CN109986598B - 一种平衡缸及工业机器人 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种平衡缸，弹性部件一端抵靠在所述右端盖上，另一端抵靠在所述挡板上，所述挡板临近所述左端盖设置；所述平衡缸处于工作状态时，所述弹性部件呈压缩状，所述弹性部件为所述挡板提供一个朝向所述左端盖的推力，进而给所述缸轴提供一个朝向所述左端盖的推力。平衡缸处于工作状态时，弹性部件为挡板及缸轴提供一个向外的推力，能够满足工业机器人倒置情况下，对平衡缸力矩方向的要求。本发明还提供了一种工业机器人。

Description

一种平衡缸及工业机器人

技术领域

本发明涉及工业机器人领域，尤其涉及一种平衡缸及工业机器人。

背景技术

如图1、图2和图3所示，标准工业机器人及其使用的标准平衡缸100。工业机器人包括平衡缸100、大臂70、负载90和机器人腰座60等部件，其中，平衡缸100由缸体、缸轴20、弹性部件30和挡板40等零部件构成，缸轴20的一端连接在大臂70上，另一端与挡板40相连接，缸体安装在机器人腰座60上。因此，被压缩的弹性部件30便持续将弹力通过挡板40作用在缸轴20上，当缸轴20向外伸长越长时，弹性部件30提供给缸轴20的拉力就越大。

如图1所示，当大臂70位于竖直状态下，即位于第二状态时，平衡缸100处于水平位置，弹性部件30通过缸轴20作用于大臂70的拉力通过机器人轴心，故平衡缸100力矩为零；当大臂70向前伸长，左旋时，即位于第一状态时，负载90力矩方向为逆时针方向、且左旋角度越大时，负载90的力矩就越大，此时，平衡缸100的左端向上抬高、倾斜，平衡缸100拉力的力矩为顺时针方向，与负载90的力矩相反，可以平衡负载90的力矩。

如图2所示，当大臂70向后摆动时，右旋时，即位于第三状态时，负载90的力矩为顺时针方向，平衡缸100的左端向下倾斜，平衡缸100拉力力矩方向为逆时针，与负载90的力矩相反，可以平衡负载90的力矩。

上述现有技术中，工业机器人的平衡缸100为缸轴20提供向内的拉力，大臂70的连接及平衡缸100在机器人腰座60上的倾斜方向，均是配合工作状态提供向内的拉力的平衡缸100设置的。该方案中，当工业机器人倒置的情况下，即大臂70、负载90、平衡缸100均位于机器人腰座60下方的情况下，平衡缸100提供的拉力，其力矩方向与负载90的重力的力矩方向相同，不能满足工业机器人的使用要求。

发明内容

本发明旨在至少解决上述技术问题之一，提供一种能够满足工业机器人倒置情况下对平衡缸力矩方向要求的平衡缸及工业机器人。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供了一种平衡缸，包括缸体、缸轴、弹性部件和挡板，所述缸体包括左端盖、筒体和右端盖，所述弹性部件和挡板位于所述缸体内，所述缸轴的一端穿过所述左端盖与所述挡板连接，所述缸轴的另一端位于所述左端盖的外侧，所述缸轴的另一端用于与工业机器人大臂连接；其中，所述弹性部件一端抵靠在所述右端盖上，另一端抵靠在所述挡板上，所述挡板临近所述左端盖设置；所述平衡缸处于工作状态时，所述弹性部件呈压缩状，所述弹性部件为所述挡板提供一个朝向所述左端盖的推力，进而给所述缸轴提供一个朝向所述左端盖的推力。

一些实施例中，所述左端盖上设置有左端盖孔，所述平衡缸包括缸轴安装基座，所述缸轴安装基座穿设在所述左端盖孔内，所述缸轴穿设在所述缸轴安装基座内。

一些实施例中，所述缸轴安装基座与所述左端盖孔四周通过螺钉固定连接。

一些实施例中，所述缸体上设置有用于与机器人腰座连接的固定安装件。

一些实施例中，所述挡板远离所述左端盖的一侧设置有挡板定位件，所述弹性部件抵靠在所述挡板的一端与所述挡板定位件配合连接。

一些实施例中，所述右端盖上设置有右端盖定位件，所述弹性部件抵靠在所述右端盖的一端与所述右端盖定位件配合连接。

本发明还提供了一种工业机器人，包括机器人腰座、大臂、小臂、负载和平衡缸，所述大臂的一端可旋转的安装在所述机器人腰座上，所述大臂的另一端与所述小臂的一端可相对转动的连接，所述小臂的另一端与所述负载连接，所述平衡缸可旋转的安装在所述机器人腰座上，所述平衡缸与所述大臂连接；其中，所述大臂、小臂、负载和所述平衡缸均安装在所述机器人腰座的下方；所述平衡缸为本发明提供过的平衡缸，所述平衡缸的缸轴与所述大臂连接；所述工业机器人包括大臂左旋的第一状态、大臂处于竖直方向的第二状态以及大臂右旋的第二状态；所述工业机器人位于第一状态时，所述平衡缸左端盖的一端向下倾斜，所述平衡缸处于工作状态；所述工业机器人位于第二状态时，平衡缸水平设置，所述平衡缸处于非工作状态；所述工业机器人位于第三状态时，所述平衡缸左端盖的一端向上倾斜，所述平衡缸处于工作状态。

本发明的有益效果在于：平衡缸处于工作状态时，弹性部件为挡板及缸轴提供一个向外的推力，能够满足工业机器人倒置情况下，对平衡缸力矩方向的要求。

附图说明

图1是现有技术中，工业机器人位于第一状态和第二状态的结构示意图。

图2是现有技术中，工业机器人位于第三状态时的结构示意图。

图3是现有技术中，平衡缸的结构示意图。

图4是本发明一个实施例中，工业机器人位于第一状态和第二状态的结构示意图。

图5是本发明一个实施例中，工业机器人位于第三状态时的结构示意图。

图6是本发明一个实施例中，平衡缸的结构示意图。

附图标记：

左端盖101；筒体102；右端盖103；缸轴安装基座104；右端盖定位件105；缸轴20；弹性部件30；挡板40；挡板定位件401；固定安装件50；机器人腰座60；大臂70；小臂80；负载90；平衡缸100。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，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，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，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”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发明和简化描述，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发明的限制。

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。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“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，或一体地连接；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。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发明中的具体含义。

下面将结合附图4至附图6详细说明一下本发明提供的平衡缸100及工业机器人。

如图4所示，本发明一个实施例中，提供了一种平衡缸100，包括缸体、缸轴20、弹性部件30和挡板40，所述缸体包括左端盖101、筒体102和右端盖103，所述弹性部件30和挡板40位于所述缸体内，所述缸轴20的一端穿过所述左端盖101与所述挡板40连接，所述缸轴20的另一端位于所述左端盖101的外侧，所述缸轴20的另一端用于与工业机器人大臂70连接；其中，所述弹性部件30一端抵靠在所述右端盖103上，另一端抵靠在所述挡板40上，所述挡板40临近所述左端盖101设置；所述平衡缸100处于工作状态时，所述弹性部件30呈压缩状，所述弹性部件30为所述挡板40提供一个朝向所述左端盖101的推力，进而给所述缸轴20提供一个朝向所述左端盖101的推力。

平衡缸100包括工作状态和自由状态，自由状态时，挡板40靠近或抵靠在左端盖101上，缸轴20位于左端盖101外侧(左侧)的部分长度最长；工作状态时，缸轴20被压入缸体内部，缸轴20位于左端盖101外侧的部分变短，此时弹性部件30呈压缩状态并为挡板40提供一个朝向所述左端盖101的推力。

在上述平衡缸100作用的基础上，工作状态时，弹性部件30为缸轴20提供向外的推力，而不是现有技术中向内的拉力，以实现其与机器人倒置使用情况的配合。平衡缸100处于工作状态时，弹性部件30为挡板40及缸轴20提供一个向外的推力，能够满足工业机器人倒置情况下，对平衡缸100力矩方向的要求。

位于提高缸轴20的稳定性，在左端盖101上设置有左端盖101孔，在左端盖101孔上设置缸轴安装基座104，缸轴20穿设在缸轴安装基座104内。一般情况下，如图6所示，缸轴安装基座104内设置有两个支撑点，缸轴20被两个支撑点支撑，提高其安装稳定性。

更具体的，缸轴安装基座104与左端盖101孔通过螺钉固定连接。

为了配合机器人腰座60使用，在缸体上设置有用于与机器人腰座60连接的固定安装件50。如图6所示，一般情况下，固定安装件50为两个，并且对称设置，安装在机器人腰座60上的平衡缸100，能围绕两个固定安装件50之间的连线旋转。

如图6所示，挡板40远离左端盖101的一侧设置有挡板定位件401，弹性部件30抵靠在挡板40的一端与所述挡板定位件401配合连接。一般情况下，弹性部件30可以选择内外双层的弹簧，挡板定位件401配合设置在内层弹簧和外层弹簧之间，对弹性部件30进行定位。

另外，右端盖103上设置有右端盖定位件105，弹性部件30抵靠在右端盖103的一端与所述右端盖定位件105配合连接。上述内外双层弹簧与该右端盖定位件105配合设置。

如图4和图5所示，本发明还提供了一种工业机器人，包括机器人腰座60、大臂70、小臂80、负载90和平衡缸100，所述大臂70的一端可旋转的安装在所述机器人腰座60上，所述大臂70的另一端与所述小臂80的一端可相对转动的连接，所述小臂80的另一端与所述负载90连接，所述平衡缸100可旋转的安装在所述机器人腰座60上，所述平衡缸100与所述大臂70连接；其中，所述大臂70、小臂80、负载90和所述平衡缸100均安装在所述机器人腰座60的下方；所述平衡缸100为本发明提供的平衡缸100，所述平衡缸100的缸轴20与所述大臂70连接；所述工业机器人包括大臂70左旋的第一状态、大臂70处于竖直方向的第二状态以及大臂70右旋的第二状态；所述工业机器人位于第一状态时，所述平衡缸100左端盖101的一端向下倾斜，所述平衡缸100处于工作状态；所述工业机器人位于第二状态时，平衡缸100水平设置，所述平衡缸100处于非工作状态；所述工业机器人位于第三状态时，所述平衡缸100左端盖101的一端向上倾斜，所述平衡缸100处于工作状态。

如图4所示，工业机器人倒置使用，当大臂70左旋时，即工业机器人位于第一状态时，负载90力矩方向为逆时针方向，平衡缸100左端盖101的一端向下倾斜，平衡缸100处于工作状态，弹性部件30为缸轴20提供一个向外的推力，推力的力矩方向为顺时针方向，与负载90力矩方向相反，可以平衡负载90力矩。

同理，如图5所示，当大臂70右旋时，即工业机器人位于第三状态时，负载90力矩方向为顺时针方向，平衡缸100左端盖101的一端向上倾斜，平衡缸100处于工作状态，弹性部件30为缸轴20提供向外的推力，该推力的力矩方向为逆时针方向，与负载90力矩方向相反，起到平衡作用。

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发明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一定指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何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (4)

1.一种平衡缸，包括缸体、缸轴、弹性部件和挡板，所述缸体包括左端盖、筒体和右端盖，所述弹性部件和挡板位于所述缸体内，所述缸轴的一端穿过所述左端盖与所述挡板连接，所述缸轴的另一端位于所述左端盖的外侧，所述缸轴的另一端用于与工业机器人大臂连接；其特征在于，所述弹性部件一端抵靠在所述右端盖上，另一端抵靠在所述挡板上，所述挡板临近所述左端盖设置；所述平衡缸处于工作状态时，所述弹性部件呈压缩状，所述弹性部件为所述挡板提供一个朝向所述左端盖的推力，进而给所述缸轴提供一个朝向所述左端盖的推力；

所述挡板远离所述左端盖的一侧设置有挡板定位件，所述弹性部件抵靠在所述挡板的一端与所述挡板定位件配合连接；

所述右端盖上设置有右端盖定位件，所述弹性部件抵靠在所述右端盖的一端与所述右端盖定位件配合连接；

所述左端盖上设置有左端盖孔，所述平衡缸包括缸轴安装基座，所述缸轴安装基座穿设在所述左端盖孔内，所述缸轴穿设在所述缸轴安装基座内，所述缸轴安装基座内设置两个支撑点，缸轴被两个支撑点支撑。

2.根据权利要求1所述的平衡缸，其特征在于，所述缸轴安装基座与所述左端盖孔四周通过螺钉固定连接。

3.根据权利要求1所述的平衡缸，其特征在于，所述缸体上设置有用于与机器人腰座连接的固定安装件。

4.一种工业机器人，包括机器人腰座、大臂、小臂、负载和平衡缸，所述大臂的一端可旋转的安装在所述机器人腰座上，所述大臂的另一端与所述小臂的一端可相对转动的连接，所述小臂的另一端与所述负载连接，所述平衡缸可旋转的安装在所述机器人腰座上，所述平衡缸与所述大臂连接；其特征在于，所述大臂、小臂、负载和所述平衡缸均安装在所述机器人腰座的下方；所述平衡缸为权利要求1至3任意一项所述的平衡缸，所述平衡缸的缸轴与所述大臂连接；所述工业机器人包括大臂左旋的第一状态、大臂处于竖直方向的第二状态以及大臂右旋的第三状态；所述工业机器人位于第一状态时，所述平衡缸左端盖的一端向下倾斜，所述平衡缸处于工作状态；所述工业机器人位于第二状态时，平衡缸水平设置，所述平衡缸处于非工作状态；所述工业机器人位于第三状态时，所述平衡缸左端盖的一端向上倾斜，所述平衡缸处于工作状态。

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