平衡缸系统及重载机器人的制作方法

1.本发明涉及机械设备技术领域，特别是涉及一种平衡缸系统及重载机器人。


背景技术：

2.在物件抓取、码垛过程中，重载机器人具有操作灵活、占用空间小以及抓取负载大等特点，从而能够极大的减轻工人的劳动强度，同时相对于其他转运方式具有更高的工作效率。
3.重载机器人的主体机械结构通常为串联关节型机械臂，平衡缸是重载机器人机械结构中的关键部件，通常作用于机器人的垂直臂。当机械臂整体前倾时，平衡缸拉伸会产生反方向的拉力，此拉力可以使前倾运动的过程更加平稳，更重要的是可以减小垂直臂驱动部件的功率，进而有效减小机器人体积。
4.但是，目前市面上的平衡缸大都以弹簧或弹性材料压缩产生反向作用力，且极限拉力不可调节，这种结构的平衡缸体积较大且对于特大的负载无法提供足够的拉力，存在较大的局限性。


技术实现要素：

5.基于此，有必要针对目前重载机器人所使用的平衡缸存在体积较大、且较难满足较大型负载的问题，提供一种平衡缸系统及重载机器人。
6.为了解决上述问题，本发明采用下述技术方案：
7.第一方面，本发明实施例公开一种平衡缸系统，包括平衡缸、蓄能器和供油装置，所述平衡缸包括缸体和活动杆，所述活动杆的活塞端可活动地设置于缸体内，且将所述缸体分为第一腔体和第二腔体，所述蓄能器和所述供油装置均与所述第一腔体连通，所述供油装置与所述第一腔体之间依次设置有压力调节机构和单向阀，在所述活塞端朝向所述第二腔体移动时，所述供油装置向所述第一腔体和所述蓄能器供油；在所述活塞端朝向所述第一腔体移动时，所述第一腔体向所述蓄能器供油以产生油压。
8.在其中一种实施例中，所述蓄能器为皮囊式蓄能器。
9.在其中一种实施例中，还包括总管道、第一分管和第二分管，所述总管道的第一端与所述供油装置连通，所述第一腔体与所述总管道的第二端通过所述第一分管连通，所述蓄能器与所述总管道的第二端通过所述第二分管连通，所述压力调节机构和所述单向阀间隔设置于所述总管道上。
10.在其中一种实施例中，还包括压力传感器，所述压力传感器设置于所述第二分管。
11.在其中一种实施例中，还包括报警器，所述报警器与所述压力传感器相连。
12.在其中一种实施例中，所述蓄能器与所述供油装置通过第三分管连通，且所述第三分管上设置有电磁阀。
13.在其中一种实施例中，所述第二腔体与所述供油装置连通。
14.在其中一种实施例中，所述压力调节机构为比例减压阀。
15.第二方面，本发明实施例公开一种重载机器人，包括上述的平衡缸系统。
16.本发明采用的技术方案能够达到以下有益效果：
17.本发明实施例公开的平衡杠系统中，通过压力调节机构调节油压从而起到调节作用力大小的问题，以使平衡缸对重载机器人的垂直臂产生的反作用力实现较精确调节，从而便于设备调试，通用性也更好，而且，可在重载与空载时改变平衡缸的作用力，使得设备运行性能更好，与此同时，本发明实施例公开的平衡缸系统采用的液压传动形式功率密度高，设备体积更小，输出力更大。
附图说明
18.图1为本发明实施例公开的重载机器人的部分结构示意图；
19.图2为本发明实施例公开的平衡杠系统的流程图。
20.附图标记说明：
21.100
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平衡杠、110
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缸体、120
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活动杆；
22.200
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蓄能器；
23.300
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供油装置；
24.410
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压力调节机构、420
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单向阀；
25.510
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总管道、520
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第一分管、530
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第二分管、540
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第三分管、541
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电磁阀；
26.600
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压力传感器；
27.710
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垂直臂、720
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底座、730
‑
驱动油缸。
具体实施方式
28.为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。
29.需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”、“顶部”、“底部”、“底端”、“顶端”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
30.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
31.如图1
‑
图2所示，本发明实施例公开一种平衡缸系统，所公开的平衡缸系统包括平衡缸100、蓄能器200和供油装置300。
32.平衡缸100包括缸体110和活动杆120，活动杆120的活塞端可活动地设置于缸体110内，且将缸体110分为第一腔体和第二腔体，在转配时，缸体110的底部连接于重载机器人的底座720上，活动杆120的另一端连接于重载机器人的垂直臂710上，在垂直臂710移动
的过程中，可带动活动杆120的活塞端在缸体110内活动。
33.蓄能器200和供油装置300均与第一腔体连通，请参考图2，可选地，蓄能器200和供油装置300可以通过管道与第一腔体连通，具体地，本发明实施例公开的平衡杠系统还可以包括总管道510、第一分管520和第二分管530，总管道510的第一端可以与供油装置300连通，第一腔体与总管道510的第二端可以通过第一分管520连通，蓄能器200与总管道510的第二端可以通过第二分管530连通。此种方式能够使得蓄能器200和供油装置300能够较容易与第一腔体实现连通，且总管道510、第一分管520和第二分管530能够使得蓄能器200和供油装置300的安装位置更随意，以便于整体装配。
34.供油装置300与第一腔体之间依次设置有压力调节机构410和单向阀420，可选地，压力调节机构410和单向阀420可以间隔设置于总管道510上，在具体的工作过程中，压力调节机构410可在一定范围内任意调节充入蓄能器200的压力，单向阀420能够使得总管道510内的压力油只能单方向流动，即蓄能器200只能向第一腔体供油。在活动杆120的活塞端朝向第二腔体移动时，供油装置300向第一腔体和蓄能器200供油；在活动杆120的活塞端朝向第一腔体移动时，第一腔体向蓄能器200供油以产生油压。
35.在具体的工作过程中，当平衡缸系统应用于重载机器人时，重载机器人的垂直臂710由驱动油缸730驱动，从而驱动活动杆120在缸体110内移动，此时，在拉拽活动杆的活塞端朝向第二腔体移动时，供油装置300内的压力油经压力调节机构410和单向阀420，然后向蓄能器200和第二腔体内供油，压力调节机构410用来调节充入蓄能器200和第二腔体内压力油的压力大小，从而通过调节油压可平衡一部分负载但不会使得垂直臂710运动；在拉拽活动杆的活塞端朝向第二腔体移动时，由于单向阀420的作用，使得第一腔体内的压力油不会被压入至供油装置300内，从而强行压入至蓄能器200中，进而使得蓄能器200的压缩量增大，以产生抗力，最终能够对活动杆120的活塞端产生反作用力。
36.通过上述内容可知，本发明实施例公开的平衡杠系统中，通过压力调节机构410调节油压从而起到调节作用力大小的问题，以使平衡缸100对重载机器人的垂直臂710产生的反作用力实现较精确调节，从而便于设备调试，通用性也更好，而且，可在重载与空载时改变平衡缸100的作用力，使得设备运行性能更好，与此同时，本发明实施例公开的平衡缸系统采用的液压传动形式功率密度高，设备体积更小，输出力更大。
37.本发明公开的实施例中，蓄能器200可以为皮囊式蓄能器。相比于其他种类的蓄能器200，皮囊式蓄能器的压缩效果更好，从而能够通过压力油的灌入较容易产生反向压力，进而能够使得平衡缸100起到更好的平衡效果，而且结构简单，通用性较好。当然，蓄能器200还可以为其他种类，本发明实施例对此不作限制。
38.本发明实施例公开的平衡缸系统还可以包括压力传感器600，压力传感器600可以设置于第二分管530。压力传感器600用于反馈蓄能器200内的油压，一方面可以使得平衡缸系统内的压力实现闭环控制，另一方面，在重载机器人所承受的负载过大时提供报警源，从而能够保证重载机器人能够安全运行。
39.进一步地，本发明实施例公开的平衡缸系统还可以包括报警器，报警器可以与压力传感器600相连。此种情况下，当压力传感器600检测到重载机器人所承受的负载大于预设负载时，将信息传输至报警器，使得报警器报警，此时，工作人员能够及时发现问题，从而避免造成安全事故。
40.本发明实施例中，蓄能器200与供油装置300可以通过第三分管540连通，且第三分管540上可以设置有电磁阀541。此种情况下，当重载机器人在工作时，电磁阀541处于关闭状态，从而能够向蓄能器200内充油以产生压力；当重载机器人停止工作时，电磁阀541打开，蓄能器200内的压力油可以通过第三分管540流回至供油装置300内，以提高平衡缸系统的使用寿命。
41.在一种可选的实施例中，第二腔体可以与供油装置300连通。此种情况下，在重载机器人的运行过程中，供油装置300可以向第二腔体供油，从而使得平衡缸100能够正常运行，以使平衡缸系统能够起到更好的调节作用。
42.本发明实施例中，压力调节机构410可以为比例减压阀。比例减压阀属高压阀系列，适用于冶金、石油、液压、水压试验机组上。比例减压阀采用节流耗能达到降压的功能，平衡缸系统通过此阀能够将压力油降至低压所需压力后排出，使平衡缸系统内压力均匀降低，进而能够起到更好的调节作用。
43.基于本发明实施例公开的平衡缸系统，本发明实施例公开一种重载机器人，包括上述的平衡缸系统。
44.以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。