CN109607395B - 一种机械臂 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种机械臂，包括机械臂支撑座、伸缩臂、抓举部件、俯仰驱动部件、伸缩驱动部件和摆动驱动部件，由于伸缩臂至少有两节，并且伸缩臂靠近抓举部件的一节可滑动地固定在与其相连的另一节的内部，使得机械臂具备了多倍行程，可以适应不同的工作环境，同时，俯仰驱动部件、伸缩驱动部件和摆动驱动部件分别从多个方向调整机械臂的高度，长度和机械手的角度，使得机械手可以在煤矿井下完成摆动、俯仰、伸缩等各种的复杂工作，能适应井下复杂的施工作业环境。

Description

一种机械臂

技术领域

本发明涉及汽车部件领域，具体涉及一种用于矿用抓举车的机械臂。

背景技术

近年来，随着工程机械行业的快速发展，对工程车辆结构技术的改进和安全性舒适性等方面也提出了更高的要求。

目前，市面上的井下矿用车辆或设备的机械臂结构简单，在进行煤矿井下综采工作时，往往只能完成一项工作，比如吊装或者托运，由于煤矿井下综采工作环境复杂，往往需要完成多个工作，现有的机械臂无法在煤矿井下完成摆动、俯仰、伸缩、旋转和开合这几种运动集成的复杂工作，并且现有的机械臂前端的工作部件无法更换，不能适应井下复杂的施工作业环境。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种多自由度、能实现不同动作要求的机械臂。

为了实现上述的目的，本发明采用了如下的技术方案：

在一个总体方面，提供一种机械臂，包括机械臂支撑座、伸缩臂、抓举部件、俯仰驱动部件、伸缩驱动部件和摆动驱动部件，其中：

机械臂支撑座固定在车架上；

伸缩臂的一端与机械臂支撑座铰接，伸缩臂的另一端与抓举部件固定连接，伸缩臂至少有两节，伸缩臂靠近抓举部件的一节可滑动地固定在与其相连的另一节的内部；

俯仰驱动部件包括俯仰油缸，俯仰油缸的一端与机械臂支撑座铰接，另一端与伸缩臂铰接；

伸缩驱动部件包括伸缩油缸，伸缩油缸两端分别与伸缩臂的两端铰接；

抓举部件包括抓举臂、快速连接器和机械手，抓举臂的一端与伸缩臂的另一端固定连接，抓举臂的另一端与快速连接器铰接，快速连接器与机械手相铰接。

摆动驱动部件包括小臂摆动油缸，小臂摆动油缸的一端与抓举臂铰接，另一端与快速连接器铰接。

优选的，伸缩臂分为三节，分别为大臂、中臂和小臂，大臂的一端与机械臂支撑座铰接，中臂的一端可滑动地套接在大臂的另一端的内部，小臂的一端可滑动地套接在中臂的另一端的内部，小臂的另一端与抓举臂固定连接。

优选的，俯仰油缸的固定端与机械臂支撑座铰接，俯仰油缸的伸缩端与大臂远离机械臂支撑座的端部铰接。

优选的，伸缩油缸为双杆液压缸，伸缩油缸的第一伸缩端与抓举臂铰接，伸缩油缸的第二伸缩端与大臂朝向机械臂支撑座的端部铰接，伸缩油缸的管身与中臂铰接。

优选的，机械臂还包括大臂调整滑块和中臂调整滑块，大臂调整滑块套接固定在大臂靠近中臂的端部，俯仰油缸的伸缩端与大臂调整滑块铰接，中臂调整滑块套接固定在中臂靠近小臂的端部，伸缩油缸的管身与中臂调整滑块铰接。

优选的，大臂调整滑块和中臂调整滑块均包括上滑块、下滑块、滑块支撑架和若干调整螺栓，上滑块和下滑块相对布置在滑块支撑架内部，滑块支撑架套接固定在相应的臂的端部，若干调整螺栓一端插设在上滑块内，另一端通过螺母与滑块支撑架固定连接。

优选的，机械手包括抓木器，抓木器包括回转盘、液压马达、抓斗液压缸、抓斗连接架，第一铰接座、第二铰接座、第一爪瓣和第二爪瓣，其中：

回转盘上端设置有两根连接轴，两根连接轴分别与快速连接器的两个卡口铰接；

液压马达固定在回转盘上，液压马达与回转盘相配合；

抓斗连接架上端与回转盘下端固定连接；

第一铰接座和第二铰接座对称设置在抓斗连接架长度方向上的两端，第一铰接座和第二铰接座均包括两个三角型铰接板和连接两个三角铰接板的第一销轴、第二销轴和第三销轴；

抓斗液压缸的两端分别与两个第一销轴铰接，抓斗连接架长度方向上的两端分别与两个第二销轴铰接；

第一爪瓣有两个，分别铰接在第一铰接座的第二销轴和第三销轴的两端；

第二爪瓣有两个，分别铰接在第二铰接座的第二销轴和第三销轴的两端。

优选的，机械手还包括起重叉，起重叉，起重叉包括叉架和铲叉，叉架与回转盘的远离车身的连接轴铰接，铲叉固定在叉架背离回转盘的端面上。

优选的，机械臂还包括第一连杆和第二连杆，第一连杆一端与抓举臂铰接，第一连杆的另一端与小臂摆动油缸铰接，第二连杆一端与小臂摆动油缸铰接，另一端与快速连接器铰接。

优选的，抓举臂包括臂架和支撑座，支撑座固定在臂架上端，支撑座与小臂摆动油缸铰接，臂架套接在小臂远离中臂的端部。

本发明提供了一种机械臂，由于伸缩臂至少有两节，并且伸缩臂靠近抓举部件的一节可滑动地固定在与其相连的另一节的内部，使得机械臂具备了多倍行程，可以适应不同的工作环境，同时，俯仰驱动部件、伸缩驱动部件和摆动驱动部件分别从多个方向调整机械臂的高度，长度和机械手的角度，使得机械手可以在煤矿井下完成摆动、俯仰、伸缩等各种的复杂工作，能适应井下复杂的施工作业环境。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的机械臂的结构示意图；

图2是本发明的抓举部件结构示意图；

图3是本发明的抓举部件和小臂的装配结构示意图；

图4是本发明的调整滑块的装配结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1是本发明的机械臂的结构示意图，如图1所示，本发明实施例公开的一种机械臂，包括机械臂支撑座1、伸缩臂、抓举部件、俯仰驱动部件、伸缩驱动部件和摆动驱动部件。

具体的，机械臂支撑座1包括底板和设置在底板上的两个侧板，两个侧板分别固定在底板的两边，底板通过螺栓固定在车架上，并且，两个侧板之间还连接有横梁，起到加强机械臂支撑座1的强度的作用。

进一步的，伸缩臂分为三节，分别为大臂3、中臂7和小臂9，小臂9可滑动地套接在中臂7内部，中臂7可滑动地套接在大臂3内部，并且小臂9.中臂7和大臂3的长度相同。大臂3远离中臂7的端部与机械臂支撑座1的上端铰接，即大臂3远离中臂7的端部夹持在两个侧板之间，小臂9远离中臂7的端部与抓举部件固定连接，通过小臂9在中臂7内部的滑动和中臂7在大臂3内部的滑动，将整个机械臂的工作范围扩大到3倍。

进一步的，俯仰驱动部件包括俯仰油缸2，俯仰油缸2的一端与机械臂支撑座1的底部相铰接，另一端与大臂3朝向中臂7的端部相铰接，当俯仰油缸2伸长时，俯仰油缸2推动大臂3向上抬起，使得机械手的位置升高，从而扩大了机械手的工作范围。

具体的，俯仰油缸2的固定端与机械臂支撑座1铰接，俯仰油缸2的伸缩端与大臂3远离机械臂支撑座1的端部铰接。

进一步的，伸缩驱动部件包括伸缩油缸8，伸缩油缸8为双杆液压缸，伸缩油缸8的第一伸缩端朝向抓举部件，伸缩油缸8的第二伸缩端朝向机械臂支撑座1，伸缩油缸8的第一伸缩端铰接在小臂9的端部，伸缩油缸8的第二伸缩端与大臂3朝向机械臂支撑座1的端部铰接，伸缩油缸8的管身与中臂7朝向小臂9的端部固定连接，当伸缩油缸8的第一伸缩端伸长或缩短时，小臂9可以随着伸缩油缸8的第一伸缩端一起伸长或缩短，当伸缩油缸8的第二伸缩端伸长或缩短时，中臂7可以随着伸缩油缸8的第二伸缩端伸长或缩短。

图3是本发明的抓举部件和小臂的装配结构示意图，如图3所示，抓举部件包括抓举臂、快速连接器13和机械手，抓举臂的一端与伸缩臂固定连接，抓举臂的另一端与快速连接器 13铰接，快速连接器13与机械手相铰接，通过快速连接器13的铰接固定，机械手可以稳定的固定，并且快速连接器13方便打开，可以随时将机械手拆下，方便机械手的更换与维修。

具体的，抓举臂包括臂架16和支撑座17，支撑座17通过螺栓固定在臂架16上端，支撑座17包括支撑底板和设置在支撑底板上的两个支撑侧板，两个支撑侧板的两个端面上均设置有轴承座，摆动驱动部件包括小臂摆动油缸10，小臂摆动油缸10的一端通过一个销轴固定在轴承座上与支撑座17铰接，另一端与快速连接器13铰接，并且，伸缩油缸8的第一伸缩端与支撑座17相铰接，伸缩油缸8的第一伸缩端通过拉动支撑座17来带动小臂9滑动。

进一步的，臂架16的一端为方柱形，该方柱形端口套接在小臂9远离中臂7的端部，通过螺栓与小臂9固定连接，臂架16的另一端设置有四个相对布置在臂架16两边的轴孔，其中，位于下方的轴孔与快速连接器13铰接，位于上方的轴孔上设置有第一连杆11，第一连杆11一端与臂架16铰接，第一连杆11的另一端与小臂摆动油缸10的伸缩端铰接，同时小臂摆动油缸10的伸缩端的销轴上海设置有第二连杆12，第二连杆12另一端则与快速连接器 13铰接。第一连杆11，第二连杆12、快速连接器13和臂架16之间围绕形成一个平行四边形，当小臂摆动油缸10伸长或缩短时，会拉动快速连接器13围绕快速连接器13和臂架16 之间的铰接点转动，使得快速连接器13和第二连杆12之间的铰接点下降或抬起，从而实现机械手的摆动。

进一步的，机械臂还包括大臂调整滑块41和中臂调整滑块42，大臂调整滑块41固定在大臂3靠近中臂7的端部，俯仰油缸2的伸缩端与大臂调整滑块41铰接，中臂调整滑块42固定在中臂7靠近小臂9的端部，伸缩油缸8的管身与中臂调整滑块42铰接。

图4是本发明的调整滑块的装配结构示意图，如图4所示，大臂调整滑块41和中臂调整滑块42均包括上滑块6、下滑块5、滑块支撑架和若干调整螺栓18，上滑块6和下滑块5相对布置在滑块支撑架内部，滑块支撑架套接固定在相应的臂的端部，若干调整螺栓一端插设在上滑块6内，另一端通过螺母与滑块支撑架固定连接，为保证华东的稳定性，在机械臂工作一段时间后，需要通过调整若干调整螺栓18的松紧，使得上滑块6和下滑块5与相套接的机械臂之间的距离为0.5mm。

图2是本发明的抓举部件结构示意图，如图2所示，机械手包括抓木器14，抓木器14包括回转盘141、液压马达142、抓斗液压缸143、抓斗连接架144，第一铰接座145、第二铰接座146、第一爪瓣147和第二爪瓣148，其中：

回转盘141上端设置有两根连接轴，两根连接轴分别与快速连接器13的两个卡口铰接；当快锁连接器松开，回转盘141可以顺利取下，从而实现机械手得更换。

进一步的，液压马达142固定在回转盘141的侧壁上，液压马达142与回转盘141相配合；当液压马达142转动时，可以推动回转盘141座360°回转，从而带动抓木器14底部的爪子旋转。

进一步的，抓斗连接架144上端与回转盘141下端固定连接，第一铰接座145和第二铰接座146对称设置在抓斗连接架144长度方向上的两端，第一铰接座145和第二铰接座146均包括两个三角型铰接板和连接两个三角铰接板的第一销轴、第二销轴和第三销轴，抓斗液压缸143的两端分别与两个第一销轴铰接，抓斗连接架144长度方向上的两端分别与两个第二销轴铰接。

进一步的，第一爪瓣147有两个，分别铰接在第一铰接座145的第二销轴和第三销轴的两端，第二爪瓣148有两个，分别铰接在第二铰接座146的第二销轴和第三销轴的两端。当抓斗液压缸143伸长时，第一爪瓣147和第二爪瓣148闭合实现抓举功能，当抓斗液压缸143 收缩时，第一爪瓣147和第二爪瓣148张开实现松开功能。

进一步的，机械手还包括起重叉15，起重叉15，起重叉包括叉架和铲叉，叉架与回转盘 141的远离车身的连接轴铰接，铲叉固定在叉架背离回转盘141的端面上。

作为本发明的又一实施例，伸缩臂分为两节，分别为大臂和小臂，小臂可滑动地套接在大臂内部，并且小臂和大臂的长度相同。大臂远离小臂的端部与机械臂支撑座的上端铰接，即大臂远离小臂的端部夹持在两个侧板之间，小臂远离大臂的端部与抓举部件固定连接，通过小臂在大臂内部的滑动将整个机械臂的工作范围扩大到2倍。同时，伸缩驱动部件包括伸缩油缸，伸缩油缸为单杆液压缸，伸缩油缸的伸缩端铰接在小臂的端部，伸缩油缸的固定端与机械臂支撑座的端部铰接，当伸缩油缸的伸缩端伸长或缩短时，小臂可以随着伸缩油缸的伸缩端一起伸长或缩短。

本说明书的实施例提供了一种机械臂，由于伸缩臂至少有两节，并且伸缩臂靠近抓举部件的一节可滑动地固定在与其相连的另一节的内部，使得机械臂具备了多倍行程，可以适应不同的工作环境，同时，俯仰驱动部件、伸缩驱动部件和摆动驱动部件分别从多个方向调整机械臂的高度，长度和机械手的角度，使得机械手可以在煤矿井下完成摆动、俯仰、伸缩等各种的复杂工作，能适应井下复杂的施工作业环境。

上述对本说明书特定实施例进行了描述。其它实施例在所附权利要求书的范围内。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。

Claims (7)

1.一种机械臂，其特征在于，包括机械臂支撑座(1)、伸缩臂、抓举部件、俯仰驱动部件、伸缩驱动部件和摆动驱动部件，其中：

所述机械臂支撑座(1)固定在车架上；

所述伸缩臂分为三节，分别为大臂(3)、中臂(7)和小臂(9)，所述大臂(3)的一端与所述机械臂支撑座(1)铰接，所述中臂(7)的一端可滑动地套接在所述大臂(3)的另一端的内部，所述小臂(9)的一端可滑动地套接在所述中臂(7)的另一端的内部，所述小臂(9)的另一端与所述抓举臂固定连接；

所述俯仰驱动部件包括俯仰油缸(2)，所述俯仰油缸(2)的一端与所述机械臂支撑座(1)铰接，另一端与所述伸缩臂铰接；

所述伸缩驱动部件包括伸缩油缸(8)，所述伸缩油缸(8)两端分别与所述伸缩臂的两端铰接；

所述抓举部件包括抓举臂、快速连接器(13)和机械手，所述抓举臂的一端与所述伸缩臂的另一端固定连接，所述抓举臂的另一端与所述快速连接器(13)铰接，所述快速连接器(13)与所述机械手相铰接；

所述机械手包括抓木器(14)，所述抓木器(14)包括回转盘(141)、液压马达(142)、抓斗液压缸(143)、抓斗连接架(144)，第一铰接座(145)、第二铰接座(146)、第一爪瓣(147)和第二爪瓣(148)，其中：

所述回转盘(141)上端设置有两根连接轴，两根所述连接轴分别与所述快速连接器(13)的两个卡口铰接；

所述液压马达(142)固定在所述回转盘(141)上，所述液压马达(142)与所述回转盘(141)相配合；

所述抓斗连接架(144)上端与所述回转盘(141)下端固定连接；

所述第一铰接座(145)和所述第二铰接座(146)对称设置在所述抓斗连接架(144)长度方向上的两端，所述第一铰接座(145)和所述第二铰接座(146)均包括两个三角型铰接板和连接两个所述三角铰接板的第一销轴、第二销轴和第三销轴；

所述抓斗液压缸(143)的两端分别与两个所述第一销轴铰接，所述抓斗连接架(144)长度方向上的两端分别与两个所述第二销轴铰接；

所述第一爪瓣(147)有两个，分别铰接在所述第一铰接座(145)的第二销轴和第三销轴的两端；

所述第二爪瓣(148)有两个，分别铰接在所述第二铰接座(146)的第二销轴和第三销轴的两端；

所述机械手还包括起重叉(15)，所述起重叉(15)，所述起重叉包括叉架和铲叉，所述叉架与所述回转盘(141)的远离车身的连接轴铰接，所述铲叉固定在所述叉架背离所述回转盘(141)的端面上；

所述摆动驱动部件包括小臂摆动油缸(10)，所述小臂摆动油缸(10)的一端与所述抓举臂铰接，另一端与所述快速连接器(13)铰接。

2.根据权利要求1所述的机械臂，其特征在于，所述俯仰油缸(2)的固定端与所述机械臂支撑座(1)铰接，所述俯仰油缸(2)的伸缩端与所述大臂(3)远离所述机械臂支撑座(1)的端部铰接。

3.根据权利要求1所述的机械臂，其特征在于，所述伸缩油缸(8)为双杆液压缸，所述伸缩油缸(8)的第一伸缩端与所述抓举臂铰接，所述伸缩油缸(8)的第二伸缩端与所述大臂(3)朝向所述机械臂支撑座(1)的端部铰接，所述伸缩油缸(8)的管身与所述中臂(7)铰接。

4.根据权利要求3所述的机械臂，其特征在于，还包括大臂调整滑块(41)和中臂调整滑块(42)，所述大臂调整滑块(41)套接固定在所述大臂(3)靠近所述中臂(7)的端部，所述俯仰油缸(2)的伸缩端与所述大臂调整滑块(41)铰接，所述中臂调整滑块(42)套接固定在所述中臂(7)靠近所述小臂(9)的端部，所述伸缩油缸(8)的管身与所述中臂调整滑块(42)铰接。

5.根据权利要求4所述的机械臂，其特征在于，所述大臂调整滑块(41)和中臂调整滑块(42)均包括上滑块(6)、下滑块(5)、滑块支撑架和若干调整螺栓(18)，所述上滑块(6)和所述下滑块(5)相对布置在所述滑块支撑架内部，所述滑块支撑架套接固定在相应的臂的端部，若干所述调整螺栓(18)一端插设在所述上滑块(6)内，另一端通过螺母与所述滑块支撑架固定连接。

6.根据权利要求1所述的机械臂，其特征在于，还包括第一连杆(11)和第二连杆(12)，所述第一连杆(11)一端与所述抓举臂铰接，所述第一连杆(11)的另一端与所述小臂摆动油缸(10)铰接，所述第二连杆(12)一端与所述小臂摆动油缸(10)铰接，另一端与所述快速连接器(13)铰接。

7.根据权利要求1所述的机械臂，其特征在于，所述抓举臂包括臂架(16)和支撑座(17)，所述支撑座(17)固定在所述臂架(16)上端，所述支撑座(17)与所述小臂摆动油缸(10)铰接，所述臂架(16)套接在所述小臂(9)远离所述中臂(7)的端部。

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