[实用新型]一种力矩自平衡的多连杆配重机构有效

专利信息
申请号: 201720004061.4 申请日: 2017-01-03
公开(公告)号: CN206484588U 公开(公告)日: 2017-09-12
发明(设计)人: 冯勇;韦文东;王志亮;贾丙辉;李钢 申请(专利权)人: 南京工程学院
主分类号: B25J18/00 分类号: B25J18/00;B25J19/00;G06F17/50
代理公司: 南京纵横知识产权代理有限公司32224 代理人: 董建林
地址: 211167 江苏*** 国省代码: 江苏;32
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摘要:
搜索关键词: 一种 力矩 平衡 连杆 配重 机构
【说明书】:

技术领域

实用新型涉及一种配重机构,尤其涉及一种力矩自平衡的多连杆配重机构,属于机器人手臂技术领域。

背景技术

力矩自平衡的配重机构,主要应用于自动生产线上的工业机器人手臂,如焊接、喷涂、运输等高精度要求的工序;另一种应用在精度要求不高的场合,如建筑工地上的吊车。

而现有的机械手臂,在其工作过程中,一般有电机驱动、液压缸驱动、气缸驱动。电机驱动的工业机器人手臂,电机连接减速器,通过减速器中的齿轮来实现运动与制动,在精度要求高的场合,则需要使用RV减速器,或者谐波减速器,使用这类高精度的减速器,加大了机械手臂的加工成本,并且电机还需要控制整个机械的平衡,这将会一定程度上影响运动精度;液压缸驱动的工业机器人手臂,它的优点在于高精度、高灵敏度、高安全性,但其制造成本高、还会漏油,不能应用于一些生产环境要求高的车间;气缸驱动的工业机器人手臂,主要应用与一些快节奏的场合,但其只能应用于一些载荷小、精度要求低的场合。焊机机器人是目前企业里应用最广泛的工业机器人,尤其汽车制造业。例如,焊接是一种不直接接触式,非刚性加工,并且加工精度要求高,一旦因为加工精度问题导致产品质量下降,将大大影响产品质量、降低企业利润。现有的工业用机械手臂,往往都要求中等载荷、精度要求高、效率高,但上述的三种驱动方式中,往往大部分动能都被应用于控制平衡上,消耗了大部分能量,因此有必要对现有技术中的平衡机构进行改进。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是,提供一种力矩自平衡的多连杆配重机构,在机器人手臂动作过程中,可时刻保证整个机构的自平衡,无需消耗大量能量来控制平衡,节能减排,成本低,并且空载时也能保证整个机构的力矩平衡;进一步地,本实用新型提供一种安装工具可更换的力矩自平衡的多连杆配重机构;更进一步地,本实用新型提供一种力矩自平衡的多连杆配重机构的平衡算法,该算法可根据工具配重计算与其相适应的平衡凸轮的轮廓图,无论工作杆运动到什么位置,平衡凸轮的重心在滑槽及平衡杆的作用下,都可以迅速达到平衡位置,为此电机只需要少部分力即可控制工作杆的运动,很大程度上提高了机构工作精度,同时节约了能量;还可根据安装不同的工具,设计不同的平衡凸轮,以致该机构可适用于各种工作要求。

为解决上述技术问题,本实用新型采用的技术方案为:

一种力矩自平衡的多连杆配重机构,包括用于支撑连杆机构的支撑机构和用于给所述连杆机构提供动能的驱动机构;所述连杆机构包括Y向驱动摆杆和 X向驱动摆杆,所述Y向驱动摆杆的中间偏下侧点和X向驱动摆杆中间偏右侧点交于O点后与所述支撑机构顶端铰接,所述Y向驱动摆杆的顶端点B与工作杆的中间偏左侧点铰接,所述工作杆的左端点C和X向驱动摆杆的中点D 之间铰接有传动杆,所述Y向驱动摆杆的中点J与辅助杆的左端点相铰接,所述Y向驱动摆杆的底端点A与平衡杆的右端点相铰接;所述平衡杆的左端点 K所铰接的滚子位于用于调节平衡的平衡凸轮的滑槽内,原始凸轮分别与辅助杆的右端点H、X向驱动摆杆右端点F铰接;所述X向驱动摆杆的左端点E 与所述平衡凸轮相铰接。

所述工作杆的右端点I处活动安装有工具。

所述活动安装包括螺纹连接或销轴连接。

所述支撑机构包括机架。

所述驱动机构包括电机和减速器,所述电机与减速器相连,所述减速器分别与所述Y向驱动摆杆和X向驱动摆杆相连。

OF段与JH段长度相同,BC段与OD段长度相同,OB段与CD段长度相同,点O、B、C、D形成的四边形为平行四边形,点O、J、H、F形成的四边形为平行四边形。

所述铰接包括通过轴承连接。

一种力矩自平衡的多连杆配重机构的平衡算法,包括以下步骤:

忽略Y向驱动摆杆、X向驱动摆杆、工作杆、平衡杆、传动杆和辅助杆的自重,只考虑I点处安装的工具的重量、原始凸轮的重量及平衡凸轮的重量;

原始凸轮的重心点为G8,平衡凸轮重心点为G9;设OB段的长度为固定值d;BI段的长度为固定值c;过点G8、点O、Y向驱动摆杆和X向驱动摆杆的平行四边形,其与X向驱动摆杆平行的边的长度为固定值e,其与Y向驱动摆杆平行的边的长度为固定值f;设OE段的长度为固定值b;G9到E点之间的距离为固定值a;过E点作竖直线,设G9E段与竖直线的夹角为λ;

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