CN202955055U - 一种重力平衡装置以及使用该重力平衡装置的工业机器人 - Google Patents
一种重力平衡装置以及使用该重力平衡装置的工业机器人 Download PDFInfo
- Publication number
- CN202955055U CN202955055U CN 201220578545 CN201220578545U CN202955055U CN 202955055 U CN202955055 U CN 202955055U CN 201220578545 CN201220578545 CN 201220578545 CN 201220578545 U CN201220578545 U CN 201220578545U CN 202955055 U CN202955055 U CN 202955055U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- pressure cylinder
- piston rod
- arm
- balance device
- accumulator
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Images
Landscapes
- Manipulator (AREA)
Abstract
本实用新型公开了一种重力平衡装置以及使用该重力平衡装置的工业机器人。本实用新型的重力平衡装置包括压力缸、活塞、活塞杆和至少一个蓄能器，其中蓄能器内封闭有气体。当活塞杆驱动活塞沿压力缸作往复运动时，通过压缩和释放蓄能器内的气体以产生大小不同的作用在活塞杆上的力。本实用新型利用气体的可压缩性来实现重力平衡，很小体积的气体便能产生很大的作用在活塞杆上的力，因此重力平衡装置具有体积小、重量轻的特点。
Description
技术领域
本实用新型涉及工业机器人领域，特别涉及一种重力平衡装置以及使用该重力平衡装置的工业机器人。
背景技术
垂直多关节工业机器人由于机器人手臂绕其关节运动时，其手臂的重心会随着手臂运动的位置、速度、加速度的变化而发生变化，因而产生相对于关节呈非线性变化的重力力矩，非线性变化的重力力矩不利于关节驱动装置对关节的控制。
在实际应用中，一般会使用配重重力平衡装置或弹簧重力平衡装置来降低手臂重力力矩的非线性影响，但配重重力平衡装置或弹簧重力平衡装置存在体积大、重量重的问题，进一步导致工业机器人出现干涉半径变大、重量变重以及关节的转动惯量变大的问题。
实用新型内容
本实用新型主要解决的技术问题是提供一种体积小、重量轻的重力平衡装置。
为解决上述技术问题，本实用新型采用的一个技术方案是：提供一种重力平衡装置，该装置包括：压力缸；活塞，活塞设置在压力缸内并将压力缸分隔为第一压力缸室和第二压力缸室；活塞杆，活塞杆的一端固定设置在活塞上，另一端穿出压力缸的端部，活塞杆用以驱动活塞沿压力缸作往复运动；至少一个蓄能器，蓄能器封闭有气体，蓄能器与压力缸相通。
其中，压力缸为液压缸，第二压力缸室设置有液压油。
其中，装置进一步包括隔离块，蓄能器设置在压力缸内，隔离块设置在蓄能器和第二压力缸室之间，蓄能器通过对应设置于隔离块的通孔与第二压力缸室相通，活塞杆设置在第一压力缸室内。
其中，蓄能器设置在第二压力缸室外，蓄能器通过设置于第二压力缸室外的阀块与第二压力缸室相通，活塞杆设置在第二压力缸室内。
其中，至少一个蓄能器为两个。
其中，装置进一步包括可伸缩的连接套，连接套套设在活塞杆上。
其中，远离活塞杆的压力缸的端部设置有第一容纳腔，第一容纳腔内设置有第一轴承。
其中，活塞杆的自由端设置有第二容纳腔，第二容纳腔内设置有第二轴承。
为解决上述技术问题，本实用新型采用的另一个技术方案是：提供一种工业机器人，该工业机器人包括第一臂、第二臂、设置在第一臂和第二臂之间的关节以及重力平衡装置，重力平衡装置设置在第一臂和第二臂之间，当第二臂绕关节运动时，活塞杆驱动活塞压缩蓄能器内的气体以提供平衡第二臂的重力力矩的力。
其中，第一臂上设置有第一支撑轴，第二臂上设置有第二支撑轴；重力平衡装置中远离活塞杆的压力缸的端部转动设置在第一支撑轴，重力平衡装置中的活塞杆的自由端转动设置在第二支撑轴。
本实用新型的有益效果是：与现有技术相比，本实用新型的重力平衡装置包括压力缸、活塞、活塞杆和至少一个蓄能器，其中蓄能器内封闭有气体。当活塞杆驱动活塞沿压力缸作往复运动时，通过压缩和释放蓄能器内的气体以产生大小不同的作用在活塞杆上的力。本实用新型利用气体的可压缩性来实现重力平衡，很小体积的气体便能产生很大的作用在活塞杆上的力，因此重力平衡装置具有体积小、重量轻的特点。
附图说明
图1是本实用新型第一实施例重力平衡装置的结构示意图；
图2是图1中重力平衡装置的剖视图；
图3是本实用新型第二实施例重力平衡装置的结构示意图；
图4是图3中重力平衡装置的剖视图；
图5是图3中重力平衡装置安装在工业机器人上的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型进行详细说明。
图1是本实用新型第一实施例重力平衡装置的结构示意图，图2是图1中重力平衡装置的剖视图。如图1和图2所示，重力平衡装置100包括压力缸10、活塞11、活塞杆12、蓄能器13和隔离块14。
压力缸10为液压缸，用于将液压能转变为重力势能，提供大小不同的作用在活塞杆12上的力。在实际应用中，压力缸10还可以为气压缸。
活塞11设置在压力缸10内并将压力缸10分隔为第一压力缸室101和第二压力缸室102，其中第二压力缸室102内设置有液压油。活塞11可以为圆形、方形等等，与压力缸10内的形状相对应。作用在活塞杆12上的力由活塞11的有效面积以及第二压力缸室102和第一压力缸室101之间的压强差决定，活塞11的有效面积越大，第二压力缸室102和第一压力缸室101之间的压强差越大，作用在活塞杆12上的力就越大。
活塞杆12设置在第一压力缸室101内，活塞杆12的一端固定设置在活塞11上，另一端穿出压力缸10的端部，活塞杆12用于驱动活塞11沿压力缸10作往复运动。
蓄能器13封闭有气体，蓄能器13设置在压力缸10内并靠近第二压力缸室102设置。隔离块14设置在蓄能器13和第二压力缸室102之间，隔离块14上设置有通孔141，蓄能器13通过隔离块14上的通孔141与第二压力缸室102相通。
当活塞杆12驱动活塞11向靠近蓄能器13的方向移动时，第二压力缸室102内的液压油穿过通孔141压入蓄能器13内，蓄能器13内的气体因为液压油的压入体积减少压强增大，与蓄能器13相连的第二压力缸室102的压强也随之增大，从而导致第二压力缸室102和第一压力缸室101之间的压强差增大，作用在活塞杆12上的力随之增大。
本实施例中，蓄能器13的数量为一个。在实际应用中，蓄能器13还可以为多个，多个蓄能器13相互并联，可进一步提高作用在活塞杆12上的力以平衡更重更长的机器臂的重力力矩。
本实施例中，蓄能器13设置在压力缸10内，可减少重力平衡装置100的体积，防止安装在工业机器人上的重力平衡装置100在运动的过程中与工业机器人、周围环境发生碰撞。
进一步，重力平衡装置100包括可伸缩的连接套15，连接套15套设在活塞杆12上，用以防止活塞杆12穿出压力缸10的部分沾染上灰尘。
进一步，重力平衡装置100中远离活塞杆12的压力缸10的端部设置有第一容纳腔16，第一容纳腔16内设置有第一轴承17。活塞杆12的自由端设置有第二容纳腔18，第二容纳腔18内设置有第二轴承19。第一轴承17和第二轴承19可方便地将重力平衡装置100安装在工业机器人上。
图3是本实用新型第二实施例重力平衡装置的结构示意图，图4是图3中重力平衡装置的剖面图。如图3和图4所示，重力平衡装置200包括压力缸20、第一压力缸室201、第二压力缸室202、活塞21、活塞杆22、蓄能器23、阀块24、连接套25、第一容纳腔26、第一轴承27、第二容纳腔28和第二轴承29。
其中，重力平衡装置200与图1所示的实施例相比，其主要区别在于：
活塞杠22设置在第二压力缸室202内。
蓄能器23为了两个，分别设置在第二压力缸室202外，蓄能器23通过设置于第二压力缸室202外的阀块24与所述第二压力缸室202相通。
图5是图3中重力平衡装置安装在工业机器人上的结构示意图。如图5所示，工业机器人包括第一臂31、第二臂32、设置在第一臂31和第二臂32之间的关节33以及重力平衡装置200。
第一臂31上设置有第一支撑轴311，重力平衡装置200中远离活塞杆22的压力缸20的端部设置有第一轴承27，第一轴承27转动安装在第一支撑轴311上。第二臂32上设置有第二支撑轴321，重力平衡装置中200的活塞杆22的自由端设置有第二轴承29，第二轴承29转动安装在第二支撑轴321上。
当第二臂32绕关节33运动时，活塞杆22驱动活塞21压缩蓄能器23内的气体以提供平衡第二臂32的重力力矩的力。当第二臂32绕关节33运动，第二臂32偏离竖直方向的夹角θ逐步增大时，关节33所受的第二臂32的重力力矩随夹角θ的增大而逐步增大。具体来说，第二臂32的重力力矩为第二臂32的重力与第二臂32的重心到关节的距离与sinθ的乘积，θ从0度增加到90度，sinθ的值从0增加到1，第二臂32的重力力矩逐步增大。随着第二臂32偏离竖直方向的夹角θ的增大，第二臂32带动活塞21朝向蓄能器23移动，随着活塞21移动距离的增大，作用在活塞杆22的力逐步增大，进一步相对于关节33的力矩也随之增大，从而很大程度上对关节33所承受的第二臂32的重力力矩产生了很好的平衡作用。在实际应用中，当第二臂32偏离竖直方向的夹角θ小于10度时，因为sinθ的值接近为0，关节33所受重力力矩接近为0，朝向蓄能器23发生的位移接近为零。
本实用新型的有益效果是：与现有技术相比，本实用新型的重力平衡装置包括压力缸、活塞、活塞杆和至少一个蓄能器，其中蓄能器内封闭有气体。当活塞杆驱动活塞沿压力缸作往复运动时，通过压缩和释放蓄能器内的气体以产生大小不同的作用在活塞杆上的力。本实用新型利用气体的可压缩性来实现重力平衡，很小体积的气体便能产生很大的作用在活塞杆上的力，因此重力平衡装置具有体积小、重量轻的特点。
以上所述仅为本实用新型的实施方式，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种重力平衡装置，其特征在于，所述装置包括：
压力缸；
活塞，所述活塞设置在所述压力缸内并将所述压力缸分隔为第一压力缸室和第二压力缸室；
活塞杆，所述活塞杆的一端固定设置在所述活塞上，另一端穿出所述压力缸的端部，所述活塞杆用于驱动所述活塞沿所述压力缸作往复运动；
至少一个蓄能器，所述蓄能器封闭有气体，所述蓄能器与所述压力缸相通。
2.根据权利要求1所述的重力平衡装置，其特征在于，所述压力缸为液压缸，所述第二压力缸室设置有液压油。
3.根据权利要求2所述的重力平衡装置，其特征在于，所述装置进一步包括隔离块，所述蓄能器设置在所述压力缸内，所述隔离块设置在所述蓄能器和所述第二压力缸室之间，所述蓄能器通过对应设置于所述隔离块的通孔与所述第二压力缸室相通，所述活塞杆设置在所述第一压力缸室内。
4.根据权利要求2所述的重力平衡装置，其特征在于，所述蓄能器设置在所述第二压力缸室外，所述蓄能器通过设置于所述第二压力缸室外的阀块与所述第二压力缸室相通，所述活塞杆设置在所述第二压力缸室内。
5.根据权利要求4所述的重力平衡装置，其特征在于，至少一个所述蓄能器为两个。
6.根据权利要求1所述的重力平衡装置，其特征在于，所述装置进一步包括可伸缩的连接套，所述连接套套设在所述活塞杆上。
7.根据权利要求1所述的重力平衡装置，其特征在于，远离所述活塞杆的所述压力缸的端部设置有第一容纳腔，所述第一容纳腔内设置有第一轴承。
8.根据权利要求1所述的重力平衡装置，其特征在于，所述活塞杆的自由端设置有第二容纳腔，所述第二容纳腔内设置有第二轴承。
9.一种工业机器人，其特征在于，所述工业机器人包括第一臂、第二臂、设置在所述第一臂和所述第二臂之间的关节以及权利要求1-8所述的重力平衡装置，所述重力平衡装置设置在所述第一臂和所述第二臂之间，当所述第二臂绕所述关节运动时，所述活塞杆驱动所述活塞压缩所述蓄能器内的所述气体以提供平衡所述第二臂的重力力矩的力。
10.根据权利要求9所述的工业机器人，其特征在于，所述第一臂上设置有第一支撑轴，所述第二臂上设置有第二支撑轴，所述重力平衡装置中远离所述活塞杆的所述压力缸的端部转动设置在所述第一支撑轴，所述重力平衡装置中的所述活塞杆的自由端转动设置在所述第二支撑轴。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 201220578545 CN202955055U (zh) | 2012-11-05 | 2012-11-05 | 一种重力平衡装置以及使用该重力平衡装置的工业机器人 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 201220578545 CN202955055U (zh) | 2012-11-05 | 2012-11-05 | 一种重力平衡装置以及使用该重力平衡装置的工业机器人 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN202955055U true CN202955055U (zh) | 2013-05-29 |
Family
ID=48460631
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN 201220578545 Expired - Lifetime CN202955055U (zh) | 2012-11-05 | 2012-11-05 | 一种重力平衡装置以及使用该重力平衡装置的工业机器人 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN202955055U (zh) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106671059A (zh) * | 2017-03-10 | 2017-05-17 | 苏州科技大学 | 侧翻自复位式智能无人机器人 |
| CN107718037A (zh) * | 2017-09-28 | 2018-02-23 | 李从宾 | 一种关节机器人的平衡装置 |
| WO2018120137A1 (zh) * | 2016-12-30 | 2018-07-05 | 深圳配天智能技术研究院有限公司 | 用于工业机器人的平衡系统及工业机器人 |
| WO2018120095A1 (zh) * | 2016-12-30 | 2018-07-05 | 深圳配天智能技术研究院有限公司 | 用于工业机器人的平衡系统及工业机器人 |
| CN110671419A (zh) * | 2019-10-10 | 2020-01-10 | 江苏博人文化科技有限公司 | 一种游乐设施回转关节结构 |
-
2012
- 2012-11-05 CN CN 201220578545 patent/CN202955055U/zh not_active Expired - Lifetime
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2018120137A1 (zh) * | 2016-12-30 | 2018-07-05 | 深圳配天智能技术研究院有限公司 | 用于工业机器人的平衡系统及工业机器人 |
| WO2018120095A1 (zh) * | 2016-12-30 | 2018-07-05 | 深圳配天智能技术研究院有限公司 | 用于工业机器人的平衡系统及工业机器人 |
| CN106671059A (zh) * | 2017-03-10 | 2017-05-17 | 苏州科技大学 | 侧翻自复位式智能无人机器人 |
| CN106671059B (zh) * | 2017-03-10 | 2023-10-17 | 苏州科技大学 | 侧翻自复位式智能无人机器人 |
| CN107718037A (zh) * | 2017-09-28 | 2018-02-23 | 李从宾 | 一种关节机器人的平衡装置 |
| CN110671419A (zh) * | 2019-10-10 | 2020-01-10 | 江苏博人文化科技有限公司 | 一种游乐设施回转关节结构 |
| CN110671419B (zh) * | 2019-10-10 | 2020-09-04 | 江苏博人文化科技有限公司 | 一种游乐设施回转关节结构 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN202952263U (zh) | 一种机器人 | |
| CN202955055U (zh) | 一种重力平衡装置以及使用该重力平衡装置的工业机器人 | |
| CN206510069U (zh) | 用于工业机器人的平衡系统及工业机器人 | |
| CN201800052U (zh) | 机器人下臂平衡装置 | |
| CN105583821A (zh) | 流体驱动多维自适应机器人手装置 | |
| CN205184789U (zh) | 一种机器人用大臂平衡液压弹簧缸 | |
| CN103846911B (zh) | 一种高速六自由度并联机械手 | |
| CN104440867A (zh) | 一种八自由度可移动式码垛机器人 | |
| CN205766152U (zh) | 一种四轴码垛机器人 | |
| CN108015807A (zh) | 应用于工业机器人的并联压缩弹簧式双作用平衡缸 | |
| CN105108777A (zh) | 工业机器人第二关节平衡机构 | |
| CN205969037U (zh) | 一种工业液压式机械手臂 | |
| CN103884373B (zh) | 一种实现多维纯弯矩和拉压力的复合负载模拟器 | |
| CN205043806U (zh) | 工业机器人第二关节平衡机构 | |
| CN107458888A (zh) | 四轴码垛机器人 | |
| WO2018120154A1 (zh) | 用于工业机器人的平衡系统及工业机器人 | |
| CN103991090A (zh) | 一种新型关节型工业机器人平衡缸 | |
| CN206682216U (zh) | 一种并联多维度减振装置 | |
| CN202326073U (zh) | 一种内控变排量压缩机 | |
| CN205533466U (zh) | 一种机器人储能助力机构 | |
| CN109641348A (zh) | 用于工业机器人的平衡系统及工业机器人 | |
| CN201953355U (zh) | 套装式油井平衡器 | |
| CN201841192U (zh) | 一种卷板机翻转平衡机构 | |
| CN102830699B (zh) | 机器人单关节液压力及位置控制试验平台 | |
| CN204913943U (zh) | 一种带有平衡凸轮块的阻尼平衡装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C56 | Change in the name or address of the patentee |
Owner name: BEIJING PEITIAN TECHNOLOGY CO., LTD. Free format text: FORMER NAME: BEIJING A+E PRECISION MACHINERY CO. LTD. |
|
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |
Address after: 100085 Beijing City, Haidian District information road, building 18, No. 7, digital media building, room two, Room 201 Patentee after: BEIJING A&E TECHNOLOGIES Co.,Ltd. Address before: 100085 Beijing City, Haidian District information road, building 18, No. 7, digital media building, room two, Room 201 Patentee before: BEIJING A&E PRECISION MACHINERY Co.,Ltd. |
|
| EE01 | Entry into force of recordation of patent licensing contract |
Assignee: Anhui SCBD Robot Technology Co.,Ltd. Assignor: BEIJING A&E TECHNOLOGIES Co.,Ltd. Contract record no.: 2016990000487 Denomination of utility model: Gravitational balancing device and industrial robot with the same Granted publication date: 20130529 License type: Exclusive License Record date: 20161125 |
|
| LICC | Enforcement, change and cancellation of record of contracts on the licence for exploitation of a patent or utility model | ||
| CX01 | Expiry of patent term |
Granted publication date: 20130529 |
|
| CX01 | Expiry of patent term |