CN111300388B - 一种自锁式磁力复位平面任意角位移补偿器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自锁式磁力复位平面任意角位移补偿器，包括：补偿箱体，所述补偿箱体内部的中心处开设有磁力补偿腔，所述补偿箱体内部的顶部开设有弹簧补偿腔，所述弹簧补偿腔与所述磁力补偿腔之间的中心处开设有第一柔性屈伸孔；连接板；补偿轴；第一法兰盘；第二法兰盘；伸缩弹簧；磁力外环；液压缸；本发明通过伸缩弹簧将补偿轴弹性定位在弹簧补偿腔轴心处，然后通过液压缸支撑住补偿轴，从而限定补偿轴的位置，当机械爪工作时，机械爪会引起液压缸产生一定的屈伸，然后通过磁力外环和磁力内环配合对补偿轴的屈伸进行补偿，从而避免补偿轴发生偏移，提高了机械爪的精度，同时提高了机械爪的工作效率。

Description

一种自锁式磁力复位平面任意角位移补偿器

技术领域

本发明涉及机械手臂技术领域，具体为一种自锁式磁力复位平面任意角位移补偿器。

背景技术

机械手臂是机械人技术领域中得到最广泛实际应用的自动化机械装置，在工业制造、医学治疗、娱乐服务、军事、半导体制造以及太空探索等领域都能见到它的身影；尽管它们的形态各有不同，但它们都有一个共同的特点，就是能够接受指令，精确地定位到三维(或二维)空间上的某一点进行作业。

现有技术的机械爪通常是通过法兰盘直接安装在机械手臂上，机械手臂在工作的过程中，机械爪与机械手臂之间会产生相对位置，从而使机械爪产生误差，现有技术规避机械爪误差的方式是定时的进行机械爪校准处理，这样不仅影响机械爪工作的精确度，而且降低了机械爪的工作效率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种自锁式磁力复位平面任意角位移补偿器，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种自锁式磁力复位平面任意角位移补偿器，包括：

补偿箱体，所述补偿箱体内部的中心处开设有磁力补偿腔，所述补偿箱体内部的顶部开设有弹簧补偿腔，所述弹簧补偿腔与所述磁力补偿腔之间的中心处开设有第一柔性屈伸孔，所述补偿箱体内部的底部开设有液压支撑腔，所述补偿箱体底部的中心处开设有贯穿所述液压支撑腔和磁力补偿腔的第二柔性屈伸孔；

连接板；

补偿轴，所述补偿轴通过螺栓固定安装在所述连接板上表面的中心处，所述补偿轴贯穿所述磁力补偿腔、弹簧补偿腔、第一柔性屈伸孔、第二柔性屈伸孔和液压支撑腔，所述补偿轴位于所述磁力补偿腔内部的中心处套接有磁力内环；

第一法兰盘，所述第一法兰盘通过螺栓固定安装在所述补偿箱体顶部；

第二法兰盘，所述第二法兰盘通过螺栓固定安装在所述连接板下表面；

伸缩弹簧，所述伸缩弹簧均匀设置在所述弹簧补偿腔内部，所述伸缩弹簧一端通过螺栓与所述弹簧补偿腔内壁固定连接，所述伸缩弹簧另一端通过螺栓与所述补偿轴位于所述弹簧补偿腔内部一侧的外壁固定连接；

磁力外环，所述磁力外环通过螺栓固定安装在所述磁力补偿腔内壁的中心处，所述磁力外环与所述磁力内环的磁极相同；

液压缸，所述液压缸均匀设置在所述液压支撑腔内部，所述液压缸一端通过螺栓与所述液压支撑腔内部固定连接，所述液压缸另一端与所述补偿轴位于所述液压支撑腔内部一侧的外壁贴合。

其中，所述第一柔性屈伸孔的内径尺寸与所述第二柔性屈伸孔的内径尺寸相同。

其中，所述磁力补偿腔的内径尺寸与所述弹簧补偿腔的内径尺寸和所述液压支撑腔的内径尺寸相同。

其中，所述补偿轴呈圆柱体结构，所述补偿轴截面的直径尺寸小于所述第一柔性屈伸孔和所述第二柔性屈伸孔的内径尺寸，所述第一柔性屈伸孔和所述第二柔性屈伸孔的内径尺寸小于所述磁力补偿腔、所述弹簧补偿腔和所述液压支撑腔的内径尺寸。

其中，所述磁力补偿腔的轴心线、弹簧补偿腔的轴心线、第一柔性屈伸孔的轴心线、第二柔性屈伸孔的轴心线和液压支撑腔的轴心线位于同一竖直线上，所述补偿轴位于所述磁力补偿腔的轴心线、弹簧补偿腔的轴心线、第一柔性屈伸孔的轴心线、第二柔性屈伸孔的轴心线和液压支撑腔的轴心线上。

其中，所述补偿箱体整体呈圆柱体结构，且所述补偿箱体包括两个均等的半圆柱体结构。

其中，所述伸缩弹簧设置有八个，八个所述伸缩弹簧均匀设置在所述弹簧补偿腔内部。

其中，所述磁力外环与所述磁力内环均呈圆环状结构，所述磁力外环截面的内径尺寸大于所述磁力内环截面的外径尺寸，且所述磁力外环的轴心线与所述磁力内环的轴心线位于同一直线上。

其中，所述磁力外环与所述磁力内环均采用强力磁铁制成，且所述磁力外环与所述磁力内环的磁极相同。

其中，所述液压缸设置有八个，八个所述液压缸均匀设置在所述液压支撑腔内部，所述液压缸的最大行程距离与所述液压缸原始状态端部距所述补偿轴外壁之间的垂直距离相同。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明通过伸缩弹簧将补偿轴弹性定位在弹簧补偿腔轴心处，然后通过液压缸支撑住补偿轴，从而限定补偿轴的位置，当机械爪工作时，机械爪会引起液压缸产生一定的屈伸，然后通过磁力外环和磁力内环配合对补偿轴的屈伸进行补偿，从而避免补偿轴发生偏移，提高了机械爪的精度，同时提高了机械爪的工作效率。

附图说明

图1为本发明整体主视结构示意图；

图2为本发明整体主视局部剖面结构示意图；

图3为本发明补偿箱体主视剖面结构示意图；

图4为本发明图3中A-A截面剖视结构示意图；

图5为本发明图3中B-B截面剖视结构示意图；

图6为本发明图3中C-C截面剖视结构示意图；

图7为本发明图3中D-D截面剖面结构示意图；

图8为本发明图3中E-E截面剖视结构示意图；

图9为本发明第一法兰盘主视结构示意图；

图10为本发明第二法兰盘主视结构示意图。

图1-10中：10-补偿箱体；11-磁力补偿腔；12-弹簧补偿腔；13-第一柔性屈伸孔；14-第二柔性屈伸孔；15-液压支撑腔；20-连接板；30-补偿轴；31-磁力内环；40-第一法兰盘；50-第二法兰盘；60-伸缩弹簧；70-磁力外环；80-液压缸。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-10，本发明提供一种技术方案：一种自锁式磁力复位平面任意角位移补偿器，包括：补偿箱体10、连接板20、补偿轴30、第一法兰盘40、第二法兰盘50、伸缩弹簧60、磁力外环70和液压缸80。

其中，补偿箱体10内部的中心处开设有磁力补偿腔11，补偿箱体10内部的顶部开设有弹簧补偿腔12，弹簧补偿腔12与磁力补偿腔11之间的中心处开设有第一柔性屈伸孔13，补偿箱体10内部的底部开设有液压支撑腔15，补偿箱体10底部的中心处开设有贯穿液压支撑腔15和磁力补偿腔11的第二柔性屈伸孔14。

其中，补偿箱体10整体呈圆柱体结构，且补偿箱体10包括两个均等的半圆柱体结构，通过螺栓将两个相同的半圆柱体结构组成补偿箱体10，方便了将补偿箱体10拆卸开。

其中，第一柔性屈伸孔13的内径尺寸与第二柔性屈伸孔14的内径尺寸相同，机械爪在工作时，补偿轴30能够在第一柔性屈伸孔13和第二柔性屈伸孔14内部屈伸活动。

其中，磁力补偿腔11的内径尺寸与弹簧补偿腔12的内径尺寸和液压支撑腔15的内径尺寸相同。

其中，补偿轴30呈圆柱体结构，补偿轴30截面的直径尺寸小于第一柔性屈伸孔13和第二柔性屈伸孔14的内径尺寸，第一柔性屈伸孔13和第二柔性屈伸孔14的内径尺寸小于磁力补偿腔11、弹簧补偿腔12和液压支撑腔15的内径尺寸，将补偿轴30插入到磁力补偿腔11、弹簧补偿腔12、第一柔性屈伸孔13、第二柔性屈伸孔14和液压支撑腔15内部，同时补偿轴30能够在第一柔性屈伸孔13和第二柔性屈伸孔14内部屈伸活动。

其中，磁力补偿腔11的轴心线、弹簧补偿腔12的轴心线、第一柔性屈伸孔13的轴心线、第二柔性屈伸孔14的轴心线和液压支撑腔15的轴心线位于同一竖直线上，补偿轴30位于磁力补偿腔11的轴心线、弹簧补偿腔12的轴心线、第一柔性屈伸孔13的轴心线、第二柔性屈伸孔14的轴心线和液压支撑腔15的轴心线上，这样能够保证补偿轴始终位于同一位置，从而提高了机械爪的精度。

其中，连接板20呈圆盘状结构，通过连接板20连接补偿轴30和第二法兰盘50。

其中，补偿轴30通过螺栓固定安装在连接板20上表面的中心处，补偿轴30贯穿磁力补偿腔11、弹簧补偿腔12、第一柔性屈伸孔13、第二柔性屈伸孔14和液压支撑腔15。

其中，补偿轴30位于所述磁力补偿腔11内部的中心处套接有磁力内环31。

其中，磁力外环70通过螺栓固定安装在磁力补偿腔11内壁的中心处，磁力外环70与磁力内环31的磁极相同，由于磁力的物理性质是“同极相斥，异极相吸”，因此磁力外环70与磁力内环31之间形成相互排斥的力，然后并且磁力外环70与磁力内环31形成的力始终位于同于方向上，这样通过磁力外环70与磁力内环31能够补偿补偿轴30屈伸的空间，从而确保补偿轴30始终位于同一位置，提高了机械爪的精度，同时提高了机械爪的工作效率。

其中，磁力外环70与磁力内环31均呈圆环状结构，磁力外环70截面的内径尺寸大于磁力内环31截面的外径尺寸，且磁力外环70的轴心线与磁力内环31的轴心线位于同一直线上。

其中，磁力外环70与磁力内环31均采用强力磁铁制成，且磁力外环70与磁力内环31的磁极相同。

其中，第一法兰盘40通过螺栓固定安装在补偿箱体10顶部，通过第一法兰盘40将补偿器安装在机械手臂的输出端。

其中，第二法兰盘50通过螺栓固定安装在连接板20下表面，通过第二法兰盘50将机械爪安装在补偿器，从而通过第一法兰盘40和第二法兰盘50配合将补偿器组装在机械手臂和机械爪之间，对机械爪工作产生的误差进行补偿，这样不需要定期的对机械爪进行校准处理，提高了机械爪的精度，同时提高了机械爪的工作效率。

其中，伸缩弹簧60均匀设置在弹簧补偿腔12内部，伸缩弹簧60一端通过螺栓与弹簧补偿腔12内壁固定连接，伸缩弹簧60另一端通过螺栓与补偿轴30位于弹簧补偿腔12内部一侧的外壁固定连接。

其中，伸缩弹簧60设置有八个，八个所伸缩弹簧60均匀设置在弹簧补偿腔12内部，通过八个伸缩弹簧60将补偿轴30案子在弹簧补偿腔12内部，通过八个伸缩弹簧60对补偿轴30形成一个弹性力，从而协助磁力外环70和磁力内环31工作，提高了补偿轴30的补偿效率。

其中，液压缸80均匀设置在液压支撑腔15内部，液压缸80一端通过螺栓与液压支撑腔15内部固定连接，液压缸80另一端与补偿轴30位于液压支撑腔15内部一侧的外壁贴合。

其中，液压缸80设置有八个，八个液压缸80均匀设置在液压支撑腔15内部，液压缸80的最大行程距离与液压缸80原始状态端部距补偿轴30外壁之间的垂直距离相同，将液压缸80设定为最大行程距离，这样液压缸80就无法继续扩展，补偿轴30会引起液压缸80产生一定的收缩，从而使补偿轴30的位置发生一定的偏移，然后通过磁力外环70和磁力内环31配合，对补偿轴30的屈伸量进行补偿，从而保证补偿轴30的位置不变，并且防止液压缸80发生收缩，然后通过八个液压缸80继续支撑住补偿轴30，确保补偿轴30的位置不变，从而提高机械爪的精度。

其中，通过八个液压缸80将补偿轴30定位的固定的位置，当机械爪工作时，补偿轴30会对液压缸80产生一定的力，然后引起液压缸80发生屈伸，从而造成补偿轴30偏转位置，然后通过磁力外环70和磁力内环31配合，对补偿轴30的屈伸量进行补偿，从而避免补偿轴30的位置方式偏移，从而提高了机械爪的精度。

工作原理：在使用时，通过第一法兰盘40将补偿器安装在机械手臂的输出端，通过第二法兰盘50将机械爪安装在补偿器，从而通过第一法兰盘40和第二法兰盘50配合将补偿器组装在机械手臂和机械爪之间，同时通过伸缩弹簧60将补偿轴30弹性定位在弹簧补偿腔12轴心处，然后通过液压缸80支撑住补偿轴30，从而限定补偿轴30的位置，当机械爪工作时，机械爪会引起液压缸80产生一定的屈伸，然后通过磁力外环70和磁力内环31配合对补偿轴30的屈伸进行补偿，从而避免补偿轴30发生偏移，提高了机械爪的精度，同时提高了机械爪的工作效率。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种自锁式磁力复位平面任意角位移补偿器，其特征在于，包括：

补偿箱体（10），所述补偿箱体（10）内部的中心处开设有磁力补偿腔（11），所述补偿箱体（10）内部的顶部开设有弹簧补偿腔（12），所述弹簧补偿腔（12）与所述磁力补偿腔（11）之间的中心处开设有第一柔性屈伸孔（13），所述补偿箱体（10）内部的底部开设有液压支撑腔（15），所述补偿箱体（10）底部的中心处开设有贯穿所述液压支撑腔（15）和磁力补偿腔（11）的第二柔性屈伸孔（14）；

连接板（20）；

补偿轴（30），所述补偿轴（30）通过螺栓固定安装在所述连接板（20）上表面的中心处，所述补偿轴（30）贯穿所述磁力补偿腔（11）、弹簧补偿腔（12）、第一柔性屈伸孔（13）、第二柔性屈伸孔（14）和液压支撑腔（15），所述补偿轴（30）位于所述磁力补偿腔（11）内部的中心处套接有磁力内环（31）；

第一法兰盘（40），所述第一法兰盘（40）通过螺栓固定安装在所述补偿箱体（10）顶部；

第二法兰盘（50），所述第二法兰盘（50）通过螺栓固定安装在所述连接板（20）下表面；

伸缩弹簧（60），所述伸缩弹簧（60）均匀设置在所述弹簧补偿腔（12）内部，所述伸缩弹簧（60）一端通过螺栓与所述弹簧补偿腔（12）内壁固定连接，所述伸缩弹簧（60）另一端通过螺栓与所述补偿轴（30）位于所述弹簧补偿腔（12）内部一侧的外壁固定连接；

磁力外环（70），所述磁力外环（70）通过螺栓固定安装在所述磁力补偿腔（11）内壁的中心处，所述磁力外环（70）与所述磁力内环（31）的磁极相同；

液压缸（80），所述液压缸（80）均匀设置在所述液压支撑腔（15）内部，所述液压缸（80）一端通过螺栓与所述液压支撑腔（15）内部固定连接，所述液压缸（80）另一端与所述补偿轴（30）位于所述液压支撑腔（15）内部一侧的外壁贴合。

2.根据权利要求1所述的一种自锁式磁力复位平面任意角位移补偿器，其特征在于，包括：

所述第一柔性屈伸孔（13）的内径尺寸与所述第二柔性屈伸孔（14）的内径尺寸相同。

3.根据权利要求1所述的一种自锁式磁力复位平面任意角位移补偿器，其特征在于，包括：

所述磁力补偿腔（11）的内径尺寸与所述弹簧补偿腔（12）的内径尺寸和所述液压支撑腔（15）的内径尺寸相同。

4.根据权利要求1所述的一种自锁式磁力复位平面任意角位移补偿器，其特征在于，包括：

所述补偿轴（30）呈圆柱体结构，所述补偿轴（30）截面的直径尺寸小于所述第一柔性屈伸孔（13）和所述第二柔性屈伸孔（14）的内径尺寸，所述第一柔性屈伸孔（13）和所述第二柔性屈伸孔（14）的内径尺寸小于所述磁力补偿腔（11）、所述弹簧补偿腔（12）和所述液压支撑腔（15）的内径尺寸。

5.根据权利要求1所述的一种自锁式磁力复位平面任意角位移补偿器，其特征在于，包括：

所述磁力补偿腔（11）的轴心线、弹簧补偿腔（12）的轴心线、第一柔性屈伸孔（13）的轴心线、第二柔性屈伸孔（14）的轴心线和液压支撑腔（15）的轴心线位于同一竖直线上，所述补偿轴（30）位于所述磁力补偿腔（11）的轴心线、弹簧补偿腔（12）的轴心线、第一柔性屈伸孔（13）的轴心线、第二柔性屈伸孔（14）的轴心线和液压支撑腔（15）的轴心线上。

6.根据权利要求1所述的一种自锁式磁力复位平面任意角位移补偿器，其特征在于，包括：

所述补偿箱体（10）整体呈圆柱体结构，且所述补偿箱体（10）包括两个均等的半圆柱体结构。

7.根据权利要求1所述的一种自锁式磁力复位平面任意角位移补偿器，其特征在于，包括：

所述伸缩弹簧（60）设置有八个，八个所述伸缩弹簧（60）均匀设置在所述弹簧补偿腔（12）内部。

8.根据权利要求1所述的一种自锁式磁力复位平面任意角位移补偿器，其特征在于，包括：

所述磁力外环（70）与所述磁力内环（31）均呈圆环状结构，所述磁力外环（70）截面的内径尺寸大于所述磁力内环（31）截面的外径尺寸，且所述磁力外环（70）的轴心线与所述磁力内环（31）的轴心线位于同一直线上。

9.根据权利要求1所述的一种自锁式磁力复位平面任意角位移补偿器，其特征在于，包括：

所述磁力外环（70）与所述磁力内环（31）均采用强力磁铁制成，且所述磁力外环（70）与所述磁力内环（31）的磁极相同。

10.根据权利要求1所述的一种自锁式磁力复位平面任意角位移补偿器，其特征在于，包括：

所述液压缸（80）设置有八个，八个所述液压缸（80）均匀设置在所述液压支撑腔（15）内部，所述液压缸（80）的最大行程距离与所述液压缸（80）原始状态端部距所述补偿轴（30）外壁之间的垂直距离相同。

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