多功能工具操作臂和带多功能工具操作臂的移动工作平台的制作方法

本实用新型涉及可移动工作平台领域，特别是涉及一种多功能工具操作臂和带多功能工具操作臂的移动工作平台，该工具操作臂可在多个自由度将工具或负载移动或旋转至任意所需的方向和位置，该工具操作臂被安装在一个移动底盘上以便将工具操作臂运送至任意所需的工作位置。

背景技术：

尽管各种各样的提升和搬运装置在各行各业中均有应用，但这些装置在操纵工具时通常会受到自由度的限制。传统千斤顶就是这种装置的一个例子，它被设计用来在垂直提升中提供机械、液压、气动或机电辅助，但该工具的任何其他操作，如旋转，都必须手动执行。

此外，为了便于携带，这种提升和搬运装置常常需要安装在轮子上，但它们所携带的货物往往既沉重又不平衡。因此，设备的操作不仅要求方便，其稳定性也是必要条件。虽然起重和搬运装置的转向系统是已知的，但它们类似于典型的两轮驱动车辆相关的转向系统，因此不能提供所有车轮的同时转向。考虑到这些设备经常携带沉重和不平衡的负载，特别是在工业环境中，为了提供设备的最佳稳定性，最好能同时转动所有车轮。因此，需要一种多功能工具操作臂和带多功能工具操作臂的移动工作平台，来解决上述问题。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是提供一种多功能工具操作臂，使其能在多个自由度范围内将工具或负载移动或旋转至任意所需的位置和方向，操作简便快速，稳固可靠，克服现有机械臂存在的不足。

本实用新型还要解决的技术问题是提供一种带多功能工具操作臂的移动工作平台，使其能更方便快捷的实现在多个自由度范围内将工具或负载移动或旋转至任意所需的位置和方向，从而克服现有的可移动工作平台的不足。

为解决上述技术问题，本实用新型提供带多功能工具操作臂的移动工作平台是一个移动工作站，它携带一个工具操作臂，可以在全自由度内操作工具。所述移动工作平台具有安装在多个车轮上的底座。垂直立柱安装在所述底座的顶部，所述垂直立柱与所述底座相对旋转。细长的工具操作臂铰接在所述垂直立柱的上端，所述工具操作臂由四连杆机构定义，四连杆机构包括上连杆、下连杆以及前、后曲柄块铰接在一起。细长的操作手柄连接到所述工具操作臂的尾部来控制所述工具操作臂，所述工具操作臂的前端连有一个工具托架，可以任意安装各种所需的工具。

所述工具操作臂的下连杆通过套环铰轴座由前、后曲柄块和垂直立柱支撑，所述套环铰轴座由两个互相垂直的转动轴组成，利用所述套环铰轴座的这两个互相垂直的转动轴，操作者不仅可以通过旋转或摆动立柱上的工具操作臂，来调节所述工具托架的使用高度，操作者还可以沿下连杆的轴线方向旋转所述工具操作臂，从而转动安装在工具托架上的工具。操作手柄和工具托架分别通过万向节联轴器连接在下连杆的后端和前端，以方便旋转，并可防止工具在工具操作臂上升或下降时相对于垂直位置向前或向后倾斜。在某些实施例中，所述垂直立柱可具有安装在导槽中的滚子，以便所述工具操作臂也能够在所述底座的顶部前后移动。

车轮中的一个或多个可以是驱动轮，或者车轮均是非驱动轮。所述底座内部装有转向总成，转向总成具有由转向连杆构成的转向旋转同步器，用以保证所有车轮的瞬时同步转向。所述转向总成可以采用电机动力转向，也可采用弹簧锁销将所述垂直立柱锁在转向旋转同步器上，通过操作手柄利用操作者自身手动完成转向。

多种工具可以安装在所述工具托架上。例如，工具可能是用于提升材料的叉子，用于种植树木的挖桩机，用于抓取危险材料的机械手，以及用在铸造厂或磨坊搬运熔融金属的锅，等等。

附图说明

上述仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，以下结合附图与具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。

图1是带多功能工具操作臂的移动工作平台的立体视图。

图2是图1中底座的顶部移除后的移动工作平台底座的立体透视图。

图3是图1所示的移动工作平台中车轮和转向总成的立体透视图，行走轮系安装在十字形车轮安装板上，转向连杆上方安装转向旋转同步器。

为凸显细节，图4是图3中车轮安装板和转向旋转同步器被移除后的转向总成的立体视图。

图5是图1所示移动工作平台底座的立体视图。转向旋转同步器延伸至底座顶部上方，隐去了工具操作臂的外部轮廓。

图6是图1所示移动工作平台的工具操作臂的透视图，工具操作臂上连接有一个铸造浇铸锅。

图7是图6所示工具操作臂的立体视图，其中开放了垂直立柱的一个侧板。

图8是图1所示移动工作平台的立体视图，所示为压低工具操作臂操作手柄以便突显工具托架末端抬起的状态。

图9是图1所示移动工作平台的立体视图，如图所示，垂直立柱从底座分离出来，这里省略了工具操作臂。

图10是一种垂直立柱可选替代实施例的立体视图，导槽中安装有滚轮。

图11是图10所示垂直立柱的透视图，显示安装在图3和图4的转向总成上。

在附图中，各个附图标识与有关特征一一对应。

具体实施方式

如图1所示，附图标记10所指示的是带多功能工具操作臂的移动工作平台，携带一个可在多个自由维度中操作工具64的工具操作臂14。在图1中，工具64显示为一个传统的铸造浇铸锅或熔炉；但是，应当指出的是，这里的铸造浇铸锅64只是用于进行示范展示，正如下面将会更详细描述的那样，可以通过安装在工具操作臂14上的可拆装工具托架62来替换各种不同的工具。

所述移动工作平台10包括具有顶板16和底板18的底座12，工具操作臂14安装在顶板16上。在图1和图2中，底座12显示为圆柱形。但是，应当指出的是，图1和图2所示的底座12的尺寸和配置仅为示范。如图2所示，多个隔板134可将底座12的内部划分为多个隔间138，用于携带配件，如电池136或类似配件。应当指出，图2所示的电池136是示范，隔间138可存放其他工具或配件。

如图6-9所示，所述工具操作臂14通过枢轴安装在可沿底座12垂直旋转的立柱40上，所述工具操作臂14在垂直立柱40上端沿水平轴旋转。由工具操作臂14所携带的工具64还可以相对于由工具操作臂14定义的平行四边形连杆机构的连杆轴线作进一步的轴向旋转。所述工具操作臂14包括分别具有相对的第一端24和第二端26的上连杆20；分别具有相对的第一端28和第二端30的下连杆22；第一曲柄块36；第二曲柄块38。所述上连杆20和下连杆22长度相等，所述第一曲柄块36和第二曲柄块38长度相等。所述上、下连杆20、22的各自第一端24、28铰接在所述第一曲柄块36上，所述上、下连杆20、22的各自第二端26、30铰接在所述第二曲柄块38上。上、下连杆20、22和第一、第二曲柄块36、38定义了工具操作臂14的平行四边形连杆机构。

垂直立柱40具有分别相对的上端42和下端44。上、下连杆20、22在各自的中央或中间部位32、34铰接到垂直立柱40上。垂直立柱40具有分别相对的第一、第二侧板46、48，上、下连杆20、22从侧板46、48之间穿过。垂直立柱40的下端44安装在底座12的顶板16上。工具托架62安装在第二曲柄块38上，用于可拆卸式的连接工具64。在图6-8中，所述工具托架62具有一对圆柱棒或销，与工具64上相应的阴槽相耦合。但是，应该指出的是，也可以采用其他任何合适类型的耦合装置将附加工具64可拆卸地连接到第二曲柄块38上。

图7清晰地显示出，第一套环铰轴座50将下连杆22的第一端28铰接在第一个曲柄块36上，第二套环铰轴座52将下连杆22的第二端30铰接在第二个曲柄块38上，第三套环铰轴座54将下连杆22的中间部分34铰接在垂直立柱40上。为了清晰起见，在图7中，垂直立柱40的第二侧板48从图中移除。

此外，第一万向节联轴器56将操作手柄60旋转固定于第一曲柄块36上，第二万向节联轴器58将工具托架62旋转固定到第二曲柄块38上。应当指出的是，操作手柄60的几何外形和尺寸配置仅供示范作用，也可采用其他多种方法旋转下连杆22。操作手柄60由第一万向节联轴器56旋转耦合(通过第一曲柄块36)，用于手动驱动下连杆22的旋转(即绕其下连杆22杆件自身轴线旋转)。所述工具托架62与第二万向节联轴器58连接，这样即可将下连杆22的旋转带动所述工具64的旋转，工具64可拆卸地连接到所述托架62上。钢丝绳绞盘68的使用，可以选择性地上下带动所述工具操作臂14相对于所述垂直立柱40做绕水平轴线的旋转运动。与钢丝绳一端连接的挂钩66可选择性将钢丝绳绞盘68的钢丝绳固定到支撑板70上，也允许钢丝绳绞盘68有选择性地从工具操作臂14上脱离使用。作为工具操作臂14的动力旋转的替代方案，用户可以使用操作手柄60手动旋转工具操作臂14绕水平轴线(以及垂直轴，将在下面的详细描述)旋转。

所述移动工作平台10还包括至少部分地设置在底座12内的转向总成100，以及安装在底座12底板18上与转向总成100耦合的多个车轮76。如图5和图9所示，转向旋转同步器74可以延伸到底座12的顶板16之上。转向旋转同步器74由转向总成100驱动以同步旋转多个车轮76。如图7-9所示，工具操作臂14还包括安装在垂直立柱40下端44上的耦合联轴器72，来配合回转操作所述转向旋转同步器74，选择性地操作所述转向旋转同步器74和所述垂直立柱40之间的耦合联轴器，从而达到所述垂直立柱40绕垂直轴的选择性驱动旋转。此外，所述转向旋转同步器74可用于驱动所述工具操作臂14与车轮76绕各自垂直轴线的同步旋转。一个弹簧插销78可以完成耦合联轴器72与转向旋转同步器74之间的选择性耦合。

如图3和图4所示，转向总成100包括多个用于安装车轮76的转向轭102。应当指出的是，车轮76的尺寸和配置只是为了示范目的而显示的。车轮76可以采用任何合适的车轮类型，包括但不限于自主驱动的动力车轮。多个电滑环104分别安装在多个转向轭102内，多个转向轭主销106轴向延伸地穿过电滑环104。

一种十字转向连杆108，具有从中心轮毂110径向外伸的多个触杆112。需要指出的是，转向连杆108的几何外形及尺寸配置这里仅用于示范目的，可能会因移动工作平台10的特定形状和负载要求以及车轮76的数量而有所不同。多个第一曲柄臂114将多个所述转向轭主销106的各自上端与所述转向连杆108的多个触杆112相耦合。由连接转向连杆108的第一曲柄臂114提供的偏心曲柄销使车轮76转动更平稳，所需功率更小。为了提供动力转向，进一步可以采用安装在电机壳体118内的驱动电机116。应当指出的是，这里的电机壳体118的几何尺寸和外形配置仅供示范之用。此外，电机116可以采用任何类型的驱动电机，可以由电池组136提供动力。

第一齿轮120由驱动电机116带动，第二齿轮122与第一齿轮120啮合并由第一齿轮120驱动。同步器轴124偏心安装在第二齿轮122上，并耦合到转向连杆108上的中心轮毂110。如图3所示，第二曲柄臂126使转向旋转同步器74与同步器轴124偏心耦合。进一步，具有多个延伸端130的车轮安装板128，车轮76连接到车轮安装板128上。每个延伸端130具有一个开口132，用于至少部分地接收多个电滑环104中对应的一个电滑环。第二齿轮122旋转安装在车轮安装板128上。当第二齿轮122转动时(由电动机116驱动)，多个车轮76瞬时、同向转动(即当车轮绕垂直轴线同时转动时，可同时控制方向)。转向旋转同步器74也被同时驱动与车轮76一起转向旋转。

在图10和11所示的替代实施例中，直接与转动旋转同步器74相耦合的垂直立柱40，由安装在滚轮142上的垂直立柱140代替，滚轮142被限制在导槽144内运动，以便实现垂直立柱140沿轨道的平移运动。在导槽144的一端设置有耦合联轴器172和弹簧锁销178，与前述的耦合联轴器72和弹簧锁销78的作用类似。垂直立柱140可在导槽144中移动，使立柱140居中于耦合联轴器172之上，弹簧锁销178能将垂直立柱140临时固定在耦合联轴器172上(进而固定在转向旋转同步器74上)，切断电动机116，即可实现手动操控车轮76的转向。

需要指出的是，带多功能工具操作臂的移动工作平台并不局限于特定的上述实施例，以上所述仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，本领域技术人员利用上述揭示的技术内容做出些许简单修改、等同变化或修饰，均落在本实用新型的保护范围内。