CN211541284U - 机械臂保护装置、机械臂单元及机器人 - Google Patents

Abstract

本申请涉及机械结构技术领域，具体而言，涉及一种机械臂保护装置，还涉及包含有该机械臂保护装置的机械臂单元及机器人。机械臂保护装置，其包括挡杆、第一驱动机构、限位件和挡块，所述挡块用于设置在所述机械臂上随所述机械臂往复运动，所述第一驱动机构驱动所述挡杆沿与所述挡杆滑动限位配合的所述限位件往复移动，以使所述挡杆与所述挡块的运动路径相交或相离。机械臂保护装置通过驱动机构控制挡杆位移至挡块的运动路径上，实现对机械臂的阻挡可以在机械臂单元的电机抱闸装置失效时提供第二道安全保障。

Description

机械臂保护装置、机械臂单元及机器人

技术领域

本申请涉及机械结构技术领域，具体而言，涉及一种机械臂保护装置，还涉及包含有该机械臂保护装置的机械臂单元及机器人。

背景技术

传统的伺服机械臂正常运行时由伺服电机提供扭矩，通过传动结构产生拉力抵消机械臂的重力，带动机械臂运动。当机械臂停止运行时，伺服电机的抱闸装置可以提供制动力矩，通过传动结构产生制动力抵消机械臂重力，防止机械臂掉落。由于机械臂的电机抱闸装置长期运行后会产生磨损，电机提供的制动力随抱闸装置磨损增加而不断减少。当电机抱闸制动力不足以抵消机械臂自身的重力时，机械臂会自行向下掉落，存在安全隐患。

实用新型内容

为了解决上述技术问题，本申请提供了一种机械臂保护装置以及包含其的机械臂单元，以期在电机抱闸装置失效时阻挡机械臂的掉落，降低安全隐患。

为了实现上述目的，根据本技术方案的一个方面，本技术方案提供了一种机械臂保护装置。

根据本申请实施例的机械臂保护装置，其包括挡杆、第一驱动机构、限位件和挡块，所述挡块用于设置在所述机械臂上随所述机械臂往复运动，所述第一驱动机构驱动所述挡杆沿与所述挡杆滑动限位配合的所述限位件往复移动，以使所述挡杆与所述挡块的运动路径相交或相离。

进一步的，所述机械臂保护装置还包括接头单元，所述接头单元包括外环和内芯，所述内芯与所述第一驱动机构连接，所述外环的两端分别形成有第一凸台和第二凸台，所述挡杆的一端设置有与所述第一凸台配合的第一凹槽，所述内芯上设置有与所述第二凸台配合的第二凹槽。

进一步的，所述第一凸台与所述第一凹槽以及所述第二凸台与所述第二凹槽均为间隙配合。

进一步的，所述机械臂保护装置还包括壳体，所述外环与所述壳体的内壁滑动配合，所述第一驱动机构固定在所述壳体的一端，所述限位件固定在所述壳体的另一端。

进一步的，所述接头单元还包括设置在所述外环两个端面上的缓冲件。

进一步的，所述外环和/或所述缓冲件为分体式结构。

进一步的，所述限位件为套设在所述挡杆外的衬套。

进一步的，所述第一驱动机构为气缸、液压缸或直线电机，所述气缸、液压缸或直线电机的输出轴与所述挡杆连接。

为了实现上述目的，根据本技术方案的第二个方面，本技术方案还提供了一种机械臂单元。

根据本申请实施例的机械臂单元，其包括固定件、机械臂以及驱动所述机械臂相对于所述固定件滑动的第二驱动机构，还包括机械臂保护装置，所述机械臂保护装置为本申请第一方面提供的机械臂保护装置。

为了实现上述目的，根据本技术方案的第三个方面，本技术方案还提供了一种机器人。

根据本申请实施例提供的机器人包括本申请第三方面提供的机械臂单元。

在上述技术方案提供的机械臂保护装置通过驱动机构控制挡杆位移至挡块的运动路径上，实现对机械臂的阻挡可以在机械臂单元的电机抱闸装置失效时提供第二道安全保障。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，使得本申请的其它特征、目的和优点变得更明显。本申请的示意性实施例附图及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1示意性的给出了本申请实施例提供的机械臂单元的立体结构图一；

图2示意性的给出了本申请实施例提供的机械臂单元的立体结构图二；

图3示意性的给出了本申请实施例提供的机械臂保护装置的剖面图；

图4示意性的给出了本申请实施例提供的机械臂保护装置中接头单元的爆炸结构图；

图5示意性的给出了本申请实施例提供的机械臂保护装置的工作流程图；

图6示意性的给出了本申请实施例提供的机械臂保护装置一种工作状态的结构图；

图7示意性的给出了本申请实施例提供的机械臂保护装置另一种工作状态的结构图；以及

图8示意性的给出了本申请实施例提供的外环、内芯和挡杆的结构图。

图中：

1、挡杆；1-1、第一凹槽；2、第一驱动机构；3、限位件；4、挡块；5、外环；5-1、第一凸台；5-2、第二凸台；6、内芯；6-1、第二凹槽；6-2、螺纹孔；7、壳体；8、缓冲件；9、安装板；10、螺钉；100、机械臂；200、固定件；300、第二驱动机构；400、机械臂保护装置； 500、减速机；600、同步带轮；700、同步齿形带；800、导轨；900、滑块。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列单元的系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些产品或设备固有的其单元。

在本申请中，术语“上”、“下”、“内”、“中”、“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。这些术语主要是为了更好地描述本申请及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。

并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本申请中的具体含义。

此外，术语“设置”、“连接”、“固定”应做广义理解。例如，“连接”可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

如图1和2所示，给出了本申请实施例机械臂保护装置400所具体应用的机械臂单元，如图所示，机械臂单元包括固定件200、机械臂 100和第二驱动机构300，其中第二驱动机构300固定在固定件200上用于驱动机械臂100相对于固定件200滑动，进而实现机械臂100的运动。当机械臂100停止运动后，传统的制动措施失效或者制动力不足以抵消机械臂100自身的重力时，机械臂100会自行向下掉落，存在安全隐患。为此，本实施例提供了一种机械臂保护装置400。

如图3和4所示，本申请实施例的机械臂保护装置400包括挡杆1、第一驱动机构2、限位件3和挡块4，挡块4用于设置在机械臂100上随机械臂100往复运动，第一驱动机构2驱动挡杆1沿与挡杆1滑动限位配合的限位件3往复移动，以使挡杆1与挡块4的运动路径相交或相离。其中，挡杆1、第一驱动机构2和限位件3等结构均可以安装在固定件200或其他的固定结构上。

图5给出了上述实施例的机械臂保护装置400工作原理图，在具体使用过程中，机械臂单元的机械臂100返回至原点位置后，如需继续运行，机械臂单元的控制器可以对机械臂保护装置400发出信号，机械臂保护装置400接收到信号后，第一驱动机构2带动档杆回退，其状态如图6所示，挡杆1与挡块4的运动路径相离，也就是说挡杆1 不处于挡块4的运动路径上，不会阻挡挡块4的运动，此时挡杆1避让机械臂100上的挡块4的运动行程，不影响机械臂100的正常升降运动；机械臂100运动至原点位置后，如果停止运行，机械臂单元的控制器不对机械臂保护装置400发出信号。机械臂保护装置400无法接收到信号，第一驱动机构2带动档杆伸出，其状态如图7所示，挡杆1与挡块4的运动路径相交，也就是说挡杆1有一部分处于挡块4 的运动路径上，会阻挡挡块4的运动，此时挡杆1会阻挡机械臂100 上安装的挡块4的运动行程，机械臂100无法向下运动，起到机械臂单元停止运行时，防止机械臂100掉落的保护效果。需要说明的是，机械臂单元的控制器的具体控制方式以及控制系统的布置形式可参考现有技术实现，本申请不做具体限制，即使在没有自动控制的情况下，本申请实施例也可以在机械臂单元在停止工作后，通过人工控制的方法控制机械臂保护装置400的第一驱动机构2带动档杆伸出或退回，起到保险作用。

需要说明的是，限位件3的功能是用于限定挡杆1的位移方向，具体在本实施例中，限位件3用于限定挡杆1沿直线往复运动，为挡杆1提供直线导向，挡杆1运动的方向最好垂直于挡块4的运动方向，可以起到较好的阻挡效果并且可以减少挡杆1的运动行程。优选的，限位件3配置为如图3所示的衬套，具体可以选择为无油衬套，其为环形筒状结构，可以套设在挡杆1外，衬套可以通过销接、螺钉10或过盈配合等方式与其他固定结构进行固定。

如图3、4及8所示，机械臂保护装置400还包括接头单元，接头单元包括外环5和内芯6，内芯6与第一驱动机构2连接，外环5的两端分别形成有第一凸台5-1和第二凸台5-2，挡杆1的一端设置有与第一凸台5-1配合的第一凹槽1-1，内芯6上设置有与第二凸台5-2配合的第二凹槽6-1。外环5和内芯6可以作为挡杆1和第一驱动机构2连接的媒介，起到缓冲作用。其中第一驱动机构2与内芯6之间可以通过螺接实现，第一驱动机构2的输出轴上成型有外螺纹，内芯6的一端上成型有螺纹孔6-2，螺纹孔6-2内设置有与外螺纹匹配的内螺纹。具体的，如图8所示，外环5的形状为圆环柱，圆环柱的两个圆环形底面即为外环5的端面，第一凸台5-1和第二凸台5-2的成型方式为在外环5的两端由内壁向轴线方向延伸形成一圈环形凸台，与其相匹配的，第一凹槽1-1为开设在挡杆1上的环形凹槽，第二凹槽6-1为开设在内芯6上的环形凹槽，第一凸台5-1和第二凸台5-2之间形成一定的容纳空间，用于容纳挡杆1的端头和芯体的端头。具体的，第一凸台 5-1与第一凹槽1-1以及第二凸台5-2与第二凹槽6-1均为间隙配合。在具体使用时，第一驱动机构2通过接头单元带动档杆伸出或回退，凸台和凹槽之间保有一定的间隙，用于隔绝和吸收挡杆1受到机械臂 100撞击时所带来的振动能量，延长机械臂保护装置400的使用寿命。优选的，如图所示，接头单元还包括设置在外环5两个端面上的缓冲件8，缓冲件8为软性材质，可以通过螺钉10安装在外环5的两侧，用于吸收第一驱动机构2伸出或回退的到位瞬间所带来的冲击，延长设备的使用寿命。

在一些实施例中，外环5设置为分体式机构，如图4所示，外环5 的整体结构为圆环柱状，外环5沿直径一分为二，具体组装时首先在将内芯6和挡杆1分别分体状态下的外环5上的凸台配合连接，然后将外环5的两部分拼合固定，具体可以采用如附图所示的螺钉10进行固定，其中，螺钉10的数量可以根据设计需要添加，不限个数。

在一些实施例中，缓冲件8设置为分体式结构，如图4所示，缓冲件8的整体结构为圆环柱状，缓冲件8沿直径一分为二，具体组装时首先在缓冲件8处于分体状态下两部分分别套在挡杆1上，然后将缓冲件8的两部分分别固定在外环5的端面上，具体可以采用如附图所示的螺钉10进行固定，方便安装。

当然，缓冲件8的形状除了设计上述实施例中的圆环柱状外，其截面还可以为扇环形、矩形、梯形或其他形状。其中，“截面”应当理解为垂直于挡杆1伸缩方向的截面。缓冲件8优选为橡胶块，由于机械臂单元的工作环境很多是高温高压或者高温低压，橡胶块的材料优选为耐高温耐压耐油的橡胶材料。

在一些实施例中，如图3所示，机械臂保护装置400还包括壳体7，外环5与壳体7的内壁滑动配合，第一驱动机构2固定在壳体7的一端，限位件3固定在壳体7的另一端。本实施例中的外环5结构外面安装壳体7，一方面壳体7可以对内部结构起到保护作用，同时壳体7对于外环5起限位作用，使得外环5和挡杆1整体沿着同一直线往复运动，分担限位件3的工作负荷。限位件3可以通过螺丝固定在壳体7 上，气缸或液压缸等第一驱动机构2可以通过安装板9固定在壳体7 上。

需要说明的是，用于驱动挡杆1的第一驱动机构2包括但不限于气缸、液压缸或直线电机，气缸、液压缸或直线电机的输出轴与挡杆1 连接，即气缸或液压缸的活塞杆与挡杆1连接，或者直线电机运动的初级或次级与挡杆1连接。

此外，根据本申请实施例的提供的机械臂单元中，第二驱动机构 300优选为电机，电机通过传动机构为机械臂100提供拉力和制动力，固定件200可以为如图1和2中所示的固定板，第二驱动机构300和机械臂保护装置400均可以固定在固定板上。

作为机械臂单元一种可选的实现方式，如图1所示，机械臂100 通过螺丝与线性滑轨的导轨800连接，线性滑轨的滑块900通过螺丝与固定件200连接。机械臂100、线性滑轨和固定件200三者组成直线运动组件，机械臂100可在固定件200上做直线升降运动。电机通过减速机500、同步带轮600组成的传动结构通过同步齿形带700为机械臂100提供拉力和制动力，同步带轮600与同步齿形带700啮合连接。机械臂保护装置400通过螺丝与固定件200连接，挡块4通过螺丝与机械臂100连接。在本实施例提供的机械臂单元中，机械臂保护装置400通过第一驱动机构2控制挡杆1位移至挡块4的运动路径上，实现对机械臂100的阻挡可以在机械臂单元的电机抱闸装置失效时提供第二道安全保障。

需要说明的是，本申请机械臂单元的其他构成以及操作对于本领域的普通技术人员来说是可知的，均可以参照现有技术中机械臂单元的结构，在此不再详细描述。

本申请实施例还公开了一种机器人，包括上述实施例提供的机械臂单元，具有该机械臂单元的机器人也具有上述所有的技术效果，在此不再一一赘述。机器人的其他构成以及操作对于本领域的普通技术人员来说是可知的，在此不再详细描述。本说明书中部分实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

以上所述仅是本实用新型的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种机械臂保护装置，其特征在于，包括挡杆(1)、第一驱动机构(2)、限位件(3)和挡块(4)，所述挡块(4)用于设置在机械臂(100)上随所述机械臂(100)往复运动，所述第一驱动机构(2)驱动所述挡杆(1)沿与所述挡杆(1)滑动限位配合的所述限位件(3)往复移动，以使所述挡杆(1)与所述挡块(4)的运动路径相交或相离。

2.根据权利要求1所述的机械臂保护装置，其特征在于，还包括接头单元，所述接头单元包括外环(5)和内芯(6)，所述内芯(6)与所述第一驱动机构(2)连接，所述外环(5)的两端分别形成有第一凸台(5-1)和第二凸台(5-2)，所述挡杆(1)的一端设置有与所述第一凸台(5-1)配合的第一凹槽(1-1)，所述内芯(6)上设置有与所述第二凸台(5-2)配合的第二凹槽(6-1)。

3.根据权利要求2所述的机械臂保护装置，其特征在于，所述第一凸台(5-1)与所述第一凹槽(1-1)以及所述第二凸台(5-2)与所述第二凹槽(6-1)均为间隙配合。

4.根据权利要求2所述的机械臂保护装置，其特征在于，还包括壳体(7)，所述外环(5)与所述壳体(7)的内壁滑动配合，所述第一驱动机构(2)固定在所述壳体(7)的一端，所述限位件(3)固定在所述壳体(7)的另一端。

5.根据权利要求2所述的机械臂保护装置，其特征在于，所述接头单元还包括设置在所述外环(5)两个端面上的缓冲件(8)。

6.根据权利要求5所述的机械臂保护装置，其特征在于，所述外环(5)和/或所述缓冲件(8)为分体式结构。

7.根据权利要求1所述的机械臂保护装置，其特征在于，所述限位件(3)为套设在所述挡杆外的衬套。

8.根据权利要求1所述的机械臂保护装置，其特征在于，所述第一驱动机构(2)为气缸、液压缸或直线电机，所述气缸、液压缸或直线电机的输出轴与所述挡杆(1)连接。

9.一种机械臂单元，包括机械臂(100)、固定件(200)以及驱动所述机械臂(100)相对于所述固定件(200)滑动的第二驱动机构(300)，其特征在于，还包括权利要求1-7任一项所述的机械臂保护装置。

10.一种机器人，其特征在于，包括权利要求9所述的机械臂单元。

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