工業(yè)機(jī)器人第二關(guān)節(jié)平衡機(jī)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種工業(yè)機(jī)器人第二關(guān)節(jié)平衡機(jī)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]在多關(guān)節(jié)重負(fù)載和大負(fù)載工業(yè)機(jī)器人中,第二關(guān)節(jié)的平衡機(jī)構(gòu)是不可或缺的部分,它主要用來平衡關(guān)節(jié)的重力負(fù)載扭矩M,降低關(guān)節(jié)對動力的需求,從而可以選用功率小,價格低廉的電機(jī)和減速機(jī),達(dá)到節(jié)能減耗的目的,同時又不會降低機(jī)器人關(guān)節(jié)的加速性能。
[0003]目前,工業(yè)機(jī)器人上使用的平衡機(jī)構(gòu)主要有兩種類型,一種是使用鋼制卷制壓縮彈簧,第二種是使用平衡塊。使用鋼制卷制壓縮彈簧的平衡機(jī)構(gòu),其工作原理是利用壓縮彈簧對外提供拉力,形成與關(guān)節(jié)重力負(fù)載扭矩M方向相反的扭矩N,以降低關(guān)節(jié)的合成扭矩,該方案雖然能夠起到平衡作用,但由于要提供較大的出力,彈簧尺寸較大,導(dǎo)致整個平衡機(jī)構(gòu)體積龐大、成本高;使用平衡塊的平衡機(jī)構(gòu),其工作原理是利用平衡塊自身的重力,對關(guān)節(jié)產(chǎn)生與關(guān)節(jié)重力負(fù)載扭矩M方向相反的扭矩N,以降低關(guān)節(jié)的合成扭矩,由于要提供較大的反向平衡扭矩N,平衡塊的重量重,體積大,重心距關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)軸距離遠(yuǎn),故其運(yùn)動軌跡對外部空間要求很大(詳見圖5),對外部設(shè)備和操作人員來說,也是一個極大的安全隱患。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]本發(fā)明所要解決的問題,在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷,提供一種工業(yè)機(jī)器人第二關(guān)節(jié)平衡機(jī)構(gòu),采用氮?dú)鈴椈芍萎a(chǎn)生反向扭矩的方式,體積小,成本低,運(yùn)行動作可靠。
[0005]本發(fā)明工業(yè)機(jī)器人第二關(guān)節(jié)平衡機(jī)構(gòu),包括氮?dú)鈴椈珊瓦B接桿1、連接桿II,其特征是:氮?dú)鈴椈傻膬啥朔謩e連接連接桿I和連接桿II,連接桿I的另一端鉸接在大臂上,連接桿II的另一端鉸接在轉(zhuǎn)座上;連接桿I與大臂的鉸接點、連接桿II與轉(zhuǎn)座的鉸接點和第二關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)軸構(gòu)成三角支撐。
[0006]當(dāng)大臂繞第二關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)時,大臂和轉(zhuǎn)座通過連接桿I和連接桿II對氮?dú)鈴椈墒┘訅毫Γ獨(dú)鈴椈蓪Υ蟊鄯聪蜉敵鐾屏?,由于存在力臂Y,形成與關(guān)節(jié)重力負(fù)載扭矩M相反的扭矩N,實現(xiàn)平衡關(guān)節(jié)重力負(fù)載扭矩的目的。
[0007]本發(fā)明機(jī)構(gòu),采用氮?dú)鈴椈芍萎a(chǎn)生反向扭矩的方式,體積小,成本低,運(yùn)行動作可靠。平衡機(jī)構(gòu)運(yùn)行軌跡占用空間小,不會對外部人員和設(shè)備形成運(yùn)動的安全隱患。
【附圖說明】
[0008]圖1本發(fā)明工業(yè)機(jī)器人第二關(guān)節(jié)平衡機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0009]圖2是圖1A-A剖面圖。
[0010]圖3是圖2的I部位局部放大圖。
[0011]圖4是圖2的II部位局部放大圖。
[0012]圖1-4中:1-大臂,2-關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)軸線,3-氮?dú)鈴椈桑?-轉(zhuǎn)軸II旋轉(zhuǎn)軸線,5-轉(zhuǎn)座,6-連接桿II,7-連接桿I,8-轉(zhuǎn)軸I旋轉(zhuǎn)軸線,9-密封件,V -密封件,10-大臂軸承,1r -固定座軸承,11-轉(zhuǎn)軸I,12-大臂軸承外圈擋圈,C -固定座軸承外圈擋圈,13-大臂軸承內(nèi)圈擋圈,13 ^ -固定座軸承內(nèi)圈擋圈,14-固定座15-轉(zhuǎn)軸II,16-平衡塊,17-平衡塊上的一個點,20-J2關(guān)節(jié)負(fù)載重心。
[0013]圖5是平衡塊平衡機(jī)構(gòu)運(yùn)行軌跡示意圖(大空間軌跡)。
[0014]圖6是本發(fā)明第二關(guān)節(jié)平衡機(jī)構(gòu)運(yùn)行軌跡示意圖(小空間軌跡)。
【具體實施方式】
[0015]下面結(jié)合圖1對本發(fā)明的【具體實施方式】做進(jìn)一步的說明。
[0016]如圖1-4所示,氮?dú)鈴椈?—側(cè)與連接桿I 7連接,轉(zhuǎn)軸I 11固定在大臂I上,連接桿I 7通過大臂軸承10和轉(zhuǎn)軸I 11與大臂I形成鉸鏈連接,連接桿I 7通過大臂軸承10可以繞轉(zhuǎn)軸I 11轉(zhuǎn)動。
[0017]氮?dú)鈴椈?另一側(cè)與連接桿II 6連接,轉(zhuǎn)軸II 15固定在固定座14上,固定座14固定在轉(zhuǎn)座5上,連接桿II 6通過固定座軸承1(V和轉(zhuǎn)軸II 15與轉(zhuǎn)座5上的固定座14形成鉸鏈連接,連接桿II 6通過固定座軸承1(V可以繞轉(zhuǎn)軸II 15轉(zhuǎn)動。
[0018]連接桿II 6與轉(zhuǎn)軸II 15之間通過固定座軸承1(V轉(zhuǎn)動,固定座軸承1(V內(nèi)圈需通過轉(zhuǎn)軸II 15的臺階和固定座軸承內(nèi)圈擋圈13'軸向定位,固定座軸承1(V外圈通過連接桿II 6的臺階和固定座軸承外圈擋圈12'軸向定位。
[0019]連接桿I 7與轉(zhuǎn)軸I 11之間通過大臂軸承10轉(zhuǎn)動,大臂軸承10內(nèi)圈通過轉(zhuǎn)軸I 7的臺階和大臂軸承內(nèi)圈擋圈13軸向定位,大臂軸承10外圈兩側(cè)與連接桿I 7之間須留有大臂軸承10短距離的軸向游動的空間;或者大臂軸承10外圈通過連接桿I的臺階和大臂軸承外圈擋圈12軸向定位,大臂軸承10內(nèi)圈與轉(zhuǎn)軸I之間須留有大臂軸承10短距離的軸向游動的空間。
[0020]連接桿I與大臂的鉸接點、連接桿II與轉(zhuǎn)座的鉸接點與第二關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)軸構(gòu)成三角支撐,在J2軸重力負(fù)載扭矩較大的工作區(qū)間內(nèi)(即需要平衡扭矩的范圍),氮?dú)鈴椈傻妮S線應(yīng)通過位于第二關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)軸的上方或下方,產(chǎn)生與負(fù)載扭矩相反的平衡扭矩。
[0021]當(dāng)大臂I繞第二關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)時,大臂I和轉(zhuǎn)座5通過連接桿17和連接桿116對氮?dú)鈴椈?施加壓力,氮?dú)鈴椈?對大臂反向輸出推力,由于存在力臂Y,形成與關(guān)節(jié)重力負(fù)載扭矩M相反的扭矩N,實現(xiàn)平衡關(guān)節(jié)重力負(fù)載扭矩的目的。
[0022]如視圖1所示:
①當(dāng)Y < 0,X < O時,氮?dú)馄胶飧纵敵龅耐屏2關(guān)節(jié)形成的扭矩N與J2關(guān)節(jié)負(fù)載重力形成的扭矩M方向一致,氮?dú)馄胶飧撞黄鹌胶庳?fù)載扭矩的作用。
[0023]②當(dāng)Y < 0,X > O時,氮?dú)馄胶飧纵敵龅耐屏2關(guān)節(jié)形成的扭矩N與J2關(guān)節(jié)負(fù)載重力形成的扭矩M方向相反,氮?dú)馄胶飧灼鸬狡胶庳?fù)載扭矩的作用(如圖所示狀態(tài))。
[0024]③當(dāng)Y > 0,X < O時,氮?dú)馄胶飧纵敵龅耐屏2關(guān)節(jié)形成的扭矩N與J2關(guān)節(jié)負(fù)載重力形成的扭矩M方向相反,氮?dú)馄胶飧灼鸬狡胶庳?fù)載扭矩的作用。
[0025]④當(dāng)Y > 0,X > O時,氮?dú)馄胶飧纵敵龅耐屏2關(guān)節(jié)形成的扭矩N與J2關(guān)節(jié)負(fù)載重力形成的扭矩M方向一致,氮?dú)馄胶飧撞黄鹌胶庳?fù)載扭矩的作用。
[0026]本發(fā)明工業(yè)機(jī)器人第二關(guān)節(jié)平衡機(jī)構(gòu),解決了現(xiàn)有技術(shù)的體積大、成本高、大空間運(yùn)動安全問題。
[0027]本發(fā)明采用氮?dú)鈴椈煞桨复驿撝凭碇茐嚎s彈簧的平衡器方案。由于氮?dú)鈴椈墒褂玫氖歉邏涵h(huán)保氣體(最高18Mpa、壓縮氣體為氮?dú)?,可以在很小的體積下輸出很大的推力(高達(dá)幾十噸),故使用氮?dú)鈴椈纱驿撝凭碇茐嚎s彈簧方案,平衡機(jī)構(gòu)體積可縮小90%以上。同時,由于氮?dú)鈴椈杉夹g(shù)和產(chǎn)品在國內(nèi)、外都已非常成熟,在模具、汽車等領(lǐng)域應(yīng)用較廣,與鋼制卷制壓縮彈簧平衡器相比,成本可以降低40%以上。
[0028]本發(fā)明采用氮?dú)鈴椈煞桨复嫫胶鈮K方案。由于氮?dú)鈴椈审w積小,出力大,屬于細(xì)長圓柱型結(jié)構(gòu),且其是在機(jī)器人本體內(nèi)部(轉(zhuǎn)座和大臂內(nèi)部)做小范圍擺動運(yùn)動,最大角度擺動在25°以內(nèi),故其運(yùn)動空間小,不會對外部人員和設(shè)備形成運(yùn)動的安全隱患(見圖5、圖6)。
【主權(quán)項】
1.一種工業(yè)機(jī)器人第二關(guān)節(jié)平衡機(jī)構(gòu),包括氮?dú)鈴椈珊瓦B接桿1、連接桿II,其特征是:氮?dú)鈴椈傻膬啥朔謩e連接連接桿I和連接桿II,連接桿I的另一端鉸接在大臂上,連接桿II的另一端鉸接在轉(zhuǎn)座上;連接桿I與大臂的鉸接點、連接桿II與轉(zhuǎn)座的鉸接點和第二關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)軸構(gòu)成三角支撐。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種工業(yè)機(jī)器人第二關(guān)節(jié)平衡機(jī)構(gòu),包括氮?dú)鈴椈珊瓦B接桿I、連接桿II,其特征是:氮?dú)鈴椈傻膬啥朔謩e連接連接桿I和連接桿II,連接桿I的另一端鉸接在大臂上,連接桿II的另一端鉸接在轉(zhuǎn)座上;連接桿I與大臂的鉸接點、連接桿II與轉(zhuǎn)座的鉸接點與第二關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)軸構(gòu)成三角支撐。本發(fā)明機(jī)構(gòu),采用氮?dú)鈴椈芍萎a(chǎn)生反向扭矩的方式,體積小,成本低,運(yùn)行動作可靠。平衡機(jī)構(gòu)運(yùn)行軌跡占用空間小,不會對外部人員和設(shè)備形成運(yùn)動的安全隱患。
【IPC分類】B25J19/00
【公開號】CN105108777
【申請?zhí)枴緾N201510659862
【發(fā)明人】沈銀龍, 王杰高, 韓邦海
【申請人】南京埃斯頓機(jī)器人工程有限公司
【公開日】2015年12月2日
【申請日】2015年10月14日