本實(shí)用新型涉及工業(yè)機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種工業(yè)機(jī)器人可拆卸式扭矩平衡裝置。
背景技術(shù)：
隨著中國(guó)制造2025和德國(guó)工業(yè)4.0的大力推進(jìn)，工業(yè)機(jī)器人在智能生產(chǎn)中的應(yīng)用越來越廣泛。 然而工業(yè)機(jī)器人在運(yùn)行過程中總會(huì)出現(xiàn)這樣或那樣的問題，尤其是6R關(guān)節(jié)型機(jī)器人。 移動(dòng)時(shí)，臂架的重心方向并不總是沿著關(guān)節(jié)軸線。 當(dāng)臂架中心線偏離垂直方向時(shí)，由于自身重力載荷，不可避免地會(huì)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)力矩，這不僅影響伺服電機(jī)和RV減速器。 它有著嚴(yán)格的測(cè)試物理資源網(wǎng)，對(duì)執(zhí)行作業(yè)的工業(yè)機(jī)器人的動(dòng)態(tài)性能和執(zhí)行精度有很大影響。
目前市場(chǎng)上使用的大多是平衡缸裝置。 臥式、臥式油缸大多采用密封式液壓阻尼裝置。 這在一定程度上吸收了儲(chǔ)存的彈性勢(shì)能，因此釋放的能量必然會(huì)大大減少，從而降低平衡扭矩的效果。 另外，平衡桿的體積也比較大。 其體積龐大且組裝拆卸困難，因此工業(yè)機(jī)器人的扭矩平衡裝置還有很大的改進(jìn)空間。 如何設(shè)計(jì)更好的扭矩平衡裝置是我們需要考慮的問題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種可拆卸的工業(yè)機(jī)器人扭矩平衡裝置。 扭矩平衡裝置可以有效實(shí)時(shí)降低關(guān)節(jié)處的負(fù)載扭矩，平衡大臂重力負(fù)載產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)扭矩。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是：一種可拆卸式工業(yè)機(jī)器人扭矩平衡裝置，包括殼體和殼蓋。 殼體上設(shè)有圓柱齒輪和與圓柱齒輪嚙合的一對(duì)齒條。 、雙螺旋彈簧儲(chǔ)能裝置和輸入轉(zhuǎn)軸，殼體底部由輸入轉(zhuǎn)軸穿入圓柱齒輪內(nèi)孔，一對(duì)齒條對(duì)稱分布在圓柱齒輪兩側(cè)，任意其中一個(gè)機(jī)架兩側(cè)對(duì)稱分布有雙螺旋彈簧儲(chǔ)能裝置。 雙螺旋彈簧儲(chǔ)能裝置包括上固定架、下固定架以及連接上固定架和下固定架的雙螺旋彈簧。
進(jìn)一步地，所述雙螺旋彈簧儲(chǔ)能裝置的一端通過下固定架固定在機(jī)架上。
進(jìn)一步地，所述輸入轉(zhuǎn)軸的外周面上設(shè)有多個(gè)沿周向均勻分布的棱形凸起，所述圓柱齒輪的內(nèi)孔表面上設(shè)有多個(gè)沿周向均勻分布的凹槽。
進(jìn)一步地，所述輸入轉(zhuǎn)軸的端部設(shè)有臺(tái)階端面，用于固定臂架接頭的轉(zhuǎn)軸。
進(jìn)一步地，所述輸入轉(zhuǎn)軸的外周面上設(shè)有一圈鎖緊凸臺(tái)，所述鎖緊凸臺(tái)與所述棱柱狀凸起垂直。
進(jìn)一步地，殼體的四個(gè)角處設(shè)有定位柱，雙螺旋彈簧儲(chǔ)能裝置的另一端通過上固定架固定在定位柱上。
進(jìn)一步地，殼體內(nèi)設(shè)有四個(gè)螺紋固定柱，殼蓋上設(shè)有與螺紋固定柱位置對(duì)應(yīng)的四個(gè)通孔。
進(jìn)一步地，所述殼體蓋的內(nèi)表面設(shè)有限制圓柱齒輪軸向移動(dòng)的環(huán)形凹槽。
進(jìn)一步地，所述殼體的底面設(shè)有多個(gè)用于固定所述殼體的固定耳。
本實(shí)用新型的有益效果是：
工業(yè)機(jī)器人在工作時(shí)，其臂架的重心不會(huì)沿著臂架的中心線，不可避免地會(huì)因重力載荷而產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)力矩。 通過圓柱齒輪和齒條的嚙合運(yùn)動(dòng)，將力傳遞給四個(gè)雙螺旋彈簧。 當(dāng)雙螺旋彈簧被壓縮時(shí)，會(huì)對(duì)齒條產(chǎn)生反向力，必然導(dǎo)致圓柱齒輪作反向運(yùn)動(dòng)或反向運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)力矩平衡，從而實(shí)時(shí)輸出平衡扭矩。 本實(shí)用新型所述的扭矩平衡裝置結(jié)構(gòu)巧妙，安裝拆卸方便，成本低廉，便于批量生產(chǎn)。 可應(yīng)用于各系列工業(yè)機(jī)器人機(jī)械手的輸出關(guān)節(jié)，可有效降低伺服電機(jī)和RV的減速度。 它可以有效提高工業(yè)機(jī)器人的動(dòng)力性能和運(yùn)動(dòng)精度，具有非常強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義。
附圖說明
附圖用來提供對(duì)本實(shí)用新型的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分， 它們與下述具體實(shí)施例一起用于解釋本實(shí)用新型，但并不構(gòu)成對(duì)本實(shí)用新型的限制。 在附圖中：
圖1是本實(shí)用新型的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是殼蓋的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3是殼體結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4是圓柱齒輪的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖5是雙螺旋彈簧儲(chǔ)能裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖6是定位底座與吊桿的安裝結(jié)構(gòu)示意圖；
圖7是圖6的側(cè)視圖（不包括殼蓋）；
圖中：殼蓋1； 雙螺旋彈簧儲(chǔ)能裝置2； 圓柱齒輪3； 圓形肋30； 機(jī)架 4； 住房5； 輸入軸6； 臺(tái)階端面60； 擋住老板61； 定位柱7；固定耳8； 圓形通孔9； 螺紋固定柱10； 環(huán)形槽11； 通孔12； 上固定支架13； 下固定支架14； 圓孔140； 雙螺旋彈簧15； 大臂16； 定位座 17.
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)和工作原理作進(jìn)一步詳細(xì)說明。 以下具體實(shí)施例旨在幫助本領(lǐng)域技術(shù)人員理解本實(shí)用新型的內(nèi)容，但并不限制本實(shí)用新型。 本手冊(cè)中的“前”、“后”、“左”、“右”均與圖1方向一致。
詳細(xì)方式
如圖1-5所示，本實(shí)用新型提供了一種可拆卸式工業(yè)機(jī)器人扭矩平衡裝置，包括相互配合的殼體5和殼體蓋1。 殼體5上設(shè)有圓柱齒輪3和圓柱齒輪。 兩個(gè)齒條4、雙螺旋彈簧儲(chǔ)能裝置2和輸入軸6嚙合。 如圖4所示，圓柱齒輪3是由齒輪體和下端的圓肋30組成的一體結(jié)構(gòu)。 殼體5底部有圓形通孔9，輸入轉(zhuǎn)軸6通過圓形通孔9穿過殼體到達(dá)圓柱齒輪3的內(nèi)孔； 殼體5的四個(gè)角設(shè)有定位柱7。沿定位柱2/3長(zhǎng)度設(shè)有圓柱平臺(tái)，用于定位雙螺旋彈簧儲(chǔ)能裝置2的一端。
輸入轉(zhuǎn)軸6的外周面設(shè)有四個(gè)棱柱狀突起。 四個(gè)棱柱形凸起沿輸入轉(zhuǎn)軸外周面的周向均勻分布，且四個(gè)凸起與輸入轉(zhuǎn)軸的軸線共線。 同時(shí)，圓柱齒輪3的內(nèi)孔表面設(shè)有與棱柱形凸起相配合的凹槽。 棱柱形凸起與凹槽卡合，實(shí)現(xiàn)輸入轉(zhuǎn)軸6與圓柱齒輪3的同步轉(zhuǎn)動(dòng)。輸入轉(zhuǎn)軸6的端部有臺(tái)階端面60，用于固定臂架的關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)軸。 16、臺(tái)階端面60具有多個(gè)周向均勻分布的螺紋孔，通過螺栓與臂架16的關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)軸固定連接，從而使臂架16與關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)軸固定連接。 輸入轉(zhuǎn)軸同步圓周運(yùn)動(dòng)； 同時(shí)，輸入轉(zhuǎn)軸6的外周面上還設(shè)有一圈止動(dòng)凸臺(tái)61，止動(dòng)凸臺(tái)61垂直于棱柱形凸起，圓柱齒輪下端的圓形筋條30圖3固定在鎖緊凸臺(tái)61上，當(dāng)圓柱齒輪3旋轉(zhuǎn)時(shí)，圓形肋30支撐兩側(cè)的齒條4。
兩個(gè)齒條4對(duì)稱分布在圓柱齒輪3的前后兩側(cè)，任一齒條4的兩側(cè)均設(shè)有對(duì)稱分布的雙螺旋彈簧儲(chǔ)能裝置2。雙螺旋彈簧儲(chǔ)能裝置包括上固定架13、下固定架14以及連接上固定架13和下固定架14的雙螺旋彈簧15。 機(jī)架兩端設(shè)有螺紋孔，通過螺栓連接固定上固定架13上的螺紋孔，從而將雙螺旋彈簧儲(chǔ)能裝置2的一端通過上固定架固定在機(jī)架上如圖13所示，下固定架14上開有圓孔140。下固定架14通過圓孔140定位在定位柱7上。在圓柱平臺(tái)上，用螺母墊圈將定位柱上端擰緊。立柱7完成雙螺旋彈簧儲(chǔ)能裝置2的固定； 齒條4可將徑向力傳遞給雙螺旋彈簧15，雙螺旋彈簧的節(jié)距、螺旋圈數(shù)和彈簧厚度根據(jù)工業(yè)機(jī)器人的負(fù)載扭矩確定； 如圖1所示，當(dāng)圓柱齒輪3順時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，后齒條向右直線運(yùn)動(dòng)，前齒條向左直線運(yùn)動(dòng)。 ，從而將圓柱齒輪的圓周旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)辇X條的直線運(yùn)動(dòng)，同時(shí)壓縮并儲(chǔ)存固定連接在齒條兩端的彈簧。 隨著彈簧壓縮量的增大，彈簧作用在齒條上的反作用力也增大。 大，實(shí)現(xiàn)對(duì)齒條直線運(yùn)動(dòng)的反推或反推傾向的效果。
殼體5上設(shè)有四個(gè)螺紋固定柱10，殼蓋1上對(duì)應(yīng)于螺紋固定柱10的位置設(shè)有四個(gè)通孔12。通孔12的直徑與螺紋固定柱10的直徑相同。將螺釘通過通孔12旋入螺紋固定柱10，將殼蓋1與殼體5固定。
為了保證圓柱齒輪3與齒條4嚙合的穩(wěn)定性，殼蓋1的內(nèi)表面上設(shè)有環(huán)形凸槽11。當(dāng)殼蓋1固定到殼體5上后，凸槽11靠近圓柱齒輪3的上端面，用于限制圓柱齒輪3的軸向移動(dòng)，使圓柱齒輪3與齒條4能夠更加完美地嚙合。 環(huán)形凸槽11的高度取決于圓柱齒輪3上端面與殼蓋1內(nèi)表面之間的距離； 殼體5底面左右兩側(cè)對(duì)稱分布有固定耳8。固定耳8上設(shè)有螺紋通孔，通過螺栓固定在定位座17上。
上述殼體內(nèi)的部件均對(duì)稱分布。 四個(gè)雙螺旋彈簧儲(chǔ)能裝置與圓柱齒輪、齒條的嚙合運(yùn)動(dòng)為手臂提供了圓周平衡力矩，可以充分吸收工業(yè)機(jī)器人手臂運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的重力載荷。 通過齒輪與齒條的嚙合將扭矩傳遞給雙螺旋彈簧，對(duì)工業(yè)機(jī)器人手臂具有良好的實(shí)時(shí)扭矩平衡效果，同時(shí)對(duì)伺服電機(jī)和RV減速器也有一定的保護(hù)作用。
參見圖6-7，本設(shè)計(jì)提供的可拆卸式工業(yè)機(jī)器人扭矩平衡裝置的安裝順序?yàn)椋?span style="display:none">3KG物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))
第一步：通過螺栓連接輸入軸與臂架接頭。 此時(shí)，臂架位置必須保持重心沿臂架中心線垂直向下，這樣輸入軸就不會(huì)受到旋轉(zhuǎn)扭矩；
第二步：將輸入轉(zhuǎn)軸穿過殼體底部的圓形通孔，然后將輸入轉(zhuǎn)軸的棱柱形凸起與圓柱齒輪內(nèi)孔的凹槽卡合，并將圓筋固定在殼體上。阻擋老大。 優(yōu)越的;
第三步：用螺釘或螺栓將外殼固定耳與定位底座固定；
步驟4：將機(jī)架的兩端面用螺栓固定在雙螺旋彈簧儲(chǔ)能裝置的上固定框架上； 第二個(gè)機(jī)架也以同樣的方式安裝；
步驟5：將齒條中心與圓柱齒輪嚙合。 同時(shí)將雙螺旋彈簧儲(chǔ)能裝置下固定架的圓孔固定在殼體定位柱的圓柱平臺(tái)上，旋入螺母和墊圈擰緊； 第二齒條也是這樣安裝的；
第六步：安裝外殼蓋，將外殼蓋的通孔與外殼的螺紋固定柱對(duì)齊，擰緊螺釘，固定外殼蓋。
本發(fā)明的扭矩平衡功能是通過以下階段實(shí)現(xiàn)的：
工業(yè)機(jī)器人在工作時(shí)，其臂架的重心不會(huì)沿著臂架的中心線，不可避免地會(huì)因重力載荷而產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)力矩。 通過圓柱齒輪和齒條的嚙合運(yùn)動(dòng)，將力傳遞給四個(gè)雙螺旋彈簧。 當(dāng)雙螺旋彈簧被壓縮時(shí)，會(huì)對(duì)齒條產(chǎn)生反向力，必然導(dǎo)致圓柱齒輪作反向運(yùn)動(dòng)或反向運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，從而輸出平衡扭矩。 參見圖7，當(dāng)臂架從垂直位置開始逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，帶動(dòng)輸入軸和圓柱齒輪同步旋轉(zhuǎn)。 此時(shí)，圓柱齒輪帶動(dòng)齒條嚙合運(yùn)動(dòng)，左下端的雙螺旋彈簧將被壓縮，左上端的彈簧也將被壓縮。 拉起，右上端的彈簧被壓縮，右下端的彈簧被拉起，將重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為四個(gè)雙螺旋彈簧的彈性勢(shì)能； 當(dāng)手臂旋轉(zhuǎn)到最大角度時(shí)，彈簧壓縮量達(dá)到最大力矩平衡，即輸出平衡扭矩最大； 當(dāng)臂架返回垂直位置時(shí)，彈性勢(shì)能逐漸釋放，進(jìn)一步輔助臂架返回，從而減小伺服電機(jī)的旋轉(zhuǎn)扭矩，提高其運(yùn)動(dòng)性能。 當(dāng)工業(yè)機(jī)器人的手臂順時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，工作原理類似，也能達(dá)到上述效果。