CN115163724B - 磁流变惯性阻尼器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种磁流变惯性阻尼器，包括内环组件、外套于内环组件的外环组件以及设置于内环组件与外环组件之间的磁流变织物；所述内环组件包括内环本体以及绕设于内环本体上的励磁线圈，所述内环本体上设置有用于配合外环组件使用的滚珠，所述外环组件和内环组件之间可相对转动；本技术方案的磁流变惯性阻尼器，能够在不改变机械臂现有结构的条件下安装于机械臂关节，抑振机械臂末端残余振动，输出阻尼可调，能适应不同的工况；连接杆和质量小球的配合具有调谐质量阻尼器功能，该磁流变惯性阻尼器能够有效抑振机械臂关节的扭转振动，提高机械臂操作精度。
Description
技术领域
本发明涉及机械臂减振领域，具体涉及一种磁流变惯性阻尼器。
背景技术
由于机械臂常采用谐波或RV减速器，给关节带来柔性，这导致机械臂末端在运动过程中及停止后会产振动，不仅降低了机械臂的定位精度而且延缓了生产节拍。
现有的机械臂被动减振方法主要是将粘弹性阻尼材料附着于关节表面来消耗振动能量，达到振动抑制效果；或在关节的输入输出端串联一个阻尼器。但是这些方法常需要对机械臂的关节结构进行重设计、且较大的阻尼器与机械臂结构紧凑的要求不符；另外附加阻尼对电机输出力矩的要求进一步提高。
为在不改变机械臂当前机械结构的情况下，需要一种新的磁流变惯性阻尼器，用于解决上述问题。
发明内容
有鉴于此，本技术方案的磁流变惯性阻尼器，能够在不改变机械臂现有结构的条件下安装于机械臂关节，抑振机械臂末端残余振动，输出阻尼可调，能适应不同的工况；连接杆和质量小球的配合具有调谐质量阻尼器功能，该磁流变惯性阻尼器能有效抑制机械臂关节扭转振动，提高机械臂操作精度。
一种磁流变惯性阻尼器，包括内环组件、外套于内环组件的外环组件以及设置于内环组件与外环组件之间的磁流变织物；所述内环组件包括内环本体以及绕设于内环本体上的励磁线圈，所述内环本体上设置有用于配合外环组件使用的滚珠，所述外环组件和内环组件之间可相对转动。
进一步，所述内环本体中部向外凸起形成安装凸环部，内环本体沿径向方向截面呈“凸”字型结构，所述安装凸环部上开设有定位槽，定位槽内绕设有所述励磁线圈。
进一步，所述安装凸环部两侧均开设有限位盲孔，所述滚珠安装于限位盲孔内。
进一步，所述定位槽为多个，多个所述定位槽沿安装凸环部周向方向均匀分布，所述限位盲孔为多个，多个所述限位盲孔均匀分布于内环本体上。
进一步，所述外环组件包括外环本体、安装设置于外环本体上的连接杆以及设置于连接杆端部的质量小球。
进一步，所述外环本体中部向内凹陷形成配合安装凸环部使用的外环凹槽部，所述磁流变织物布置于外环凹槽部与安装凸环部之间。
进一步，所述外环本体上凸起形成用于安装连接杆的外环支耳，所述连接杆为多个，多个连接杆均匀分布于外环本体上。
进一步，所述外环本体包括相互合抱形成圆环结构的上外环本体和下外环本体，所述上外环本体和下外环本体通过锁紧件固定连接。
本发明的有益效果是：
本技术方案的磁流变惯性阻尼器，能够在不改变机械臂现有结构的条件下安装于机械臂关节，抑振机械臂末端残余振动，输出阻尼可调，能适应不同的工况；连接杆和质量小球的配合具有调谐质量阻尼器功能，该磁流变惯性阻尼器能够有效抑振机械臂关节的扭转振动，提高机械臂操作精度。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述：
图1为本发明整体结构示意图；
图2为图1中B处放大示意图；
图3为图1中A处放大示意图；
图4为内环本体结构示意图；
图5为本发明轴测示意图；
图6为本发明内环本体连接示意图。
具体实施方式
图1为本发明整体结构示意图；图2为图1中B处放大示意图；图3为图1中A处放大示意图；图4为内环本体结构示意图；图5为本发明轴测示意图；图6为本发明内环本体连接示意图，如图所示，一种磁流变惯性阻尼器，包括内环组件、外套于内环组件的外环组件以及设置于内环组件与外环组件之间的磁流变织物8，磁流变织物（采用在无纺布上设置磁流变液或者其余磁流变材料）加工制成；所述内环组件包括内环本体以及绕设于内环本体上的励磁线圈9，所述内环本体上设置有用于配合外环组件使用的滚珠，所述外环组件和内环组件之间可相对转动；本技术方案的磁流变惯性阻尼器，能够在不改变机械臂现有结构的条件下安装于机械臂关节，抑振机械臂末端残余振动，输出阻尼可调，能适应不同的工况；连接杆和质量小球的配合具有调谐质量阻尼器功能，该磁流变惯性阻尼器能够抑振机械臂关节的扭转振动，提高机械臂操作精度。
本实施例中，所述内环本体中部向外凸起形成安装凸环部10，内环本体沿径向方向截面呈“凸”字型结构，所述安装凸环部上开设有定位槽，定位槽内绕设有所述励磁线圈。内环本体由结构相同的上内环2和下内环1组成，上内环2和下内环1之间可通过腰圆孔垫片及螺栓连接然后安装于机械臂关节上，随关节转动，内环本体中部凸起形成安装凸环部10，安装凸环部上间隙设置有定位槽，用于安装励磁线圈，内环本体上开设有侧壁槽口，用于将励磁线圈接线端导出，内环本体截面整体呈凸字型结构，如图4所示。
本实施例中，所述安装凸环部10两侧（即左侧11和对称布置的右侧）均开设有限位盲孔12，所述滚珠5安装于限位盲孔12内。在安装凸环部10的左右两侧均开设有盲孔结构，盲孔下部为圆锥形，提高小球的支撑强度，上部为圆柱形，防止小球滚出孔外，用于安装滚珠5，当内环组件与外环组件安装后，在盲孔内的滚珠5使二者接触位置形成滚动摩擦。
本实施例中，所述定位槽9为多个，多个所述定位槽9沿安装凸环部周向方向均匀分布，所述限位盲孔12为多个，多个所述限位盲孔12均匀分布于内环本体上。定位槽9以及限位盲孔12都设置为多个，均匀分布在内环本体上。
本实施例中，所述外环组件包括外环本体、安装设置于外环本体上的连接杆6以及设置于连接杆6端部的质量小球7。质量小球7通过连接杆6与外环本体连接，以增大外环本体的惯性。
本实施例中，所述外环本体中部向内凹陷形成配合安装凸环部使用的外环凹槽部，所述磁流变织物8布置于外环凹槽部与安装凸环部之间。内环本体向外凸出，外环本体则向内凹陷，二者相互配合，同时在二者之间布置磁流变织物8,形成磁流变阻尼器结构。
本实施例中，所述外环本体上凸起形成用于安装连接杆的外环支耳，所述连接杆6为多个，多个连接杆6均匀分布于外环本体上。多个质量小球7以及多根连接杆均成90度圆周布置。合理计算质量小球7的质量和连接杆的尺寸，使该子系统的固有频率与机械臂的主要振动频率一致，作为一个调谐质量阻尼器。
本实施例中，所述外环本体包括相互合抱形成圆环结构的上外环本体4和下外环本体3，所述上外环本体和下外环本体通过锁紧件固定连接，锁紧件采用锁紧螺栓即可，便于安装。
内环本体与外环本体之间由磁流变织物填充，工作时，内环随机械臂关节转动，机械臂无振动时，外环本体与内环的转速基本一致，磁流变惯性阻尼器无阻尼输出，不会成为机械臂电机的负载，不会增加系统耗能；机械臂发生振动，会产生较大的加速度，由于外环本体的惯性远大于内环，其转速的变化滞后于内环，两者发生相对转动，磁流变惯性阻尼器对外输出阻尼，通过调节电流的大小即可改变输出阻尼力大小，从而抑振机械臂的振动。质量小球及连接杆共同组成了调谐质量阻尼器（TMD），调节质量小球质量及连接杆的刚度即可将其共振频率设置为机械臂的主要扭转振动频率，当机械臂发生扭转振动，会激励质量小球及连接杆发生振动，从而抑振机械臂的扭转振动。合理设置连接杆的弯曲刚度即可让TMD同时具有抑制机械臂扭转振动和旋转振动的功能。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (3)
1.一种磁流变惯性阻尼器，其特征在于：包括内环组件、外套于内环组件的外环组件以及设置于内环组件与外环组件之间的磁流变织物；所述内环组件包括内环本体以及绕设于内环本体上的励磁线圈，所述内环本体上设置有用于配合外环组件使用的滚珠，所述外环组件和内环组件之间可相对转动；所述内环本体中部向外凸起形成安装凸环部，内环本体沿径向方向截面呈“凸”字型结构，所述安装凸环部上开设有定位槽，定位槽内绕设有所述励磁线圈；所述安装凸环部两侧均开设有限位盲孔，所述滚珠安装于限位盲孔内；所述定位槽为多个，多个所述定位槽沿安装凸环部周向方向均匀分布，所述限位盲孔为多个，多个所述限位盲孔均匀分布于内环本体上；所述外环组件包括外环本体、安装设置于外环本体上的连接杆以及设置于连接杆端部的质量小球；所述外环本体中部向内凹陷形成配合安装凸环部使用的外环凹槽部，所述磁流变织物布置于外环凹槽部与安装凸环部之间。
2.根据权利要求 1 所述的磁流变惯性阻尼器，其特征在于：所述外环本体上凸起形成用于安装连接杆的外环支耳，所述连接杆为多个，多个连接杆均匀分布于外环本体上。
3.根据权利要求 2 所述的磁流变惯性阻尼器，其特征在于：所述外环本体包括相互合抱形成圆环结构的上外环本体和下外环本体，所述上外环本体和下外环本体通过锁紧件固定连接。
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