1.本发明涉及机械臂技术领域，具体涉及一种工业机器人手臂。
背景技术：
2.随着科技的发展，为了提高生产效率，节约人工劳动成本，在很多领域都应用到机器人手臂来代替人工劳动。
3.例如在晶片制造或者高精度玻璃片等工件加工领域，一般会设置机器人手臂将工件从前一个工位转移到后一个工位，对于这种机器人手臂通常由一个水平活动的线性模组、气缸和吸盘组成，吸盘由气缸驱动上下活动，使用时，气缸带动吸盘向下活动，通过吸盘吸附前一个工位上的工件，然后气缸回缩复位并由线性模组带动移动至后一个工位上方，接着气缸再次带动吸盘下移，最后吸盘松开工件，工件便被放置在该工位上，实现工件的转移。
4.然而，对于上述的这种采用吸盘吸附式的机器人手臂而言，在线性模组带动吸附有工件的吸盘水平移动时，线性模组在运动时产生抖动，或者吸盘的吸附力不足时，工件容易直接从吸盘上向下掉落到地面上，如此掉落下来的工件容易被污损，更有甚者由于距地面较高，一些易碎的工件容易直接被摔碎，从而造成经济损失，因此现有的机器人手臂还有待改进。
技术实现要素：
5.为了解决背景技术中提到的至少一个技术问题，本发明的目的在于提供一种工业机器人手臂。
6.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种工业机器人手臂，包括机械抓手和用于带动机械抓手沿水平方向活动的线性模组，所述机械抓手包括气缸和吸盘，所述气缸沿竖直方向伸缩，所述吸盘安装于气缸的输出轴端，所述手臂还包括防护机构，所述防护机构由线性模组带动随机械抓手同步活动，所述防护机构包括沿竖向间隔设置的顶盘和底环，所述顶盘和底环之间形成载料空间，所述底环中间具有供工件和吸盘竖向通过的通口；所述底环上设有若干沿底环周向分布的挡臂，所述挡臂可相对于底环在阻挡位置和避让位置间活动；阻挡位置下，所述挡臂至少部分延伸至通口内；避让位置下，所述挡臂对通口形成避让；所述防护机构还包括牵引组件和弹性复位件；所述牵引组件与挡臂连接由气缸带动，当气缸带动吸盘进入载料空间后继续上行时，气缸推动牵引组件上行，牵引组件上行拉动挡臂行进至阻挡位置；当气缸在载料空间内带动吸盘下行时，牵引组件在自重和/或弹性复位件的作用下下行，以使挡臂在弹性复位件的作用下回复至避让位置。
7.作为优选，所述挡臂包括固定端和自由端，所述固定端转动连接在底环上且转动轴线沿竖向设置，自由端与牵引组件连接。
8.作为优选，所述牵引组件包括活动构件和与挡臂一一对应的拉绳，所述底环上开设有通孔；所述拉绳活动穿过通孔，其一端与挡臂的自由端连接，另一端与活动构件连接；所述活动构件设于底环和顶盘之间且可沿竖向在第一位置和第二位置间活动，第二位置高于第一位置，在第一位置下，所述挡臂处于避让位置；第二位置下，所述挡臂通过拉绳牵引处于阻挡位置，且所述活动构件通过气缸上行推动由第一位置进入第二位置。
9.作为优选，在第一位置下，所述摆臂在弹性复位件的弹力下牵引拉绳使拉绳处于张紧状态，且所述拉绳位于通口的外围。
10.作为优选，所述活动构件包括向气缸的输出轴一侧延伸的延伸部；所述气缸的输出轴上固定连接有推块，推块向上顶推延伸部实现活动构件的竖向活动。
11.作为优选，所述底环和顶盘之间设有若干沿底环周向间隔分布的导杆，所述导杆竖向设置，所述活动构件至少活动穿设在其中两根所述导杆上。
12.作为优选，所述活动构件与顶盘之间设有弹性件，通过所述弹性件使活动构件具有下行的趋势。
13.作为优选，所述挡臂呈弧形结构，在避让位置下，所述挡臂收拢在底环的底部。
14.作为优选，所述底环的外周侧对应挡臂的自由端位置设有用于对挡臂进行限位的限位杆，正常状态下，所述限位杆与挡臂不接触。
15.作为优选，所述限位杆或者挡臂的自由端设有触发件，所述触发件与一示警部件通讯连接，当挡臂的自由端与限位杆接触时，触发件被触发并向示警部件发出指令，示警部件收到指令发出示警信息。
16.较之现有技术，采用本方案的优点在于：首先，本方案中通过设置防护机构，如此在吸盘抓取工件由气缸驱动上升到载料空间内后，防护机构中的挡臂会移动至阻挡位置，此时所有的挡臂相当于在工件的下方起到一个接料作用，因此当线性模组水平移动时，即使工件从吸盘上意外掉落，工件也只会落到挡臂上，而不会掉落到地面上，从而避免工件落地被污损，而且工件距挡臂的距离较之工件距地面的距离而言，无疑小很多，从而使得工件不会轻易摔碎。
17.另外，值得说明的是，本方案中挡臂是由弹性复位件、牵引组件共同作用实现活动的，因此在吸盘抓取工件随气缸正常上升在未进入载料空间中时，挡臂是处于避让位置的，此时相当于通口是畅通状态，工件可随气缸正常上升进入载料空间内，而当工件随吸盘在载料空间内继续上升时，气缸最终会通过牵引组件将挡臂拉动至阻挡位置，从而使得挡臂形成接料作用。当吸盘吸附工件随线性模组移动至预定工位进行下放时，随着气缸在载料空间中的下行，挡臂在弹性复位件的作用下便可再次回复至避让位置，以保证通口的畅通，从而使得吸盘能够吸附工件从通口向下通过进行放料操作。
18.由此可见，本方案中，挡臂可以随气缸的动作自动在阻挡位置和避让位置间进行切换，无需人为切换，而且其自动切换动作完全是由纯机械结构实现的，无需设定特定软件程序。
19.最后，本方案中是通过若干挡臂共同作用形成接料的，一个挡臂仅阻挡通口的一部分，如此，每个挡臂在阻挡位置和避让位置间切换时只需要运动较小的行程，有利于减少整个挡臂部分的切换时间。
附图说明
20.图1为本发明的结构示意图；图2为活动构件处于第一位置状态下的机械抓手结构示意图；图3为挡臂处于避让位置状态下的底环上视图；图4为活动构件处于第二位置状态下的机械抓手结构示意图；图5为挡臂处于阻挡位置状态下的底环上视图；图6为机械抓手的底部结构示意图。
具体实施方式
21.下面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。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
22.请参阅图1-6所示，本实施例提供一种工业机器人手臂，主要用于实现一些可被吸盘吸附的工件的工位转移，这里的工件可以是晶片、或者是玻璃片等。
23.如图1所示，本实施例所述的手臂包括机械抓手2和用于带动机械抓手2沿水平方向活动的线性模组1，其中线性模组1优选为伺服丝杠直线模组，对于这种丝杠直线模组主要包括滑轨、滑座、丝杠、伺服电机，由伺服电机带动丝杠旋转，进而带动滑座在滑轨上直线移动，因此将机械抓手2安装在滑座上即可；对于这种伺服丝杠直线模组在现有技术中有大量的公开说明，故在此不足过多的赘述。
24.如图2所示，所述机械抓手2包括气缸21和吸盘22，所述气缸21沿竖直方向伸缩，所述吸盘22安装于气缸21的输出轴端，通过气缸21带动吸盘22上下活动实现吸盘22的上行和下行，可以理解的是，吸盘22主要用于吸附工件，本实施例中吸盘22采用真空吸盘。
25.所述手臂还包括防护机构，如图1所示，所述防护机构由线性模组1带动随机械抓手2同步活动，如图2所示，所述防护机构包括沿竖向间隔设置的顶盘3和底环4，所述顶盘3和底环4之间形成载料空间，即顶盘3和底环4之间的轴向空间，吸盘22可以吸附工件在载料空间内上下活动。
26.对于防护机构与线性模组1的具体安装为，如图1所示，可以在顶盘3和/或底环4上安装一个安装架11，再将安装架11安装在线性模组1的滑座上。气缸21则竖直安装在顶盘3上，其输出轴则竖直向下穿过顶盘3。
27.如图1和图4所示，所述底环4中间具有供工件和吸盘22竖向通过的通口41；具体而言，底环4呈环状结构，其内圈构成所述通口41，吸盘22吸附工件后可经通口41竖向进出载料空间，因此，在构造通口41时，应当保证通口41的半径大于工件和吸盘22的半径。
28.结合图3所示，所述底环4上设有若干沿底环4周向分布的挡臂42，本实施例中所展示的是采用6个挡臂42的情形，6个挡臂42呈圆周阵列方式分布在底环4的底部。
29.其中，每个挡臂42均可相对于底环4在阻挡位置和避让位置间活动。
30.阻挡位置下，即图4和图5所示状态，所述挡臂42至少部分延伸至通口41内，如此挡臂42延伸至通口41内的部分便可对通口41形成遮挡，当所有的挡臂42均进入阻挡位置时，则所有的挡臂42共同起到在通口41阻挡的作用，如此工件在载料空间内掉落时，会掉落到
所有挡臂42所构成的阻挡区域中，如此便可避免工件经通口41直接掉落到地面。
31.避让位置下，如图2和图3所示状态，所有的挡臂42对通口41均形成避让，这里的避让指的是挡臂42从通口41处移开，挡臂42不会延伸到通口41中，如此保证工件可以正常进出载料空间。
32.为了实现挡臂42在阻挡位置和避让位置间的自动切换，本实施例中，所述防护机构还包括牵引组件5和弹性复位件；所述牵引组件5与挡臂42连接由气缸21带动，当气缸21带动吸盘22进入载料空间后继续上行时，气缸21推动牵引组件5上行，牵引组件5上行拉动挡臂42行进至阻挡位置（即图4所示状态）；当气缸21在载料空间内带动吸盘22下行时，牵引组件5在自重和/或弹性复位件的作用下下行，以使挡臂42在弹性复位件的作用下回复至避让位置，值得说明的是，在挡臂42还未完全进入避让位置时，吸盘22仍处于载料空间内未到达通口41位置，以防止吸盘22吸附工件下行时抵压到挡臂42；同理，在吸盘22吸附工件上行时，在吸盘22和工件未进入载料空间内之前挡臂42仍处于避让位置。
33.在使用时，因此在吸盘22抓取工件随气缸21正常上升在未进入载料空间中时，即图2所示状态，此时牵引组件5还未受到气缸21的作用，此时挡臂42在弹性复位件的弹性力下处于避让位置，以保证通口41的畅通，如此工件和吸盘22便随气缸21的输出轴正常通过通口41进入载料空间内。
34.工件和吸盘22随气缸21进入载料空间内后，气缸21继续带动吸盘22和工件上行，气缸21在继续上行过程中，会向上推动牵引组件5，使牵引组件5克服弹性复位件的弹力拉动挡臂42，最终将挡臂42挡臂42拉动至阻挡位置，如图4所示状态，此时所有的挡臂42均处于阻挡位置，对通口41形成遮挡，所有的挡臂42整体变相形成一个接料部件，此时工件便处于接料部件的上方，如此当吸盘22吸附工件随线性模组1水平移动时，即使工件从吸盘22上意外掉落，其也只会掉落到挡臂42上，而不会经通口41掉落到地面上。
35.当吸盘22吸附工件随线性模组1移动至预定工位（即下一个工位）进行下放时，随着气缸21在载料空间中的下行，牵引组件5也在随之下行，如此挡臂42在弹性复位件的作用下便可再次回复至避让位置，以保证通口41的畅通，从而使得吸盘22能够吸附工件从通口41向下通过进行放料操作。
36.由此可见，本实施例中，挡臂42可以随气缸21的动作自动在阻挡位置和避让位置间进行切换，无需人为切换，而且其自动切换动作完全是由纯机械结构实现的，无需设定特定软件程序。
37.另外，通过若干挡臂42共同作用形成接料部件，如此可以使一个挡臂42仅阻挡通口41的一部分，如此，每个挡臂42在阻挡位置和避让位置间切换时只需要运动较小的行程，有利于减少整个接料部件的阻挡和避让状态的切换时间。
38.对于挡臂42的具体结构为，如图2和图3所示，所述挡臂42包括固定端和自由端，所述固定端转动连接在底环4上且转动轴线沿竖向设置，如此挡臂42便可基于固定端在底环4的底部水平转动，自由端与牵引组件5连接，由牵引组件5牵拉自由端带动挡臂42转动，实现位置切换。
39.本实施例中，如图2所示，所述弹性复位件优选采用扭簧6，在底环4的底部固定有竖直设置的销轴421，挡臂42的固定段转动连接在销轴421上，扭簧6套设在销轴421上，扭簧
6的一端与销轴421或底环4连接，另一端与挡臂42连接，如此在扭簧6的扭力下使挡臂42具有向避让位置转动的趋势。
40.为了保证挡臂42在避让位置下可以收拢在底环4的底部，而不会从底环4的周侧凸出，本实施例中，如图3所示状态，所述挡臂42呈弧形结构，在避让位置下，所述挡臂42收拢在底环4的底部。
41.如图6所示，所述牵引组件5包括活动构件51和与挡臂42一一对应的拉绳52，简言之，一个挡臂42对应一个拉绳52，活动构件51同步拉动所有的拉绳52。
42.所述底环4上开设有通孔43；所述拉绳52活动穿过通孔43，通孔43可以对拉绳52起到一定的导向作用，为了减小通孔43的两端孔口的口沿对拉绳52造成的损伤，可以对通孔43的两端孔口的口沿做圆角处理。其中通孔43设于摆臂的固定端附近。
43.拉绳52的一端与挡臂42的自由端连接，另一端与活动构件51连接，可以理解的是，所有的拉绳52远离挡臂42的一端均连接在活动构件51上，如此活动构件51的竖向活动便可同步牵引所有的拉绳52移动，进而同时带动所有的挡臂42同步转动。
44.所述活动构件51设于底环4和顶盘3之间且可沿竖向在第一位置和第二位置间活动，第二位置高于第一位置，在第一位置下，即图2所示状态，所述挡臂42在扭簧6的作用下处于避让位置；第二位置下，即图4所示状态，所述挡臂42通过拉绳52牵引处于阻挡位置，且所述活动构件51通过气缸21上行推动由第一位置进入第二位置，而当气缸21下行时，在扭簧6的扭力下和活动构件51的自身重力下自动向下由第二位置移动至第一位置。
45.本实施例中所述活动构件51呈环状结构，如图1和图6所示，其包括至少1个向气缸21的输出轴一侧延伸的延伸部511；相应的所述气缸21的输出轴上固定连接有推块211，推块211向上顶推延伸部511实现活动构件51的竖向活动。
46.为了实现活动构件51的竖向活动的导向，本实施例中，所述底环4和顶盘3之间设有若干沿底环4周向间隔分布的导杆7，本实施例展示的是采用4根的情形，所述导杆7均竖向设置，4根导杆7呈圆周阵列分布在通口41的外围；所述活动构件51至少活动穿设在其中两根所述导杆7上，本实施例展示的是活动构件51同时穿设在所有的导杆7上。
47.如此导杆7可以为活动构件51的竖向活动进行导向，另外，导杆7还能对工件起到一个侧向阻挡作用，即导杆7的存在可以防止工件从吸盘22上掉落后从侧方滑出。
48.为了使得活动构件51能够更为顺畅的由第二位置移动至第一位置，本实施例中，所述活动构件51与顶盘3之间设有弹性件，通过所述弹性件使活动构件51具有下行的趋势，具体而言，弹性件采用弹簧8，本实施例中优选为至少一个导杆7上套设有弹簧8，弹簧8的一端与顶盘3底壁相抵，另一端与活动构件51的顶壁相抵，如此在气缸21下行时，活动构件51可以同时在自重、弹簧8的弹力以及拉绳52的拉力下由第二位置移动至第一位置。
49.另外，在至少一个导杆7上设有限位块71，通过限位块71阻挡活动构件51继续下行，具体而言，当活动构件51与限位块71相抵时，活动构件51处于第一位置。
50.为了防止挡臂42在避让位置时，拉绳52进入通口41范围内对工件和吸盘22进出通口41造成干涉，本实施例中，在第一位置下，所述摆臂在弹性复位件的弹力下牵引拉绳52使拉绳52处于张紧状态，且所述拉绳52位于通口41的外围。为了便于理解，本实施例作出具体说明：在第一位置下，活动构件51在限位块71的阻挡下，便保持在第一位置，此时相当于
拉绳52的上端位置固定，而挡臂42在扭簧6的扭力下具有向外翻转的趋势，而挡臂42由于被拉拉绳52拉住，故而使得挡臂42在拉绳52的限制下配合扭簧6保持在避让位置，此时相当于挡臂42也会对拉绳52产生一个拉动力，从而使得拉绳52被张紧，从而使得拉绳52张紧在通口41的外围不至于落入通口41范围内。
51.由于挡臂42是通过拉绳52拉住来克服扭簧6的扭力保持在特定位置的，如此当拉绳52意外断开，此时在扭簧6的扭力下会趋势挡臂42突然向外翻转，如此若有人在附件，突然翻转的挡臂42容易直接打在人身上，不利于安全，故而本实施例中：如图6所示，所述底环4的外周侧对应挡臂42的自由端位置设有用于对挡臂42进行限位的限位杆9，正常状态下，即挡臂42保持避让位置状态下，所述限位杆9与挡臂42不接触，如此当拉绳52断开时，挡臂42在扭簧6的作用下向外翻转，最终会被限位杆9所阻挡而不会继续向外翻转，如此便可防止挡臂42翻转打伤人的问题。
52.另外，本实施例中之所以将限位杆9设置成不与挡臂42接触，目的在于，如果将限位杆9设置成与挡臂42相接触，此时相当于是利用限位杆9配合扭簧6将挡臂42保持在第一位置，如此挡臂42便不会张紧拉绳52，使得拉绳52处于松弛状态，松弛状态下的拉绳52容易落入通口41范围内对工件进出通口41造成干涉。而将限位杆9设置成与挡臂42不接触，可以保证挡臂42在扭簧6的作用下张紧拉绳52，避免处于拉绳52松弛的问题。
53.为了在拉绳52在断开时，能够直观提醒工作人员，本实施例中，所述限位杆9或者挡臂42的自由端设有触发件（图中未示出），其中触发件可以是接近开关或者压力传感器等；所述触发件与一示警部件通讯连接，示警部件可以是蜂鸣器或者指示灯，当挡臂42的自由端与限位杆9接触时，触发件被触发，进而向示警部件发出指令，示警部件收到指令发出示警信息，比如鸣叫或者亮灯，以提醒工作人员。
54.对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。