專利名稱：機(jī)械臂伸縮機(jī)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及帶有伸縮功能的機(jī)械臂，尤其涉及對盾構(gòu)機(jī)開挖形成的圓形巖土
截面進(jìn)行支撐保護(hù)作業(yè)以及為圓形巖土截面混凝土灰漿噴射作業(yè)提供支撐的機(jī)械臂伸縮 機(jī)構(gòu)。
背景技術(shù)：
目前，伸縮式機(jī)械臂常用于起重機(jī)械或是其它工程機(jī)械中的支撐輔助部件，例如， 在盾構(gòu)機(jī)中的機(jī)械臂可用于對開挖形成的圓形巖土截面進(jìn)行支撐保護(hù)，可用于為圓形巖土 截面混凝土灰漿噴射作業(yè)提供支撐，還可用于對其它相關(guān)工作面或設(shè)備的檢測維護(hù)作業(yè)提 供支撐。 現(xiàn)有的機(jī)械臂伸縮機(jī)構(gòu)中，一般為四節(jié)以下伸縮臂，第二節(jié)伸縮臂采用一個(gè)驅(qū)動(dòng) 油缸驅(qū)動(dòng)，后續(xù)各節(jié)伸縮臂采用鋼絲繩帶動(dòng)，這類伸縮臂采用了鋼絲繩驅(qū)動(dòng)的伸縮臂具有 一定的柔性，當(dāng)伸縮臂伸展開后會(huì)彎曲成弧形，在收攏伸縮臂時(shí)，相鄰兩節(jié)臂的銜接處容易 出現(xiàn)卡阻，特別是最遠(yuǎn)端的末節(jié)伸縮臂縮回時(shí)，其框體容易與油缸產(chǎn)生碰撞或卡阻，造成油 缸或末節(jié)伸縮臂的損壞，使機(jī)械臂無法正常的完全收縮；機(jī)械臂伸展開后彎曲成弧形，驅(qū)動(dòng) 油缸的缸體與第二節(jié)伸縮臂為固定連接，因此，驅(qū)動(dòng)油缸的缸體必然會(huì)承受很大的彎曲力 矩，容易造成缸體損傷，降低缸體使用壽命。而五節(jié)及以上節(jié)數(shù)的伸縮臂則需采用兩個(gè)油缸 或更多油缸驅(qū)動(dòng)，這種伸縮臂結(jié)構(gòu)復(fù)雜，占用空間大，不便于應(yīng)用在工作空間較小的盾構(gòu)機(jī) 上，并且制作成本和使用成本很高。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種結(jié)構(gòu)輕巧簡單、
運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)、維修方便、便于加工、成本低廉的機(jī)械臂伸縮機(jī)構(gòu)。 為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案 —種機(jī)械臂伸縮機(jī)構(gòu)，包括繩式伸展機(jī)構(gòu)、繩式縮回機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)油缸和三節(jié)以上依 次套接相連的伸縮臂，順著伸縮臂的伸出方向?yàn)榍胺?，所述?qū)動(dòng)油缸的伸縮桿與第一節(jié)伸 縮臂尾端鉸接，所述驅(qū)動(dòng)油缸的缸體固定于第二節(jié)伸縮臂的尾端，所述第二節(jié)伸縮臂前方 的各節(jié)伸縮臂均通過繩式伸展機(jī)構(gòu)和繩式縮回機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)，所述驅(qū)動(dòng)油缸的缸體前端設(shè)有至 少一件可對末節(jié)伸縮臂導(dǎo)向的導(dǎo)向輪。 所述驅(qū)動(dòng)油缸的缸體與第二節(jié)伸縮臂相連的一端設(shè)有翼板，所述第二節(jié)伸縮臂的 尾端設(shè)有卡槽，所述翼板置于卡槽內(nèi)。 所述繩式伸展機(jī)構(gòu)包括伸展滑輪和伸展繩，所述第一節(jié)伸縮臂與末節(jié)伸縮臂之間 的各節(jié)伸縮臂上的前端處均裝設(shè)有伸展滑輪，所述伸展繩繞設(shè)于所述伸展滑輪上，所述伸 展繩的兩端分別固定于相鄰兩節(jié)伸縮臂的后端部。 所述繩式縮回機(jī)構(gòu)包括收縮滑輪和收縮繩，所述第一節(jié)伸縮臂與末節(jié)伸縮臂之間 的各節(jié)伸縮臂上的后端處均裝設(shè)有收縮滑輪，所述收縮繩繞設(shè)于所述收縮滑輪上，所述收縮繩的一端固定于所述伸縮臂前方的相鄰伸縮臂的后端部，所述收縮繩的另一端固定于所 述伸縮臂后方的相鄰伸縮臂的前端部。 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于由于采用繩式伸展機(jī)構(gòu)和繩式縮回機(jī) 構(gòu)驅(qū)動(dòng)第二節(jié)伸縮臂前方的各節(jié)伸縮臂，機(jī)械臂伸展開后具有一定的柔性，會(huì)彎曲成弧形， 第二節(jié)伸縮臂前方的各節(jié)伸縮臂的中軸線也會(huì)相對驅(qū)動(dòng)油缸的伸縮軸線偏轉(zhuǎn)，本實(shí)用新型 的機(jī)械臂伸縮機(jī)構(gòu)在驅(qū)動(dòng)油缸的缸體前端裝設(shè)導(dǎo)向輪，在機(jī)械臂伸展和收縮的過程中，使 驅(qū)動(dòng)油缸的缸體與末節(jié)伸縮臂在導(dǎo)向輪的作用下實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)銜接，機(jī)械臂伸展的初始階段， 導(dǎo)向輪可對末節(jié)伸縮臂的伸出提供一定的支撐和導(dǎo)向，使末節(jié)伸縮臂在保持中軸線與驅(qū)動(dòng) 油缸伸縮軸線基本平行的狀態(tài)平穩(wěn)伸出，在機(jī)械臂收縮的初始階段，末節(jié)伸縮臂中軸線與 驅(qū)動(dòng)油缸伸縮軸線互成一定角度，末節(jié)伸縮臂框體邊緣先與導(dǎo)向輪接觸，在導(dǎo)向輪作用下， 末節(jié)伸縮臂平穩(wěn)套入驅(qū)動(dòng)油缸，使末節(jié)伸縮臂中軸線與驅(qū)動(dòng)油缸伸縮軸線逐漸平行，完成 平穩(wěn)收縮；驅(qū)動(dòng)油缸的缸體與第二節(jié)伸縮臂相連的一端設(shè)有翼板，該翼板置于第二節(jié)伸縮 臂尾端所設(shè)卡槽內(nèi)，使驅(qū)動(dòng)油缸的缸體可以在卡槽的約束下相對于第二節(jié)伸縮臂產(chǎn)生一定 程度的位移，整個(gè)驅(qū)動(dòng)油缸繞伸縮桿與第一節(jié)伸縮臂的鉸接點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，以此適應(yīng)機(jī)械臂伸出 后的彎曲變形，減少驅(qū)動(dòng)油缸需要承受的彎曲力矩，起到保護(hù)驅(qū)動(dòng)油缸的作用，延長驅(qū)動(dòng)油 缸使用壽命；第二節(jié)伸縮臂前方的各節(jié)伸縮臂分別通過一組伸展繩和伸展滑輪驅(qū)動(dòng)伸展， 并分別通過一組收縮繩和收縮滑輪驅(qū)動(dòng)收縮，當(dāng)某節(jié)臂的伸展繩或收縮繩出現(xiàn)故障時(shí)，可 以單獨(dú)進(jìn)行更換，方便維修。

圖1是本實(shí)用新型的原理圖； 圖2是本實(shí)用新型的主視結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3是本實(shí)用新型的俯視結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4是缸體與第二節(jié)伸縮臂連接處的放大結(jié)構(gòu)示意圖； 圖5是圖4的B向視圖； 圖6是圖4的C向視圖； 圖7是本實(shí)用新型導(dǎo)向輪的工作原理示意圖。 圖中各標(biāo)號表示 1、第一節(jié)伸縮臂；2、第二節(jié)伸縮臂；3、第三節(jié)伸縮臂；4、第四節(jié)伸縮臂；5、末節(jié)伸
縮臂；6、驅(qū)動(dòng)油缸；7、導(dǎo)向輪；8、伸展繩；9、收縮繩；10、伸展滑輪；11、收縮滑輪；21、卡槽； 22、中軸線；61、伸縮桿；62、缸體；63、伸縮軸線；621、翼板。
具體實(shí)施方式如圖1、圖2、圖3和圖7所示，本實(shí)用新型的機(jī)械臂伸縮機(jī)構(gòu)，包括繩式伸展機(jī)構(gòu)、 繩式縮回機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)油缸6和三節(jié)以上依次套接相連的伸縮臂，順著伸縮臂的伸出方向?yàn)?前方，驅(qū)動(dòng)油缸6的伸縮桿61與第一節(jié)伸縮臂1尾端鉸接，驅(qū)動(dòng)油缸6的缸體62固定于第 二節(jié)伸縮臂2的尾端，第二節(jié)伸縮臂2前方的各節(jié)伸縮臂均通過繩式伸展機(jī)構(gòu)和繩式縮回 機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)油缸6的缸體62前端設(shè)有至少一件可對末節(jié)伸縮臂5導(dǎo)向的導(dǎo)向輪7。當(dāng) 伸縮機(jī)構(gòu)僅具有三節(jié)依次套接相連的伸縮臂時(shí)，第二節(jié)伸縮臂2前方各節(jié)臂僅指末節(jié)伸縮臂5，當(dāng)伸縮機(jī)構(gòu)具有超過三節(jié)依次套接相連的伸縮臂時(shí)，第二節(jié)伸縮臂2前方各節(jié)臂由末節(jié)伸縮臂5、以及末節(jié)伸縮臂5與第二節(jié)伸縮臂2之間的各節(jié)臂組成。本實(shí)施例中，導(dǎo)向輪7設(shè)有一件，為一獨(dú)立滾輪，它可沿末節(jié)伸縮臂5內(nèi)側(cè)滾動(dòng)，導(dǎo)向輪7的直徑大于缸體62的外徑并略小于末節(jié)伸縮臂5的內(nèi)徑，由于采用繩式伸展機(jī)構(gòu)和繩式縮回機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)第二節(jié)伸縮臂2前方的各節(jié)伸縮臂，機(jī)械臂伸展開后具有一定的柔性，會(huì)彎曲成弧形，第二節(jié)伸縮臂2前方的各節(jié)伸縮臂的中軸線會(huì)相對驅(qū)動(dòng)油缸6的伸縮軸線63偏轉(zhuǎn)。本實(shí)用新型的機(jī)械臂伸縮機(jī)構(gòu)通過在驅(qū)動(dòng)油缸6的缸體62前端裝設(shè)導(dǎo)向輪7，在機(jī)械臂伸展和收縮的過程中，使驅(qū)動(dòng)油缸6的缸體62與末節(jié)伸縮臂5在導(dǎo)向輪7的作用下實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)銜接，機(jī)械臂伸展的初始階段，導(dǎo)向輪7可對末節(jié)伸縮臂5的伸出提供一定的支撐和導(dǎo)向，使末節(jié)伸縮臂5在保持中軸線22與驅(qū)動(dòng)油缸6的伸縮軸線63基本平行的狀態(tài)平穩(wěn)伸出，在機(jī)械臂收縮的初始階段，末節(jié)伸縮臂5的中軸線22與驅(qū)動(dòng)油缸6的伸縮軸線63互成一定角度，隨著機(jī)械臂的收縮，末節(jié)伸縮臂5的框體邊緣先與導(dǎo)向輪7接觸，在導(dǎo)向輪7的作用下，末節(jié)伸縮臂5平穩(wěn)套入驅(qū)動(dòng)油缸6，使末節(jié)伸縮臂5的中軸線22與驅(qū)動(dòng)油缸6的伸縮軸線63逐漸平行，完成平穩(wěn)收縮。 如圖2、圖3、圖4、圖5和圖6所示，本實(shí)施例中，驅(qū)動(dòng)油缸6的缸體62與第二節(jié)伸縮臂2相連的一端設(shè)有翼板621，第二節(jié)伸縮臂2的尾端設(shè)有卡槽21，翼板621置于卡槽21內(nèi)，卡槽2 1的寬度尺寸b和深度尺寸a通過導(dǎo)向輪7和整個(gè)伸縮臂徑向偏移距離計(jì)算得出，使缸體62上的翼板621可以在卡槽21的約束下相對于第二節(jié)伸縮臂2產(chǎn)生一定程度的位移，整個(gè)驅(qū)動(dòng)油缸6繞伸縮桿61與第一節(jié)伸縮臂1的鉸接點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，以此適應(yīng)機(jī)械臂伸出后的的彎曲變形，減少驅(qū)動(dòng)油缸6需要承受的彎曲力矩，起到保護(hù)驅(qū)動(dòng)油缸6的作用，延長驅(qū)動(dòng)油缸6使用壽命，同時(shí)翼板621在卡槽21內(nèi)下移后會(huì)與卡槽21形成傾角，限制缸體62繼續(xù)下移，故可利用深度尺寸a控制驅(qū)動(dòng)油缸6的偏移量大小。 如圖1、圖2、圖3和圖7所示，繩式伸展機(jī)構(gòu)包括伸展滑輪10和伸展繩8，第一節(jié)伸縮臂1與末節(jié)伸縮臂5之間的各節(jié)伸縮臂上的前端處均裝設(shè)有伸展滑輪IO，伸展繩8繞設(shè)于伸展滑輪10上，伸展繩8的兩端分別固定于相鄰兩節(jié)伸縮臂的后端部。繩式縮回機(jī)構(gòu)包括收縮滑輪11和收縮繩9，第一節(jié)伸縮臂1與末節(jié)伸縮臂5之間的各節(jié)伸縮臂上的后端處均裝設(shè)有收縮滑輪11，收縮繩9繞設(shè)于收縮滑輪11上，收縮繩9的一端固定于伸縮臂前方的相鄰伸縮臂的后端部，收縮繩9的另一端固定于伸縮臂后方的相鄰伸縮臂的前端部。[0023] 本實(shí)施例中，在第一節(jié)伸縮臂1和末節(jié)伸縮臂5之間設(shè)有第二節(jié)伸縮臂2、第三節(jié)伸縮臂3和第四節(jié)伸縮臂4。第二節(jié)伸縮臂2上的前端處裝設(shè)有伸展滑輪IO，伸展繩8繞設(shè)于伸展滑輪10上，伸展繩8的兩端分別固定于第一節(jié)伸縮臂1和第三節(jié)伸縮臂3的后端部，第二節(jié)伸縮臂2上的后端處裝設(shè)有收縮滑輪11 ，收縮繩9繞設(shè)于收縮滑輪11上，收縮繩9的一端固定于第一節(jié)伸縮臂1的后端部，收縮繩9的另一端固定于第三節(jié)伸縮臂3的前端部。第三節(jié)伸縮臂3上的前端處裝設(shè)有伸展滑輪IO，伸展繩8繞設(shè)于伸展滑輪10上，伸展繩8的兩端分別固定于第二節(jié)伸縮臂2和第四節(jié)伸縮臂4的后端部，第三節(jié)伸縮臂3上的后端處裝設(shè)有收縮滑輪11，收縮繩9繞設(shè)于收縮滑輪11上，收縮繩9的一端固定于第二節(jié)伸縮臂2的后端部，收縮繩9的另一端固定于第四節(jié)伸縮臂4的前端部。第四節(jié)伸縮臂4上的前端處裝設(shè)有伸展滑輪IO，伸展繩8繞設(shè)于伸展滑輪10上，伸展繩8的兩端分別固定于第三節(jié)伸縮臂3和末節(jié)伸縮臂5的后端部，第四節(jié)伸縮臂4上的后端處裝設(shè)有收縮滑輪11，收縮繩9繞設(shè)于收縮滑輪11上，收縮繩9的一端固定于第三節(jié)伸縮臂3的后端部，收縮 繩9的另一端固定于末節(jié)伸縮臂5的前端部。第二節(jié)伸縮臂2、第三節(jié)伸縮臂3、第四節(jié)伸 縮臂4和末節(jié)伸縮臂5中的各節(jié)臂分別通過一組伸展繩8和伸展滑輪10驅(qū)動(dòng)伸展，并分別 通過一組收縮繩9和收縮滑輪11驅(qū)動(dòng)收縮，當(dāng)某節(jié)臂的伸展繩8或收縮繩9出現(xiàn)故障時(shí)， 可以單獨(dú)進(jìn)行更換，方便維修。本實(shí)施例中，第一節(jié)伸縮臂1與末節(jié)伸縮臂5之間的各節(jié)伸 縮臂的伸展繩8和伸展滑輪10設(shè)有兩組，并對稱布置于各節(jié)臂的兩側(cè)，第一節(jié)伸縮臂1前 方的各節(jié)伸縮臂的收縮繩9和收縮滑輪11也設(shè)有兩組，并對稱布置于各節(jié)臂的兩側(cè)，這種 布置方式有利于提高機(jī)械臂的伸縮穩(wěn)定性。 上述實(shí)施例僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù) 人員來說，在不脫離本實(shí)用新型的原理的前提下，還可以作出若干變換。例如，采用兩件或 更多導(dǎo)向輪7替換本實(shí)施例中的單一導(dǎo)向輪7的結(jié)構(gòu)；采用目前常見的一根鋼絲繩驅(qū)動(dòng)第 二節(jié)伸縮臂2前方的各節(jié)伸縮臂聯(lián)動(dòng)伸出、一根鋼絲繩驅(qū)動(dòng)第二節(jié)伸縮臂2前方的各節(jié)伸 縮臂聯(lián)動(dòng)縮回的結(jié)構(gòu)，作為本實(shí)用新型中的繩式伸展機(jī)構(gòu)和繩式縮回機(jī)構(gòu)；采用其它形式 的約束結(jié)構(gòu)，如在翼板621上開設(shè)腰圓孔，在第二節(jié)伸縮臂2尾端安裝置于腰圓孔內(nèi)的銷 軸，利用銷軸與腰圓孔的配合替代替換本實(shí)施例中的翼板621和卡槽21組成的約束結(jié)構(gòu) 等。此類變換均應(yīng)為本實(shí)用新型的等同變換，均應(yīng)落在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求一種機(jī)械臂伸縮機(jī)構(gòu)，包括繩式伸展機(jī)構(gòu)、繩式縮回機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)油缸(6)和三節(jié)以上依次套接相連的伸縮臂，順著伸縮臂的伸出方向?yàn)榍胺?，所述?qū)動(dòng)油缸(6)的伸縮桿(61)與第一節(jié)伸縮臂(1)尾端鉸接，所述驅(qū)動(dòng)油缸(6)的缸體(62)固定于第二節(jié)伸縮臂(2)的尾端，其特征在于所述第二節(jié)伸縮臂(2)前方的各節(jié)伸縮臂均通過繩式伸展機(jī)構(gòu)和繩式縮回機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)，所述驅(qū)動(dòng)油缸(6)的缸體(62)前端設(shè)有至少一件可對末節(jié)伸縮臂(5)導(dǎo)向的導(dǎo)向輪(7)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)械臂伸縮機(jī)構(gòu)，其特征在于所述驅(qū)動(dòng)油缸(6)的缸體 (62)與第二節(jié)伸縮臂(2)相連的一端設(shè)有翼板(621)，所述第二節(jié)伸縮臂(2)的尾端設(shè)有 卡槽(21)，所述翼板(621)置于卡槽(21)內(nèi)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的機(jī)械臂伸縮機(jī)構(gòu)，其特征在于所述繩式伸展機(jī)構(gòu)包括 伸展滑輪(10)和伸展繩(8)，所述第一節(jié)伸縮臂(1)與末節(jié)伸縮臂(5)之間的各節(jié)伸縮臂 上的前端處均裝設(shè)有伸展滑輪(IO)，所述伸展繩(8)繞設(shè)于所述伸展滑輪(10)上，所述伸 展繩(8)的兩端分別固定于相鄰兩節(jié)伸縮臂的后端部。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的機(jī)械臂伸縮機(jī)構(gòu)，其特征在于所述繩式縮回機(jī)構(gòu)包括 收縮滑輪(11)和收縮繩(9)，所述第一節(jié)伸縮臂(1)與末節(jié)伸縮臂(5)之間的各節(jié)伸縮臂 上的后端處均裝設(shè)有收縮滑輪(ll)，所述收縮繩(9)繞設(shè)于所述收縮滑輪(11)上，所述收 縮繩(9)的一端固定于所述伸縮臂前方的相鄰伸縮臂的后端部，所述收縮繩(9)的另一端 固定于所述伸縮臂后方的相鄰伸縮臂的前端部。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的機(jī)械臂伸縮機(jī)構(gòu)，其特征在于所述繩式縮回機(jī)構(gòu)包括收縮 滑輪(11)和收縮繩(9)，所述第一節(jié)伸縮臂(1)與末節(jié)伸縮臂(5)之間的各節(jié)伸縮臂上的 后端處均裝設(shè)有收縮滑輪(ll)，所述收縮繩(9)繞設(shè)于所述收縮滑輪(11)上，所述收縮繩 (9)的一端固定于所述伸縮臂前方的相鄰伸縮臂的后端部，所述收縮繩(9)的另一端固定 于所述伸縮臂后方的相鄰伸縮臂的前端部。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種機(jī)械臂伸縮機(jī)構(gòu)，包括繩式伸展機(jī)構(gòu)、繩式縮回機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)油缸和三節(jié)以上依次套接相連的伸縮臂，順著伸縮臂的伸出方向?yàn)榍胺?，所述?qū)動(dòng)油缸的伸縮桿與第一節(jié)伸縮臂尾端鉸接，所述驅(qū)動(dòng)油缸的缸體固定于第二節(jié)伸縮臂的尾端，所述第二節(jié)伸縮臂前方的各節(jié)伸縮臂均通過繩式伸展機(jī)構(gòu)和繩式縮回機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)，所述驅(qū)動(dòng)油缸的缸體前端設(shè)有至少一件可對末節(jié)伸縮臂導(dǎo)向的導(dǎo)向輪。該機(jī)械臂伸縮機(jī)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)輕巧簡單、運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)、維修方便、便于加工、成本低廉的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號B25J19/00GK201544240SQ20092031278
公開日2010年8月11日 申請日期2009年10月19日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月19日
發(fā)明者喻志兵, 張學(xué)文, 李翠英 申請人:三一集團(tuán)有限公司