CN106346512A - 用于工业机器人的平衡缸及工业机器人 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于工业机器人的平衡缸及工业机器人。本发明实施例的平衡缸包括：缸体，包括容纳腔，容纳腔包括开口；缸盖，与缸体可拆卸连接，用于盖合开口；锁止机构，包括设置在缸盖上的第一锁止件以及设置在缸体上的第二锁止件，用于对缸盖和缸体进行锁止和解锁；其中，第一锁止件和第二锁止件卡合连接，使得锁止机构具有锁止和解锁状态，以实现缸盖和缸体的可拆卸连接。本发明的平衡缸，由于锁止机构的第一锁止件和第二锁止件可以在锁止和解锁状态之间进行切换，使得本发明实施例的缸体和缸盖可以实现快速、便捷地完成拆装工作，从而简化了平衡缸的拆解过程，操作简单，提升了拆装工作的效率，降低了劳动强度。

Description

用于工业机器人的平衡缸及工业机器人

技术领域

本发明涉及工业机器人技术领域，具体涉及一种工业机器人平衡缸及工业机器人。

背景技术

工业机器人在工业生产中能够代替人类做某些单调、频繁和重复的工作，或是在危险、恶劣的环境中工作。近年来，国内越来越多的企业或院校都开始合作开发研制工业机器人，国家也通过投入大量资金引导国内工业机器人行业的发展。

工业机器人包括基座、平衡装置、大臂、小臂以及手腕部件。平衡装置包括设置在基座上的支架以及设置在支架上的平衡缸。平衡缸与大臂相连接。平衡缸包括缸体、缸盖以及设置在缸体内的多个弹簧部件，用于支承该弹簧部件的弹簧座以及平衡缸轴。在工业机器人工作时，大臂能够拉动平衡缸轴作运动以压缩或释放弹簧部件，由此将能量储存到弹簧部件中或从弹簧部件中释放，以用于平衡因大臂的重力负载而引起的旋转力矩。

在工业机器人工作一段时间后，需要将平衡缸进行拆解并对其各零部件进行维护或维修。然而，现有技术中，平衡缸的缸盖与缸体连接结构存在拆解过程比较复杂，操作繁琐，拆装工作效率低，劳动强度大的问题。

发明内容

本发明实施例提供一种用于工业机器人的平衡缸及工业机器人，能够使得平衡缸易拆解。

一方面，本发明实施例提出了一种用于工业机器人的平衡缸，包括：缸体，包括容纳腔，该容纳腔包括开口；缸盖，与缸体可拆卸连接，用于盖合开口；锁止机构，包括设置在缸盖上的第一锁止件以及设置在缸体上的第二锁止件，用于对缸盖和缸体进行锁止和解锁；其中，第一锁止件和第二锁止件卡合连接，使得锁止机构具有锁止和解锁状态，以实现缸盖和缸体的可拆卸连接。

根据本发明实施例的一个方面，第一锁止件包括设置在缸盖上的锁合部，第二锁止件设置在缸体上并与锁合部相配合的锁扣部，锁合部与锁扣部扣合连接时进入锁止状态。

根据本发明实施例的一个方面，锁合部包括设置在缸盖上的卡槽，锁扣部包括与上述卡槽相卡接的卡接件。

根据本发明实施例的一个方面，卡接件与缸体枢接连接。

根据本发明实施例的一个方面，缸盖包括朝向缸体的端面，卡槽包括从缸盖的周向表面起始朝向端面倾斜延伸的第一斜面，卡接件包括与卡槽相卡接的卡接端，卡接端包括与第一斜面相配合的第二斜面。

根据本发明实施例的一个方面，第一斜面和/或第二斜面为凹凸面。

根据本发明实施例的一个方面，缸盖上设置有与上述卡槽相连通的通孔，第一锁止件包括与通孔插接的锁止销钉，卡接件包括与卡槽相卡接的卡接端，卡接端上设置有与锁止销钉相配合的锁止孔。

根据本发明实施例的一个方面，卡接件与缸体之间设置有弹性件。

根据本发明实施例的一个方面，缸盖朝向缸体的表面与缸体朝向缸盖的端面之间设置有弹性调节垫圈。

根据本发明实施例提供的用于工业机器人的平衡缸，其包括可拆卸连接的缸盖和缸体以及可以实现缸盖和缸体可拆卸连接的锁止机构。由于锁止机构的第一锁止件和第二锁止件可以在锁止和解锁状态之间进行切换，使得本发明实施例的缸体和缸盖可以实现快速、便捷地完成拆装工作，从而简化了平衡缸的拆解过程，操作简单，提升了拆装工作的效率，降低了劳动强度。

根据本发明实施例的另一个方面，提供一种工业机器人，包括上述的平衡缸。在工业机器人运行一定时间后，可以将平衡缸从工业机器人上拆卸下来并对其进行维修或维护。由于平衡缸易拆解，因此在对平衡缸进行拆解维修或维护工作而导致工业机器人停机时，工业机器人的停机时间短，从而提高了生产效率，降低了生产成本。

附图说明

下面将参考附图来描述本发明示例性实施例的特征、优点和技术效果。

图1是安装有本发明实施例的平衡缸的工业机器人整体结构示意图。

图2是本发明实施例的平衡缸的剖视结构示意图。

图3是图2中A处的局部放大图。

图4是卡槽与卡接端局部结构示意图。

图5是图2中K向视图示意图。

在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例的详细描述和附图用于示例性地说明本发明的原理，但不能用来限制本发明的范围，即本发明不限于所描述的优选实施例，本发明的范围由权利要求书限定。

图1示意性地显示了安装有本发明实施例的平衡缸的工业机器人整体结构。

工业机器人10是用来进行搬运材料、零件、工具等可再编程的多功能机械手，或通过不同程序的调用来完成各种工作任务的特种装置。

如图1所示，工业机器人10包括基座11、大臂13、小臂15、手腕17、末端执行器19以及平衡缸21等关键零部件。基座11支撑大臂13、小臂15、手腕17、末端执行器19及平衡缸21。大臂13、小臂15、手腕17及末端执行器19依序相连。

图2示意性地显示了本发明实施例的平衡缸的剖视结构。

如图2所示，本发明实施例的平衡缸21包括平衡缸轴23、套设在平衡缸轴23上的弹簧25、用于容纳弹簧25的缸体27、与缸体27可拆卸连接的缸盖29以及锁止机构30。

本发明实施例的平衡缸21包括用于实现缸体27和缸盖29可拆卸连接的锁止机构30。锁止机构30包括设置在缸盖29上的第一锁止件以及设置在缸体27上的第二锁止件。第一锁止件和第二锁止件可以快速地在锁止状态和解锁状态之间实现切换，从而使得缸体27和缸盖29可以实现快速拆装。

当需要对平衡缸21进行维修或维护工作时，将锁止机构从锁止状态切换至解锁状态，再将缸盖29从缸体27上移开。当完成平衡缸21的维修或维护工作后，将缸盖29盖合到缸体27上完成定位，再将锁止机构从解锁状态切换至锁止状态，从而将缸体27和缸盖29锁止，完成缸盖29与缸体27之间的固定。这样，由于锁止机构可以快速地在锁止状态和解锁状态之间进行切换，使得本发明实施例的缸体27和缸盖29可以实现快速、便捷地完成拆装工作，从而简化了平衡缸21的拆解过程，操作简单，提升了拆装工作的效率，降低了劳动强度。

上述说明仅是本发明实施例技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明实施例的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明实施例的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下描述本发明实施例的具体实施方式。

本发明实施例的缸体27为一端开口的中空柱状体，包括第一端部271、第二端部273、外表面275及容纳部277。第一端部271与第二端部273分别位于缸体27的长轴方向的两端，且相对设置。缸体27的第一端部271设置有开口(图未标)。缸体27的外表面275上临近第一端部271上设置有由外表面275向远离该外表面275延伸的支架。支架上设置有枢轴2711。枢轴2711上枢接有卡接件33。

缸盖29为具有预定厚度的平板状结构体，形状与缸体27的横截面相匹配。缸盖29包括穿过缸盖29中心点并向缸盖29的厚度方向延伸的中心轴线以及与中心轴线垂直且相对的第一表面291和第二表面292。缸盖29的中央区域设置有中心孔。中心孔贯穿第一表面291和第二表面292。缸盖29的第一表面291的边缘处设置有围绕中心轴线周向延伸的台阶结构。缸盖29的第二表面292的边缘处设置有卡槽31。当卡槽31数量为两个时，两个卡槽31相对于中心轴线对称设置。当卡槽31的数量为至少三个时，所有的卡槽31围绕中心轴线周向均匀分布设置。

本实施例的卡槽31沿缸盖29的径向方向延伸，包括一个设置在缸盖29端面的开口以及一个设置在缸盖29的周向表面上的开口。两个开口连通。卡槽31包括侧壁和底壁。

进一步地，侧壁所在的平面与缸盖29的中心轴线平行。底壁从缸盖29的周向表面起始并朝向第一表面291倾斜延伸以形成第一斜面31a。第一斜面31a所在的平面与缸盖29的中心轴线相交。从而第一斜面31a与缸盖29的轴线之间形成一夹角α(如图2所示)。夹角α的范围是小于九十度大于等于八十五度。优选地，夹角α为八十九度。

可选地，卡槽31也可以设置在缸盖29的周向表面上。卡槽31包括一个设置在缸盖29周向表面上的开口。此时的底壁是靠近第一表面291的那一内壁。

进一步地，第一斜面31a可以是凹凸面。例如，第一斜面31a的表面上设置有球冠状凸起，或者波纹状凸起，或者锥状凸起。

在另一个实施例中，缸盖29上设置有与卡槽31相连通的通孔31b。该通孔31b中插接有锁止销钉98。通孔31b的开口设置在卡槽31的侧壁上。锁止销钉98能够在通孔31b中沿通孔31b的轴线移动。

本发明实施例的卡接件33包括卡接端332、与卡接端332相对设置的促动端333以及设置在卡接端332和促动端333之间的枢接部331。枢接部331上设置有与枢轴2711相配合的枢接孔。卡接件33通过枢接部331的枢接孔与缸体27上的枢轴2711的连接，实现在缸体27上的转动连接。当促动促动端333围绕枢轴2711转动以靠近或远离缸体27运动时，卡接端332围绕枢轴2711同步地作远离或靠近缸体27运动。

卡接端332上设置有朝向促动端333的第二斜面332a。第二斜面332a可以为凹凸面。例如，第二斜面332a的表面上设置有球冠状凸起，或者波纹状凸起，或者锥状凸起。

卡接端332有锁止孔332b。锁止孔332b的轴线与缸体27的轴线相互垂直。

第二锁止件包括设置在卡接件33与缸体之间设置有弹性件。本发明实施例的弹性件是扭簧15。扭簧15的环孔套设在枢轴2711上，一端抵压在缸体27的外表面275上，另一端抵压在卡接件33的促动端。

可选地，弹性件还可以是设置在促动端333与缸体27外表面275之间的螺旋弹簧。缸体27的外表面275以及促动端333朝向缸体27的表面上均设置有定位柱。螺旋弹簧的两端分别套设在两个定位柱上。

可选地，弹性件还可以是“人”字形的弯折弹片。弯折弹片包括第一弹片和第二弹片。第一弹片与第二弹片之间形成夹角。夹角的范围是三十度到一百五十度。第一弹片的自由端抵压在促动端333上。第二弹片的自由端抵压在缸体27的外部表面上。

本实施例的平衡缸21还包括平衡缸轴23。平衡缸轴23插入缸盖29的中心孔，平衡缸轴23的中心轴线与中心孔的轴线同轴。平衡缸轴23包括穿过缸盖29伸入到缸体27的容纳腔的第一端以及与第一端相对的第二端。第二端位于缸盖29的外侧，第二端通过关节轴承与大臂相连接。平衡缸轴23能够沿自身的轴线作伸缩运动。平衡缸轴23伸缩运动时，使得第一端靠近或远离缸盖29。当大臂13摆动工作时，大臂13可以牵拉平衡缸轴23作伸缩运动。

在一个实施例中，平衡缸轴23的第一端设置有支承盘。平衡缸轴23与支承盘同轴设置。平衡缸21还包括套设在平衡缸轴23上的螺旋弹簧25。螺旋弹簧25的一端抵压在缸盖29的第一表面291上，另一端抵压在支承盘的盘面上。平衡缸轴23伸缩运动时，平衡缸轴23带动支承盘靠近或远离运动，从而支承盘压缩或释放螺旋弹簧25。

进一步地，支承盘和缸盖29之间设置多个螺旋弹簧25。相邻的两个螺旋弹簧25的螺旋方向相同。

在另一实施例中，支承盘与缸盖29之间设置螺旋弹簧25。同时，支承盘与缸体27之间设置螺旋弹簧25。两个螺旋弹簧25共同对支承盘施加作用力，更好地平衡支承盘的受力，使其运动过程更加平稳。

本发明实施例中，缸盖29盖合到缸体27的开口后，对平衡缸轴23以及螺旋弹簧25形成限位，同时也有效地对缸体27的容纳腔形成防护，避免外界的灰尘进入容纳腔而污染平衡缸轴23和螺旋弹簧25等零部件。

工业机器人10在使用过程中，平衡缸轴23的第一端在缸体27内作伸缩运动，同时使得螺旋弹簧25伸缩变形，以缓冲工业机器人10的作业应力，使得工业机器人10保持于稳定状态，保证末端执行器19的位置精度。

本发明实施例中，缸体27通过卡接端和缸盖29的卡槽31相卡扣连接来实现可拆卸连接。这样，在平衡缸21使用一段时间后，方便将缸体27和缸盖29拆开以对各零部件进行维修或维护。缸体27的卡接件33的数量与缸盖29的卡槽31的数量相匹配。

进一步地，由于卡槽31设置有第一斜面31a，卡接端332设置有第二斜面332a，因此，当卡接端332卡接到卡槽31后，第一斜面31a与第二斜面332a紧密贴合，第一斜面31a和第二斜面332a的相互作用力的方向与缸盖29的中心轴线呈一定角度，从而卡接端332不易从卡槽31中脱出而与卡槽31发生分离，提高了平衡缸21的安全性。

进一步地，由于卡槽31的第一斜面31a的表面和/或卡接端332的第二斜面332a的表面为凹凸面，从而第一斜面31a与第二斜面332a之间的摩擦力增大，卡接端332不易从卡槽31中脱出而与卡槽31发生分离，提高了平衡缸21的安全性。

进一步地，第一斜面31a与第二斜面332a斜度相同，第一斜面31a和第二斜面332a完成配合后，第一斜面31a与第二斜面332a平行，增大贴合面积，增加摩擦力，保证卡接端332在卡槽31中的卡接稳定性。

进一步地，在卡接端332卡扣到卡槽31中后，第一锁止件包括的锁止销钉98能够插入到卡接端332上设置的锁止孔332b，从而将卡接端332锁止在卡槽31中。这样，卡接端332不易从卡槽31中脱出而与卡槽31发生分离，进一步提高了平衡缸21的安全性。

图3是图2中的A处的局部放大图。图5是图2中K向视图。

如图3所示，本发明实施例的锁合部包括设置在缸盖29上的卡槽31。本发明实施例的锁扣部包括与卡槽31相卡接的卡接件33。卡接件33的卡接端332插入到卡槽31中以实现对缸盖29与缸体27的锁止状态。

当需要将缸盖29从缸体27上拆卸下来时，促动促动端333，以使得卡接端332围绕枢轴2711转动而从卡槽31中退出，卡接端332完全退出后，完成解锁，此时缸盖29可以从缸体27上被拆卸下来。

如图5所示，缸盖29上设置两个以上的卡槽31。两个以上的卡槽31围绕缸盖29的轴线沿周向均匀间隔地分布，从而当卡槽31与卡接端卡接完成连接后，缸盖29整体受力均衡，保证缸盖29在缸体27的开口处具有良好的位置稳定性，同时也增加锁止机构的数量，保证缸盖29与缸体27的锁止状态的稳定性，避免发生缸盖29从缸体27上脱离的情况，提升了平衡缸21的安全性。

本发明实施例的设置在卡接件33与缸体27之间的弹性件用于向卡接件33提供弹性作用力。一方面，在卡接端与卡槽31处于锁止状态时，在弹性件的弹性作用力的作用下，卡接端会与卡槽31保持在更稳定的卡接连接状态，使得卡接端难以与卡槽31脱离卡接状态，提升缸盖29与缸体27的连接稳定性，另一方面，在卡接端与卡槽31处于解锁状态时，弹性件可以起到阻尼作用，保证卡接端转动过程具备良好的平稳性。

本发明实施例的平衡缸21还包括设置在缸盖29与缸体27之间的弹性调节垫圈99。缸盖29上朝向缸体27的端面上设置有弹性调节垫圈99的安装位。在将缸盖29盖合到缸体27的开口，且缸盖29与缸体27进行锁止后，缸盖29与缸体27可以挤压弹性调节垫圈99。弹性调节垫圈99具备应力补偿功能。弹性调节垫圈99发生变形后产生弹性回复力。该弹性回复力对缸盖29施加有一个推力，以使得缸盖29有远离缸体27运动的趋势，从而缸盖29上的卡槽31与卡接件33的卡接端之间能够更加紧密地贴合，使得缸盖29可以自动沿自身轴线方向移动以避免缸盖29的卡槽31与卡接件33的卡接端之间出现缝隙而导致缸盖29发生松动的情况。

可选地，弹性调节垫圈99包括弹性橡胶圈、波形弹簧或碟簧。

本发明实施例的工业机器人10，包括上述实施例中的平衡缸21。在工业机器人10运行一定时间后，可以将平衡缸21从工业机器人10上拆卸下来并对其进行维修或维护。由于平衡缸21易拆解，因此在对平衡缸21进行拆解维修或维护工作而导致工业机器人10停机时，工业机器人10的停机时间短，从而提高了生产效率，降低了生产成本。

本发明实施例的锁止机构包括设置在缸盖29上的锁合部以及设置在缸体27上的锁扣部。将锁止机构的锁合部和锁扣部分别设置在缸体27和缸盖29上，锁止机构直接对缸盖29进行锁止，同时锁止机构的锁合部和锁扣部需要彼此相配合使用，从而容易实现缸盖29与缸体27之间的安装定位。

缸盖29上设置的锁合部并不限于上述实施例中的卡槽31。缸体27上设置的锁扣部并不限于上述实施例中的卡接件33。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (10)

1.一种用于工业机器人的平衡缸，包括：

缸体，包括容纳腔，所述容纳腔包括开口；

缸盖，与所述缸体可拆卸连接，用于盖合所述开口；

锁止机构，包括设置在所述缸盖上的第一锁止件以及设置在所述缸体上的第二锁止件，用于对所述缸盖和所述缸体进行锁止和解锁；

其中，所述第一锁止件和所述第二锁止件卡合连接，使得所述锁止机构具有所述锁止和所述解锁状态，以实现所述缸盖和所述缸体的可拆卸连接。

2.根据权利要求1所述的平衡缸，其中，所述第一锁止件包括设置在所述缸盖上的锁合部，所述第二锁止件设置在所述缸体上并与所述锁合部相配合的锁扣部，所述锁合部与所述锁扣部卡合连接时进入所述锁止状态。

3.根据权利要求2所述的平衡缸，其中，所述锁合部包括设置在所述缸盖上的卡槽，所述锁扣部包括与所述卡槽相卡接的卡接件。

4.根据权利要求3所述的平衡缸，其中，所述卡接件与所述缸体枢接连接。

5.根据权利要求3或4所述的平衡缸，其中，所述缸盖包括朝向所述缸体的端面，所述卡槽包括从所述缸盖的周向表面起始朝向所述端面倾斜延伸的第一斜面，所述卡接件包括与所述卡槽相卡接的卡接端，所述卡接端包括与所述第一斜面相配合的第二斜面。

6.根据权利要求5所述的平衡缸，其中，所述第一斜面和/或所述第二斜面为凹凸面。

7.根据权利要求3或4所述的平衡缸，其中，所述缸盖上设置有与所述卡槽相连通的通孔，所述第一锁止件包括与所述通孔插接的锁止销钉，所述卡接件包括与所述卡槽相卡接的卡接端，所述卡接端上设置有与所述锁止销钉相配合的锁止孔。

8.根据权利要求4所述的平衡缸，其中，所述卡接件与所述缸体之间设置有弹性件。

9.根据权利要求1所述的平衡缸，其中，所述缸盖朝向所述缸体的表面与所述缸体朝向所述缸盖的端面之间设置有弹性调节垫圈。

10.一种工业机器人，包括根据权利要求1至9中任一权利要求所述的平衡缸。