[实用新型]一种工业机器人大臂平衡缸装置

说明书

技术领域

本实用新型属于工业机器人技术领域，更具体地，涉及一种工业机器人大臂平衡缸装置。

背景技术

工业机器人是面向工业领域的多关节机械手或多自由度的机器人，它作为现代制造业主要的自动化装置，已广泛应用于汽车、摩托车、工程机械、电子信息、家电、化工等行业，主要用于执行焊接、搬运、装配、加工、喷漆、码垛等作业。随着工业机器人的广泛应用，对机器人的要求也越来越高，例如负载能力、工作空间、速度和循环时间、定位精度等。尤其对于大负载机器人（一般负载在100kg以上）来说，平衡问题以及运动稳定性问题一直是行业内关注的焦点所在。目前大负载机器人基本上都采用串联结构，其机器人本体结构一般都在数吨以上，而其除去底座以及大臂减速机等的重量占到整个机器人重量的一半左右，这些重量加上负载重量光是重力就会对二轴减速机产生一个很大的扭矩，如果不采用平衡缸装置来平衡部分扭矩，对二轴电机将会有很大要求。

现有技术中工业机器人采用的平衡缸装置多为氮气平衡缸，这种平衡缸压力机正常工作时，平衡缸内流速较高，缸内气体不断被压缩或者压缩空气经由平衡缸进气口会不断充入缸内，如处理不当容易导致平衡缸温升较高；而且为了防止缸体内高压气体的泄露，对密封、压力充注和调节方面都提出了更高的要求。因此，在相关领域中亟需寻找更为完善的平衡方式，以实现对包括大负载机器人在内的工业机器人的大臂平衡，并提高系统稳性。

实用新型内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本实用新型的目的在于提出一种工业机器人大臂平衡缸装置，其中通过对关键组件的设计，能够方便、有效地平衡机器人大臂的扭矩，同时可通过气压阻尼组件增加系统阻尼，并具备结构紧凑、便于维护和系统稳定性高等优点。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种工业机器人大臂平衡缸装置，该平衡缸装置包括缸体、活塞和扭力支撑杆，其特征在于：

所述缸体由上缸盖、下缸盖和外筒共同组成，并在其内部构成密封气压系统，所述活塞设置在缸体内部；

所述活塞和下缸盖各自的端面分别呈多级阶梯结构，对应于各级阶级结构在活塞与下缸盖之间套设有扭簧，并且这些扭簧中彼此相邻者的螺旋线方向相反；

所述扭力支撑杆套装在所述活塞端面的中央位置，其一端与工业机器人的大臂联接，另外一端安装在位于缸体内部一端的支撑杆套筒内，由此带动活塞一同移动。

作为进一步优选地，所述活塞和下缸盖各自的端面分别呈三级阶梯结构，其中在活塞端面的阶梯结构上还开有使活塞端面两侧气体相连通的通孔。

作为进一步优选地，所述下缸盖通过焊接方式与外筒相连，所述上缸盖通过螺纹方式与外筒相连且予以密封。

作为进一步优选地，所述扭力支撑杆的一端通过叉头与机器人大臂联接，其另外一端通过挡块确保处于支撑杆套筒内。

作为进一步优选地，所述上缸盖与外筒之间、下缸盖与支撑杆套筒之间、以及支撑杆套筒与扭力支撑杆之间均设置有密封圈。

作为进一步优选地，所述下缸盖与支撑杆套筒之间、支撑杆套筒与扭力支撑杆之间、以及扭力支撑杆与活塞之间均设置有耐磨环。

总体而言，通过本实用新型所构思的以上技术方案与现有技术相比，主要具备以下的技术优点：

1、通过在平衡缸内部设置多个扭簧，当机器人大臂转动时，扭力支撑杆和活塞将带动平衡缸转动，在此过程中扭簧产生与大臂扭矩方向相反的扭矩，以此方式能够方便地实现对重力扭矩的平衡，并可通过更换扭簧类型及其设置方式来适应不同的应用场合；

2、通过在活塞端面上开设通孔形成气压阻尼组件，相应可增加整体平衡缸的阻尼，使得整个平衡系统更为稳定；

3、按照本实用新型的平衡缸装置整体结构紧凑，可显著减少对二轴电机的功率要求，同时整个装置的组件互换性高，便于设备维护及检修，因而尤其适用于包括大负载机器人在内的各类工业机器人的大臂平衡或类似用途。

附图说明

图1是按照本实用新型优选实施方式的工业机器人大臂平衡缸装置的整体结构剖视图；

图2是将图1中所示的平衡缸装置安装至机器人大臂后的示意图；

图3是用于显示按照本实用新型的平衡缸装置在使用时的不同状态示意图，其中3a显示了重力力矩相对于机器人大臂回转轴线呈逆时针方向时的状态，3b显示了重力力矩经过机器人大臂回转轴线时的状态，3c显示了重力力矩相对于机器人大臂回转轴线呈顺时针方向时的状态。

在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：