）使所述被动同步带轮（9）相对于所述主动同步带轮（5）定位支撑，使包绕于所述主动同步带轮（5）上和所述被动同步带轮（9）上的同步带（18）张紧，所述活动臂（11）还通过一个同步带压板（17）和一个同步带托板（16）与同步带（18）锁紧连接，使所述同步带（18）牵拉所述活动臂（11）在所述固定臂（4）内腔中直线往复移动，所述活动臂行程限位装置安装于所述固定臂（4）上，所述活动臂行程限位装置包括所述活动臂（11）回缩极限位的限位装置和所述活动臂（11）伸长极限位的行程限位装置，每个所述行程限位装置皆包括行程开关（26）和传感器支架（12），所述行程开关（26）安装在所述传感器支架（12）上，所述传感器支架（12）安装在所述固定臂（4）上，对所述活动臂（11）的伸出和缩回的极限位进行约束，所述活动臂导向机构置于所述固定臂（4）和所述活动臂（11）之间，使所述活动臂（11）在所述固定臂（4）内腔中自由伸缩，所述活动臂导向机构为轮轨机构，包括设置于所述活动臂（11）的外表面上的凸起导向条和设置于所述固定臂（4）内表面上的滚轮机构，所述滚轮机构的滚轮分别沿着所述导向条行走实现所述活动臂（11）与所述固定臂（4）的相对移动，所述导向条沿着所述活动臂（11）运动方向延伸，至少4条所述导向条分别设置于所述活动臂（11）的外表面的4个侧面上，包括上下两条顶底支撑导向条（34）和左右两条侧面支撑导向条（37），沿每条所述导向条至少设有两组所述滚轮机构，所述滚轮机构包括滚轮支撑轴和滚轮，在所述固定臂（4）上开设的方形槽口，所述滚轮支撑座从所述固定臂（4）的外部封闭方形槽口，形成安装所述滚轮机构的开式滚轮箱，所述开式滚轮箱包括箱底壁和箱侧壁，所述箱底壁由滚轮支撑座形成，所述方形槽口侧壁形成所述箱侧壁，在方形槽口侧壁上还设有支撑所述滚轮支撑轴两端的轮轴支撑块，使滚轮机构以嵌入式安装于所述开式滚轮箱内，使所述滚轮在所述开式滚轮箱内转动，进而使所述滚轮沿着所述导向条行走，所述滚轮支撑座分别包括顶底滚轮支撑座（7）和侧面滚轮支撑座（24），所述轮轴支撑块也分别包括顶底轮轴支撑块（32）和侧面轮轴支撑块（36），所述滚轮支撑轴也分别包括顶底滚轮支撑轴（10）和侧面滚轮支撑轴（25），所述滚轮也分别包括顶底滚轮（8）和侧面滚轮（35），即位于所述固定臂（4）的上下内表面的开式滚轮箱由顶底滚轮支撑座（7）、顶底轮轴支撑块（32）和所述固定臂（4）上下开设的方形槽口侧壁形成，所述顶底轮轴支撑块（32）支撑所述顶底滚轮支撑轴（10）的两端，所述顶底滚轮支撑轴（10）带动所述顶底滚轮（8）转动，而位于所述固定臂（4）的侧面内表面的开式滚轮箱由侧面滚轮支撑座（24）、侧面轮轴支撑块（36）和所述固定臂（4）侧面开设的方形槽口侧壁形成，所述侧面轮轴支撑块（36）支撑所述侧面滚轮支撑轴（25）的两端，所述侧面滚轮支撑轴（25）带动所述侧面滚轮（35）转动。