CN113027982B - 缓冲减振件、缓冲减振装置和缓冲减振系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种缓冲减振件、缓冲减振装置和缓冲减振系统，缓冲减振件包括：框架，框架围合成沿左右方向贯通的变形口；配重部，配重部设在变形口的中心处且与变形口的内壁间隔开，配重部包括：基杆；基杆的沿前后方向定向的中心线与变形口的沿前后方向定向的中心线重合；配重筋，多个配重筋设在基杆上且位于变形口的中心处，多个配重筋关于变形口的沿前后方向定向的中心线呈对称分布；柔性部，多个柔性部设在变形口内且分别布置在基杆的上下两侧，多个柔性部关于变形口的沿前后方向定向的中心线呈对称分布且关于变形口的沿上下方向定向的中心线呈对称分布。根据本发明的缓冲减振件，能够对工作机构的冲击载荷和附加转矩起到较好的缓冲减振作用。

Description

缓冲减振件、缓冲减振装置和缓冲减振系统

技术领域

本发明涉及机械振动缓冲减振技术领域，具体而言，涉及一种缓冲减振件、具有所述缓冲减振件的缓冲减振装置和具有所述缓冲减振装置的缓冲减振系统。

背景技术

设备在运行过程中其工作机构均会产生不同程度的机械振动，其中高速、间歇、往复的冲击载荷对设备的刚度、强度、疲劳特性等有较大影响，特别是对于一些特殊应用场合的设备，工作机构不仅会产生沿前后方向的冲击载荷，同时引起竖直平面内的附加转矩，两种作用相互耦合对设备产生影响。

以无人系统来说，其末端执行器在工作过程中，不可避免地会受到各种动态激励的作用，其中冲击载荷及其转矩对结构的影响最为严重，它对结构的循环冲击将会对系统的动态性能、工作精度造成影响，甚至对结构造成破坏。因此，特别需要设计小型、一体化的新型缓冲机构来满足工作机构相应的减振需求。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种缓冲减振件，所述缓冲减振件具有结构紧凑、易于制造、装配便捷、通用性强、成本低等优点，能够对工作机构的冲击载荷和附加转矩起到较好的缓冲减振作用。

本发明还提出一种具有所述缓冲减振件的缓冲减振装置。

本发明还提出一种具有所述缓冲减振装置的缓冲减振系统。

根据本发明第一方面实施例的缓冲减振件，所述缓冲减振件为一体件且包括：框架，所述框架围合成沿左右方向贯通的变形口；配重部，所述配重部设在所述变形口的中心处且与所述变形口的内壁间隔开以限定出运动间隙，所述配重部包括：基杆；所述基杆沿所述变形口的沿前后方向延伸，所述基杆的沿前后方向定向的中心线与所述变形口的沿前后方向定向的中心线重合；多个配重筋，多个所述配重筋设在所述基杆上且位于所述变形口的中心处，多个所述配重筋关于所述变形口的沿前后方向定向的中心线呈对称分布，每个所述配重筋沿上下方向向外延伸；多个柔性部，多个所述柔性部设在所述变形口内且分别布置在所述基杆的上下两侧，多个所述柔性部关于所述变形口的沿前后方向定向的中心线呈对称分布且关于所述变形口的沿上下方向定向的中心线呈对称分布，每个所述柔性部的外端与所述变形口的内壁相连且内端与所述基杆相连，其中，所述柔性部包括中心筋条和以所述中心筋条为中心由外向内顺次嵌套且对称设置的第一筋条至第N筋条，N为3，4，5……，所述中心筋条沿上下方向延伸，所述第一筋条至所述第N筋条中的每一个由沿上下方向延伸的筋段和沿前后方向延伸的筋段连接而成，所述第一筋条至所述第N筋条中的相邻两个彼此间隔开以限定出变形间隙，所述第一筋条位于最外侧且与所述框架和所述基杆中的一个围合成闭合口，所述第一筋条与所述框架和所述基杆中的另一个间隔开，所述第二筋条与所述框架和所述基杆中的所述另一个围合成闭合口，所述中心筋条的两端分别与所述第N筋条和所述第N-1筋条相连，所述第N筋条的两端分别与所述第N-2筋条相连且与所述第N-2筋条围合成闭合口。

根据本发明实施例的缓冲减振件，结构紧凑、易于制造、成本低，能够对工作机构的冲击载荷和附加转矩起到较好的缓冲减振作用。

另外，根据本发明实施例的缓冲减振件还具有如下附加的技术特征：

根据本发明的一些实施例，所述第一筋条与所述基杆间隔开，所述第一筋条的两端分别与所述变形口的内壁相连以与所述变形口的内壁围合成“凹”字形，所述第二筋条的两端分别与所述基杆相连以与所述基杆围合成“凹”字形，所述第N筋条的两端分别与所述第N-2筋条相连以与所述第N-2筋条围合成“凹”字形。

根据本发明的一些实施例，所述框架设有关于所述变形口的沿前后方向定向的中心线呈对称分布的第一止挡筋和第二止挡筋，所述第一止挡筋由所述变形口的顶壁向下延伸，所述第二止挡筋由所述变形口的底壁向上延伸，所述第一止挡筋和所述第二止挡筋中的每一个分别与所述配重部和所述柔性部间隔开且与所述配重筋之间限定出用于安装阻尼块的安装间隙，所述阻尼块适于在前后方向上被夹持在所述第一止挡筋和所述第二止挡筋中的每一个与对应的所述配重筋之间。

在本发明的一些实施例中，所述第一止挡筋和所述第二止挡筋中的每一个设有加强筋，所述加强筋与所述变形口的内壁相连且分别与所述配重部和所述柔性部间隔开。

根据本发明的一些实施例，所述基杆的前端面与最前侧的所述柔性部的前端面平齐，所述基杆的后端面与最后侧的所述柔性部的后端面平齐。

根据本发明的一些实施例，所述基杆的前端面位于最前侧的所述柔性部的前端面后方，所述基杆的后端面位于最后侧的所述柔性部的后端面前方。

根据本发明的一些实施例，最前侧的所述柔性部的前端面与所述变形口的前壁间隔开，最后侧的所述柔性部的后端面与所述变形口的后壁间隔开。

根据本发明第二方面实施例的缓冲减振装置，包括：根据本发明第一方面实施例所述的缓冲减振件；连接套，所述连接套适于夹持工作机构，所述连接套与所述框架和所述配重部中的一个相连；固定座，所述框架和所述配重部中的另一个与所述固定座相连。

根据本发明实施例的缓冲减振装置，利用如上所述的缓冲减振件，能够对工作机构的冲击载荷和附加转矩起到较好的缓冲减振作用，且集成化程度高、体积小。

根据本发明第三方面实施例的缓冲减振系统，包括：根据本发明第二方面实施例所述的缓冲减振装置；工作机构，所述工作机构放置在所述连接套内。

根据本发明实施例的缓冲减振系统，利用如上所述的缓冲减振装置，能够保证工作稳定性和工作精度，满足装备小型化、轻量化、一体化、高精度和高动态性能的发展需求，具有低成本、制造过程紧凑、体积小和高性能等优点。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

图1是根据本发明实施例的缓冲减振件的立体图；

图2是根据本发明实施例的缓冲减振件的结构示意图；

图3是根据本发明的一个具体实施例的缓冲减振件的立体图；

图4是根据本发明实施例的连接套的立体图；

图5是根据本发明实施例的连接套的结构示意图；

图6是根据本发明实施例的缓冲减振装置的立体图；

图7是根据本发明实施例的缓冲减振装置的结构示意图。

附图标记：

缓冲减振装置1、

缓冲减振件10、

框架100、变形口101、第一止挡筋102、第二止挡筋103、安装间隙104、加强筋105、连接孔106、

配重部200、基杆210、装配口211、装配孔212、配重筋220、

柔性部300、中心筋条301、第一筋条302、第二筋条303、第三筋条304、

连接套20、安装腔21。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面参考附图描述根据本发明第一方面实施例的缓冲减振件10。

如图1-图7所示，根据本发明实施例的缓冲减振件10，缓冲减振件10为一体件，且缓冲减振件10包括：框架100、配重部200和多个柔性部300。

具体而言，框架100围合成沿左右方向贯通的变形口101，即，变形口101贯穿框架100的左右两侧表面。例如，框架100为矩形框，变形口101为矩形口。配重部200设在变形口101的中心处，且配重部200与变形口101的内壁间隔开以限定出运动间隙，规划运动变形行程。多个柔性部300设在变形口101内，多个柔性部300关于变形口101的沿前后方向定向的中心线呈对称分布且关于变形口101的沿上下方向定向的中心线呈对称分布。

其中，配重部200包括：基杆210和多个配重筋220。基杆210沿变形口101的沿前后方向延伸，基杆210的沿前后方向定向的中心线与变形口101的沿前后方向定向的中心线重合。多个配重筋220设在基杆210上，且多个配重筋220位于变形口101的中心处，多个配重筋220关于变形口101的沿前后方向定向的中心线呈对称分布，每个配重筋220沿上下方向向外延伸。这里，“向外”是指向着远离变形口101的中心的方向，例如，配重部200包括两个配重筋220，其中一个配重筋220位于基杆210上方，另一个配重筋220位于基杆210下方。

多个柔性部300分别布置在基杆210的上下两侧，例如，基杆210的上侧设有两个柔性部300，基杆210的下侧设有两个柔性部300，四个柔性部300分别位于矩形框的四个角。由此，缓冲减振件10被构造成几何对称的一体件，从而保证质心与几何中心重合。

每个柔性部300的外端与变形口101的内壁相连，且每个柔性部300的内端与基杆210相连。可以理解，对于上述四个柔性部300而言，位于上方的柔性部300的外端指的是柔性部300的上端，位于上方的柔性部300的内端指的是柔性部300的下端；位于下方的柔性部300的外端指的是柔性部300的下端，位于下方的柔性部300的内端指的是柔性部300的上端。

其中，柔性部300包括中心筋条301和以中心筋条301为中心由外向内顺次嵌套设置的第一筋条302至第N筋条，N为3，4，5……。并且，第一筋条302至第N筋条分别关于中心筋条301对称布置。同理，这里的“外”指的是远离中心筋条301的方向，“内”指的是靠近中心筋条301的方向。换句话说，第一筋条302、第二筋条303、……、第N筋条按照从外至内的顺序嵌套布置，第一筋条302位于最外侧，第二筋条303嵌入第一筋条302，第三筋条304嵌入第二筋条303，……，第N筋条围绕中心筋条301布置。

中心筋条301沿上下方向延伸。中心筋条301可以为两个或两个以上。第一筋条302至第N筋条中的每一个由沿上下方向延伸的筋段和沿前后方向延伸的筋段连接而成，即，第一筋条302至第N筋条中的每一个由筋条分别沿上下方向和前后方向折叠而成。

第一筋条302至第N筋条中的相邻两个彼此间隔开以限定出变形间隙。即，第二筋条303与第一筋条302间隔开，第N筋条与第N-1筋条间隔开。第一筋条302与框架100和基杆210中的一个围合成闭合口，第一筋条302与框架100和基杆210中的另一个间隔开，第二筋条303与框架100和基杆210中的所述另一个围合成闭合口，中心筋条301的两端分别与第N筋条和第N-1筋条相连，第N筋条的两端分别与第N-2筋条相连，且第N筋条与第N-2筋条围合成闭合口。

例如，第一筋条302与基杆210间隔开，第一筋条302的两端分别与变形口101的内壁相连以与变形口101的内壁围合成“凹”字形，第二筋条303的两端分别与基杆210相连以与基杆210围合成“凹”字形，第N筋条的两端分别与第N-2筋条相连以与第N-2筋条围合成“凹”字形。也就是说，第一筋条302至第N筋条分别为底部敞开的“凹”形，它们的嵌套位置为“凹”的敞开的上部空间。

基杆210的后端可以设有装配口211，用于允许工作机构的部分结构(比如一些操作开关或按钮)通过。装配时，缓冲减振件10位于工作机构外部的左侧(如图6所示)或右侧，即，除缓冲减振件10与工作机构之间的连接部位之外，缓冲减振件10在水平面的投影位于工作机构在水平面的投影的左侧或右侧。值得注意的是，以工作机构产生沿前后方向的冲击载荷且人位于工作机构后方时的方向为基准，人看前方时，左手侧为左，右手侧为右。由此，工作机构工作时，框架100与配重部200之间产生相对运动，带动框架100和配重部200之间的柔性部300变形，这种装配方式以模块化设计方式设计各缓冲部分，且能够利用柔性部300抵消前后方向的冲击载荷，以配重部200削弱附加转矩，起到缓冲隔振的作用。

根据本发明实施例的缓冲减振件10，结构紧凑、易于制造、装配便捷、维护方便、成本低，能够对工作机构的冲击载荷和附加转矩所耦合的外部扰动起到较好的缓冲隔振作用。

根据本发明的一些实施例，如图1和图2所示，框架100设有第一止挡筋102和第二止挡筋103，第一止挡筋102和第二止挡筋103关于变形口101的沿前后方向定向的中心线呈对称分布，第一止挡筋102由变形口101的顶壁向下延伸，第二止挡筋103由变形口101的底壁向上延伸，第一止挡筋102和第二止挡筋103中的每一个分别与配重部200和柔性部300间隔开。第一止挡筋102与上方的配重筋220之间、第二止挡筋103与下方的配重筋220之间分别限定出用于安装阻尼块的安装间隙104，上方的阻尼块适于在前后方向上被夹持在第一止挡筋102和上方的配重筋220之间，下方的阻尼块适于在前后方向上被夹持在第二止挡筋103和下方的配重筋220之间。可以理解，根据不同的使用需求可以选择不同阻尼系数的阻尼块，阻尼块的加入可以有效增大系统的阻尼比，提高系统的快速回复性，减少缓冲时间，从而提升系统的稳定性和适用范围。

在本发明的一些实施例中，如图1和图2所示，第一止挡筋102和第二止挡筋103中的每一个设有加强筋105，上方的加强筋105与变形口101的顶壁相连，下方的加强筋105与变形口101的底壁相连，且每个加强筋105分别与配重部200和柔性部300间隔开。根据有限元仿真实验，加强筋105可以有效降低第一止挡筋102和第二止挡筋103受载时的应力集中效应，可以增大第一止挡筋102和第二止挡筋103后坐受载支撑强度，并可根据连接设备的需要微调系统的重心。

根据本发明的一些实施例，如图1和图2所示，基杆210的前端面与最前侧的柔性部300的前端面平齐，基杆210的后端面与最后侧的柔性部300的后端面平齐。值得注意的是，本实施中配重部200的左表面、柔性部300的左表面均与框架100的左表面平齐，配重部200的右表面、柔性部300的右表面均与框架100的右表面平齐。由此，一方面可以降低因系统的非对称性所引起的附加转矩，另一方面也可有效预防因系统失效所引发的“危险变形”，起到限位保护作用。此外，基杆210的前端面可根据系统设计调整与柔性部300的前端面之间的距离，以提升系统变形范围和缓冲区间，值得注意的是，基杆210的后端面应与其前端面保持对称。

根据本发明的一些实施例，基杆210的前端面位于最前侧的柔性部300的前端面后方，基杆210的后端面位于最后侧的柔性部300的后端面前方。通过仿真分析可以达到更好的缓冲效果。

根据本发明的一些实施例，如图1和图2所示，最前侧的柔性部300的前端面与变形口101的前壁间隔开，最后侧的柔性部300的后端面与变形口101的后壁间隔开，从而保证运动和变形空间。

如图1-图7所示，根据本发明第二方面实施例的缓冲减振装置1，包括：根据本发明第一方面实施例所述的缓冲减振件10、连接套20和固定座。

具体而言，连接套20适于夹持工作机构，连接套20可以设置上部开口的安装腔21，工作机构放置在安装腔21内，安装腔21的形状与工作机构的形状相适配。连接套20与框架100和配重部200中的一个相连，框架100和配重部200中的另一个与固定座相连，例如，固定座为机械臂，框架100的四个拐角处设有连接孔106，基杆210上设有多个装配孔212，连接孔106用于连接框架100和连接套20，装配孔212用于连接工作机构和配重部200。

根据本发明实施例的缓冲减振装置1，利用如上所述的缓冲减振件10，能够对工作机构的冲击载荷和附加转矩起到较好的缓冲减振作用，且集成化程度高、体积小。

根据本发明第三方面实施例的缓冲减振系统，包括：根据本发明第二方面实施例所述的缓冲减振装置1和工作机构。工作机构放置在连接套20内。

根据本发明实施例的缓冲减振系统，利用如上所述的缓冲减振装置1，能够保证工作稳定性和工作精度，满足装备小型化、轻量化、一体化、高精度和高动态性能的发展需求，具有低成本、制造过程紧凑、体积小和高性能等优点。

根据本发明实施例的缓冲减振系统的其他构成以及操作对于本领域普通技术人员而言都是已知的，这里不再详细描述。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，“第一特征”、“第二特征”可以包括一个或者更多个该特征，第一特征在第二特征“之上”或“之下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。

需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”、“示例”或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨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，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种缓冲减振件，其特征在于，所述缓冲减振件为一体件且包括：

框架，所述框架围合成沿左右方向贯通的变形口；

配重部，所述配重部设在所述变形口的中心处且与所述变形口的内壁间隔开以限定出运动间隙，所述配重部包括：

基杆；所述基杆沿所述变形口的沿前后方向延伸，所述基杆的沿前后方向定向的中心线与所述变形口的沿前后方向定向的中心线重合；

多个配重筋，多个所述配重筋设在所述基杆上且位于所述变形口的中心处，多个所述配重筋关于所述变形口的沿前后方向定向的中心线呈对称分布，每个所述配重筋沿上下方向向外延伸；

多个柔性部，多个所述柔性部设在所述变形口内且分别布置在所述基杆的上下两侧，多个所述柔性部关于所述变形口的沿前后方向定向的中心线呈对称分布且关于所述变形口的沿上下方向定向的中心线呈对称分布，每个所述柔性部的外端与所述变形口的内壁相连且内端与所述基杆相连，其中，

所述柔性部包括中心筋条和以所述中心筋条为中心由外向内顺次嵌套且对称设置的第一筋条至第N筋条，N为3，4，5……，所述中心筋条沿上下方向延伸，所述第一筋条至所述第N筋条中的每一个由沿上下方向延伸的筋段和沿前后方向延伸的筋段连接而成，所述第一筋条至所述第N筋条中的相邻两个彼此间隔开以限定出变形间隙，所述第一筋条位于最外侧且与所述框架和所述基杆中的一个围合成闭合口，所述第一筋条与所述框架和所述基杆中的另一个间隔开，第二筋条与所述框架和所述基杆中的所述另一个围合成闭合口，所述中心筋条的两端分别与所述第N筋条和第N-1筋条相连，所述第N筋条的两端分别与第N-2筋条相连且与所述第N-2筋条围合成闭合口。

2.根据权利要求1所述的缓冲减振件，其特征在于，所述第一筋条与所述基杆间隔开，所述第一筋条的两端分别与所述变形口的内壁相连以与所述变形口的内壁围合成“凹”字形，所述第二筋条的两端分别与所述基杆相连以与所述基杆围合成“凹”字形，所述第N筋条的两端分别与所述第N-2筋条相连以与所述第N-2筋条围合成“凹”字形。

3.根据权利要求1所述的缓冲减振件，其特征在于，所述框架设有关于所述变形口的沿前后方向定向的中心线呈对称分布的第一止挡筋和第二止挡筋，所述第一止挡筋由所述变形口的顶壁向下延伸，所述第二止挡筋由所述变形口的底壁向上延伸，所述第一止挡筋和所述第二止挡筋中的每一个分别与所述配重部和所述柔性部间隔开且与所述配重筋之间限定出用于安装阻尼块的安装间隙，所述阻尼块适于在前后方向上被夹持在所述第一止挡筋和所述第二止挡筋中的每一个与对应的所述配重筋之间。

4.根据权利要求3所述的缓冲减振件，其特征在于，所述第一止挡筋和所述第二止挡筋中的每一个设有加强筋，所述加强筋与所述变形口的内壁相连且分别与所述配重部和所述柔性部间隔开。

5.根据权利要求1所述的缓冲减振件，其特征在于，所述基杆的前端面与最前侧的所述柔性部的前端面平齐，所述基杆的后端面与最后侧的所述柔性部的后端面平齐。

6.根据权利要求1所述的缓冲减振件，其特征在于，所述基杆的前端面位于最前侧的所述柔性部的前端面后方，所述基杆的后端面位于最后侧的所述柔性部的后端面前方。

7.根据权利要求1所述的缓冲减振件，其特征在于，最前侧的所述柔性部的前端面与所述变形口的前壁间隔开，最后侧的所述柔性部的后端面与所述变形口的后壁间隔开。

8.一种缓冲减振装置，其特征在于，包括：

根据权利要求1-7中任一项所述的缓冲减振件；

连接套，所述连接套适于夹持工作机构，所述连接套与所述框架和所述配重部中的一个相连；

固定座，所述框架和所述配重部中的另一个与所述固定座相连。

9.一种缓冲减振系统，其特征在于，包括：

根据权利要求8所述的缓冲减振装置；

工作机构，所述工作机构放置在所述连接套内。

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