本实用新型涉及工业机器人领域，尤其涉及一种伸缩机构及使用该伸缩机构的机械臂。
背景技术：
机械臂是能模仿人手和臂的某些动作功能，用以按固定程序抓取、搬运物件或操作工具的自动操作装置。机械手可以代替人的繁重劳动以实现生产的机械化和自动化，现代工业中机械手已经被广泛的用来代替人工作业，极大的提高了生产效率。
机械臂在工作时，通常需要在前后方向、上下方向或其它方向进行伸缩运动，以达到物品所在位置，并将物品移动到另一位置。现有机械臂的伸缩机构，一般包含多节摆动臂，每个摆动臂都配置有独立的驱动装置，造成整个机械臂结构繁杂，相应的电控系统也变得复杂，不利于机械臂的长期稳定运行。
有鉴于此，急需一种新的技术方案来解决上述技术问题。
技术实现要素：
本实用新型的目的之一在于提供一种伸缩机构，通过单个驱动装置实现整个机构的驱动，具有结构简单、运行稳定的优点。
为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
一种伸缩机构，其包括固定座、驱动装置及摇臂组件；
所述摇臂组件安装在固定座的一侧，并可相对固定座做来回伸缩运动；所述摇臂组件包括首尾相连的数个摇臂，每个摇臂的首尾两端分别安装有齿轮组件及传动组件，所述齿轮组件包括依次啮合连接的第一齿轮、第二齿轮及第三齿轮，第一个摇臂的第一齿轮固定连接在固定座上，其它摇臂的第一齿轮固定连接在上一个摇臂的末端，所述第二齿轮及第三齿轮枢接在摇臂上；所述传动组件包括第一传动轮、第二传动轮及绕设在第一传动轮和第二传动轮上的传动带；
其中，同一个摇臂的第一传动轮与第三齿轮同轴连接，上一个摇臂的第二传动轮的转轴与下一个摇臂的首端固定连接；
所述驱动装置安装在固定座上，用于驱动第一个摇臂摆动。
作为进一步的改进，所述数个摇臂包括第一个摇臂、最后一个摇臂及至少一个中间摇臂，所述第一个摇臂和最后一个摇臂的长度均小于中间摇臂的长度，所述中间摇臂的长度均相等。
作为进一步的改进，所述固定座的一侧设有转轴座，第一个摇臂的第一齿轮固定连接在转轴座的一侧。
作为进一步的改进，所述驱动装置的转轴上装有一驱动齿轮，所述转轴座相对第一齿轮的一侧设有一主动齿轮，主动齿轮与第一个摇臂固定连接，所述驱动齿轮与主动齿轮啮合连接。
作为进一步的改进，所述第一传动轮和第二传动轮均为同步轮，所述传动带为同步带。
作为进一步的改进，同一个摇臂的齿轮组件和传动组件分别安装在该摇臂的两侧。
作为进一步的改进，所述第一齿轮的直径大于第二齿轮的直径，所述第三齿轮的直径与第二齿轮的直径相等。
作为进一步的改进，所述驱动装置为驱动电机。
作为进一步的改进，所述伸缩机构还包括搭载平台，所述搭载平台连接于摇臂组件的末端。
本实用新型的目的之二在于提供一种机械臂，其包括上述的伸缩机构。
相比于现有技术，本实用新型带来如下有益效果：
本实用新型的第一个摇臂在驱动装置的驱动下摆动，通过齿轮组件和传动组件的传动作用，使得整个摇臂组件实现伸缩运动；本实用新型仅采用一个驱动装置即可实现整个机构的驱动，具有结构简单、运行稳定的优点。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
图1示出了本实用新型一较佳实施例的伸缩机构正面的结构示意图；
图2示出了本实用新型一较佳实施例的伸缩机构背面的结构示意图；
图3示出了本实用新型另一较佳实施例的伸缩机构正面的结构示意图；
图4示出了本实用新型另一较佳实施例的伸缩机构背面的结构示意图。
主要元件符号说明：
1-固定座；11-转轴座；2-摇臂组件；21-第一摇臂；22-第二摇臂；23-第三摇臂；24-第四摇臂；25-第五摇臂；31-第一齿轮；32-第二齿轮；33-第三齿轮；41-第一同步轮；42-第二同步轮；43-同步带；5-驱动电机；51-驱动齿轮；6-搭载平台；7-张紧装置。
具体实施方式
下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
实施例一
请参阅图1及图2，本实用新型的一较佳实施例揭示了一种伸缩机构，其包括固定座1、驱动装置及摇臂组件2。
具体在本实施例中，所述固定座1为一矩形座体，其位于整个伸缩机构的上方，固定座1处于水平状态。
所述摇臂组件2安装在固定座1的一侧，即固定座1的下方，摇臂组件2可相对固定座1做来回伸缩运动；所述摇臂组件2包括首尾相连的数个摇臂，每个摇臂的首尾两端分别安装有齿轮组件及传动组件。
具体在本实施例中，所述数个摇臂设有四个，分别是第一摇臂21、第二摇臂22、第三摇臂23及第四摇臂24。所述第一摇臂21即是第一个摇臂，所述第二摇臂22、第三摇臂23和第四摇臂24统称为中间摇臂。所述第一摇臂21的长度均小于中间摇臂的长度，三个中间摇臂的长度一样。
需要说明的是，本实用新型中摇臂的数量是根据整个伸缩机构的体积、具体的工况而定，不限定为本实施例的四个。
所述齿轮组件包括依次啮合连接的第一齿轮31、第二齿轮32及第三齿轮33，三个齿轮沿着摇臂的长度方向依次排布；所述第一摇臂21的第一齿轮31与固定座1固定连接，因此，当驱动装置驱动第一摇臂21摆动时，第一齿轮31相对于固定座1静止，所述第二齿轮32及第三齿轮33则相对于第一齿轮31做圆弧运动，由于第一齿轮31、第二齿轮32及第三齿轮33三者之间相互啮合连接，因此第二齿轮32及第三齿轮33同时发生转动。
优选的，为了确保第二齿轮32达到更好的过渡作用，所述第二齿轮32采用滚珠轴承，即第二齿轮32与其转轴之间通过滚珠轴承连接。
所述传动组件包括第一同步轮41、第二同步轮42及绕设在第一同步轮41和第二同步轮42上的同步带43。
可以理解的是，在其它的实施例中，第一同步轮41和第二同步轮42也可以是普通的传动轮，所述同步带43可以是普通的传动带；或者采用链轮链条的传动方式，但毫无疑问的，本实施例中的同步轮和同步带43是最优的方案，可确保运动传递的同步性，防止出现传动轮与传动带之间打滑。
具体在本实施例中，同一个摇臂的第一同步轮41与第三齿轮33同轴连接，因此，齿轮组件能将运动同步传递给传动组件；第一摇臂21的第二同步轮42的转轴与第二摇臂22的首端固定连接，第二摇臂22的第二同步轮42的转轴与第三摇臂23的首端固定连接……以此类推，以使上一个摇臂的第二同步轮42的转轴与下一个摇臂的首端固定连接。
第二摇臂22的第一齿轮31固定连接在第一摇臂21的末端，第三摇臂23的第一齿轮31固定连接在第二摇臂22的末端……以此类推，以使下一个摇臂的第一齿轮31固定连接在上一个摇臂的末端。
上述，当第一摇臂21摆动时，第一摇臂21的第二齿轮32和第三齿轮33同时发生转动，进而带动第一摇臂21的第一同步轮41和第二同步轮42转动，当第二同步轮42转动时，所述第二摇臂22也跟着摆动，且第二摇臂22的摆动方向与第一摇臂21的摆动方向相反，即，第一摇臂21做顺时针摆动时，第二摇臂22则做逆时针摆动。与此同时，第二摇臂22的第二齿轮32和第三齿轮33相对于第二摇臂22的第一齿轮31做圆弧运动，由于三者的啮合关系而发生转动，进而将第一摇臂21的运动一级一级地传递下去，最终实现整个摇臂组件2做折叠伸缩运动的目的。具体在本实施例中，所述驱动装置为驱动电机5，驱动电机5安装在固定座1上，用于驱动第一摇臂21摆动，进而驱动整个摇臂组件2伸缩运动。更具体的，所述驱动电机5可以是普通电机，也可以是步进电机，优选步进电机。
根据驱动电机5的转动圈数与摇臂组件2的伸缩量之间的换算关系，可获得本伸缩机构在任意时刻的伸缩量，为精准控制伸缩机构的伸缩运动打下了基础。
本实施例的伸缩机构，通过一个驱动电机5便可驱动整个伸缩机构实现伸缩运动，相比于现有技术的多电机协同驱动系统，结构上更加简单；通过齿轮组件和传动组件的传递作用，可使整个伸缩机构的伸缩运动更加平稳、精准。
作为进一步的改进，同一个摇臂的齿轮组件和传动组件分别安装在摇臂的两侧，此设置充分利用空间，避免活动部件由于过分拥挤而带来的干涉、卡死现象。
作为进一步的改进，所述第一齿轮31的直径大于第二齿轮32的直径，所述第三齿轮33的直径与第二齿轮32的直径相等。作为一种优选方案，第一齿轮31与第二齿轮32的齿数比为57：30，将三种齿轮的大小做上述设置，可提高整个机构的伸缩灵敏度。
实施例二
请参阅图1及图2，本实用新型的另一个较佳实施例揭示了一种伸缩机构，其包括固定座1、驱动电机5及摇臂组件2。
所述固定座1、驱动电机5和摇臂组件2与实施例一的设置一致：固定座1位于整个伸缩机构的上方，摇臂组件2连接于固定座1的下方，所述驱动电机5固定在固定座1上，用于给摇臂组件2提供驱动力。
本实施例与实施例一的区别之处在于：
所述固定座1的一侧设有转轴座11，该转轴座11为两块相对设置的板，两块板上设有用于安装销轴的销孔；第一摇臂21的第一齿轮31固定连接在转轴座11的一侧，即与其中一块板的内侧固定连接；转轴座11相对第一齿轮31的一侧设有一主动齿轮(图中未标识)，该主动齿轮与第一摇臂21固定连接。
作为进一步的改进，所述驱动电机5的转轴上装有一驱动齿轮51，所述驱动齿轮51与主动齿轮啮合连接，用于驱动第一摇臂21摆动。可以理解的是，驱动电机5的转轴也可以与第一摇臂21的枢轴直接连接，但通过设置驱动齿轮51与主动齿轮的方式无疑是更优的方案。通过设置驱动齿轮51与主动齿轮的齿数比可实现增大驱动电机5转矩的目的。
本实施例的伸缩机构，通过一个驱动电机5便可驱动整个伸缩机构实现伸缩运动，相比于现有技术多电机协同驱动系统，结构上更加简单；通过齿轮组件和传动组件的传递作用，可使整个伸缩机构的伸缩运动更加平稳、精准；通过设置两个第一齿轮31，并将两个第一齿轮31分别设置在第一摇臂21两侧的设计，可进一步提高整个机构的稳定性。
优选的，为了确保第一摇臂21摆动得更加顺滑，所述第一摇臂21的枢轴采用滚珠轴承。
实施例三
请参阅图3及图4，本实用新型的又一个较佳实施例揭示了一种伸缩机构，其包括固定座1、驱动电机5、摇臂组件2及搭载平台6。
所述固定座1、驱动电机5和摇臂组件2与上述两个实施例的设置基本一致：固定座1位于整个伸缩机构的上方，摇臂组件2连接于固定座1的下方，所述驱动电机5固定在固定座1上，用于给摇臂组件2提供驱动力。
具体在本实施例中，所述固定座1为一矩形框架，其位于整个伸缩机构的上方，固定座1处于水平状态。
本实施例与上述两个实施例的区别之处在于：
所述数个摇臂设有五个，分别是第一摇臂21、第二摇臂22、第三摇臂23、第四摇臂24及第五摇臂25。所述第一摇臂21即是第一个摇臂，所述第五摇臂25即为最后一个摇臂；所述第二摇臂22、第三摇臂23和第四摇臂24统称为中间摇臂。所述第一摇臂21和第五摇臂25的长度均小于中间摇臂的长度，三个中间摇臂的长度一样。
需要说明的是，本实用新型中摇臂的数量是根据整个伸缩机构的体积、具体的工况而定，不限定为本实施例的五个，但是至少应包括两个摇臂。
所述搭载平台6连接于摇臂组件2的末端，即搭载平台6直接连接第五摇臂25。在驱动电机5的带动下，摇臂组件2带着搭载平台6一起做上下升降运动。
需要说明的是，所述搭载平台6可以是用于承载工件的平台、也可以是具有抓取功能的抓手，根据本实用新型的宗旨，并不对搭载平台6的具体结构和功能做特殊限定。
本实施例的工作原理如下：
驱动电机5正转，带动第一摇臂21向下摆动，第一摇臂21的第二齿轮32和第三齿轮33由于与第一齿轮31的啮合关系而发生转动；由于第三齿轮33与第一同步轮41同轴连接，因此，第一同步轮41也发生转动，在同步带43的传动下，带动第二同步轮42转动；而第一摇臂21的第二同步轮42与第二摇臂22固定连接，因此，可直接带动第二摇臂22摆动，且根据传动关系第二摇臂22也向下摆动；如此一级级传递下去，最终带动摇臂组件2实现伸长运动，进而带动搭载平台6实现下降运动。
同理，驱动电机5反转时，可带动摇臂组件2实现收缩运动，进而带动搭载平台6向上运动。
作为进一步的改进，所述摇臂上设有张紧装置7，用于使同步带43保持绷紧状态，防止出现打滑现象。
本实施例的伸缩机构，通过一个驱动电机5便可驱动整个伸缩机构实现伸缩运动，进而带动搭载平台6实现升降运动；相比于现有技术多电机协同驱动系统，结构上更加简单；通过齿轮组件和传动组件的传递作用，可使整个伸缩机构的伸缩运动更加平稳、精准。
实施例四
请参阅图3及图4，本实用新型第四个实施例提供一种机械臂，其包括伸缩机构，所述伸缩机构为上述三个实施例中的伸缩机构。
所述固定座1位于本机械臂的上方，摇臂组件2连接于固定座1的下方，所述驱动电机5固定在固定座1上，用于给摇臂组件2提供驱动力。
作为进一步的改进，所述机械臂还包括一搭载平台6。
所述搭载平台6连接于摇臂组件2的末端，即搭载平台6直接连接第五摇臂25。在驱动电机5的带动下，摇臂组件2带着搭载平台6一起做上下升降运动。
需要说明的是，所述搭载平台6可以是用于承载工件的平台、也可以是具有抓取功能的抓手，根据本实用新型的宗旨，并不对搭载平台6的具体结构和功能做限定。
藉由驱动电机5的驱动，可带动第一摇臂21上下摆动，通过齿轮组件和传动组件的传动作用，使得整个摇臂组件2实现伸缩运动，进而带动搭载平台6实现上下升降运动；本机械臂仅采用一个驱动电机5即可实现整个机构的驱动，具有结构简单、运行稳定的优点。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
1.一种伸缩机构，其特征在于：包括固定座、驱动装置及摇臂组件；
所述摇臂组件安装在固定座的一侧，并可相对固定座做来回伸缩运动；所述摇臂组件包括首尾相连的数个摇臂，每个摇臂的首尾两端分别安装有齿轮组件及传动组件，所述齿轮组件包括依次啮合连接的第一齿轮、第二齿轮及第三齿轮，第一个摇臂的第一齿轮固定连接在固定座上，其它摇臂的第一齿轮固定连接在上一个摇臂的末端，所述第二齿轮及第三齿轮枢接在摇臂上；所述传动组件包括第一传动轮、第二传动轮及绕设在第一传动轮和第二传动轮上的传动带；
其中，同一个摇臂的第一传动轮与第三齿轮同轴连接，上一个摇臂的第二传动轮的转轴与下一个摇臂的首端固定连接；
所述驱动装置安装在固定座上，用于驱动第一个摇臂摆动。
2.如权利要求1所述的伸缩机构，其特征在于：所述数个摇臂包括第一个摇臂、最后一个摇臂及至少一个中间摇臂，所述第一个摇臂和最后一个摇臂的长度均小于中间摇臂的长度，所述中间摇臂的长度均相等。
3.如权利要求1所述的伸缩机构，其特征在于：所述固定座的一侧设有转轴座，第一个摇臂的第一齿轮固定连接在转轴座的一侧。
4.如权利要求3所述的伸缩机构，其特征在于：所述驱动装置的转轴上装有一驱动齿轮，所述转轴座相对第一齿轮的一侧设有一主动齿轮，主动齿轮与第一个摇臂固定连接，所述驱动齿轮与主动齿轮啮合连接。
5.如权利要求1所述的伸缩机构，其特征在于：所述第一传动轮和第二传动轮均为同步轮，所述传动带为同步带。
6.如权利要求1所述的伸缩机构，其特征在于：同一个摇臂的齿轮组件和传动组件分别安装在该摇臂的两侧。
7.如权利要求1所述的伸缩机构，其特征在于：所述第一齿轮的直径大于第二齿轮的直径，所述第三齿轮的直径与第二齿轮的直径相等。
8.如权利要求1所述的伸缩机构，其特征在于：所述驱动装置为驱动电机。
9.如权利要求1所述的伸缩机构，其特征在于：还包括搭载平台，所述搭载平台连接于摇臂组件的末端。
10.一种机械臂，其特征在于：包括如权利要求1-9任一项所述的伸缩机构。
技术总结