CN108127646A - 一种调节臂 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种调节臂，包括底座和安装部，所述安装部用于连接外接设备，还包括连接于所述底座和所述安装部的调节装置，所述调节装置用于驱动所述安装部相对于所述底座绕X轴、Y轴和Z轴中的至少一者转动。本发明中，通过设置调节装置，使得该调节臂能够具有绕X轴、Y轴和Z轴三个方向转动的自由度，从而能够实现外接设备沿三个方向的转动，且通过沿三个方向转动运动的合成能够实现沿空间内任意方向的转动，进而能够根据需要调整外接设备的位置，使其处于能够实现外接设备相应功能的工作位置。
Description
技术领域
本发明涉及移动设备技术领域，特别涉及一种调节臂。
背景技术
在汽车、电子、工程机械等领域，具有各种机器人，例如：用于弧焊、点焊、装配、喷涂的机器人，用于搬运、上下料的机器人，用于包装、码垛、拆垛的机器人，以及用于密封涂胶的机器人。为了实现机器人的特定功能，其机械臂通常能够实现沿X轴、Y轴和Z轴三个方向的移动。
但是，在实际操作过程中，仅通过沿三个方向的移动可能并不能很好地实现机器人的功能，例如，当该机器人需要实现类似拧螺钉的操作时，上述机械臂显然不能满足要求。
有鉴于此，如何提供一种机械臂，该机械臂能够实现沿各方向的转动运动，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的为提供一种调节臂，包括底座和安装部，所述安装部用于连接外接设备，还包括连接于所述底座和所述安装部的调节装置，所述调节装置用于驱动所述安装部相对于所述底座绕X轴、Y轴和Z轴中的至少一者转动。
本发明中，通过设置调节装置，使得该调节臂能够具有绕X轴、Y轴和Z轴三个方向转动的自由度，从而能够实现外接设备沿三个方向的转动，且通过沿三个方向转动运动的合成能够实现沿空间内任意方向的转动，进而能够根据需要调整外接设备的位置，使其处于能够实现外接设备相应功能的工作位置。
可选地，所述调节装置包括固定轴和至少两组伸缩组件，所述固定轴的两端分别固定于所述底座和所述安装部，各所述伸缩组件均连接于所述安装部，并能够沿Z轴伸缩；
所述调节臂工作过程中，各所述伸缩组件沿Z轴的高度不完全相同。
可选地，所述安装部与各所述伸缩组件连接的位置为第一位置，与所述固定轴连接的位置为第二位置，各所述第一位置均匀分布于同一圆周，且所述第二位置位于所述圆周的圆心处。
可选地，所述伸缩组件包括相互配合的丝杠和滑台，还包括驱动件，所述滑台与所述安装部相连，所述丝杠的轴向沿Z轴，并能够在所述驱动件的驱动下转动，以带动所述滑台沿所述丝杠的轴向直线运动。
可选地，所述丝杠与步进电机的输出轴相连，所述步进电机为所述驱动件。
可选地，所述伸缩组件还包括连杆，所述连杆沿轴向的两端分别与所述滑台和所述安装部转动连接，且所述连杆与所述滑台之间、所述连杆与所述安装部之间均形成球面副。
可选地，所述连杆相对于Z轴倾斜。
可选地，所述伸缩组件还包括至少两个沿Z轴方向延伸的导向柱，所述导向柱穿过所述滑台，以使所述滑台能够沿所述导向柱升降。
可选地，所述调节臂还包括与所述伸缩组件对应设置的若干固定板，所述固定板通过固定架与所述底座固定；
所述导向柱固定于对应的所述固定板，所述丝杠与对应的所述固定板转动连接。
可选地，所述安装部包括与所述伸缩组件对应设置的至少两个安装块，各所述安装块与所述伸缩组件对应相连；
还包括用于连接外接设备的安装平台，各所述安装块和所述固定轴均固定于所述安装平台。
附图说明
图1为本发明所提供调节臂在一种具体实施例中的结构示意图；
图2为图1的另一视角的结构示意图；
图3为图1中的调节臂连接充电枪头时的结构示意图；
图4为图3的另一视角的结构示意图；
图5为图4中部分的局部放大图；
图6为图1的正视图；
图7为图6的A-A向剖视图；
图8为图6的B-B向剖视图。
图1-8中：
1调节臂、11底座、12安装块、13伸缩组件、131滑台、132连杆、1321第一球面、1322第二球面、133丝杠、134步进电机、135导向柱、14定位组件、141固定板、142固定架、1421定位柱、143固定轴、144固定块、1441凸台；
2安装平台、21安装孔、22定位块、23连接筋；
3充电枪头。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
请参考附图1-8，其中，图1为本发明所提供调节臂在一种具体实施例中的结构示意图；图2为图1的另一视角的结构示意图；图3为图1中的调节臂连接充电枪头时的结构示意图；图4为图3的另一视角的结构示意图；图5为图4中部分的局部放大图；图6为图1的正视图；图7为图6的A-A向剖视图；图8为图6的B-B向剖视图。
在一种具体实施例中，本发明提供一种调节臂1，如图1和图2所示，该调节臂1包括底座11和安装部，其中，安装部用于连接外接设备，以便通过该调节臂1实现外接设备位置的调整。同时，该调节臂1还包括连接于底座11和安装部的调节装置，其中，该调节装置用于驱动安装部相对于底座11绕X轴、Y轴和Z轴中的至少一者转动。
本发明中，通过设置调节装置，使得该调节臂1能够具有绕X轴、Y轴和Z轴三个方向转动的自由度，从而能够实现外接设备沿三个方向的转动，且通过沿三个方向转动运动的合成能够实现沿空间内任意方向的转动，进而能够根据需要调整外接设备的位置，使其处于能够实现外接设备相应功能的工作位置。
具体地，如图1和图2所示，该调节装置包括固定轴143和至少两组伸缩组件13，该固定轴143的两端分别连接底座11和安装部，从而使得该安装部连接有固定轴143的位置处于固定状态；同时，各伸缩组件13均连接于安装部，并能够朝Z轴的方向伸缩，从而使得该安装部与伸缩部件相连的位置能够随伸缩部件沿Z轴的伸缩运动而升降，且各伸缩组件14、固定轴143与安装部的连接位置不共线。
因此，通过设置固定轴143和伸缩组件，使得该安装部的一部分固定，另一部分能够沿Z轴升降。同时，该调节臂1工作过程中，各伸缩组件13沿Z轴的高度不完全相同，从而使得安装部沿Z轴方向的高度不同，当伸缩组件13不断伸缩时，使得该安装部处于旋转状态，且通过改变各伸缩组件13的伸缩量，能够实现安装部沿不同方向、不同角度的旋转。
需要说明的是，上述固定轴143的轴向以及伸缩组件13的伸缩方向并非必须沿Z轴的方向，也可沿X轴或Y轴方向。同时，伸缩组件13沿Z轴的高度指的是该伸缩部件13与安装部相连处沿Z轴的高度。
当然，上述调节装置也可采用本领域常用的其它转动机构。例如，安装部可连接沿X轴、Y轴和Z轴三个方向设置齿轮传动机构，通过三个齿轮传动机构的配合实现安装部的转动；或者，也可设置液压缸-连杆机构实现，液压缸的活塞杆伸缩时，能够驱动连杆机构摆动，从而带动安装部转动。
而本实施例中的调节装置通过若干伸缩量不同的伸缩组件13实现安装部的旋转，具有结构简单、占据空间小的优点。
更具体地，如图1、图2和图6所示，上述伸缩组件13包括相互配合的丝杠133和滑台131，还包括驱动件，其中，滑台131与安装部相连，该丝杠133的轴线沿Z轴，并能够在驱动件的驱动下转动，从而带动滑台131沿Z轴直线运动，进而通过滑台131带动安装部沿Z轴升降。
可以理解，上述伸缩组件13的伸缩运动并非必须通过丝杠133和滑台131实现，也可采用本领域常用的其它能够实现直线运功的机构，例如：也可采用齿轮齿条传动机构，齿条沿Z轴设置，并与安装部相连，齿轮与驱动件相连，齿轮转动过程中带动齿条沿Z轴直线运动；或者，上述伸缩组件13也可包括液压缸，该液压缸的活塞杆沿Z轴设置，并与安装部相连，活塞杆伸缩时，带动安装部沿Z轴升降。
更具体地，上述丝杠133的驱动件为步进电机134，各伸缩组件13中，各步进电机134能够精确控制各丝杆133的转速和转动时间，从而精确控制安装部的转动，进而提高该调节臂1的调节精度。
本实施例中，步进电机134控制丝杆133和滑台131的伸缩组件13结构简单，且便于控制。
进一步地，该伸缩组件13还包括连杆132，该连杆132两端分别连接滑台131和安装部，从而通过连杆132将滑台131的直线运动传递至安装部。
本实施例中，通过设置连接滑台131和安装部的连杆132，与滑台131与安装部直接相连相比，能够节省驱动力。
具体地，如图6所示，该连杆132沿轴向的两端分别具有第一球面1321和第二球面1322，且该第一球面1321和第二球面1322均为凸球面，滑台131设置有与该第一球面1321配合的凹球面，安装部设置有与第二球面1322配合的凹球面，从而使得滑台131与第一球面1321之间形成第一球面副，安装部与第二球面1322之间形成第二球面副。
因此，连杆132的两端分别与滑台131和安装部转动连接，从而使得滑台131与安装部之间能够相对转动，且二者之间运动的传递更加灵活，并降低各伸缩组件13由于伸缩量不同而造成连杆132受到较大的扭矩，从而起到保护连杆132的作用，以提高各部件的使用寿命。
更具体地，如图6所示，连杆132相对于Z轴倾斜，从而能够避免连杆132在滑台131与安装部之间传递运动时发生卡死现象。
进一步地，如图6所示，该伸缩组件13进一步包括若干沿Z轴延伸的导向柱135，其中，在同一伸缩组件13内，导向柱135穿过滑台131，以使滑台131能够沿该导向柱135直线运动。
本实施例中，该伸缩组件13包括两个导向柱135，且各导向柱135的截面为圆形，当设置两个导向柱135时，能够防止滑台131发生转动，从而保证其工作过程中仅能够沿导向柱135直线运动。当然，也可仅包括一个导向柱，且该导向柱的截面为方形或多边形，此时，该导向柱同样能够防止滑台131转动。但是，本实施例中，截面为圆形的导向柱135在起到导向作用和防止转动的同时，能够降低滑台131直线运动过程中与导向柱之间的磨损。
以上各实施例中，对于安装部来说，与各伸缩组件13相连的位置为第一位置，与固定轴143相连的位置为第二位置，各第一位置均匀分布于同一圆周上，且第二位置位于该圆周的圆心处。因此，在垂直于Z轴的平面内，固定轴143与各伸缩组件13之间的距离相等。
本实施例中，当各伸缩组件13均匀分布、且与固定轴143之间的距离相同时，使得该调节臂1的转动更加容易控制，且各部件工作过程中的稳定性较高。
如图1-8所示的实施例，该调节臂1包括3个伸缩组件13，且各伸缩组件13之间成120度角分布，固定轴143设置于三个伸缩组件13围成的圆周的圆心，其与各伸缩组件13之间的距离为该圆周的半径。当然，该调节臂1也可设置有4组伸缩组件13，或者更多，本发明中对伸缩组件13的个数不作限定。
另一方面，如图1-8所示，上述调节装置还包括定位组件14，用于定位伸缩组件13的各部件。具体地，如图6所示，该定位组件14包括若干固定板141和固定架142，各固定板141的数量不少于伸缩组件13的数量，且各固定板141通过固定架142与底座11固定，各导向柱135固定于对应的固定板141，同时，各丝杠133与对应的固定板141转动连接，从而使得该丝杠133能够自由转动。
同时，如图6所示，各固定板141位于安装部与底座11之间，并与安装部之间沿Z轴方向具有预定距离，即固定板141的高度低于安装部。
具体地，如图1和图2所示，由于上述伸缩组件13沿Z轴的尺寸较大，为了提高其各部件的安装稳定性，该安装架142包括三层结构，且各层结构之间通过定位柱1421与底座11相连。同时，该固定架142还包括用于固定电机143的电机固定架，该电机固定架用于将电机143固定于底座11。
上述各实施例中，如图3和图4所示，该调节臂1还包括用于安装外接设备的安装平台2，从而使得外接设备能够通过该调节臂1调整工作位置。
同时，如图1和图2所示，上述安装部包括至少两个安装块12，各安装块12与伸缩组件13对应设置，并一一对应相连，从而使得各安装块12在伸缩组件13的驱动下沿Z轴方向具有不同的高度，且该安装平台2与各安装块12固定连接，从而当各安装块12高度不同时，该安装平台2能够转动。
具体地，如图4和图5所示，该安装平台2具体可为开设有安装孔21的板状结构，且该安装孔21中部设置有定位块22，该定位块22与安装孔21侧壁之间通过若干连接筋23相连，从而使得该安装孔21包括若干由连接筋23分割的小孔。
同时，如图5所示，上述各安装块12固定于安装孔21外侧的实体部分，上述固定轴143顶部连接有固定块144，该固定块144外周具有若干沿其径向凸出的凸台1441，且该固定块144与安装平台2的定位块22相适配并固定连接，同时，各凸台1441与对应的连接筋23相抵并固定连接，从而实现固定轴143与安装平台2之间的固定。
本发明图3-7所示的实施例中，该安装平台2用于连接充电枪头3，该充电枪头3能够用于用电设备的充电，特别是移动用电设备，例如电动汽车等，通过与该调节臂1相连，能够通过转动实现充电枪头3位置的调整，以方便实现用电设备的充电过程。
当然，该调节臂1的安装平台2也可用于连接其他需要调整位置的外接设备，并不仅限于用于机器人，因此，本发明对该调节臂1的使用范围不作限定。
以上对本发明所提供的一种调节臂进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
Claims (10)
1.一种调节臂，包括底座(11)和安装部，所述安装部用于连接外接设备，其特征在于，还包括连接于所述底座(11)和所述安装部的调节装置，所述调节装置用于驱动所述安装部相对于所述底座(11)绕X轴、Y轴和Z轴中的至少一者转动。
2.根据权利要求1所述的调节臂，其特征在于，所述调节装置包括固定轴(143)和至少两组伸缩组件(13)，所述固定轴(143)的两端分别固定于所述底座(11)和所述安装部，各所述伸缩组件(13)均连接于所述安装部，并能够沿Z轴伸缩；
所述调节臂(1)工作过程中，各所述伸缩组件(13)沿Z轴的高度不完全相同。
3.根据权利要求2所述的调节臂，其特征在于，所述安装部与各所述伸缩组件(13)连接的位置为第一位置，与所述固定轴(143)连接的位置为第二位置，各所述第一位置均匀分布于同一圆周，且所述第二位置位于所述圆周的圆心处。
4.根据权利要求2所述的调节臂，其特征在于，所述伸缩组件(13)包括相互配合的丝杠(133)和滑台(131)，还包括驱动件，所述滑台(133)与所述安装部相连，所述丝杠(133)的轴向沿Z轴，并能够在所述驱动件的驱动下转动，以带动所述滑台(131)沿所述丝杠(133)的轴向直线运动。
5.根据权利要求4所述的调节臂，其特征在于，所述丝杠(133)与步进电机(134)的输出轴相连，所述步进电机(134)为所述驱动件。
6.根据权利要求4所述的调节臂，其特征在于，所述伸缩组件(13)还包括连杆(132)，所述连杆(132)沿轴向的两端分别与所述滑台(131)和所述安装部转动连接，且所述连杆(132)与所述滑台(131)之间、所述连杆(132)与所述安装部之间均形成球面副。
7.根据权利要求6所述的调节臂，其特征在于，所述连杆(132)相对于Z轴倾斜。
8.根据权利要求4所述的调节臂，其特征在于，所述伸缩组件(13)还包括至少两个沿Z轴方向延伸的导向柱(135)，所述导向柱(135)穿过所述滑台(131)，以使所述滑台(131)能够沿所述导向柱(135)升降。
9.根据权利要求8所述的调节臂，其特征在于，所述调节臂(1)还包括与所述伸缩组件(13)对应设置的若干固定板(141)，所述固定板(141)通过固定架(142)与所述底座(11)固定；
所述导向柱(135)固定于对应的所述固定板(141)，所述丝杠(133)与对应的所述固定板(141)转动连接。
10.根据权利要求2-9中任一项所述的调节臂，其特征在于，所述安装部包括与所述伸缩组件(13)对应设置的至少两个安装块(12)，各所述安装块(12)与所述伸缩组件(13)对应相连；
还包括用于连接外接设备的安装平台(2)，各所述安装块(12)和所述固定轴(143)均固定于所述安装平台(2)。
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