CN107901081A - 一种重载机器人平衡器及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种重载机器人平衡器及其使用方法，属于机器人技术领域。该平衡器包括缸体、活塞杆、弹簧部件、顶部法兰、底部法兰和滑动轴承套；在所述缸体的顶端固定安装有法兰安装座，在法兰安装座内固定安装有顶部法兰；在所述缸体的底端设有底部法兰；所述弹簧部件包括至少一组弹簧；所述弹簧的一端安装在顶部法兰上，另一端安装在底部法兰上；所述滑动轴承套安装在所述弹簧内；所述活塞杆穿过所述滑动轴承套的内腔，其一端与底部法兰固定连接，另一端伸出缸体；所述底部法兰随活塞杆一起移动。本发明既具有弹簧平衡和重力平衡的共同优点，又弥补了大多数平衡器机构的不足和缺点。

Description

一种重载机器人平衡器及其使用方法

技术领域

本发明属于机器人技术领域，具体涉及一种重载机器人平衡器及其使用方法。

背景技术

随着我国制造行业的高速发展，在装货、卸货、转运等很多场合都需要将物品规则、整齐的码放或者转移，在现有的技术中，通常是采用人工搬运的方式或者人工使用一些搬运的工具进行搬运，劳动强度较大，搬运的效率较低，且易发生安全事故，重载搬运机器人所占空间体积小，动作更为灵活，可满足复杂的生产需求，应用范围广的智能技术于一体的高新机电产品。

工业机器人常用的平衡方式有重力式、弹簧式等。其中，重力式平衡结构最简单，如果载荷不变，能实现完全平衡，重力式平衡适用于偏重力矩较小的手臂结构；而弹簧平衡式具有结构简单、重量轻、对环境温度变化不敏感、调整使用方便的优点，由于弹簧刚度不能调节，故难以实现不同载荷、不同位置情况下的完全平衡，另外，由于弹簧平衡力受到弹簧尺寸、工艺上的限制，因此一般多用于中、小载荷的手臂平衡结构。

发明内容

本发明的目的在于解决上述现有技术中存在的难题，提供一种重载机器人平衡器及其使用方法，采用气缸加弹簧的配合使用，既具有弹簧平衡和重力平衡的共同优点，同时弥补大多数平衡器机构的不足和缺点。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种重载机器人平衡器,包括缸体、活塞杆、弹簧部件、顶部法兰、底部法兰和滑动轴承套；

在所述缸体的顶端固定安装有法兰安装座，在法兰安装座内固定安装有顶部法兰；

在所述缸体的底端设有底部法兰；

所述弹簧部件包括至少一组弹簧；

所述弹簧的一端安装在顶部法兰上，另一端安装在底部法兰上；

所述滑动轴承套安装在所述弹簧内；

所述活塞杆穿过所述滑动轴承套的内腔，其一端与底部法兰固定连接，另一端伸出缸体；

所述底部法兰随活塞杆一起移动。

所述弹簧部件包括外盘弹簧，中盘弹簧和内盘弹簧，三者的直径依次减小，依次套装在一起。

在所述顶部法兰的径向上从外向内设有三个弹簧安装台阶，外盘弹簧、中盘弹簧、内盘弹簧的顶端依次安装在三个弹簧安装台阶上。

在所述底部法兰的径向上从外向内设有三个弹簧安装台阶，外盘弹簧、中盘弹簧、内盘弹簧的底端依次安装在三个弹簧安装台阶上。

所述滑动轴承套安装在所述内盘弹簧的内腔中，所述活塞杆与所述滑动轴承套连接；

所述活塞杆的一端与底部法兰的中部通过销钉固定连接，另一端伸出缸体后通过销钉与机器人的机械臂机构连接。

在所述缸体外壁的两侧设置有轴承安装孔，在轴承安装孔内安装有轴承，两个轴承的连线与机器人的机械臂机构的旋转轴平行，所述缸体通过该两个轴承进行旋转。

所述外盘弹簧，中盘弹簧和内盘弹簧均采用60Si2Mn弹簧钢，表面硬度大于45HRC；

所述缸体采用QT500-7球墨铸铁制成，活塞杆采用是45碳钢制成。

所述重载机器人平衡器的使用方法如下：

将活塞杆穿过缸体的顶部与滑动轴承套，再把弹簧部件安装放置在顶部法兰上；

把底部法兰与活塞杆的底部通过销钉固定连接；

未使用状态下的弹簧部件处于未拉紧状态，不产生作用力；

当机器人的机械臂机构运动时，对活塞杆产生拉力，活塞杆带动底部法兰移动，使弹簧部件处于压缩状态，对机械臂机构产生反作用力，以此保证机器人的平衡。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明既具有弹簧平衡和重力平衡的共同优点，又弥补了大多数平衡器机构的不足和缺点。

附图说明

图1是本发明的结构示意图

图2是本发明中的底部法兰的结构示意图

图3是本发明中的活塞杆的结构示意图

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细描述：

如图1所示，本发明平衡器包括缸体1、活塞杆3、弹簧部件5、顶部法兰4、底部法兰6和滑动轴承套2。所述缸体采用QT500-7球墨铸铁制成，活塞杆3采用是45碳钢制成。所述弹簧部件5包括外盘弹簧5a，中盘弹簧5b和内盘弹簧5c(弹簧部件的外盘弹簧，中盘弹簧和内盘弹簧的直径依次减小，依次为φ239、φ175、φ123，采用的是60Si2Mn弹簧钢，能够承受较大的负荷，弹簧表面需要进行热处理，达到硬度45HRC,以此来保证弹簧的使用强度和使用寿命。)。在平衡器缸体两侧设置有轴承安装孔；法兰安装在平衡器缸体内的法兰安装座内，法兰上设置有外三个弹簧安装台阶，外盘弹簧、中盘弹簧、内盘弹簧一端以未受力的状态依次安装在平衡器的缸体1内的法兰三个弹簧安装台阶上，滑动轴承套2装插在内盘弹簧圈内，活塞杆3与滑动轴承套2连接(内盘弹簧放置在底部法兰的安装台阶上，滑动轴承套2与顶部法兰4进行固定连接，活塞杆3穿过滑动轴承套，活塞杆3与滑动轴承套2都在内盘弹簧的内部)，活塞杆3的一端与底部法兰连接，带动底部法兰一起运动。如图3所示，活塞杆的另一端伸出缸体，在该端设有销钉孔，活塞杆顶部通过销钉与重型机器人的机械臂机构进行连接，拉动平衡器轴作运动以压缩或释放弹簧部件由此将能量储存到弹簧部件中或从弹簧部件中释放，以用于平衡因机械臂的重力负载而引起的旋转力矩。

位于缸体顶部的顶部法兰4是固定在法兰座上的，一直固定在缸体顶部，保持位置不变，位于缸体底部的底部法兰6由活塞杆带动，随弹簧运动，底部法兰的结构如图2所示。

通过像这样安装平衡器，与安装以往形态的弹簧式的平衡器的情况相比，不容易导致占地面积增大的问题。即，能够减小占地面积而节省空间。

本发明平衡器的使用方法如下：

该平衡器包括缸体、活塞杆、弹簧部件、顶部法兰、底部法兰和滑动轴承套，安装过程中首先需要活塞杆穿过缸体顶部与滑动轴承套，再把弹簧部件放置在顶部的法兰盘部位，然后把底部法兰与活塞杆底部固定起来，未使用状态的弹簧处于未拉紧状态，不产生作用力，当机械臂机构运动时，对活塞杆产生拉力，活塞杆带动底部法兰运动，使弹簧部件处于压缩工作状态，对机械臂机构产生反作用力，以此来调节保证机器人的整体工作状态。

上述技术方案只是本发明的一种实施方式，对于本领域内的技术人员而言，在本发明公开了应用方法和原理的基础上，很容易做出各种类型的改进或变形，而不仅限于本发明上述具体实施方式所描述的方法，因此前面描述的方式只是优选的，而并不具有限制性的意义。

Claims (8)

1.一种重载机器人平衡器，其特征在于：所述平衡器包括缸体、活塞杆、弹簧部件、顶部法兰、底部法兰和滑动轴承套；

在所述缸体的顶端固定安装有法兰安装座，在法兰安装座内固定安装有顶部法兰；

在所述缸体的底端设有底部法兰；

所述弹簧部件包括至少一组弹簧；

所述弹簧的一端安装在顶部法兰上，另一端安装在底部法兰上；

所述滑动轴承套安装在所述弹簧内；

所述活塞杆穿过所述滑动轴承套的内腔，其一端与底部法兰固定连接，另一端伸出缸体；

所述底部法兰随活塞杆一起移动。

2.根据权利要求1所述的重载机器人平衡器，其特征在于：所述弹簧部件包括外盘弹簧，中盘弹簧和内盘弹簧，三者的直径依次减小，依次套装在一起。

3.根据权利要求2所述的重载机器人平衡器，其特征在于：在所述顶部法兰的径向上从外向内设有三个弹簧安装台阶，外盘弹簧、中盘弹簧、内盘弹簧的顶端依次安装在三个弹簧安装台阶上。

4.根据权利要求3所述的重载机器人平衡器，其特征在于：在所述底部法兰的径向上从外向内设有三个弹簧安装台阶，外盘弹簧、中盘弹簧、内盘弹簧的底端依次安装在三个弹簧安装台阶上。

5.根据权利要求4所述的重载机器人平衡器，其特征在于：所述滑动轴承套安装在所述内盘弹簧的内腔中，所述活塞杆与所述滑动轴承套连接；

所述活塞杆的一端与底部法兰的中部通过销钉固定连接，另一端伸出缸体后通过销钉与机器人的机械臂机构连接。

6.根据权利要求5所述的重载机器人平衡器，其特征在于：在所述缸体外壁的两侧设置有轴承安装孔，在轴承安装孔内安装有轴承，两个轴承的连线与机器人的机械臂机构的旋转轴平行，所述缸体通过该两个轴承进行旋转。

7.根据权利要求6所述的重载机器人平衡器，其特征在于：所述外盘弹簧，中盘弹簧和内盘弹簧均采用60Si2Mn弹簧钢，表面硬度大于45HRC；

所述缸体采用QT500-7球墨铸铁制成，活塞杆采用是45碳钢制成。

8.一种权利要求1-7任一所述的重载机器人平衡器的使用方法，其特征在于：所述方法包括：

将活塞杆穿过缸体的顶部与滑动轴承套，再把弹簧部件安装放置在顶部法兰上；

把底部法兰与活塞杆的底部通过销钉固定连接；

未使用状态下的弹簧部件处于未拉紧状态，不产生作用力；

当机器人的机械臂机构运动时，对活塞杆产生拉力，活塞杆带动底部法兰移动，使弹簧部件处于压缩状态，对机械臂机构产生反作用力，以此保证机器人的平衡。