CN104308860B - 一种带有平衡器的机器人手臂 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种带有平衡器的机器人手臂，包括平衡器，所述平衡器包括依次通过螺栓连接的第一配重块、第二配重块和行星减速机，所述行星减速机通过螺栓与伺服电机连接，通过采用平衡器的结构设置后不仅使得其抓取工装更加精准和稳定，同时电机的耗电量明显下降。经过试验测试显示其可以相对没有平衡器的伸缩手臂减少30％以上的扭矩，从而可用比没有平衡器的轴臂动行电机小1/3而节电，达到了显著节能的效果。同时其重量可以根据实际的使用需求进行调整，具有极大地灵活性。
Description
技术领域
本发明涉及机械人技术领域，具体地是涉及一种带有平衡器的机器人手臂。
背景技术
压力机在工作时，在动力机构的带动下，机械手臂按照需求运动，实现冲压或者搬运。但是现有技术中的小型压力机，尤其是那种有多个手臂组合的小型压力机在搬运工装的过程中，往往会出现由于底座配重不足，端部等出现不稳的现象，不仅影响抓取和搬运的精度，同时也可能造成对工装的伤害。因此有必要改善小型压力机的配重，以满足现代工业发展和竞争的需要。
发明内容
本发明旨在提供一种在尽可能降低对工装的伤害的基础上提升抓取和搬运精度的带有平衡器的机器人手臂。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：
一种带有平衡器的机器人手臂，包括平衡器，所述平衡器包括依次通过螺栓连接的第一配重块、第二配重块和行星减速机，所述行星减速机通过螺栓与伺服电机连接，其中所述第一配重块为长方体结构，所述第二配重块为梯柱型结构，所述第二配重块上表面的面积与所述第一配重块的截面积相同，所述第二配重块下表面的面积小于所述行星减速机的截面积，所述第一配重块和/或所述第二配重块为重量可调节的配重块。
优选地，所述第一配重块和/或所述第二配重块内部设有开口和与所述开口连通的容纳仓，所述容纳仓内填充有一个或者多个配重球。
优选地，还包括第一线轨、第二线轨、第三轴、滚珠丝杆转动副、第二轴，其中所述第二轴设置在所述平衡器上，所述第二轴内置有所述滚珠丝杆转动副和所述第三轴，所述滚珠丝杆转动副包括丝杠和滚珠轨道部，所述丝杠和所述滚珠轨道部滚动连接，所述行星减速机的输出轴与所述丝杠通过叉扣连接，所述行星减速机在所述伺服电机的驱动下带动所述丝杠转动，所述第三轴在靠近所述平衡器的方向上与所述滚珠轨道部固定连接，所述滚珠轨道部在所述丝杠的作用下带动所述第三轴在纵向方向上移动，所述第三轴在远离所述平衡器方向上设有所述第一线轨和所述第二线轨，所述第一线轨和所述第二线轨平行设置在所述第三轴的两侧。
优选地，还包括第一轴，所述第一轴的一端设有一轴驱动器，另一端通过二轴旋转部与第二轴连接；第三轴一端设有三轴驱动器，另一端通过四轴旋转部与第四轴连接；所述第四轴通过五轴驱动器与第五轴连接，所述第五轴通过六轴驱动器与第六轴连接，所述第六轴上设有抓取部。
其中所述第一轴旋转角度为±90°，所述第二轴旋转角度为±48°，所述第四轴旋转角度为±60°，所述第五轴旋转角度为±135°，所述第六轴旋转角度为±135°。
所述一轴驱动器、所述三轴驱动器、所述五轴驱动器和所述六轴驱动器均为伺服电机。
优选地，在所述第一轴和所述一轴驱动器之间以及所述第四轴和所述五轴驱动器之间均设有平衡器。
优选地，还包括设置于水平面上的固定底座，所述第一轴固定在所述固定底座上。
优选地，所述抓取部为吸盘。
采用上述技术方案，本发明至少包括如下有益效果：
1.本发明所述的带有平衡器的机器人手臂，通过采用平衡器的结构设置后不仅使得本实施例所述的带有平衡器的机器人手臂抓取工装更加精准和稳定，同时电机的耗电量明显下降。经过试验测试显示其可以相对没有平衡器的伸缩手臂减少30％以上的扭矩，从而可用比没有平衡器的轴臂动行电机小1/3而节电，达到了显著节能的效果。同时其重量可以根据实际的使用需求进行调整，具有极大地灵活性。
2.本发明所述的带有平衡器的机器人手臂，采用了伺服电机和滚珠丝杆转动副配合使用的方式，在一定程度上提高了抓取工装的精准度。且其成本较低，组装工艺简单，适合工业生产和应用。
3.本发明所述的带有平衡器的机器人手臂，结构简单，搬运和抓取工装时无需卸去前两侧模具的导柱导套，即无需对现有模具进行改造就能正常工作，方便冲压行业实现机器人操作的自动化推广。
附图说明
图1为本发明所述的平衡器的结构示意图；
图2为一种实施例所述的平衡器的原理示意图；
图3为一种实施例所述的带有平衡器的机器人手臂的结构示意图；
图4为一种实施例所述的带有平衡器的机器人手臂的结构示意图。
其中：1.平衡器，11.第一配重块，12.第二配重块，13.行星减速机，14.伺服电机，2.第一线轨,3.第二线轨,4.第二轴，41.二轴旋转部，5.第三轴，51.三轴驱动器，6.滚珠丝杆转动副，7.第一轴，71.一轴驱动器，8.第四轴，81.四轴旋转部，9.第五轴，91.五轴驱动器，10.第六轴，101.六轴驱动器，102.抓取部，103.固定底座。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
如图1至图4所示，为符合本发明的一种带有平衡器的机器人手臂，包括平衡器1，所述平衡器1包括依次通过螺栓连接的第一配重块11、第二配重块12和行星减速机13，所述行星减速机13通过螺栓与伺服电机14连接，其中所述第一配重块11为长方体结构，所述第二配重块12为梯柱型结构，所述第二配重块12上表面的面积与所述第一配重块11的截面积相同，所述第二配重块12下表面的面积小于所述行星减速机13的截面积，所述第一配重块11和/或所述第二配重块12为重量可调节的配重块。
优选地，所述第一配重块11和/或所述第二配重块12内部设有开口和与所述开口连通的容纳仓，所述容纳仓内填充有一个或者多个配重球(附图中未体现，本领域技术人员应当知晓)。其重量可以根据实际的使用需求进行调整，具有极大地灵活性。
为了减少起动扭矩，本实施例通过用配重来达到相对平衡，如图1中所示F1*L1＝F2*L2时，其达到总平衡，电机起动扭矩最小，现有技术中的机器人的平衡机构在F1*L1≠F2*L2时是相对平衡的，故能减少30％以上的扭矩。采用了本实施例所述的平衡器1结构后，不仅使得本实施例所述的带有平衡器的机器人手臂抓取工装更加稳定，同时电机的耗电量明显下降。经过试验测试显示其可以相对没有平衡器1的伸缩手臂减少30％以上的扭矩，从而可用比没有平衡器1的轴臂动行电机小1/3而节电，达到了显著节能的效果。
一种实施例中，还包括第一线轨2、第二线轨3、第三轴5、滚珠丝杆转动副6、第二轴4，其中所述第二轴4设置在所述平衡器1上，所述第二轴4内置有所述滚珠丝杆转动副6和所述第三轴5，所述滚珠丝杆转动副6包括丝杠和滚珠轨道部，所述丝杠和所述滚珠轨道部滚动连接，所述行星减速机13的输出轴与所述丝杠通过叉扣连接，所述行星减速机13在所述伺服电机14的驱动下带动所述丝杠转动，所述第三轴5在靠近所述平衡器1的方向上与所述滚珠轨道部固定连接，所述滚珠轨道部在所述丝杠的作用下带动所述第三轴5在纵向方向上移动，所述第三轴5在远离所述平衡器1方向上设有所述第一线轨2和所述第二线轨3，所述第一线轨2和所述第二线轨3平行设置在所述第三轴5的两侧。采用了伺服电机14和滚珠丝杆转动副6配合使用的方式，也在一定程度上提高了抓取工装的精准度。且其成本较低，组装工艺简单，适合工业生产和应用。
在另一实施例中，还包括第一轴7，所述第一轴7的一端设有一轴驱动器71，另一端通过二轴旋转部41与第二轴4连接；第三轴5一端设有三轴驱动器51，另一端通过四轴旋转部81与第四轴8连接；所述第四轴8通过五轴驱动器91与第五轴9连接，所述第五轴9通过六轴驱动器101与第六轴10连接，所述第六轴10上设有抓取部102。
其中所述第一轴7旋转角度为±90°，所述第二轴4旋转角度为±48°，所述第四轴8旋转角度为±60°，所述第五轴9旋转角度为±135°，所述第六轴10旋转角度为±135°。
所述一轴驱动器71、所述三轴驱动器51、所述五轴驱动器91和所述六轴驱动器101均为伺服电机14。
其工作原理在于：
所述第一轴7(旋转角度为±90°)，用于二机台之间工装转移；所述第二轴4(以垂直水平面设为0°为基点可旋转角度±48°)，用于工装进入和移出模具；所述第三轴5(本实施例中以第二轴4臂长度为1100mm为基点可升缩距离为650mm，即总长度从1100mm～1750mm)，用于所述第四轴8保持与所述第一轴7的平行；所述第四轴8(以所述第四轴8与第三轴5夹角为90°为基点可旋转角度为±60°)，用于与所述第一轴7平行；所述第五轴9(旋转角度为±135°)，用于工装Z线与模具Z线的重合；所述第六轴10(旋转角度为±135°)，用于工装与模具X、Y线的重合。此机器手臂适用于80T～200T单点压力机上加工、重量不大于8kg产品的自动搬运工作，因所述第五轴9运动轨迹与压力机工作台前后中心线一致，可在不改变原模具现状下完成自动化操作。
优选地，在所述第一轴7和所述一轴驱动器71之间以及所述第四轴8和所述五轴驱动器91之间均设有平衡器1。优选地，还包括设置于水平面上的固定底座103，所述第一轴7固定在所述固定底座103上。优选地，所述抓取部102为吸盘。本领域技术人员应当知晓，上述所述的技术方案只是本实施例的一种优选实施方案，旨在为了充分说明本实施例并非用于对本实施例的限制，任何显而易见的形式变换和替换均在本实施例的保护范围之内。
以上对本发明的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明创造的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的任何等同变化，均应仍处于本发明的专利涵盖范围之内。
Claims (7)
1.一种带有平衡器的机器人手臂，其特征在于，包括平衡器，所述平衡器包括依次通过螺栓连接的第一配重块、第二配重块和行星减速机，所述行星减速机通过螺栓与伺服电机连接，其中所述第一配重块为长方体结构，所述第二配重块为梯柱型结构，所述第二配重块上表面的面积与所述第一配重块的截面积相同，所述第二配重块下表面的面积小于所述行星减速机的截面积，所述第一配重块和/或所述第二配重块为重量可调节的配重块。
2.如权利要求1所述的带有平衡器的机器人手臂，其特征在于：所述第一配重块和/或所述第二配重块内部设有开口和与所述开口连通的容纳仓，所述容纳仓内填充有一个或者多个配重球。
3.如权利要求2所述的带有平衡器的机器人手臂，其特征在于：还包括第一线轨、第二线轨、第三轴、滚珠丝杆转动副、第二轴，其中所述第二轴设置在所述平衡器上，所述第二轴内置有所述滚珠丝杆转动副和所述第三轴，所述滚珠丝杆转动副包括丝杠和滚珠轨道部，所述丝杠和所述滚珠轨道部滚动连接，所述行星减速机的输出轴与所述丝杠通过叉扣连接，所述行星减速机在所述伺服电机的驱动下带动所述丝杠转动，所述第三轴在靠近所述平衡器的方向上与所述滚珠轨道部固定连接，所述滚珠轨道部在所述丝杠的作用下带动所述第三轴在纵向方向上移动，所述第三轴在远离所述平衡器方向上设有所述第一线轨和所述第二线轨，所述第一线轨和所述第二线轨平行设置在所述第三轴的两侧。
4.如权利要求2所述的带有平衡器的机器人手臂，其特征在于：还包括第一轴，所述第一轴的一端设有一轴驱动器，另一端通过二轴旋转部与第二轴连接；第三轴一端设有三轴驱动器，另一端通过四轴旋转部与第四轴连接；所述第四轴通过五轴驱动器与第五轴连接，所述第五轴通过六轴驱动器与第六轴连接，所述第六轴上设有抓取部；
其中所述第一轴旋转角度为±90°，所述第二轴旋转角度为±48°，所述第四轴旋转角度为±60°，所述第五轴旋转角度为±135°，所述第六轴旋转角度为±135°；
所述一轴驱动器、所述三轴驱动器、所述五轴驱动器和所述六轴驱动器均为伺服电机。
5.如权利要求4所述的带有平衡器的机器人手臂，其特征在于：在所述第一轴和所述一轴驱动器之间以及所述第四轴和所述五轴驱动器之间均设有平衡器。
6.如权利要求4或5所述的带有平衡器的机器人手臂，其特征在于：还包括设置于水平面上的固定底座，所述第一轴固定在所述固定底座上。
7.如权利要求6所述的带有平衡器的机器人手臂，其特征在于：所述抓取部为吸盘。
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