丝杠驱动多节折叠伸缩机械臂的制作方法

本发明涉及伸缩装置技术领域，具体涉及一种通过丝杠驱动的多节伸缩机械臂。

背景技术：

目前，常用的伸缩装置有液压油缸、电动推杆、气缸等，这些装置存在行程有限的问题，一般不超过2米，长度越高对加工工艺和整体配件的要求越高，并且都有固定长度的外壳装置，不适用于空间小而要求行程大的情况，动力装置为各种压缩机，功率大能耗高。

智能制造中也经常使用到六轴轻量化机器人，此类机器人有载重量小，成本高的特点，如焊接、物料搬运生产线，载重量多在10KG以内，成本在10万元以上，并且结构复杂维护困难,不适用于要求载重量大、整体机器成本低的场合。

市场上缺少载重量大，行程长、控制精度高、成本低并且自身占用空间小而又结构简单的产品。

技术实现要素：

为了克服现有机械升降伸缩装置行程小、浪费空间、成本高等缺点，本发明提供一种采用丝杠驱动的多节折叠伸缩机械臂，通过安装不同数量的关节，可以随意调整本机械的长度，仅通过丝杠驱动第一层关节的开合，就能成倍放大丝杠行程，总行程为关节总量与丝杠行程的乘积，实现了短行程转化为长行程的作用；多节伸缩结构，关节由两根等长的方形管状物体组成，在工作时所有关节完全闭合，可以提供所有关节总长度的行程，不工作时可以收回，仅占用所有关节总宽度的空间；管状物表面等距离制作三个通孔，所有管状物表面的孔距完全相同，制作简单成本低。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种通过丝杠驱动的多节伸缩机械臂，包括顶部固定连接板，中部为多节可伸缩结构，底部为驱动关节运动的丝杠及运动支撑装置，最下面为固定底座。两根方形管状物交叉构成一个关节，根据具体的行程要求，关节数量可以增减，最少仅需要两组关节就可以组成本发明的最简结构。关节的数量为双数，当具有两组以上关节时，关节之间通过轴连接，两端通过螺母固定。

上述的丝杠驱动多节伸缩机械臂，顶部固定连接板为立体平板加两侧竖板构成，竖板一端与最顶部关节的一侧通过轴连接，竖板另一端沿关节伸缩方向开槽，顶部关节的另一侧与轴固定连接后，轴在两侧竖板槽内可滑动，两侧竖板形状完全相同。

上述的丝杠驱动多节伸缩机械臂，中部多关节伸缩结构，具体数量可以根据行程增减，最少两组关节并列并通过轴连接在一起，最多数量为自重超过关节承受能力时的数量，通过关节的顺序连接和并列组合成为一个立体的伸缩结构。

上述的丝杠驱动多节伸缩机械臂，所述中部关节伸缩结构中的关节，为两根方形管状物组成，管状物表面等距离制作三个通孔，所有管状物表面的孔距完全相同，关节两个管状物之间有耐磨垫片，伸缩不频繁的场合下也可不安装耐磨垫片。

上述的丝杠驱动多节伸缩机械臂，底部驱动关节运动的丝杠及运动支撑装置，丝杠即可以采用传动效率高的滚珠丝杠，也可以采用传动载荷大的梯形丝杠，运动支撑装置为直线导轨和滑块的组合，两根导轨和丝杠对称分布，通过两端的固定挡板连接在一起，实现顺畅的往复直线运动，最底部关节的两根轴，一根与固定挡板的一侧连接在一起，另一根与丝杠上的螺母滑块固定板连接在一起。

上述的丝杠驱动多节伸缩机械臂，所述的底部驱动关节运动的丝杠及运动支撑装置中的固定挡板，在与关节并列安装方向相同的方向上，根据轴的直径开孔，最底部关节的一侧通过轴与固定挡板连接。

上述的丝杠驱动多节伸缩机械臂，底部驱动关节运动的丝杠及运动支撑装置中的螺母滑块固定板，为连接丝杠螺母、螺母两侧导轨滑块和底部关节另一侧轴的连接件。

上述的丝杠驱动多节伸缩机械臂，所述丝杠的动力驱动装置，包括但不限于电机减速机、旋转气缸等动力来源。

上述的丝杠驱动多节伸缩机械臂，最下面的固定底座，为平板形状，表面通过螺杆连接丝杠的两端固定板，同时可以与另外一组丝杠驱动多节伸缩机械臂连接起来，实现多向的伸缩运动。

本发明的有益效果是，本发明机械臂结构通过驱动丝杠的运动，可以实现小功率运动装置驱动大载荷的效果，同等载荷下降低了功耗，同时丝杠运动过程可以实现行程精确控制，可折叠的关节结构便于行程的增减，制作工艺简单，最顶端和最低端的固定板可以方便的实现不同方向的运动组合，克服了现有结构占用空间、结构复杂成本高的缺点。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1为本发明示意图；

图2为基本关节结构示意图；

图3为底部丝杠驱动结构示意图；

图4为顶部连接固定板示意图；

图5为驱动丝杠安装在运动支撑装置单侧纵向的示意图；

图6位驱动丝杠安装在运动支撑装置中间纵向的示意图；

图7位驱动丝杠安装在运动支撑装置斜向的示意图。

图中1.顶部固定连接板，2.连接板侧面滑动槽，3.连接板侧面轴固定孔，4.关节连接轴，5.方形管状物，6.管状物中心连接螺杆，7.固定挡板轴孔，8.带轴孔的螺母滑块固定板，9.固定挡板，10.丝杠，11.固定底座，12.槽内滚动轴，13.耐磨垫片，14.管状物中心连接螺母，15.支撑装置导轨滑块，16.螺母滑块轴孔，17.丝杠和支撑装置安装孔,18.旋转动力提供装置。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

【实施例1】

通过不同的安装方向，本发明可以实现垂直方向和水平方向上的伸缩运动。例如：把固定底座11安装在一个水平面上，根据预设的高度计算需要的基本关节结构数量，调整方形管状物5的总数量来达到目的。方形管状物5两两一组，首先通过管状物中心连接螺杆6连接在一起，螺杆一侧通过管状物中心连接螺母14固定。然后依次通过关节连接轴4从低到高连接成整体。最顶部两根关节连接轴4，一根固定在连接板侧面轴固定孔3内，一根作为槽内滚动轴12，在连接板侧面滑动槽2内滚动，最底部的两根关节连接轴4，一根穿过固定挡板轴孔7并固定在一起，另一根穿过螺母滑块轴孔16与带轴孔的螺母滑块固定板8连接在一起。在丝杠10上运动。丝杠10和支撑装置导轨滑块15,通过两端的固定挡板9连接在一起，共同安装在固定底座11上。丝杠10的安装方向分为底部横向、单侧纵向、中间纵向、斜向四种，通过选择不同的关节连接轴4和固定挡板轴孔7，选择不同的关节连接轴4和螺母滑块轴孔16，实现底部横向、单侧纵向、斜向三种连接方式。选择相邻或者不相邻的管状物中心连接螺杆6，实现纵向的安装。丝杠10通过旋转动力提供装置18，利用丝杠本身的杠杆原理和传动效率高的特性，可以实现低功率的动力提供装置18，驱动大载荷。最顶部固定连接板1，可以安装各种不同的执行装置如抓取、搬运、拍摄设备。

本实例既可以单独使用，也可以多个组合在一起，实现空间范围内的360度运动。

【实施例2】

通过增加基本关节结构数量，不断增加方形管状物5的总数量和抗压抗拉耐弯折的物理特性，对固定底座11在水平面上进行固定，可以用作高层建筑救生装置。

方形管状物5两两一组，首先通过管状物中心连接螺杆6连接在一起，螺杆一侧通过管状物中心连接螺母14固定。然后依次通过关节连接轴4从低到高连接成整体。最顶部两根关节连接轴4，一根固定在连接板侧面轴固定孔3内，一根作为槽内滚动轴12，在连接板侧面滑动槽2内滚动，最底部的两根关节连接轴4，一根穿过固定挡板轴孔7并固定在一起，另一根穿过螺母滑块轴孔16与带轴孔的螺母滑块固定板8连接在一起。在丝杠10上运动。丝杠10和支撑装置导轨滑块15,通过两端的固定挡板9连接在一起，共同安装在固定底座11上。丝杠10通过旋转动力提供装置18。不安装最顶部固定连接板1，在同一水平面的关节连接轴4之间安装安全网，多层安全网可以保证逃生人员的安全。

【实施例3】

通过增加关节结构数量，不断增加方形管状物5的总数量和抗压抗拉耐弯折的物理特性，对固定底座11在水平面上进行固定，同时把关节连接轴4和管状物中心连接螺杆6与建筑物墙体通过管状物中心连接螺母14固定，可以作为现有塔吊装置的替代设备。

方形管状物5两两一组，首先通过管状物中心连接螺杆6连接在一起，螺杆一侧通过管状物中心连接螺母14固定，另一侧与建筑外墙体固定。然后依次通过关节连接轴4从低到高连接成整体，每个轴同时与建筑外墙体固定。最顶部两根关节连接轴4，一根固定在连接板侧面轴固定孔3内，一根作为槽内滚动轴12，在连接板侧面滑动槽2内滚动，最底部的两根关节连接轴4，一根穿过固定挡板轴孔7并固定在一起，另一根穿过螺母滑块轴孔16与带轴孔的螺母滑块固定板8连接在一起。在丝杠10上运动。丝杠10和支撑装置导轨滑块15,通过两端的固定挡板9连接在一起，共同安装在固定底座11上。丝杠10通过旋转动力提供装置18，利用丝杠本身的杠杆原理和传动效率高的特性，可以实现低功率的动力提供装置18，驱动大载荷。最顶部固定连接板1上安装塔吊操作装置和水平方向上的关节结构，实现替代现有塔吊的功能。