CN107309905B - 串并混联解耦型码垛机器人全平衡机构 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及机器人重力平衡结构技术领域，具体地说是一种串并混联解耦型码垛机器人全平衡机构，其特征在于：包括蜗卷装置、行星减速器装置、链轮装置，蜗卷装置、链轮装置分别连接在行星减速器装置的两侧。本发明与现有技术相比，将蜗卷弹簧设在行星减速机的低速端，拉伸链条用的链轮安置在行星减速机的高速端，这样能缩小链轮大小，使整个结构更紧凑；并能通过蜗卷弹簧的平面旋转变形来储存能量，产生线性的反作用扭矩，其工作角度能达到90度。
Description
技术领域
本发明涉及机器人重力平衡结构技术领域，具体地说是一种串并混联解耦型码垛机器人全平衡机构。
背景技术
码垛机器人运动中存在这样的问题：由于关节机器人手臂的重心不通过关节轴线，因而相对于整机产生了很大的重力弯矩，极大的重力弯矩和运动过程中惯性力矩等减少机器人的稳定性和缩短精密件的寿命。机器人平衡装置能有效地减少关节负载力矩，从而提高电机、减速机的性能，增加机器人的响应的快速性、准确性、稳定性。
传统的码垛机器人大多采用拉伸弹簧或者配重块方式减少重力力矩，但配置重力平衡装置或者弹簧拉伸平衡装置均存在体积大，重量重的问题，由于解耦型码垛机器人大摆臂的旋转支点是移动的，传统平衡机构平衡缸不能用于解耦型码垛机器人平衡，配重块提供的平衡力矩是恒定的，不适合码垛机器人上下移动时线性变化的重力力矩，给控制带来不利的影响，为此需要研究新型平衡机构。
而公开号为104526716A，专利名称为一种工业机器人储能节能型重力平衡装置的发明专利中，直接利用蜗卷弹簧的反作用力矩平衡机器人前端重力的影响。但是此种方法，蜗卷弹簧的扭曲度过小，影响了机器人的工作空间，而且不适用于串并混联型码垛机器人。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，将蜗卷弹簧与减速机相结合，通过行星减速机来解决蜗卷弹簧的行程限制，并使其结构紧凑。
实现上述目的，设计一种串并混联解耦型码垛机器人全平衡机构，其特征在于：包括蜗卷装置、行星减速器装置、链轮装置，
所述的蜗卷装置包括蜗卷罩、蜗卷罩外盖、蜗卷弹簧、蜗卷弹簧内钩旋转轴；若干蜗卷弹簧并排套接在蜗卷弹簧内钩旋转轴上，且蜗卷弹簧的内钩卡接在蜗卷弹簧内钩旋转轴的外壁所设的钩槽内；装配有蜗卷弹簧的蜗卷弹簧内钩旋转轴嵌设在蜗卷罩内，并由设有轴孔的蜗卷罩外盖盖合在蜗卷罩内；
所述的行星减速器装置包括行星减速器输出轴、行星架、太阳轮、行星齿轮，所述的行星架设有三个均布在行星减速器输出轴的一端的端面近环壁处；每个行星架上轴接一个行星齿轮，太阳轮的内齿分别与三个行星齿轮的相近处的齿啮合；
所述的链轮装置包括链轮、链条、输入齿轮、输入齿轮轴，输入齿轮轴上依次轴接输入齿轮、链轮，所述的链条的下部与链轮啮合，且链条下部的端头固定在链轮上；链条的另一端用于连接机器人移动滑块；
所述的行星减速器装置的行星减速器输出轴的另一端穿过蜗卷罩外盖的轴孔后轴接于蜗卷弹簧内钩旋转轴的轴孔内；所述的链轮装置的输入齿轮啮合于三个行星齿轮内。
所述的蜗卷弹簧内钩旋转轴沿其中心轴线的剖面呈T形，所述的蜗卷罩的腔体的形状随形于蜗卷弹簧内钩旋转轴的形状，所述的蜗卷弹簧内钩旋转轴的细径处与蜗卷罩之间设有支撑轴承，所述的蜗卷罩的腔体的大径处容纳蜗卷弹簧。
所述的蜗卷罩外盖的轴孔与行星减速器输出轴之间设有输入支撑轴承。
所述的链轮的两侧面分别设有轮毂，在近太阳轮侧的轮毂与输入齿轮轴之间设有输出支撑轴承。
本发明与现有技术相比，将蜗卷弹簧设在行星减速机的低速端，拉伸链条用的链轮安置在行星减速机的高速端，这样能缩小链轮大小，使整个结构更紧凑；并能通过蜗卷弹簧的平面旋转变形来储存能量，产生线性的反作用扭矩，其工作角度能达到90度。
附图说明
图1为本发明的立体结构示意图。
图2为本发明的剖面图。
图3为本发明的右视图。
图4为本发明中蜗卷弹簧在工作中的形变示意图。
具体实施方式
现结合附图对本发明作进一步地说明。
实施例1
参见图1～图4，本发明一种串并混联解耦型码垛机器人全平衡机构，其特征在于：包括蜗卷装置、行星减速器装置、链轮装置，
所述的蜗卷装置包括蜗卷罩9、蜗卷罩外盖9-1、蜗卷弹簧7、蜗卷弹簧内钩旋转轴6；若干蜗卷弹簧7并排套接在蜗卷弹簧内钩旋转轴6上，且蜗卷弹簧7的内钩卡接在蜗卷弹簧内钩旋转轴6的外壁所设的钩槽内；装配有蜗卷弹簧7的蜗卷弹簧内钩旋转轴6嵌设在蜗卷罩9内，并由设有轴孔的蜗卷罩外盖9-1盖合在蜗卷罩9内；
所述的行星减速器装置包括行星减速器输出轴41、行星架42、太阳轮11、行星齿轮12，所述的行星架42设有三个均布在行星减速器输出轴41的一端的端面近环壁处；每个行星架42上轴接一个行星齿轮12，太阳轮11的内齿分别与三个行星齿轮12的相近处的齿啮合；
所述的链轮装置包括链轮1、链条2、输入齿轮13、输入齿轮轴10，输入齿轮轴10上依次轴接输入齿轮13、链轮1，所述的链条2的下部与链轮1啮合，且链条2下部的端头固定在链轮1上；链条2的另一端用于连接机器人移动滑块；
所述的行星减速器装置的行星减速器输出轴41的另一端穿过蜗卷罩外盖9-1的轴孔后轴接于蜗卷弹簧内钩旋转轴6的轴孔内；所述的链轮装置的输入齿轮13啮合于三个行星齿轮12内。
进一步的，所述的蜗卷弹簧内钩旋转轴6沿其中心轴线的剖面呈T形，所述的蜗卷罩9的腔体的形状随形于蜗卷弹簧内钩旋转轴6的形状，所述的蜗卷弹簧内钩旋转轴6的细径处与蜗卷罩9之间设有支撑轴承8，所述的蜗卷罩9的腔体的大径处容纳蜗卷弹簧7。
进一步的，所述的蜗卷罩外盖9-1的轴孔与行星减速器输出轴41之间设有输入支撑轴承5。
进一步的，所述的链轮1的两侧面分别设有轮毂，在近太阳轮11侧的轮毂与输入齿轮轴10之间设有输出支撑轴承3。
本发明中的蜗卷弹簧的工作原理是：通过平面旋转变形来储存能量，从而产生线性的反作用扭矩，参见图4，其工作角度为90°，其反向作用扭矩Md2可以根据实际机器人的重力扭矩来定制，在实际码垛机器人中Y向行程较大，如果直接采用蜗卷弹簧加链轮结构将会需要大外径的链轮，影响机器人结构的紧凑性。因此在本发明中，将蜗卷弹簧置于行星减速器装置的低速端，拉伸链条2用的链轮1安置在行星减速器装置的高速端，这样能缩小链轮1的尺寸。工作时，机器人移动滑板向上移动时，带动链条2旋转链轮1，链轮1依次带动输入齿轮13、行星齿轮12、行星减速器输出轴41的旋转来卷缩蜗卷弹簧7，从而产生线性的拉伸力。
Claims (4)
1.一种串并混联解耦型码垛机器人全平衡机构，其特征在于：包括蜗卷装置、行星减速器装置、链轮装置，
所述的蜗卷装置包括蜗卷罩(9)、蜗卷罩外盖(9-1)、蜗卷弹簧(7)、蜗卷弹簧内钩旋转轴(6)；若干蜗卷弹簧(7)并排套接在蜗卷弹簧内钩旋转轴(6)上，且蜗卷弹簧(7)的内钩卡接在蜗卷弹簧内钩旋转轴(6)的外壁所设的钩槽内；装配有蜗卷弹簧(7)的蜗卷弹簧内钩旋转轴(6)嵌设在蜗卷罩(9)内，并由设有轴孔的蜗卷罩外盖(9-1)盖合在蜗卷罩(9)内；
所述的行星减速器装置包括行星减速器输出轴(41)、行星架(42)、太阳轮(11)、行星齿轮(12)，所述的行星架(42)设有三个均布在行星减速器输出轴(41)的一端的端面近环壁处；每个行星架(42)上轴接一个行星齿轮(12)，太阳轮(11)的内齿分别与三个行星齿轮(12)的相近处的齿啮合；
所述的链轮装置包括链轮(1)、链条(2)、输入齿轮(13)、输入齿轮轴(10)，输入齿轮轴(10)上依次轴接输入齿轮(13)、链轮(1)，所述的链条(2)的下部与链轮(1)啮合，且链条(2)下部的端头固定在链轮(1)上；链条(2)的另一端用于连接机器人移动滑块；
所述的行星减速器装置的行星减速器输出轴(41)的另一端穿过蜗卷罩外盖(9-1)的轴孔后轴接于蜗卷弹簧内钩旋转轴(6)的轴孔内；所述的链轮装置的输入齿轮(13)啮合于三个行星齿轮(12)内。
2.如权利要求1所述的一种串并混联解耦型码垛机器人全平衡机构，其特征在于：所述的蜗卷弹簧内钩旋转轴(6)沿其中心轴线的剖面呈T形，所述的蜗卷罩(9)的腔体的形状随形于蜗卷弹簧内钩旋转轴(6)的形状，所述的蜗卷弹簧内钩旋转轴(6)的细径处与蜗卷罩(9)之间设有支撑轴承(8)，所述的蜗卷罩(9)的腔体的大径处容纳蜗卷弹簧(7)。
3.如权利要求1所述的一种串并混联解耦型码垛机器人全平衡机构，其特征在于：所述的蜗卷罩外盖(9-1)的轴孔与行星减速器输出轴(41)之间设有输入支撑轴承(5)。
4.如权利要求1所述的一种串并混联解耦型码垛机器人全平衡机构，其特征在于：所述的链轮(1)的两侧面分别设有轮毂，在近太阳轮(11)侧的轮毂与输入齿轮轴(10)之间设有输出支撑轴承(3)。
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