CN110017344B - 一种减振器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种减振器，包括上支板、下支板、绝缘橡胶垫、减振杆，减振杆包括外部驱动弹簧，电流变液阻尼器和压力补偿室，通过改变电流变阻尼器正极的电压来改变电流变液的剪切应力和粘度，来实现阻尼的改变，通过活塞的往复运动实现对电流变液的剪切和流动运动，来消耗振动能，外部与可调刚度弹簧连接提供减振器的恢复力，活塞腔内部通过压力补偿室提供压力补偿。本发明的机器人末端减振器可以对阻尼力进行精确的主动控制，调整弹簧刚度，具有结构紧凑，质量小，可工作范围大等特点。
Description
技术领域
本发明涉及一种减振器，尤其是一种可调刚度、主动变阻尼的减振器。
背景技术
随着社会的不断发展，如今机器人已经更多的取代人力来进行各个方面的工作，随着对各种工况的要求越来越高，机器人也要面对高频振动类的工作如钻孔等，为了保证机器人更准确，更高的负载能力，末端执行器与机器人末端之间的减振装置显得尤为重要。
现有的减振器通常有SD型橡胶隔振垫，DH型完全封闭式阻尼弹簧器，ZT型阻尼弹簧器，JS型剪切弹簧隔振器，TMD调谐质量减振器等。常用的隔振器通常都是采用固定参数被动隔振，需要减振器选型匹配，适应工况单一。
故，需要提供一种新的技术方案以解决上述技术问题。
发明内容
发明目的：本发明公开的是一种减振器，具有可变刚度变阻尼的效果，来适应更多种形式的振动。
技术方案：为达到上述目的，本发明可采用如下技术方案：
一种减振器，包括上支板、下支板及安装在上支板和下支板之间的至少一个减振杆；其特征在于，所述减振杆包括活塞腔、自活塞腔一端插入活塞腔内的活塞杆、位于活塞腔另一端内部的弹簧补偿装置、包围在活塞腔外侧的主压缩弹簧；该主压缩弹簧至少一端抵靠在上支板或下支板上，且当上支板相对下支板靠近时，主压缩弹簧被压缩；活塞杆插入活塞腔的一端设有活塞头，且活塞头的侧缘与活塞腔的内壁密封；
所述弹簧补偿装置包括插入活塞腔内的补偿室端盖、位于活塞腔一端并覆盖补偿室端盖的活塞上帽、位于补偿室端盖及活塞上帽之间的补偿压缩弹簧；所述补偿室端盖侧缘与活塞腔内壁形成密封，补偿室端盖、活塞头、活塞腔侧壁之间形成第一腔室；活塞头背对第一腔室的另一侧与活塞腔侧壁形成第二腔室，该第二腔室内填充有电流变液，且活塞腔外引入与电流变液电性连接的正极电线；
活塞头接入正电压，活塞腔接地，在活塞头与工作缸的环形间隙之间形成了一个电场；当电流变液流过环形间隙时，在电场的作用下就会发生电流变效应而产生阻尼力，进而改变第一腔室和第二腔室之间的压力差，使活塞头运动受阻。
有益效果：本发明通过在活塞腔内部通过正极电线让活塞头接入正电压而在活塞头与工作缸的环形间隙之间就形成了一个电场，场强的大小可由输入的电压进行控制。当电流变液流过环形间隙时，在电场的作用下就会发生电流变效应，从而产生阻尼力，进而改变第一腔室和第二腔室之间的压力差，使活塞头运动受阻，达到减振目的。而活塞上下滑动的过程中造成的压力差，由补偿室的补偿压缩弹簧来进行补偿。故而本发明采用的机器人末端减振器可以对阻尼力进行精确的主动控制，调整弹簧刚度，具有结构紧凑，质量小，可工作范围大等特点。
进一步的，所述活塞杆位于活塞腔外侧的部分上设有围绕活塞杆的弹簧调整垫，所述主压缩弹簧的一端抵靠在上支板上，而主压缩弹簧的另一端抵靠在弹簧调整垫上。
进一步的，所述活塞上帽设有贯穿上支板的上插杆，所述活塞杆设有贯穿下支板的下插杆。
进一步的，所述减振杆设有四个，且四个减振杆平行的排列在上支板与下支板之间。
进一步的，所述补偿室端盖向活塞上帽延伸有圆柱形插孔，活塞上帽向内凸伸插入该圆柱形插孔的插头，所述补偿压缩弹簧围绕该圆柱形插孔。
附图说明
图1为本发明中减振器的立体图；
图2为本发明中减振器的爆炸图；
图3为本发明中减振器所用的减振杆示意图；
图4为图3中减振杆的剖面示意图。
图中标号名称，1减振橡胶垫；2下支板；3活塞杆；4弹簧调整垫； 5正极电线；6活塞腔；7绝缘橡胶垫；8 活塞头；9绝缘橡胶内套；10绝缘橡胶垫；11螺钉；12补偿室端盖；13补偿压缩弹簧；14活塞上帽；15主压缩弹簧；16上支板；17减振杆；18 减振杆。
具体实施方式
附图非限制性地公开了本发明所涉及的优选实施的结构示意图，以下将结合附图详细地说明本发明的技术方案。
如图1所示：本发明提供一种减振器，包括减振橡胶垫1、下支板2、活塞杆3、弹簧调整垫4、正极电线5、活塞腔6、绝缘橡胶垫7、 活塞头8、绝缘橡胶内套9、绝缘橡胶垫10、螺钉11、补偿室端盖12、补偿压缩弹簧13、活塞上帽14、主压缩弹簧15、上支板16、减振杆17。所述下支板2用于安装在机器人末端法兰，且所述下支板2与法兰之间安装减振橡胶垫1，所述上支板16用于与机器人末端执行器相连，所述四个减振杆17加装于下支板2和上支板16之间，且该主压缩弹簧15至少一端抵靠在上支板或下支板上，且当上支板16相对下支板2靠近时，主压缩弹簧15被压缩。所述主压缩弹簧15上端抵在上支板16，且其穿过活塞腔6下端抵在弹簧调整垫4上，所述弹簧调整垫4螺纹连接在活塞杆3上，完成可调整刚度弹簧。活塞杆3插入活塞腔6的一端设有活塞头8。所述活塞头8通过螺钉11与活塞杆3相连，所述活塞头8内部粘贴有绝缘橡胶内套9，活塞头8的侧缘与活塞腔6的内壁密封。且所述绝缘橡胶片7、绝缘橡胶片10分别贴在活塞头8上下两侧，所述正极电线5与活塞头焊接连接。
所述弹簧补偿装置包括插入活塞腔内的补偿室端盖12、位于活塞腔6一端并覆盖补偿室端盖的活塞上帽14、位于补偿室端盖12及活塞上帽14之间的补偿压缩弹簧13。所述补偿室端盖12侧缘与活塞腔6内壁形成密封。补偿室端盖12、活塞头8、活塞腔6侧壁之间形成第一腔室61；活塞头8背对第一腔室61的另一侧与活塞腔6侧壁形成第二腔室62，该第二腔室62内填充有电流变液。
且正极电线5与电流变液电性连接。为使补偿室端盖12与活塞上帽14之间的连接轴向稳定。所述补偿室端盖12向活塞上帽14延伸有圆柱形插孔121，活塞上帽14向内凸伸插入该圆柱形插孔121的插头141，所述补偿压缩弹簧13围绕该圆柱形插孔121。
本发明中采用的电流变液包括基础液、固体颗粒和添加剂，一般常用的基础液有：硅油、植物油、润滑油、矿物油、煤油等。固体颗粒可以细分为四种，第一类为无机材料，通常是采用一些金属氧化物（如四氧化三铁）或由几种氧化物烧结而成的陶瓷类物质（如钛酸盐、二氧化硅），分散在硅油或者矿物油等液体中配制成电流变液。第二类为有机半导体材料，这类材料具有键共轭性大π的分子结构，属于电子导电型材料，例如苯、三苯化合物、二茂铁等为底物的稠环芳 醌类自由基聚合物、氧化聚丙烯腈等。这是一类非水型电流变材料，在电场中它们会发生强烈极化，其介电常数往往很高。第三类为高分子半导体材料，在大分子长链上含有易被极化的极性基因，导致极化率极高，例如淀粉、聚异丁烯酸、聚丙烯酸等。第四类为混合材料，混合材料 的性能往往要优于单一材料 的性能。最后常用的添加剂是水，此外还有一些酸碱类物质和一些表面活化剂，如甘油、二乙胺、山梨醇、磷酸盐、苯酚盐等。
所述活塞腔6内部装有电流变液体，且其活塞腔6接入大地。所述补偿室端盖12通过导向杆与活塞上帽14相连，所述补偿压缩弹簧13上端抵在补偿室端盖12上，下端抵在活塞上帽14内部。
综上所述，工作时，从上支板16承受振动，引起主压缩弹簧15的压缩，从而带动活塞杆3的向下运动，主压缩弹簧15在振动波峰改变时，又会带动活塞杆3向上运动。从而完成活塞杆的上下运动。
在活塞腔6内部，通过正极电线5让活塞头接入正电压，活塞腔6接地，因此在活塞头与工作缸的环形间隙之间就形成了一个电场，场强的大小可由输入的电压进行控制。当电流变液流过环形间隙时，在电场的作用下就会发生电流变效应，从而产生阻尼力，进而改变第一腔室61和第二腔室62之间的压力差，使活塞头运动受阻，达到减振目的。而活塞上下滑动的过程中造成的压力差，由补偿室的补偿压缩弹簧13来进行补偿。具体的补偿原理是，当活塞杆3向下运动的时候，电流变液会通过环形间隙由第二腔室62流入第一腔室61，由于电流变效应使得第二腔室62的压力大于第一腔室61，当压力达到一定程度时，补偿室补偿压缩弹簧13向下压缩进行压力补偿。同理，当活塞向上复原时，第一腔室61的电流变液流入第二腔室62，使得第一腔室61的压力大于第二腔室62，当压力达到一定程度时，补偿室补偿压缩弹簧13向上伸展进行压力补偿。
上述实施例,只是本发明的较佳实施例,并非用来限制本发明实施范围,故凡以本发明权利要求所述内容所做的等效变化,均应包括在本发明权利要求范围之内。
Claims (6)
1.一种减振器，包括上支板、下支板及安装在上支板和下支板之间的至少一个减振杆；其特征在于，所述减振杆包括活塞腔、自活塞腔一端插入活塞腔内的活塞杆、位于活塞腔另一端内部的弹簧补偿装置、包围在活塞腔外侧的主压缩弹簧；该主压缩弹簧至少一端抵靠在上支板或下支板上，且当上支板相对下支板靠近时，主压缩弹簧被压缩；活塞杆插入活塞腔的一端设有活塞头，且活塞头的侧缘与活塞腔的内壁密封；
所述弹簧补偿装置包括插入活塞腔内的补偿室端盖、位于活塞腔一端并覆盖补偿室端盖的活塞上帽、位于补偿室端盖及活塞上帽之间的补偿压缩弹簧；所述补偿室端盖侧缘与活塞腔内壁形成密封，补偿室端盖、活塞头、活塞腔侧壁之间形成第一腔室；活塞头背对第一腔室的另一侧与活塞腔侧壁形成第二腔室，该第二腔室内填充有电流变液，且活塞腔外引入与电流变液电性连接的正极电线；
活塞头接入正电压，活塞腔接地，在活塞头与工作缸的环形间隙之间形成了一个电场；当电流变液流过环形间隙时，在电场的作用下就会发生电流变效应而产生阻尼力，进而改变第一腔室和第二腔室之间的压力差，使活塞头运动受阻。
2.根据权利要求1所述的减振器，其特征在于，所述活塞杆位于活塞腔外侧的部分上设有围绕活塞杆的弹簧调整垫，所述主压缩弹簧的一端抵靠在上支板上，而主压缩弹簧的另一端抵靠在弹簧调整垫上。
3.根据权利要求2所述的减振器，其特征在于，所述活塞上帽设有贯穿上支板的上插杆，所述活塞杆设有贯穿下支板的下插杆。
4.根据权利要求1所述的减振器，其特征在于，所述减振杆设有四个，且四个减振杆平行的排列在上支板与下支板之间。
5.根据权利要求3所述的减振器，其特征在于，所述补偿室端盖向活塞上帽延伸有圆柱形插孔，活塞上帽向内凸伸插入该圆柱形插孔的插头，所述补偿压缩弹簧围绕该圆柱形插孔。
6.根据权利要求1至5任一项所述的减振器，其特征在于，该减振器应用于机器人末端执行部件的减振。
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- 2019-03-01 CN CN201910153902.1A patent/CN110017344B/zh active Active
Patent Citations (5)
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