CN110332271A - 一种嵌套式减震器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及减震器设备领域，尤其涉及一种嵌套式减震器，包括：依次嵌套的N级减震装置，N≥2，所述减震装置包括弹性机构及设于弹性机构下端的质量块，所述质量块内设有空腔，第N级减震装置固接于第N‑1级减震装置的质量块内，机械臂末端与最外层减震装置固接，机械臂产生震动时，减震装置内的质量块会在弹性机构作用下上下运动，从而将震动转化为质量块的动能，减震装置设有N级，震动依次向内传递转移，达到减缓甚至消除机械臂末端执行器上的抖动的目的，用户可以根据需要自由调整减震装置的级数从而实现最佳减震效果。

Description

一种嵌套式减震器
技术领域
本发明涉及减震器设备领域，尤其涉及一种嵌套式减震器。
背景技术
随着科学技术的进步与自动化技术的发展，生产效率高生产质量可靠的工业机械臂被广泛的应用于零部件焊接、物料分配以及产品组装等加工制造业。在机械臂的实际运用过程中，机械臂执行端在许多运动的工况下会发生明显的抖动。这一抖动的现象会造成机械臂末端运动轨迹的不稳定以及重复定位精度下降等问题。
例如，在机械臂进行焊接作业时会造成焊缝不均匀，严重影响焊接的质量；在机械臂进行码垛作业时，在托举垛块的过程中极易造成垛块的定位偏移甚至掉落。这些问题深刻的影响到了机械臂的工作精度和效率，甚至限制了机械臂的应用场合，严重阻碍了机械臂广泛替代人力这一发展趋势。
现有的对这类问题的解决方案多是采用阻尼衰减。而阻尼衰减法要求机械臂末端和执行器之间的链接刚度极低或执行器质量极大。因此，使得执行器处的刚度过低而无法执行任务或质量过大而占用机械臂的设计负载。所以，阻尼衰减无法用于机械臂末端震动的控制中。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术中存在的不足，提供一种可以根据不同质量的机械臂末端负载以及机械臂末端震动的状态进行相应调整的嵌套式减震器。
本发明是通过以下技术方案予以实现：
一种嵌套式减震器，其特征在于，包括：依次嵌套的N级减震装置，N≥2，
所述减震装置包括弹性机构及设于弹性机构下端的质量块，所述质量块内设有空腔，第N级减震装置固接于第N-1级减震装置的质量块内，第N级减震装置的弹性机构与第N-1级减震装置的质量块内空腔的上端固接。
优选的，所述弹性机构包括第一连接板、垂直固接于第一连接板下端的螺杆、依次套设在螺杆上的第一弹簧及第二弹簧，
所述质量块包括第二连接板及与第二连接板可拆卸连接的外壳，所述第二连接板与外壳围成空腔，所述螺杆下端穿过第二连接板伸入空腔内且螺杆下端螺纹连接有螺母，所述第一弹簧设于第一连接板与第二连接板之间，所述第二弹簧设于第二连接板与螺母之间。
优选的，所述第一连接板与第二连接板相对侧均设有对应的轴肩，阻尼器的两端分别与第一连接板及第二连接板的轴肩固接。
优选的，同一级减震装置内的螺杆设有多个。
本发明的有益效果是：
机械臂末端与最外层减震装置固接，机械臂产生震动时，减震装置内的质量块会在弹性机构作用下上下运动，从而将震动转化为质量块的动能，减震装置设有N级，震动依次向内传递转移，达到减缓甚至消除机械臂末端执行器上的抖动的目的，用户可以根据需要自由调整减震装置的级数从而实现最佳减震效果。
附图说明
图1是本发明的主视结构示意图。
图2是模拟震动位移时域曲线图。
图3是本发明的一个实施例的结构示意图。
图中：1.弹性机构，2.质量块，3.第一连接板，4.螺杆，5.第一弹簧，6.第二弹簧，7.第二连接板，8.外壳，9.螺母，10.轴肩，11.阻尼器，12.机械臂，13.减震装置，31.第一震动位移时域曲线，32.第二震动位移时域曲线，33.第三震动位移时域曲线。
具体实施方式
为了使本技术领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和最佳实施例对本发明作进一步的详细说明。
如图1所示，本发明包括：依次嵌套的N级减震装置13，N≥2，
所述减震装置包括弹性机构1及设于弹性机构下端的质量块2，所述质量块内设有空腔，第N级减震装置固接于第N-1级减震装置的质量块内，第N级减震装置的弹性机构与第N-1级减震装置的质量块内空腔的上端固接，最外一级减震装置的弹性机构上端与机械臂12末端通过螺栓固接，当机械臂发生震动时，弹性机构下端的质量块会在弹性机构作用下上下运动，从而将震动转化为质量块的动能，由于减震装置设有N级，因此震动会依次向内传递转移，达到减缓甚至消除机械臂末端执行器上的抖动的目的，用户可以根据需要自由调整减震装置的级数，从而实现最佳减震效果。
当级数为二时，在计算机仿真环境下对机械臂末端的震动以及嵌套式减震器的减震作用模拟建模，得到如图2所示的模拟震动位移时域曲线图，其中第三震动位移时域曲线32为模拟施加在机械臂上的震动位移量，第一震动位移时域曲线31为位于外侧的质量块的震动位移时域曲线，第二震动位移时域曲线33为位于内侧的质量块的震动位移时域曲线，从图中可以看出，施加的震动位移量通过靠外一级的弹性机构传递给靠外一级的质量块，进而通过靠内一级的弹性机构传递给靠内一级的质量块，随着靠内一级的质量块的震动，大部分震动能量被转移到该质量块上，使靠外一级的质量块震动有效减小，从图中可看出机械臂末端的震动及靠外一级的质量块的震动被大幅度的消除，由此可以达到对机械臂末端的减震。
如图3所示，本实施例中所述弹性机构包括第一连接板3、垂直固接于第一连接板下端的螺杆4、依次套设在螺杆上的第一弹簧5及第二弹簧6，
所述质量块包括第二连接板7及与第二连接板可拆卸连接的外壳8，所述第二连接板与外壳围成空腔，所述螺杆下端穿过第二连接板伸入空腔内且螺杆下端螺纹连接有螺母9，所述第一弹簧设于第一连接板与第二连接板之间，所述第二弹簧设于第二连接板与螺母之间，在第一弹簧及第二弹簧的作用下，质量块能够沿螺杆上下运动，通过调节螺母位置可以改变第一弹簧及第二弹簧的刚度，以达到最佳减震效果。
优选的，所述第一连接板与第二连接板相对侧均设有对应的轴肩10，阻尼器11的两端分别与第一连接板及第二连接板的轴肩固接，用户可以根据需要自由调整第一弹簧、第二弹簧及阻尼器的组合，提高减震效果。
优选的，同一级减震装置内的螺杆设有多个。
本发明中靠内一级的减震装置也可以固接在靠外一级减震装置的质量块的下端，即不采用依次嵌套的结构，而采用上下连接的方式，通过震动逐级传递，也可以取得良好的减震效果，同时本发明中的减震装置不仅可以用于机械臂的减震，也适用于其他需要减震的震动结构。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种嵌套式减震器，其特征在于，包括：依次嵌套的N级减震装置，N≥2，
所述减震装置包括弹性机构及设于弹性机构下端的质量块，所述质量块内设有空腔，第N级减震装置固接于第N-1级减震装置的质量块内，第N级减震装置的弹性机构与第N-1级减震装置的质量块内空腔的上端固接。
2.根据权利要求1所述的一种嵌套式减震器，其特征在于，所述弹性机构包括第一连接板、垂直固接于第一连接板下端的螺杆、依次套设在螺杆上的第一弹簧及第二弹簧，
所述质量块包括第二连接板及与第二连接板可拆卸连接的外壳，所述第二连接板与外壳围成空腔，所述螺杆下端穿过第二连接板伸入空腔内且螺杆下端螺纹连接有螺母，所述第一弹簧设于第一连接板与第二连接板之间，所述第二弹簧设于第二连接板与螺母之间。
3.根据权利要求2所述的一种嵌套式减震器，其特征在于，所述第一连接板与第二连接板相对侧均设有对应的轴肩，阻尼器的两端分别与第一连接板及第二连接板的轴肩固接。
4.根据权利要求2所述的一种嵌套式减震器，其特征在于，同一级减震装置内的螺杆设有多个。
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