CN116141296B - 一种工业机器人的小臂及工业机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种工业机器人的小臂，包括伸缩气缸与臂箱，其中伸缩气缸由缸座与缸臂组成，所述缸臂滑动贯穿臂箱，所述臂箱的两相对侧壁均开设有转动槽，所述转动槽内转动连接有齿轮，各所述齿轮的侧壁上均固定连接有防护箱板；本发明还公开了一种工业机器人，包括上述的一种工业机器人的小臂，还包括运动滑轨、滑座及吊杆，其中滑座沿运动滑轨滑动，所述吊杆上下两端分别与滑座、臂箱固定连接。本发明通过设置齿轮、齿条及防护箱板，可在伸缩气缸带动吸盘及产品上升至臂箱内后，则齿条拉动齿轮转动，如此可带动两个防护箱板合起，并与臂箱形成一个封闭空间，如此可完全避免产品因从吸盘上脱落而掉落在地。

Description

一种工业机器人的小臂及工业机器人

技术领域

本发明涉及工业机器人技术领域，尤其涉及一种工业机器人的小臂及工业机器人。

背景技术

在现代化工业生产领域中，机器人是一种常见的智能设备，可以有效代替人工进行操作，其中在半导体、电子芯片及晶圆的制造过程中，机器人应用最为广泛，而此类行业中，主要其作用的是机器人的手臂，一般由伸缩气缸、吸盘组成，可以沿线性滑轨运动，以将芯片、晶圆等产品移动至指定位置。

而由于在移动过程中产生抖动等因素，有时吸盘上的芯片等产品会掉落，而为防止产品受到污损。专利公开号为“CN115157304A”公开了一种工业机器人手臂，其主要在吸盘吸附产品上升后，气缸通过牵引组件将挡臂拉动至阻挡位置，如此可防止产品掉落在地。其方案在使用时会有以下缺陷：由于挡臂为弯弧型结构，在被牵引组件拉动合起时，各挡臂之间仍会产生较大的间隙，此时对于一些较窄的产品在脱落时，会穿过间隙掉落在地，此外对于较薄的芯片、晶圆来说，若在掉落过程翻转为竖直状态时，也会穿过间隙掉落在地。鉴于此，本申请提出一种工业机器人的小臂及工业机器人。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种工业机器人的小臂及工业机器人。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种工业机器人的小臂，包括伸缩气缸与臂箱，其中伸缩气缸由缸座与缸臂组成，所述缸臂滑动贯穿臂箱，所述臂箱的两相对侧壁均开设有转动槽，所述转动槽内转动连接有齿轮，各所述齿轮的侧壁上均固定连接有防护箱板，且两个所述防护箱板合起后能够封闭臂箱，所述臂箱内顶部固定连接有伸缩套筒，且所述伸缩套筒的伸缩端固定连接有齿条，所述齿条与齿轮啮合，所述齿条通过连接机构与缸臂连接，所述缸臂的下端安装有橡胶吸盘。

优选地，所述连接机构包括螺杆、螺母、第一连杆与第二连杆，所述第一连杆与第二连杆分别固定连接有在螺母两侧，所述螺母螺纹连接在螺杆上，且所述第一连杆滑动贯穿齿条，所述臂箱内壁上开设有与第一连杆配合的第一限位孔，所述缸臂侧壁上开设有与第二连杆配合的第二限位孔。

优选地，所述防护箱板底部安装有压力传感器，所述齿条侧壁上安装有伺服电机，且所述伺服电机的输出轴与螺杆固定连接。

优选地，所述缸臂的侧壁固定连接有支撑板，所述支撑板的下端固定设置有下气囊，所述下气囊通过吸气管与橡胶吸盘相通，所述下气囊还连通有出气管，所述吸气管与出气管内均安装有单向阀，所述防护箱板内壁上固定连接有挤压棒。

优选地，所述支撑板的上端固定连接有上气囊，所述出气管与上气囊相通，所述上气囊还连通有排气管，所述排气管内安装有泄压阀，且所述排气管内还安装有气动发声部件。

本发明还提出了一种工业机器人，包括上述的一种工业机器人的小臂，还包括运动滑轨、滑座及吊杆，其中滑座沿运动滑轨滑动，所述吊杆上下两端分别与滑座、臂箱固定连接。

本发明具有以下有益效果：

1、通过设置齿轮、齿条及防护箱板，可在伸缩气缸带动吸盘及产品上升至臂箱内后，则齿条拉动齿轮转动，如此可带动两个防护箱板合起，并与臂箱形成一个封闭空间，如此可完全避免产品因从吸盘上脱落而掉落在地；

2、通过设置连接机构，可使的齿条与缸臂、臂箱内壁连接或分离，如此可在防护箱板底部的压力传感器检测到产品脱落时，即可操控连接机构与臂箱连接，使齿条与缸臂分离，如此能够对防护箱板进行固定，同时伸缩气缸能够带动橡胶吸盘再次下移并重新吸附住产品；

3、通过设置下气囊，当伸缩气缸带动橡胶吸盘下移吸附产品后再次上移时，则下气囊能够继续从橡胶吸盘吸出一部分空气，可以增大橡胶吸盘的吸力，防止再次掉落；

4、通过设置上气囊，当伸缩气囊多次上下移动，仍未吸附住产品时，则上气囊内的空气可从排气管排出，气流经过排气管内的气动发声部件时，还将产生警报音响，以及时通知工作人员前来检修。

附图说明

图1为本发明中一种工业机器人缸臂伸出、防护箱板外翻时外部结构示意图；

图2为本发明中一种工业机器人的小臂内部剖视结构示意图；

图3为图2中的A处结构放大示意图；

图4为图2中的B处结构放大示意图；

图5为图2中的C处结构放大示意图。

图中：1滑轨、2滑座、3伸缩气缸、301缸臂、302缸座、4吊杆、5臂箱、6防护箱板、7转动槽、8齿轮、9橡胶吸盘、10压力传感器、11齿条、12伸缩套筒、13挤压棒、14第一限位孔、15伺服电机、16螺杆、17螺母、18第一连杆、19第二连杆、20第二限位孔、21出气管、22支撑板、23下气囊、24上气囊、25排气管、26吸气管。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

参照图2-5，一种工业机器人的小臂，包括伸缩气缸3与臂箱5，其中伸缩气缸3由缸座302与缸臂301组成，缸臂301滑动贯穿臂箱5，臂箱5的两相对侧壁均开设有转动槽7，转动槽7内转动连接有齿轮8，各齿轮8的侧壁上均固定连接有防护箱板6，且两个防护箱板6合起后能够封闭臂箱5，臂箱5内顶部固定连接有伸缩套筒12，且伸缩套筒12的伸缩端固定连接有齿条11，齿条11与齿轮8啮合，齿条11通过连接机构与缸臂301连接，缸臂301的下端安装有橡胶吸盘9。

连接机构包括螺杆16、螺母17、第一连杆18与第二连杆19，第一连杆18与第二连杆19分别固定连接有在螺母17两侧，螺母17螺纹连接在螺杆16上，且第一连杆18滑动贯穿齿条11，臂箱5内壁上开设有与第一连杆18配合的第一限位孔14，缸臂301侧壁上开设有与第二连杆19配合的第二限位孔20。

需要说明的是，第一连杆18在左右移动过程中始终贯穿齿条11，如此可对螺母17进行限位，使其只能水平移动。进一步的，第一连杆18、第二连杆19的长度能够保证：第一连杆18、第二连杆19始终至少有一个进入第一限位孔14或第二限位孔20内，因此当防护箱板6封闭时，第一连杆18、第二连杆19能够固定齿条11的位置，而不会使齿条11下移。

防护箱板6底部安装有压力传感器10，齿条11侧壁上安装有伺服电机15，且伺服电机15的输出轴与螺杆16固定连接。需要说明的是，压力传感器10、伺服电机15及伸缩气缸3可通过一控制器控制启动，具体可参照本发明的使用的过程进行设计逻辑电路。

参照图5，缸臂301的侧壁固定连接有支撑板22，支撑板22的下端固定设置有下气囊23，下气囊23通过吸气管26与橡胶吸盘9相通，下气囊23还连通有出气管21，吸气管26与出气管21内均安装有单向阀，防护箱板6内壁上固定连接有挤压棒13。需要说明的是，吸气管26内的单向阀使得空气只能从橡胶吸盘9流向下气囊23，且下气囊23具有较强的弹性，当下气囊23被挤压棒13挤压后，能够依靠自身弹力鼓起，且此时下气囊23自身体积增大，能够从橡胶吸盘9吸入一部分空气，当橡胶吸盘9吸附住产品时，则能够增大橡胶吸盘9的吸附力，有效防止脱落。此外，出气管21内的单向阀使得空气只能从下气囊23流向出气管21，故综上，下气囊23只能从吸气管26吸气、也只能从出气管21出气。

参照图5，支撑板22的上端固定连接有上气囊24，出气管21与上气囊24相通，上气囊24还连通有排气管25，排气管25内安装有泄压阀，且排气管25内还安装有气动发声部件。需要说明的是，通过设置泄压阀，可将泄压阀设置一定的阈值，只有当上气囊24内的气压上升至该阈值时，气流才能通过排气管28排出，故此时的气流具有较高的流速，能够在经过气动发声部件时产生声响。

本发明还提出一种工业机器人，参照图1，包括上述中一种工业机器人的小臂，还包括运动滑轨1、滑座2及吊杆4，其中滑座2沿运动滑轨1滑动，吊杆4上下两端分别与滑座2、臂箱5固定连接。需要说明的是，运动滑轨1可采用电动滑轨，可使驱动滑座2沿运动滑轨1线性运动，并带动滑座2下方的工业机器人的小臂等部件一起运动，从而将产品运输至指定位置处。

本发明在使用时，滑座2沿滑轨1带动下方的臂箱5运动到指定位置时，伸缩气缸3的缸臂301带动橡胶吸盘9下移时，参照图2，由于此时第二连杆19插入第二限位孔20中，则齿条11通过第一连杆18、螺母17及第二连杆19与缸臂301连接在一起。因此缸臂301带动橡胶吸盘9下移时，则齿条11也随之下移，如此齿条11可推动齿轮8向外侧转动，并带动两侧的防护箱板6一起向外翻转，可翻转至如图1所示状态，此时防护箱板6、挤压棒13也会随着齿条11的下移逐渐远离齿条11，故不会对齿条11、缸臂301的下移产生阻碍（挤压棒13可设置在齿条11的前侧或后侧，以避让齿条11）。

当防护箱板6完全外翻后，则缸臂301带动橡胶吸盘9也移出臂箱5，此时橡胶吸盘9将位于产品上并受到缸臂301下移时的挤压，可以将橡胶吸盘9内部空气排出，则橡胶吸盘9将吸附住产品。随后缸臂301带动橡胶吸盘9及吸附住的产品移回臂箱5内，此时齿条11也随之上移，如此可使得两侧的齿轮8向内转动，并带动两个防护箱板6回转并合在一起，如图2所示状态。此时滑座2可沿滑轨1滑动至目的地，以将产品运输至目的。

而若在产生在运输过程中从橡胶吸盘9上脱落，则脱落的产品将掉落在两个防护箱板6的底部，因此不会掉落在地而产生污损。

而当产品掉落在防护箱板6底部后，则设置在防护箱板6底部的压力传感器将感应到产品的重力下压，如此可向控制器发出信号至伺服电机15，伺服电机15带动螺杆16转动，此时能够使得螺母17向臂箱5内壁一侧移动，则螺母17将带动其上的第一连杆18、第二连杆19同步移动，第二连杆19将逐渐脱离第二限位孔20、第一连杆18则逐步进入第一限位孔14内，参照图3，即此时齿条11将从缸臂301上脱离、并通过第一连杆18与臂箱5连接在一起，则此时齿条11位置依然不会发生变化，并能够通过齿轮8使得防护箱板6的位置固定，而缸臂301再次下移时，则不会带动齿条11移动。

此时则可操控伸缩气缸3，使得缸臂301再次下移，缸臂301带动橡胶吸盘9再次下移，橡胶吸盘9再次位于产品上方并将内部空气挤出，如此可将脱落的产品重新吸附住，随后缸臂301带动橡胶吸盘9及产品重新上移复位即可，随后控制器再次操控伺服电机15带动螺杆16反向转动，并使得螺母17带动第一连杆18、第二连杆19回移，使得齿条11与臂箱5分离而重新与缸臂301连接在一起，如此可在运输到目的地时，缸臂301带动橡胶吸盘9及产品移出臂箱5时，缸臂301能够带动齿条11下移而将防护箱板6打开。

且在此过程中值得一提的是，当缸臂301带动橡胶吸盘9下移吸附产品时，由于此时防护箱板6的位置固定，因此挤压棒13的位置也不变，缸臂301下移时，参照图4，下气囊23将受到挤压棒13的挤压，下气囊23内的空气能够通过出气管21挤入上气囊24中，而当缸臂301带动吸附产品上移时，则下气囊23能够依靠自身的弹力鼓起一部分，并从橡胶吸盘9内吸走一部分空气，如此可增大橡胶吸盘9的吸力，避免在运输过程中再次发生脱落。

更进一步的，若当缸臂301带动橡胶吸盘9上下移动一次而未吸附住产品时，则压力传感器10仍能受到产品的压力，则此时控制器不会操控伺服电机15带动螺杆16反转，并继续操控缸臂301下移、上移以带动橡胶吸盘9吸附产品，并直至吸附住产品为止。而当缸臂301多次上下移动都未能吸附住产品时，则支撑板22下方的下气囊23也随着缸臂301的多次下移，而多次受到挤压棒13的挤压，并不断的将下气囊23内的空气挤入上气囊24中，故上气囊24内的气压也随之不断上升，当上气囊24内的气压上升至排气管25内泄压阀的阈值时，排气管25内泄压阀打开，上气囊24内的空气快速从排气管25内排出，气流经过排气管25内部的气动发声部件能够发出警报声响，如此可在缸臂301多次带动橡胶吸盘9下移而未吸附住产品时，及时通过警报声响通知工作人员前来处理。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种工业机器人的小臂，包括伸缩气缸（3）与臂箱（5），其中伸缩气缸（3）由缸座（302）与缸臂（301）组成，其特征在于，所述缸臂（301）滑动贯穿臂箱（5），所述臂箱（5）的两相对侧壁均开设有转动槽（7），所述转动槽（7）内转动连接有齿轮（8），各所述齿轮（8）的侧壁上均固定连接有防护箱板（6），且两个所述防护箱板（6）合起后能够封闭臂箱（5），所述臂箱（5）内顶部固定连接有伸缩套筒（12），且所述伸缩套筒（12）的伸缩端固定连接有齿条（11），所述齿条（11）与齿轮（8）啮合，所述齿条（11）通过连接机构与缸臂（301）连接，所述缸臂（301）的下端安装有橡胶吸盘（9）；

所述缸臂（301）的侧壁固定连接有支撑板（22），所述支撑板（22）的下端固定设置有下气囊（23），所述下气囊（23）通过吸气管（26）与橡胶吸盘（9）相通，所述下气囊（23）还连通有出气管（21），所述吸气管（26）与出气管（21）内均安装有单向阀，所述防护箱板（6）内壁上固定连接有挤压棒（13）；

所述支撑板（22）的上端固定连接有上气囊（24），所述出气管（21）与上气囊（24）相通，所述上气囊（24）还连通有排气管（25），所述排气管（25）内安装有泄压阀，且所述排气管（25）内还安装有气动发声部件；

所述连接机构包括螺杆（16）、螺母（17）、第一连杆（18）与第二连杆（19），所述第一连杆（18）与第二连杆（19）分别固定连接在螺母（17）两侧，所述螺母（17）螺纹连接在螺杆（16）上，且所述第一连杆（18）滑动贯穿齿条（11），所述臂箱（5）内壁上开设有与第一连杆（18）配合的第一限位孔（14），所述缸臂（301）侧壁上开设有与第二连杆（19）配合的第二限位孔（20）。

2.根据权利要求1所述的一种工业机器人的小臂，其特征在于，所述防护箱板（6）底部安装有压力传感器（10），所述齿条（11）侧壁上安装有伺服电机（15），且所述伺服电机（15）的输出轴与螺杆（16）固定连接。

3.一种工业机器人，其特征在于，包括权利要求1-2任意一项所述的一种工业机器人的小臂，还包括运动滑轨（1）、滑座（2）及吊杆（4），其中滑座（2）沿运动滑轨（1）滑动，所述吊杆（4）上下两端分别与滑座（2）、臂箱（5）固定连接。

Images