CN105082181A - 一种带有平衡凸轮块的阻尼平衡装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种带有平衡凸轮块的阻尼平衡装置，其使得物料臂所支承的重力以及在转动过程中产生的重力加速度、运动惯量可以被阻尼平衡装置平衡掉一部分或全部，进而使得提供最小的驱动动力即可驱动整个机器人设备的正常运行，利用节能减排、且降低了设备的运转成本。其包括底座，所述底座内放置有驱动电机、传动装置、第一臂，所述驱动电机通过传动装置将转动动力连接至所述第一臂，所述第一臂的一端外凸于所述底座，所述第一臂的外凸一端分别连接外侧的传动臂，所述外侧的所述传动臂的末端连接有连接重物组件，其特征在于：所述第一臂的转动轴部分位于所述底座的内部空间内，平衡凸轮块通过平键套装于所述第一臂的转动轴部分。

Description

一种带有平衡凸轮块的阻尼平衡装置

技术领域

本发明涉及阻尼平衡结构的技术领域，具体为一种带有平衡凸轮块的阻尼平衡装置。

背景技术

在机械领域，现有的物料转运均通过物料臂完成，物料臂回转时，其绕转轴的动力由外部的转动动力提供，由于物料臂的上部一般布置有重物，以及在转动过程中会产生重力加速度、运动惯量，现有的结构中外部转动动力需要提供足够大的驱动动力才可以保证物料臂围绕着其绕转轴正常转动，使得工作时需要耗费大量的能源、不利于节能环保，且设备运转成本高。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种带有平衡凸轮块的阻尼平衡装置，其使得物料臂所支承的重力以及在转动过程中产生的重力加速度、运动惯量可以被阻尼平衡装置平衡掉一部分或全部，进而使得提供最小的驱动动力即可驱动整个机器人设备的正常运行，利用节能减排、且降低了设备的运转成本。

一种带有平衡凸轮块的阻尼平衡装置，其技术方案是这样的：其包括底座，所述底座内放置有驱动电机、传动装置、第一臂，所述驱动电机通过传动装置将转动动力连接至所述第一臂，所述第一臂的一端外凸于所述底座，所述第一臂的外凸一端分别连接外侧的传动臂，所述外侧的所述传动臂的末端连接有连接重物组件，其特征在于：所述第一臂的转动轴部分位于所述底座的内部空间内，平衡凸轮块通过平键套装于所述第一臂的转动轴部分，所述平衡凸轮块带有扇形凸出部分，所述扇形凸出部分的外端面到轴心的距离由中心位置相两端逐渐增大，所述扇形凸出部分的正下方设置有垂直向布置的阻尼弹簧结构，所述阻尼弹簧的上端顶装于所述扇形凸出部分的外端面，所述阻尼弹簧结构的底部固装于所述底座。

其进一步特征在于：

所述阻尼弹簧结构具体包括阻尼弹簧座、阻尼弹簧、阻尼弹簧顶杆，所述阻尼弹簧顶杆垂直向布置于所述阻尼弹簧座的正上方，所述阻尼弹簧顶杆、阻尼弹簧座之间的空间内布置有垂直向伸缩的阻尼弹簧，所述阻尼弹簧顶杆的上端顶装于所述扇形凸出部分的外端面，所述阻尼弹簧座的底部固装于所述底座；

所述阻尼弹簧顶杆的下端两端分别下凸有上定位柱，所述阻尼弹簧座的上端两端分别上凸有下定位柱，对应位置的所述上定位柱位于对应位置的下定位柱的正上方，所述阻尼弹簧分别套装于对应位置的所述上定位柱、下定位柱之间；

所述阻尼弹簧座也可以为分体结构，两个部分分别布置于所述上定位柱的正下方；

所述第一臂的外凸部分铰接连接第二臂的一端，所述第二臂的另一端铰接连接第三臂的一端，所述第三臂的另一端连接有连接重物组件，所述第一臂的外凸部分、第二臂的另一端之间设置有第一平衡杆，所述第二臂的另一端、第三臂的另一端之间设置有第二平衡杆，所述第二臂、第三臂的中部对应位置设置有平衡定位杆；

所述第二臂斜向上、并向外布置，所述第三臂斜向上、并向内布置，所述第二臂、第三臂之间呈角度布置，所述第二臂的中部连接第三平衡杆的一端，所述第三平衡杆的另一端连接动力模组上的滑座，所述动力模组紧固与动力模组支架，所述动力模组支架固装于所述第一臂的转动轴部分，所述滑座卡装于所述动力模组的内部直线轨道；

所述驱动电机的输出端通过减速器、联轴器后连接主动轴，所述主动轴上套装有主动齿轮，所述主动齿轮啮合连接从动齿轮，所述从动齿轮套装于所述第一臂的转动轴；

优选地，其还包括中间轴，所述中间轴上套装有双齿轮结构，所述主动齿轮啮合连接所述双齿轮结构的其中一个齿轮，所述双齿轮结构的另一个齿轮啮合连接所述从动齿轮；

所述从动齿轮具体为半边齿轮，半边齿轮的结构设置保证底座的小体积、并同时确保足够的转动角度，节省了材料、空间；

所述驱动电机具体为伺服电机，便于精确控制转动角度。

采用本发明的结构后，物料臂所对应的第一臂的转动轴上套装有平衡凸轮块，平衡凸轮块带有扇形凸出部分，扇形凸出部分的外端面到轴心的距离由中心位置相两端逐渐增大，扇形凸出部分的正下方设置有垂直向布置的阻尼弹簧结构，阻尼弹簧结构的上端顶装于扇形凸出部分的外端面，阻尼弹簧结构的底部固装于底座，初始状态下的阻尼弹簧结构的上端顶装于扇形凸出部分的外端面的中心位置，对扇形凸出部分形成的压力为物料臂除去第一臂外所承受的自重+物料重量，使得驱动电机只需提供很小动力即可完成转动驱动，当第一臂的转动轴转动时，外端面到轴心的距离由中心位置相两端逐渐增大的扇形凸出部分使得弹簧被压缩，进而阻尼弹簧结构对扇形凸出部分形成的压力为物料臂除去第一臂外所承受的自重、物料重量、以及在转动过程中产生的重力加速度、运动惯量的总和的全部或大部分；综上，其使得物料臂所支承的重力以及在转动过程中产生的重力加速度、运动惯量可以被阻尼平衡装置平衡掉一部分或全部，进而使得提供最小的驱动动力即可驱动整个机器人设备的正常运行，利用节能减排、且降低了设备的运转成本。

附图说明

图1为本发明的主视图结构示意图；

图2为第一臂未转动时的侧视图结构示意图；

图3为第一臂转动角度α2时的结构示意图；

图4为第一臂转动角度α3时的结构示意图；

图5为第一臂转动角度α4时的结构示意图；

图6为本发明的应用于具体实施例的主视图结构示意图；

图中各序号所对应的标注名称如下：

底座1、驱动电机2、第一臂3、连接重物组件4、平衡凸轮块5、扇形凸出部分6、阻尼弹簧结构7、阻尼弹簧座8、阻尼弹簧9、第二臂10、第三臂11、第一平衡杆12、第二平衡杆13、平衡定位杆14、第三平衡杆15、动力模组16、滑座17、动力模组支架18、直线轨道19、减速器20、联轴器21、主动轴22、主动齿轮23、从动齿轮24、中间轴25、双齿轮结构26、阻尼弹簧顶杆27、定位柱28、下定位柱29。

具体实施方式

一种带有平衡凸轮块的阻尼平衡装置，见图1～图6：其包括底座1，底座1内放置有驱动电机2、传动装置、第一臂3，驱动电机2通过传动装置将转动动力连接至第一臂3，第一臂3的一端外凸于底座1，第一臂3的外凸一端分别连接外侧的传动臂，外侧的传动臂的末端连接有连接重物组件4，第一臂3的转动轴部分位于底座1的内部空间内，平衡凸轮块5通过平键套装于第一臂3的转动轴部分，平衡凸轮块5带有扇形凸出部分6，扇形凸出部分6的外端面到轴心的距离由中心位置向两端逐渐增大，扇形凸出部分6的正下方设置有垂直向布置的阻尼弹簧结构7，阻尼弹簧结构7的上端顶装于扇形凸出部分6的外端面，阻尼弹簧结构7的底部固装于底座1。

阻尼弹簧结构7具体包括阻尼弹簧座8、阻尼弹簧9、阻尼弹簧顶杆27，阻尼弹簧顶杆27垂直向布置于阻尼弹簧座8的正上方，阻尼弹簧顶杆27、阻尼弹簧座8之间的空间内布置有垂直向伸缩的阻尼弹簧9，阻尼弹簧顶杆27的上端顶装于扇形凸出部分6的外端面，阻尼弹簧座8的底部固装于底座1；

阻尼弹簧顶杆27的下端两端分别下凸有上定位柱28，阻尼弹簧座8的上端两端分别上凸有下定位柱29，对应位置的上定位柱28位于对应位置的下定位柱29的正上方，阻尼弹簧9分别套装于对应位置的上定位柱28、下定位柱29之间；

阻尼弹簧座8也可以为分体结构，两个部分分别布置于上定位柱28的正下方；

第一臂3的外凸部分铰接连接第二臂10的一端，第二臂10的另一端铰接连接第三臂11的一端，第三臂11的另一端连接有连接重物组件4，第一臂3的外凸部分、第二臂10的另一端之间设置有第一平衡杆12，第二臂10的另一端、第三臂11的另一端之间设置有第二平衡杆13，第二臂10、第三臂11的中部对应位置设置有平衡定位杆14；

第二臂10斜向上、并向外布置，第三臂斜11向上、并向内布置，第二臂10、第三臂11之间呈角度布置，第二臂10的中部连接第三平衡杆15的一端，第三平衡杆15的另一端连接动力模组16上的滑座17，动力模组16紧固与动力模组支架18，动力模组支架1固装于第一臂3的转动轴部分，滑座17卡装于动力模组16的内部直线轨道19；

驱动电机2的输出端通过减速器20、联轴器21后连接主动轴22，主动轴22上套装有主动齿轮23，主动齿轮23啮合连接从动齿轮24，从动齿轮24套装于第一臂3的转动轴；优选地，其还包括中间轴25，中间轴25上套装有双齿轮结构26，主动齿轮23啮合连接双齿轮结构26的其中一个齿轮，双齿轮结构26的另一个齿轮啮合连接从动齿轮24；

从动齿轮24具体为半边齿轮，半边齿轮的结构设置保证底座的小体积、并同时确保足够的转动角度，节省了材料、空间；

驱动电机2具体为伺服电机，便于精确控制转动角度。

其工作原理如下：当平衡凸轮块5随第一臂1的转动轴转动角度α、α2、α3、α4...αn时,对应阻尼弹簧9的高度H1、H2、H3、H4.....Hn和阻尼弹簧被压缩距离L1、L2、L3、L4.....Ln即弹簧作用力N随之变化，此变化是根据机器人第二臂以上自重和运动惯量而定。当α为0时，N的预压力＝第二臂以上的自重；当α2时，N的压力＝第二臂以上自重+重力加速度+运动惯量，以此类推。目的是阻尼凸轮装置平衡机器人第二臂以上的自重和运动惯量，以最小的驱动动力来达到机器人正常运行的目的，旨在开发节能型和降低制造成成本的冲压机器人。

以上对本发明的具体实施例进行了详细说明，但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创造的实施范围。凡依本发明创造申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本专利涵盖范围之内。

Claims (10)

1.一种带有平衡凸轮块的阻尼平衡装置，其包括底座，所述底座内放置有驱动电机、传动装置、第一臂，所述驱动电机通过传动装置将转动动力连接至所述第一臂，所述第一臂的一端外凸于所述底座，所述第一臂的外凸一端分别连接外侧的传动臂，所述外侧的所述传动臂的末端连接有连接重物组件，其特征在于：所述第一臂的转动轴部分位于所述底座的内部空间内，平衡凸轮块通过平键套装于所述第一臂的转动轴部分，所述平衡凸轮块带有扇形凸出部分，所述扇形凸出部分的外端面到轴心的距离由中心位置相两端逐渐增大，所述扇形凸出部分的正下方设置有垂直向布置的阻尼弹簧结构，所述阻尼弹簧的上端顶装于所述扇形凸出部分的外端面，所述阻尼弹簧结构的底部固装于所述底座。

2.如权利要求1所述的一种带有平衡凸轮块的阻尼平衡装置，其特征在于：所述阻尼弹簧结构具体包括阻尼弹簧座、阻尼弹簧、阻尼弹簧顶杆，所述阻尼弹簧顶杆垂直向布置于所述阻尼弹簧座的正上方，所述阻尼弹簧顶杆、阻尼弹簧座之间的空间内布置有垂直向伸缩的阻尼弹簧，所述阻尼弹簧顶杆的上端顶装于所述扇形凸出部分的外端面，所述阻尼弹簧座的底部固装于所述底座。

3.如权利要求2所述的一种带有平衡凸轮块的阻尼平衡装置，其特征在于：所述阻尼弹簧顶杆的下端两端分别下凸有上定位柱，所述阻尼弹簧座的上端两端分别上凸有下定位柱，对应位置的所述上定位柱位于对应位置的下定位柱的正上方，所述阻尼弹簧分别套装于对应位置的所述上定位柱、下定位柱之间。

4.如权利要求3所述的一种带有平衡凸轮块的阻尼平衡装置，其特征在于：所述阻尼弹簧座也可以为分体结构，两个部分分别布置于所述上定位柱的正下方。

5.如权利要求1所述的一种带有平衡凸轮块的阻尼平衡装置，其特征在于：所述第一臂的外凸部分铰接连接第二臂的一端，所述第二臂的另一端铰接连接第三臂的一端，所述第三臂的另一端连接有连接重物组件，所述第一臂的外凸部分、第二臂的另一端之间设置有第一平衡杆，所述第二臂的另一端、第三臂的另一端之间设置有第二平衡杆，所述第二臂、第三臂的中部对应位置设置有平衡定位杆。

6.如权利要求5所述的一种带有平衡凸轮块的阻尼平衡装置，其特征在于：所述第二臂斜向上、并向外布置，所述第三臂斜向上、并向内布置，所述第二臂、第三臂之间呈角度布置，所述第二臂的中部连接第三平衡杆的一端，所述第三平衡杆的另一端连接动力模组上的滑座，所述动力模组紧固与动力模组支架，所述动力模组支架固装于所述第一臂的转动轴部分，所述滑座卡装于所述动力模组的内部直线轨道。

7.如权利要求1所述的一种带有平衡凸轮块的阻尼平衡装置，其特征在于：所述驱动电机的输出端通过减速器、联轴器后连接主动轴，所述主动轴上套装有主动齿轮，所述主动齿轮啮合连接从动齿轮，所述从动齿轮套装于所述第一臂的转动轴。

8.如权利要求7所述的一种带有平衡凸轮块的阻尼平衡装置，其特征在于：其还包括中间轴，所述中间轴上套装有双齿轮结构，所述主动齿轮啮合连接所述双齿轮结构的其中一个齿轮，所述双齿轮结构的另一个齿轮啮合连接所述从动齿轮。

9.如权利要求7或8所述的一种带有平衡凸轮块的阻尼平衡装置，其特征在于：所述从动齿轮具体为半边齿轮。

10.如权利要求1所述的一种带有平衡凸轮块的阻尼平衡装置，其特征在于：所述驱动电机具体为伺服电机。