平衡裝置以及具備該平衡裝置的機(jī)器人的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及平衡裝置以及具備該平衡裝置的機(jī)器人。
【背景技術(shù)】
[0002]以往，工業(yè)機(jī)器人包括基座、平衡裝置、大臂、小臂、以及手腕部件。在所述大臂中設(shè)置有驅(qū)動(dòng)大臂轉(zhuǎn)動(dòng)的伺服電機(jī)。平衡裝置包括平衡缸、被設(shè)置在所述平衡缸中的重疊配置的多個(gè)彈簧部件、用于支承該彈簧部件的端部的彈簧座、以及平衡缸軸。在該平衡缸軸上安裝有關(guān)節(jié)軸承，該關(guān)節(jié)軸承通過平衡裝置轉(zhuǎn)軸與大臂連接。平衡缸軸被設(shè)置為在機(jī)器人工作時(shí)離開或進(jìn)入所述平衡缸以壓縮或釋放被設(shè)置在所述平衡缸中的彈簧部件，由此能夠?qū)⒛芰績(jī)?chǔ)存到所述彈簧部件中或從所述彈簧部件中釋放，以用于抵消因大臂的重力負(fù)載而引起的旋轉(zhuǎn)力矩。一般地，所述平衡缸通過平衡缸筒構(gòu)成，該平衡缸筒由較厚的鋼板形成，在平衡器平衡大臂的重力負(fù)載時(shí)，該重力負(fù)載全部作用于平衡缸筒上，由平衡缸筒傳遞力，由此導(dǎo)致長(zhǎng)期反復(fù)工作時(shí)，缸筒容易疲勞損壞，并且在疲勞損壞時(shí)需要更換整個(gè)缸筒外殼，造成浪費(fèi)。并且，為了承受大臂的重力負(fù)載，如上所述平衡缸筒由較厚的鋼板形成，由此導(dǎo)致現(xiàn)有平衡裝置重量大，用料較多，不經(jīng)濟(jì)，并且受力不合理。另外，平衡裝置在維修時(shí)需要拆裝整個(gè)平衡缸筒的外殼，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，不方便維修，有改良的余地。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種平衡裝置以及具備該平衡裝置的機(jī)器人，能夠減少平衡裝置的平衡缸材料用量，使其平衡裝置受力更加合理，從而減少了平衡裝置的重量，降低了成本，另外，也有方便維修保養(yǎng)的優(yōu)點(diǎn)。
[0004]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供一種平衡裝置，用于具有大臂的機(jī)器人，所述平衡裝置包括平衡缸、平衡缸軸、重疊配置的多個(gè)彈簧部件、以及用于支承所述彈簧部件的一端部的彈簧座，所述平衡缸包括相對(duì)配置的平衡缸前蓋和平衡缸后蓋、以及缸身，所述缸身包括連結(jié)部件以及多個(gè)受力傳遞部件，所述平衡缸是由通過多個(gè)受力傳遞部件將所述平衡缸前蓋和所述平衡缸后蓋以及所述連結(jié)部件連結(jié)成的框架而構(gòu)成的，所述連結(jié)部件位于所述平衡缸前蓋和所述平衡缸后蓋之間，所述彈簧部件的另一端部被所述平衡缸前蓋支承，所述平衡缸軸被設(shè)置為在所述大臂轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)離開或進(jìn)入所述平衡缸。
[0005]另外，在本發(fā)明涉及的平衡裝置中，優(yōu)選的是:在所述受力傳遞部件的兩端設(shè)置有預(yù)定長(zhǎng)度的螺紋部，在所述平衡缸前蓋和所述平衡缸后蓋分別設(shè)置有孔部，在所述連結(jié)部件的側(cè)面上設(shè)置有螺孔，所述受力傳遞部件通過穿過所述孔部與所述連結(jié)部件螺合將所述平衡缸前蓋和所述平衡缸后蓋以及所述連結(jié)部件連結(jié)起來。
[0006]另外，在本發(fā)明涉及的平衡裝置中，優(yōu)選的是:在所述連結(jié)部件中的設(shè)置所述螺孔的位置處局部加厚所述連結(jié)部件。
[0007]另外，在本發(fā)明涉及的平衡裝置中，優(yōu)選的是:所述受力傳遞部件被所述連結(jié)部件截成兩段。
[0008]另外，在本發(fā)明涉及的平衡裝置中，優(yōu)選的是:所述受力傳遞部件由鋼管構(gòu)成。
[0009]另外，在本發(fā)明涉及的平衡裝置中，優(yōu)選的是:在所述平衡缸的所述缸身的外部設(shè)置有平衡缸保護(hù)罩。
[0010]另外，在本發(fā)明涉及的平衡裝置中，優(yōu)選的是:所述機(jī)器人具有基座，所述平衡裝置通過所述連結(jié)部件和連接軸而被固定到所述基座上。
[0011]另外，在本發(fā)明涉及的平衡裝置中，優(yōu)選的是:在所述平衡缸前蓋上設(shè)置有卡槽，在所述彈簧座上設(shè)置有卡槽，所述彈簧部件的兩端部被固定到所述卡槽中。
[0012]另外，在本發(fā)明涉及的平衡裝置中，優(yōu)選的是:所述連結(jié)部件由具有預(yù)定寬度和厚度的鋼板構(gòu)成。
[0013]另外，本發(fā)明是包括上述任一項(xiàng)記載的平衡裝置的機(jī)器人。
[0014]根據(jù)本發(fā)明涉及的平衡裝置，在平衡裝置工作時(shí)，彈簧部件壓縮產(chǎn)生的彈力通過所述平衡缸前蓋而完全作用于多個(gè)所述缸身連桿上，由所述缸身連桿傳遞至基座，因此傳遞路徑簡(jiǎn)單，受力明確，避免了由傳統(tǒng)的平衡缸筒的外殼傳遞力，由此避免了外殼由較厚的鋼板形成。因此，本發(fā)明涉及的平衡缸重量輕，用料少，降低了制造成本。另外，在所述平衡缸的缸身的外部設(shè)置有用于防止灰塵等入侵的具有預(yù)定強(qiáng)度、剛度以及厚度的平衡缸保護(hù)罩，由于該平衡缸保護(hù)罩不如傳統(tǒng)的平衡缸那樣用于承受載荷，因此所述保護(hù)罩例如可由輕質(zhì)金屬板、金屬板網(wǎng)、塑料板或紡織品構(gòu)成。因此，可以比傳統(tǒng)的平衡缸缸身更薄、更輕，減少了材料用量，減輕了平衡缸重量，降低了平衡缸的制造成本。另外，由于平衡缸的缸身由多根所述缸身連桿構(gòu)成，所述缸身連桿并非沿整個(gè)平衡缸缸身通長(zhǎng)配置，而是被所述中間蓋板截成兩段，因此在進(jìn)行維修保養(yǎng)時(shí)，根據(jù)情況只需要在需要保養(yǎng)的位置處選擇性地拆卸掉一根或幾根短的所述缸身連桿而空出工作空間，即可完成加注工作油、更換損耗的彈簧部件等維修保養(yǎng)工作，非常靈活方便操作，提高了工作效率，而傳統(tǒng)的平衡缸維修保養(yǎng)時(shí)，需要拆卸掉整個(gè)平衡缸外殼，工作費(fèi)時(shí)費(fèi)力。
【附圖說明】
[0015]圖1是表示本發(fā)明涉及的具備平衡裝置的機(jī)器人的整體視圖；
[0016]圖2是表示平衡裝置的結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0017]標(biāo)號(hào)說明
[0018]100機(jī)器人、I基座、2平衡裝置、3大臂、4小臂、5手腕部件、PO基準(zhǔn)面、Al第一軸、A2第二軸、A3第三軸、A4第四軸、A5第五軸、31伺服電機(jī)、21平衡缸、22螺旋彈簧、23彈簧座、24平衡缸軸、25平衡缸軸座筒、6關(guān)節(jié)軸承、7平衡裝置轉(zhuǎn)軸、221、222螺旋彈簧、29通孔、26螺紋部、27螺母、28a卡槽、28b卡槽、30連接軸、211平衡缸前蓋、212平衡缸后蓋、213缸身、213a缸身連桿、213b中間蓋板
【具體實(shí)施方式】
[0019]以下，參照附圖來說明本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】。
[0020]圖1是表示本發(fā)明涉及的具備平衡裝置的機(jī)器人100的整體視圖。本發(fā)明涉及的機(jī)器人100包括基座1、平衡裝置2、大臂3、小臂4、以及手腕部件5。
[0021]在圖1中，以基準(zhǔn)面PO為參照基準(zhǔn)定義了三維坐標(biāo)系XYZ。其中，XY平面與基準(zhǔn)面PO平行，Z軸垂直于基準(zhǔn)面PO。在圖1中，基座I被固定于基準(zhǔn)面PO，大臂3與基準(zhǔn)面PO垂直；小臂4及手腕部件5與大臂3垂直，并平行于基準(zhǔn)面PO。這里所稱的“垂直”、“平行”等，并不要求其所成的角度是90度或O度，而是允許一定的公差或誤差。
[0022]基座I是工業(yè)機(jī)器人100的底座，用于將機(jī)器人100安裝固定于工作場(chǎng)所，并支撐機(jī)器人100的其他部件。通常情況下，基座I可以由金屬、合金等堅(jiān)固的材料制成，也可以由其他各種材料制成，只要其剛度、撓性等性能滿足需求即可?；梢酝ㄟ^鑄造等制造工藝形成。基座I的上部與大臂3及平衡裝置2相連結(jié)。基座I的底部通過機(jī)械連結(jié)等方式被固定到基準(zhǔn)面PO上。需要說明的是，盡管大多情況下基座I被直接固定于地面(此時(shí)地面即為基準(zhǔn)面PO)，但并不限于此，也可以被固定于工作臺(tái)等其他平面。例如，當(dāng)需要將工業(yè)機(jī)器人100倒置進(jìn)行懸掛設(shè)置時(shí)，基座I可被固定于天花板等的下表面上。
[0023]大臂3其一端通過大臂軸被安裝于基座1，能夠繞垂直于基準(zhǔn)面PO的第一軸Al相對(duì)于基座I進(jìn)行相對(duì)旋轉(zhuǎn)(第一旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng))。由圖1可以看出，該第一旋轉(zhuǎn)位于XY平面內(nèi)。此外，大臂3還能夠繞平行于基準(zhǔn)面的第二軸A2(大臂軸)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)(第二旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng))。如圖1所示，該第二旋轉(zhuǎn)位于XZ平面內(nèi)。大臂3的另一端與小臂4相連。如圖1所示，大臂3與小臂4能夠繞第三軸A3進(jìn)行相對(duì)旋轉(zhuǎn)(第三旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng))。在大臂3中設(shè)置有驅(qū)動(dòng)大臂3轉(zhuǎn)動(dòng)的伺服電機(jī)31。
[0024]小臂4呈桿狀，能夠在伺服電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下，繞其第四軸A4進(jìn)行旋轉(zhuǎn)(第四旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng))。如上所述，小臂4的一端與大臂3相連。此外，小臂4的另一端與手腕部件5相連。如圖1所示，小臂4與手腕部件5能夠繞平行于基準(zhǔn)面PO的第五軸A5進(jìn)行相對(duì)旋轉(zhuǎn)(第五旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng))。
[0025]除了上述第一至第五旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，本實(shí)施例的工業(yè)機(jī)器人100還包括第六旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。所述第六旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)是指與手腕部件5的末端相連結(jié)的執(zhí)行部件(圖中未示出)繞其軸心旋轉(zhuǎn)的運(yùn)動(dòng)。由此，本實(shí)施例的工業(yè)機(jī)器人100的各個(gè)部件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)合計(jì)具有六個(gè)旋轉(zhuǎn)軸，因此該工業(yè)機(jī)器人100也被稱為六軸機(jī)器人。
[0026]為上述第一旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)提供動(dòng)力的伺服電機(jī)被設(shè)置于基座I的內(nèi)部(圖中未示出)。為上述第二旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)提供動(dòng)力的伺服電機(jī)31被設(shè)置于第二軸A2附近。為上述第三旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)提供動(dòng)力的伺服電機(jī)被設(shè)置于第三軸A3附近(圖中未示出)。為上述第四及第五旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)提供動(dòng)力的伺服電機(jī)41被設(shè)置于小臂4的一端，其動(dòng)力通過減速器等動(dòng)力傳遞裝置向手腕體及小臂傳遞。
[0027]平衡裝置2包括平衡缸21、被設(shè)置在平衡缸21中的重疊配置的多個(gè)螺旋彈簧22 (