CN106737631A - 一种吊式工业机械臂 - Google Patents

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边弘晔
李学威
何伟全
张鹏
何书龙
何元
何元一
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Abstract

本发明提供了一种吊式工业机械臂，包括吊顶基座、旋转基座关节、平衡缸、第一机械臂、第二机械臂和末端关节组；所述吊顶基座一端固定在墙壁或基座上，所述旋转基座关节与吊顶基座的另一端相连，所述第一机械臂与旋转基座关节连接，所述平衡缸的支点固定在所述旋转基座关节上；工业机械臂的力输出端与所述第一机械臂的一端相连，所述第一机械臂的另一端与所述第二机械臂相连，所述第二机械臂末端与所述末端关节组相连。本发明的吊式工业机械臂，抵消掉一部分机械臂的重力，降低驱动电机的驱动阻力，利于工业机械臂的平稳运动，且不对现有的立式机械臂的机构构型进行大幅修改，降低电机扭矩输出，减小了机构体积，提高效率。

Description

一种吊式工业机械臂
【技术领域】
本发明涉及工业机械技术领域，尤其涉及一种具有重力平衡装置的吊装工业机械臂。
【背景技术】
工业机械臂在生产建设的各个领域中的应用愈发广泛，因此工业机械臂也需要满足各种工作环境的需求，其中，吊装式工业机械臂的设计可以用来应对一些复杂的工作环境，不占用地面空间安装，大大提高工业机械臂的环境适应性。
目前而言，对于工业机械臂，为提高工业机械臂的性能，降低电机功率输出，一般使用平衡缸作为机械臂的重力平衡方案。使用平衡缸缸的重力平衡方案一般使用压缩平衡缸，在立式安装工业机械臂中，压缩平衡缸提供的力矩方向与重力力矩方向相反，可以抵消一部分重力作用，而如果采用吊装的安装方式，重力力矩方向改变，同样的压缩平衡缸会提供与重力力矩方向相同的力矩，无法起到平衡重力的作用。
因此，吊式工业机械臂的重力平衡方案如何解决有待完善。
【发明内容】
基于此，本发明的目的在于提供一种具有重力平衡装置的吊装工业机械臂，减小机构体积、提高效率。
为了实现本发明的目的，提供一种吊式工业机械臂，包括吊顶基座、旋转基座关节、平衡缸、第一机械臂、第二机械臂和末端关节组；所述吊顶基座一端固定在墙壁或基座上，所述旋转基座关节与吊顶基座的另一端相连，所述第一机械臂与旋转基座关节连接，所述平衡缸的支点固定在所述旋转基座关节上；工业机械臂的力输出端与所述第一机械臂的一端相连，所述第一机械臂的另一端与所述第二机械臂相连，所述第二机械臂末端与所述末端关节组相连。
优选地，所述第一机械臂为一曲柄，所述第一机械臂固定在旋转基座关节上，且绕旋转基座关节的第一支点旋转。
优选地，所述平衡缸为摇块，所述平衡缸的缸体绕所述旋转基座关节的第二支点旋转，所述平衡缸的活塞与所述第一机械臂相连在第一连接点。
优选地，所述第一连接点和第一支点的连线与所述第一机械臂的重心和所述第一支点的连线垂直。
优选地，所述平衡缸的力矩与所述第一机械臂的重力力矩方向相反。
优选地，所述平衡缸为氮气平衡缸。
区别于现有技术，上述吊式工业机械臂，抵消掉一部分机械臂的重力，降低驱动电机的驱动阻力，利于工业机械臂的平稳运动，且不对现有的立式机械臂的机构构型进行大幅修改，降低电机扭矩输出，减小了机构体积，提高效率。
【附图说明】
图1为本发明一个实施例中吊式工业机械臂的连接关系图。
附图标记说明：
1、吊顶基座；
2、旋转基座关节；
3、平衡缸；
4、第一机械臂；
5、第二机械臂；
6、末端关节组。
【具体实施方式】
为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用来限定本发明。
本发明提供一种吊式工业机械臂，包括吊顶基座、旋转基座关节、平衡缸、第一机械臂、第二机械臂和末端关节组。
所述吊顶基座一端固定在墙壁或基座上，所述旋转基座关节与吊顶基座的另一端相连，所述第一机械臂与旋转基座关节连接，所述平衡缸的支点固定在所述旋转基座关节上。
工业机械臂的力输出端与所述第一机械臂的一端相连，所述第一机械臂的另一端与所述第二机械臂相连，所述第二机械臂末端与所述末端关节组相连。
本发明的吊式工业机械臂，使得现有的机械臂采用吊式安装的安装方案时，抵消掉一部分机械臂的重力，降低驱动电机的驱动阻力，利于工业机械臂的平稳运动，且不对现有的立式机械臂的机构构型进行大幅修改。
实施例1
请参阅图1所示，本发明实施例1提供一种吊式工业机械臂，包括吊顶基座1、旋转基座关节2、平衡缸3、第一机械臂4、第二机械臂5和末端关节组6。
其中，所述吊顶基座1一端固定在墙壁或基座上，所述旋转基座关节2与吊顶基座1的另一端相连，可进行旋转运动；所述第一机械臂4与旋转基座关节2连接，所述平衡缸3的支点固定在所述旋转基座关节2上。
工业机械臂的力输出端与所述第一机械臂4的一端相连，所述第一机械臂4的另一端与所述第二机械臂5相连，所述第二机械臂5末端与所述末端关节组6相连。
实施例2
请参阅图1所示，相比于实施例1而言，本发明实施例2提供一种吊式工业机械臂，所述第一机械臂4为一曲柄。
具体地，一种吊式工业机械臂，包括吊顶基座1、旋转基座关节2、平衡缸3、第一机械臂4、第二机械臂5和末端关节组6。
所述吊顶基座1一端固定在墙壁或基座上，所述旋转基座关节2与吊顶基座1的另一端相连，可进行旋转运动；所述第一机械臂4与旋转基座关节2连接，所述平衡缸3的支点固定在所述旋转基座关节2上。
工业机械臂的力输出端与所述第一机械臂4的一端相连，所述第一机械臂4的另一端与所述第二机械臂5相连，所述第二机械臂5末端与所述末端关节组6相连。
所述第一机械臂4为一曲柄，所述第一机械臂4固定在旋转基座关节2上，且绕旋转基座关节2的第一支点旋转。
在一些优选实施例中，所述平衡缸3为弹簧缸。
在一些优选实施例中，所述平衡缸3为摇块，所述平衡缸3的缸体绕所述旋转基座关节2的第二支点旋转，所述平衡缸3的活塞与所述第一机械臂4相连在第一连接点，可以在缸体内滑动。
实施例3
请参阅图1所示，相比于实施例1而言，本发明实施例3提供一种吊式工业机械臂，所述第一连接点和第一支点的连线与所述第一机械臂4的重心和所述第一支点的连线垂直。
具体地，一种吊式工业机械臂，包括吊顶基座1、旋转基座关节2、平衡缸3、第一机械臂4、第二机械臂5和末端关节组6。
所述吊顶基座1一端固定在墙壁或基座上，所述旋转基座关节2与吊顶基座1的另一端相连，可进行旋转运动；所述第一机械臂4与旋转基座关节2连接，所述平衡缸3的支点固定在所述旋转基座关节2上。
工业机械臂的力输出端与所述第一机械臂4的一端相连，所述第一机械臂4的另一端与所述第二机械臂5相连，所述第二机械臂5末端与所述末端关节组6相连。
所述第一机械臂4为一曲柄，所述第一机械臂4固定在旋转基座关节2上，且绕旋转基座关节2的第一支点旋转。
所述平衡缸3为摇块，所述平衡缸3的缸体绕所述旋转基座关节2的第二支点旋转，所述平衡缸3的活塞与所述第一机械臂4相连在第一连接点。
在机构实际运动时，所述第一连接点和第一支点的连线与所述第一机械臂4的重心和所述第一支点的连线垂直。
在一些优选实施例中，所述平衡缸3的力矩与所述第一机械臂4的重力力矩方向相反。重力力矩大小为mgl1sinθ，平衡缸3提供力矩为的大小为Fl2sinθ，二者方向相反，大小随θ变化而同步变化。
实施例4
请参阅图1所示，相比于实施例1而言，本发明实施例4提供一种吊式工业机械臂，所述平衡缸3为氮气平衡缸3。具体地，
一种吊式工业机械臂，包括吊顶基座1、旋转基座关节2、氮气平衡缸3、第一机械臂4、第二机械臂5和末端关节组6。
所述吊顶基座1一端固定在墙壁或基座上，所述旋转基座关节2与吊顶基座1的另一端相连，所述第一机械臂4与旋转基座关节2连接，所述氮气平衡缸3的支点固定在所述旋转基座关节2上。
工业机械臂的力输出端与所述第一机械臂4的一端相连，所述第一机械臂4的另一端与所述第二机械臂5相连，所述第二机械臂5末端与所述末端关节组6相连。
通过采用氮气平衡缸3替代原有立式机械臂中的平衡缸3缸结构，在提供适合吊式工业机械臂重力平衡力的同时，还拥有体积更小、效率更高、适应性更强的优点。
本发明实施例的吊式工业机械臂，在不对工业机械臂整体结构进行大规模修改的同时，提供重力平衡的作用；此外，氮气平衡缸和相同体积的机械平衡缸相比，可提供更大的作用力，且可根据机械臂实际情况调节充气压力，改变作用力大小，拥有更高的适用性。
需要说明的是，在本发明中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”或“包含……”限定的要素，并不排除在包括上述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的要素。此外，在本文中，“大于”、“小于”、“超过”等理解为不包括本数；“以上”、“以下”、“以内”等理解为包括本数。
尽管已经对上述各实施例进行了描述，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改，所以以上上述仅为本发明型的实施例，并非因此限制本发明的专利保护范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围之内。

Claims (6)

1.一种吊式工业机械臂，其特征在于，包括吊顶基座、旋转基座关节、平衡缸、第一机械臂、第二机械臂和末端关节组；
所述吊顶基座一端固定在墙壁或基座上，所述旋转基座关节与吊顶基座的另一端相连，所述第一机械臂与旋转基座关节连接，所述平衡缸的支点固定在所述旋转基座关节上；
工业机械臂的力输出端与所述第一机械臂的一端相连，所述第一机械臂的另一端与所述第二机械臂相连，所述第二机械臂末端与所述末端关节组相连。
2.根据权利要求1所述的吊式工业机械臂，其特征在于，所述第一机械臂为一曲柄，所述第一机械臂固定在旋转基座关节上，且绕旋转基座关节的第一支点旋转。
3.根据权利要求2所述的吊式工业机械臂，其特征在于，所述平衡缸为摇块，所述平衡缸的缸体绕所述旋转基座关节的第二支点旋转，所述平衡缸的活塞与所述第一机械臂相连在第一连接点。
4.根据权利要求3所述的吊装工业机械臂，其特征在于，所述第一连接点和第一支点的连线与所述第一机械臂的重心和所述第一支点的连线垂直。
5.根据权利要求4所述的吊装工业机械臂，其特征在于，所述平衡缸的力矩与所述第一机械臂的重力力矩方向相反。
6.根据权利要求5所述的吊装工业机械臂，其特征在于，所述平衡缸为氮气平衡缸。
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