本發(fā)明涉及機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種具有平衡裝置的重載機(jī)械臂。

背景技術(shù)：

隨著重載機(jī)械臂在先進(jìn)領(lǐng)域的大范圍應(yīng)用，與常規(guī)工業(yè)機(jī)械臂比較，對該類機(jī)械臂的垂直軸負(fù)載承受力能及安全性要求更高，體現(xiàn)在：更輕質(zhì)量、更高負(fù)載/自重比、更高安全系數(shù)等。在此要求下，負(fù)載平衡裝置，對重載機(jī)械臂的垂直軸結(jié)構(gòu)性能非常重要。

在常規(guī)工業(yè)器人中，垂直軸向負(fù)載的平衡方式可大致分為：彈簧式、配重式、氣壓式、以及液壓式。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對上述技術(shù)問題，提供一種具有平衡裝置的重載機(jī)械臂。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種具有平衡裝置的重載機(jī)械臂，包括機(jī)械臂、伸縮機(jī)械臂、豎直軸、底座和副支撐裝置；豎直軸包括外升降立柱、內(nèi)固定定位立柱、驅(qū)動電機(jī)及減速機(jī)、絲杠、絲杠螺母和平衡裝置；內(nèi)固定定位立柱固定在底座上；機(jī)械臂、外升降立柱和驅(qū)動電機(jī)及減速機(jī)成一體；絲杠固定在驅(qū)動電機(jī)及減速機(jī)的輸出軸上；外升降立柱套設(shè)在內(nèi)固定定位立柱上并且上下滑動設(shè)置；絲杠螺母固定在內(nèi)固定定位立柱內(nèi)并且螺接在絲杠上；平衡裝置位于內(nèi)固定定位立柱內(nèi)并且設(shè)置在底座和絲杠之間；副支撐裝置用于驅(qū)動伸縮機(jī)械臂靠近豎直軸。

作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，機(jī)械臂水平設(shè)置并且右端的下端面成型有固定軸；機(jī)械臂通過固定軸插置并固定在外升降立柱內(nèi)；驅(qū)動電機(jī)及減速機(jī)固定在機(jī)械臂的固定軸上并且向下設(shè)置在外升降立柱內(nèi)。

作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，平衡裝置包括絲杠支撐導(dǎo)向座、平衡彈簧和彈簧下部支撐座；絲杠下端樞接在絲杠支撐導(dǎo)向座；彈簧下部支撐座包括上部的圓環(huán)柱體和固定在圓環(huán)柱體下端面上的固定圓盤；彈簧下部支撐座通過固定圓盤固定在底座上；絲杠支撐導(dǎo)向座上下滑行在彈簧下部支撐座的上部的圓環(huán)柱體內(nèi)；平衡彈簧套設(shè)在彈簧下部支撐座的圓環(huán)柱體上并且上端固定在絲杠支撐導(dǎo)向座上、下端固定在彈簧下部支撐座的固定圓盤上。

作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，內(nèi)固定定位立柱的外圓柱面上均勻開設(shè)有豎直方向的導(dǎo)向槽；外升降立柱的內(nèi)側(cè)壁上均勻成型有與內(nèi)固定定位立柱的導(dǎo)向槽相對的導(dǎo)軌。

作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，絲杠支撐導(dǎo)向座包括上頂板和固定在上頂板的下端面上的下圓環(huán)柱體；絲杠支撐導(dǎo)向座的下圓環(huán)柱體的外圓柱面上成型有支撐座導(dǎo)向槽；彈簧下部支撐座的圓環(huán)柱體的內(nèi)側(cè)壁上成型有與絲杠支撐導(dǎo)向座的支撐座導(dǎo)向槽相對的支撐座導(dǎo)軌；平衡彈簧套設(shè)在彈簧下部支撐座的圓環(huán)柱體上并且上端固定在絲杠支撐導(dǎo)向座的上頂板上、下端固定在彈簧下部支撐座的固定圓盤上。

作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，機(jī)械臂的左端面開設(shè)有伸縮槽；機(jī)械臂的左端的下端面開設(shè)有伸縮滑行槽；底座的左端的上端面開設(shè)有驅(qū)動導(dǎo)向槽；伸縮滑行槽與伸縮槽連通；伸縮滑行槽的前后方向的槽寬小于伸縮槽的前后方向的槽寬；副支撐裝置還包括上伸縮桿、下伸縮桿、壓簧、螺紋桿和伸縮驅(qū)動電機(jī)；伸縮機(jī)械臂滑行設(shè)置在伸縮槽上；伸縮機(jī)械臂的右端的下端面上垂直固定有上伸縮桿；上伸縮桿插設(shè)在下伸縮桿內(nèi)；下伸縮桿的下端滑行設(shè)置在驅(qū)動導(dǎo)向槽內(nèi)；伸縮驅(qū)動電機(jī)固定在底座的左端面上；伸縮驅(qū)動電機(jī)的輸出軸與螺紋桿固連；螺紋桿的兩端通過軸承樞接在驅(qū)動導(dǎo)向槽的左右兩側(cè)壁之間；下伸縮桿下端成型有螺紋孔；螺紋桿與下伸縮桿下端螺接；壓簧設(shè)置在下伸縮桿內(nèi)并且上端抵靠在上伸縮桿的下端面、下端抵靠在下伸縮桿的下側(cè)內(nèi)壁面上。

作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，下伸縮桿為上端面開設(shè)有圓孔的方柱；下伸縮桿的前后寬度與驅(qū)動導(dǎo)向槽的前后方向的槽寬相同。

本發(fā)明的有益效果在于：將平衡裝置設(shè)計在垂直軸內(nèi)部，且平衡力與負(fù)載在同一豎直中心線上；整體質(zhì)量較輕并且負(fù)載較大。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的剖面的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中，10、機(jī)械臂；101、伸縮槽；102、伸縮滑行槽；11、伸縮機(jī)械臂；12、上伸縮桿；13、下伸縮桿；14、壓簧；15、螺紋桿；16、伸縮驅(qū)動電機(jī)；20、外升降立柱；30、驅(qū)動電機(jī)及減速機(jī)；40、絲杠；41、絲杠螺母；50、內(nèi)固定定位立柱；60、絲杠支撐導(dǎo)向座；70、彈簧下部支撐座；80、平衡彈簧；90、底座；901、驅(qū)動導(dǎo)向槽。

具體實施方式

如圖1所示，一種具有平衡裝置的重載機(jī)械臂，包括機(jī)械臂10、伸縮機(jī)械臂11、豎直軸、底座90和副支撐裝置；豎直軸包括外升降立柱20、內(nèi)固定定位立柱50、驅(qū)動電機(jī)及減速機(jī)30、絲杠40、絲杠螺母41和平衡裝置；內(nèi)固定定位立柱50固定在底座90上；機(jī)械臂10、外升降立柱20和驅(qū)動電機(jī)及減速機(jī)30成一體；絲杠40固定在驅(qū)動電機(jī)及減速機(jī)30的輸出軸上；外升降立柱20套設(shè)在內(nèi)固定定位立柱50上并且上下滑動設(shè)置；絲杠螺母80固定在內(nèi)固定定位立柱50內(nèi)并且螺接在絲杠40上；平衡裝置位于內(nèi)固定定位立柱50內(nèi)并且設(shè)置在底座90和絲杠40之間；副支撐裝置用于驅(qū)動伸縮機(jī)械臂11靠近豎直軸。

如圖1所示，機(jī)械臂10水平設(shè)置并且右端的下端面成型有固定軸；機(jī)械臂10通過固定軸插置并固定在外升降立柱20內(nèi)；驅(qū)動電機(jī)及減速機(jī)20固定在機(jī)械臂10的固定軸上并且向下設(shè)置在外升降立柱20內(nèi)。

如圖1所示，平衡裝置包括絲杠支撐導(dǎo)向座60、平衡彈簧80和彈簧下部支撐座70；絲杠40下端樞接在絲杠支撐導(dǎo)向座60；彈簧下部支撐座70包括上部的圓環(huán)柱體和固定在圓環(huán)柱體下端面上的固定圓盤；彈簧下部支撐座70通過固定圓盤固定在底座90上；絲杠支撐導(dǎo)向座60上下滑行在彈簧下部支撐座90的上部的圓環(huán)柱體內(nèi)；平衡彈簧80套設(shè)在彈簧下部支撐座70的圓環(huán)柱體上并且上端固定在絲杠支撐導(dǎo)向座60上、下端固定在彈簧下部支撐座70的固定圓盤上。

如圖1所示，內(nèi)固定定位立柱50的外圓柱面上均勻開設(shè)有豎直方向的導(dǎo)向槽；外升降立柱20的內(nèi)側(cè)壁上均勻成型有與內(nèi)固定定位立柱50的導(dǎo)向槽相對的導(dǎo)軌。

如圖1所示，絲杠支撐導(dǎo)向座60包括上頂板和固定在上頂板的下端面上的下圓環(huán)柱體；絲杠支撐導(dǎo)向座60的下圓環(huán)柱體的外圓柱面上成型有支撐座導(dǎo)向槽；彈簧下部支撐座70的圓環(huán)柱體的內(nèi)側(cè)壁上成型有與絲杠支撐導(dǎo)向座60的支撐座導(dǎo)向槽相對的支撐座導(dǎo)軌；平衡彈簧80套設(shè)在彈簧下部支撐座70的圓環(huán)柱體上并且上端固定在絲杠支撐導(dǎo)向座60的上頂板上、下端固定在彈簧下部支撐座70的固定圓盤上；

如圖1所示，機(jī)械臂10的左端面開設(shè)有伸縮槽101；機(jī)械臂10的左端的下端面開設(shè)有伸縮滑行槽102；底座90的左端的上端面開設(shè)有驅(qū)動導(dǎo)向槽901；伸縮滑行槽102與伸縮槽101連通；伸縮滑行槽102的前后方向的槽寬小于伸縮槽101的前后方向的槽寬；副支撐裝置還包括上伸縮桿12、下伸縮桿13、壓簧14、螺紋桿15和伸縮驅(qū)動電機(jī)16；伸縮機(jī)械臂11滑行設(shè)置在伸縮槽101上；伸縮機(jī)械臂11的右端的下端面上垂直固定有上伸縮桿12；上伸縮桿12插設(shè)在下伸縮桿13內(nèi)；下伸縮桿13的下端滑行設(shè)置在驅(qū)動導(dǎo)向槽901內(nèi)；伸縮驅(qū)動電機(jī)16固定在底座的左端面上；伸縮驅(qū)動電機(jī)16的輸出軸與螺紋桿15固連；螺紋桿15的兩端通過軸承樞接在驅(qū)動導(dǎo)向槽901的左右兩側(cè)壁之間；下伸縮桿13下端成型有螺紋孔；螺紋桿15與下伸縮桿13下端螺接；壓簧14設(shè)置在下伸縮桿13內(nèi)并且上端抵靠在上伸縮桿12的下端面、下端抵靠在下伸縮桿13的下側(cè)內(nèi)壁面上。

如圖1所示，下伸縮桿13為上端面開設(shè)有圓孔的方柱；下伸縮桿13的前后寬度與驅(qū)動導(dǎo)向槽901的前后方向的槽寬相同。

平衡原理如下：設(shè)絲杠40(通過絲杠螺母41)所受向上軸向力為F1；通過絲杠支撐導(dǎo)向座60與彈簧下部支撐座70之間的浮動連接，底座90通過彈簧下部支撐座70、平衡彈簧80和絲杠支撐導(dǎo)向座60對絲杠40產(chǎn)生一個向上的軸向支反力為F2；壓簧14通過上伸縮桿12與伸縮機(jī)械臂11產(chǎn)生向上的F3；基本升降結(jié)構(gòu)(即機(jī)械臂等)的重力為G。此三力形成平衡,符合公式G＝F1+F2+F3。其中G可認(rèn)為不變，從而可知，平衡彈簧80產(chǎn)生適當(dāng)?shù)闹Х戳2，壓簧14產(chǎn)生適當(dāng)?shù)闹Х戳3，可有效的減小絲杠40所受軸向力F1，從而減小電機(jī)功率，縮減結(jié)構(gòu)尺寸重量，增加負(fù)載/自重比；同時因其減小絲杠螺母41與內(nèi)固定定位立柱50等的受力，也提高了系統(tǒng)的安全系數(shù)；

同時啟動伸縮驅(qū)動電機(jī)16，伸縮機(jī)械臂11通過螺紋桿15、下伸縮桿13和上伸縮桿12靠近豎直軸，這樣承重支撐點靠近豎直軸，這樣有利于整個重載機(jī)械臂的穩(wěn)定。

以上內(nèi)容僅為本發(fā)明的較佳實施方式，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，在具體實施方式及應(yīng)用范圍上均會有改變之處，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對本發(fā)明的限制。