一种类桁架式机械臂的制作方法

本发明涉及桁架式机械领域，特别是一种类桁架式机械臂。

背景技术：

工业领域的自动生产线上常用到桁架式机械臂。现有的桁架式机械臂是由两个立柱，连接两立柱的桥，在桥上移动的滑枕，滑枕带动一个上下运动的直臂组成。桁架式机械臂结构具有结构简单、受力效果好和安装方便等特点。

但是现有的桁架式机械臂的桥的长度是固定的，即现有桁架式机械臂的工作跨度是固定的，改工作跨度一般是根据生产线上的实际尺寸选定，一经确定就不能改动跨度尺寸了，这不利于柔性生产线，因为柔性生产线常根据需要改动尺寸。比如在产品加工要求精度要求并不极其苛刻的加工工艺中，比如产品包装、搬运、初步加工等生产工艺中需要使用各种不同产品的加工过程，因此需要根据根据不同产品实际尺寸和加工要求改变桁架式机械臂工作跨度，而现有的桁架式机械臂很难再调整桥的长度进而实现自身工作跨度的调节；此外现有的桁架式机械臂的滑枕在固定的桥导轨上移动，只要是采用桥导轨上移动都会有摩擦阻力产生，而且速度越快摩擦越大，所以其速度和工作效率受到限制，桥导轨是采用线性轴承导轨或齿条传动的，其制造成本和维修保养费用很高。

技术实现要素：

针对上述缺陷，本发明的目的在于提出一种类桁架式机械臂，其工作跨地可调节，能适应更多不同产品或工艺的加工过程，且工作效率高的制造和维修保样成本更低。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种类桁架式机械臂，其包括：立柱、移动桥和机械臂安装座；所述移动桥为机械伸缩支架；所述机械伸缩支架由多个剪叉式单元依次铰接组成；所述机械伸缩支架两端为驱动端；所述剪叉式单元由两根铰接臂组成，两根所述铰接臂中部通过转动轴铰接，所述铰接臂两端设有铰接端；相邻的两个所述剪叉式单元的铰接臂的对应的铰接端依次铰接；使所述伸缩臂呈两端可伸缩的支架结构；所述机械伸缩支架的两端设有的驱动端分别与两侧的立柱连接，所述伸缩臂的中间位置设置有所述机械臂安装座；所述立柱设有的驱动机构驱动所述机械伸缩支架伸展或收缩，所述机械臂安装座沿着所述机械伸缩支架在两侧的所述立柱的之间移动。

更优的，所述机械伸缩支架由两个伸缩臂组成；所述伸缩臂由多个剪叉式单元依次铰接组成；所述伸缩臂一端为驱动端，一端为工作端，所述驱动端处设有的所述剪叉式单元的铰接臂，比所述工作端处设有的铰接臂更长，使得所述伸缩臂处于伸展或折叠状态时，所述驱动端的宽度比所述工作端的宽度大；两个所述伸缩臂的所述伸缩臂的驱动端中至少一个与所述立柱设有的驱动机构连接；两个所述伸缩臂的工作端及机械臂安装座连接固定在一起。

更优的，所述驱动机构包括分别设置于立柱上端和下端的两个驱动组，每个驱动组包括：转动电机、丝杆、丝杆安装座和滑动螺母；所述丝杆安装座和所述转动电机安装于所述立柱；所述丝杆一端与所述电机的驱动端连接，另一端安装于所述丝杆安装座，所述滑动螺母通过螺纹配合的方式嵌套于所述丝杆的外部；所述伸缩的驱动端设有的两个铰接端，一个铰接于位于立柱上端的驱动组的所述滑动螺母，另一个铰接于位于立柱下端的驱动组的所述滑动螺母。

更优的，每个驱动组中的两个所述转动电机相互同步配合，使得所述伸缩臂的两个铰接端同时相背远离或相对靠近。

更优的，两侧设有的立柱均设有驱动机构，两个所述伸缩臂对应连接于两个驱动机构，且两个驱动机构同步且相反状态进行驱动。

更优的，两侧的所述立柱底部设有锁定装置和滑动装置，且两侧的立柱滑动设置于同一根直线型线轨上。

更优的，所述机械臂安装座设有竖向滑轨和滑枕，所述滑枕滑动设置于所述竖向滑轨。

更优的，组成所述伸缩臂的所述剪叉式单元的铰接臂长度，从所述驱动端到所述工作端方向梯度递减。

更优的，所述铰接臂为两端设有弯折的杆状件；所述弯折背离所述剪叉式单元中部的铰接位置；向所述伸缩臂外侧弯折。

更优的，所述弯折的弯折角度范围为0-70度。

本发明提出一种类桁架式机械臂，其采用剪叉式单元组成的机械伸缩支架为移动桥，相对现有技术中的刚性桥，所述移动桥的质量更轻，机械臂安装座与所述移动桥之间不存在相对的摩擦，所述类桁架机械臂制造成本更低、整体重量更轻、响应速度更快，工作效率和工作精度更高。

附图说明

图1是本发明的一个实施例的结构示意图；

图2是本发明中所述机械伸缩支架的结构示意图；

图3是本发明所述伸缩臂的一个实施例处于收缩状态时的结构示意图；

图4是本发明所述伸缩臂的一个实施例处于伸展状态时的结构示意图；

图5是本发明的一个实施例中剪叉式单元的弯折角度的测量示意图。

其中：伸缩臂100，驱动端110，工作端120，剪叉式单元10，铰接臂11，铰接端12，弯折13，立柱200，机械伸缩支架300，机械臂安装座310，机械臂终端320，转动电机410，丝杆420，丝杆安装座430，滑动螺母440。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

如图1-5所示，一种类桁架式机械臂，其包括：立柱200、移动桥和机械臂安装座310；所述移动桥为机械伸缩支架300；所述机械伸缩支架300由多个剪式叉单元10依次铰接组成；所述机械伸缩支架300两端为驱动端110；所述剪式叉单元10由两根铰接臂11组成，两根所述铰接臂11中部通过转动轴铰接，所述铰接臂11两端设有铰接端12；相邻的两个所述剪式叉单元10的铰接臂11的对应的铰接端12依次铰接；使所述伸缩臂100呈两端可伸缩的支架结构；所述机械伸缩支架的两端设有的驱动端110分别与两侧的立柱200连接，所述伸缩臂100的中间位置设置有所述机械臂安装座310；所述立柱200设有的驱动机构驱动所述机械伸缩支架300伸展或收缩，所述机械臂安装座310沿着所述机械伸缩支架300在两侧的所述立柱200的之间移动。

所述机械伸缩支架300由两个伸缩臂100组成；所述伸缩臂100由多个剪式叉单元10依次铰接组成；所述伸缩臂100一端为驱动端110，一端为工作端120，所述驱动端110处设有的所述剪式叉单元10的铰接臂11，比所述工作端120处设有的铰接臂11更长，使得所述伸缩臂100处于伸展或折叠状态时，所述驱动端110的宽度比所述工作端120的宽度大；两个所述伸缩臂100的所述伸缩臂100的驱动端110中至少一个与所述立柱200设有的驱动机构连接；两个所述伸缩臂100的工作端120及机械臂安装座310连接固定在一起。所述伸缩臂100的驱动端110宽度比所述工作端120的宽度大，两个伸缩臂100的工作端120共同连接固定在所述机械臂安装座310上，驱动机构驱动伸缩臂100的驱动端110时，能让所述伸缩臂100的工作端120快速响应而移动，宽度更大的驱动端110，能让伸缩臂100无论处于伸展还是收缩的状态下都能稳定的安装在两侧的立柱200上，使得两个伸缩臂100连接成的机械伸缩支架300始终保持稳定的高度和伸缩移动路径，进而使得所述桁架式机械臂工作过程中结构更加稳定，精度更高。

所述驱动机构包括分别设置于立柱200上端和下端的两个驱动组，每个驱动组包括：转动电机410、丝杆420、丝杆安装座430和滑动螺母440；所述丝杆安装座430和所述转动电机410安装于所述立柱200；所述丝杆420一端与所述电机的驱动端110连接，另一端安装于所述丝杆安装座430，所述滑动螺母440通过螺纹配合的方式嵌套于所述丝杆420的外部；所述伸缩的驱动端110设有的两个铰接端12，一个铰接于位于立柱200上端的驱动组的所述滑动螺母440，另一个铰接于位于立柱200下端的驱动组的所述滑动螺母440。采用四副丝杆420传动驱动机构分别驱动两个所述伸缩的驱动端110一共设有的四个铰接端12，使得所述伸缩臂100响应更快，所述机械臂安装座310在所述机械伸缩支架300移动更加快速顺畅。采用丝杆420和滑动螺母440配合固定和传动，一方面可保证所述伸缩臂100的驱动端110设有的铰接端12稳定安装在所述立柱200上不轻易晃动，另一方面丝杆420可稳定的将动力传递给铰接端12进而稳定的驱动所述伸缩臂100稳定精准的伸展或收缩。

每个驱动组中的两个所述转动电机410相互同步配合，使得所述伸缩臂100的两个铰接端12同时相背远离或相对靠近。实现所述伸缩臂100在收缩和伸展过程中上侧和下侧同步，使得所述伸缩臂100不管在伸展还是收缩过程中机械臂安装座310高度都不会因为伸缩臂100的伸展或收缩而变化，大大提高了所述类桁架式机械臂的加工精度。

两侧设有的立柱200均设有驱动机构，两个所述伸缩臂100对应连接于两个驱动机构，且两个驱动机构同步且相反状态进行驱动。因为所述伸缩臂100的驱动状态只有两种：伸展和收缩；即当左侧伸缩臂100伸展时，右侧的伸缩臂100同步收缩；当左侧的伸缩臂100收缩时，右侧的伸缩臂100同步伸展；使得所述机械臂安装座310安装的机械臂能沿着所述机械伸缩支架300更加快速平稳的运动。

两侧的所述立柱200底部设有锁定装置和滑动装置，且两侧的立柱200滑动设置于同一根直线型线轨上。因为所述类桁架机械臂的移动桥不是长度固定的刚性材料制成的，因此在自身的长度上有足够大的调节空间，即所述类桁架式机械臂的工作跨度可根基实际加工需要进行调节；当需要调节所述桁架式机械臂的工作跨度时，只需要调节两侧所述立柱200之间的相对距离，在利用所述立柱200底部设有的锁定装置将立柱200与地面或机床或所述直线型线轨上保证支柱之间相对距离固定即可。所述直线型线轨大大方便了所述立柱200的移动，保证了工作跨度调节过程既快速又精准。

所述机械臂安装座310设有竖向滑轨和滑枕，所述滑枕滑动设置于所述竖向滑轨。在实际加工中，根据加工工艺和产品加工需要，在所述机械臂安装座310上安装对应的机械臂终端320，机械臂终端320在所述移动桥上横向移动，在电机驱动下所述机械臂终端320在所述竖向滑轨上竖向移动，使得所述机械臂终端320具有足够的加工自由度完成对应的加工过程。

组成所述伸缩臂100的所述剪式叉单元10的铰接臂11的长度，从所述驱动端110到所述工作端120方向梯度递减。使得所述伸缩臂100无论处于伸展还是折叠时，都是呈锥形状，宽度较大的所述驱动端110用于固定和驱动所述伸缩臂100，宽度逐渐变小、质量逐渐变轻的中间部分的所述剪式叉单元10起到主要伸缩作用，宽度最小的所述工作端120远离所述驱动端110用于进行相关工作；所述伸缩臂100整体呈锥形状，又由于所述剪式叉单元10的交接方式，使得所述伸缩臂100只有一个自由度，所述驱动端110的运动方向完全决定了所述工作端120的运动方向，所述锥形状的伸缩臂100具有等同于三角形的稳定性，也就是，所述驱动端110等同于三角形的底边，所述工作端120等同于三角形中与底边相对的顶点位置；使得所述伸缩臂100的伸展或折叠运动稳定，工作时结构稳定，能实现稳定精准的定点工作。

所述铰接臂11为两端设有弯折13的杆状件；所述弯折13背离所述剪式叉单元10中部的铰接位置；向所述伸缩臂100外侧弯折13。所述弯折13设于所述交接臂的两端，并向所述伸缩臂100的外侧弯折13，从而使得所述伸缩臂100在伸展过程中，伸展程度更大，工作跨度更大，所述驱动端110的宽度与所述工作端120的宽度更大，使得所述伸缩臂100的结构更加稳定，所述桁架式机械臂的工作精度更高。

所述弯折13的弯折13角度范围为0-70度。具体的，所述弯折13的弯折13角度如图5所示，为5度，具体测量方法为：将同一个所述铰接臂11上的弯折13的端点连接，再过该铰接臂11中部铰接点作两个弯折13端点连线的平行线，弯折13端点和中部铰接点的连线与上述水平线的夹角即为所述弯折13的弯折13角度范围。因为当所述伸缩臂100伸展时，两根铰接臂11同一端的两个所述弯折13是绕着中部铰接位置转动的，转动过程中，如果弯折13的弯折13角度较小(0-70度)时，两个所述弯折13是背向远离的，才能起到增大所述驱动端110和所述工作端120宽度比的作用；如果弯折13的弯折13角度偏大(大于70度)时，所述伸缩臂100伸展很小的程度，两个弯折13就开始相向靠拢，从而逐渐减小了所述驱动端110和所述工作端120宽度比；因此将所述弯折13角度的弯折13角度设在0-70度范围内，既能保证所述伸缩臂100有足够大的伸缩空间，又能使得弯折13在所述伸缩臂100伸缩过程中，始终起到增大所述驱动端110和所述工作端120宽度比的作用，进而使得所述伸缩臂100的结构更加稳定。

在实际工作中，所述机械伸缩支架300位于所述机械臂安装座310两侧的两部分，一部分伸展另一部分同步收缩，或一部分收缩另一部分伸展，使得所述机械伸缩支架300带动所述机械臂安装座310始终向所述机械伸缩支架300中收缩的一部分的一侧移动；所述机械臂安装座310设有机械臂终端320，机械臂终端320沿着所述机械伸缩支架300横向移动，有可以沿着所述竖向线轨竖直方向移动，进而实现更高自由度的精准加工。现有的桁架式机械臂采用刚性厚重的桥梁结构，是为了保证加工过程中机械臂终端320能被稳定的支撑起来，不会因为受力过重而晃动；但是在桁架式机械臂的应用领域中，很多应用领域是不要求机械臂终端320有非常大的承重能力的，比如产品包装、搬运、初步加工等生产工艺中需要使用各种不同产品的加工过程，这个情况下采用现有的刚性厚重的桥梁结构的桁架式机械臂，一方面整体偏重，安装搬运不方便，生产制造维护成本太高；另一方面桥梁和滑枕必然存在相对摩擦，增加了使用功耗，也影响了加工效率。所述类桁架式机械臂采用剪式叉单元10组成的机械伸缩支架300为移动桥，相对现有技术中的刚性桥，所述移动桥的质量更轻，机械臂安装座310与所述移动桥之间不存在相对的摩擦，所述类桁架机械臂制造成本更低、整体重量更轻、响应速度更快，工作效率和工作精度更高。

以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。