[实用新型]工业机器人第二关节平衡机构

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种工业机器人第二关节平衡机构。

背景技术

在多关节重负载和大负载工业机器人中，第二关节的平衡机构是不可或缺的部分，它主要用来平衡关节的重力负载扭矩M，降低关节对动力的需求，从而可以选用功率小，价格低廉的电机和减速机，达到节能减耗的目的，同时又不会降低机器人关节的加速性能。

目前，工业机器人上使用的平衡机构主要有两种类型，一种是使用钢制卷制压缩弹簧，第二种是使用平衡块。使用钢制卷制压缩弹簧的平衡机构，其工作原理是利用压缩弹簧对外提供拉力，形成与关节重力负载扭矩M方向相反的扭矩N，以降低关节的合成扭矩，该方案虽然能够起到平衡作用，但由于要提供较大的出力，弹簧尺寸较大，导致整个平衡机构体积庞大、成本高；使用平衡块的平衡机构，其工作原理是利用平衡块自身的重力，对关节产生与关节重力负载扭矩M方向相反的扭矩N，以降低关节的合成扭矩，由于要提供较大的反向平衡扭矩N，平衡块的重量重，体积大，重心距关节旋转轴距离远，故其运动轨迹对外部空间要求很大（详见图5），对外部设备和操作人员来说，也是一个极大的安全隐患。

实用新型内容

本实用新型所要解决的问题，在于克服现有技术存在的缺陷，提供一种工业机器人第二关节平衡机构，采用氮气弹簧支撑产生反向扭矩的方式，体积小，成本低，运行动作可靠。

本实用新型工业机器人第二关节平衡机构，包括氮气弹簧和连接杆I、连接杆II，其特征是：氮气弹簧的两端分别连接连接杆I和连接杆II，连接杆I的另一端铰接在大臂上，连接杆II的另一端铰接在转座上；连接杆I与大臂的铰接点、连接杆II与转座的铰接点和第二关节旋转轴构成三角支撑。

当大臂绕第二关节旋转轴旋转时，大臂和转座通过连接杆I和连接杆II对氮气弹簧施加压力，氮气弹簧对大臂反向输出推力，由于存在力臂Y，形成与关节重力负载扭矩M相反的扭矩N，实现平衡关节重力负载扭矩的目的。

本实用新型机构，采用氮气弹簧支撑产生反向扭矩的方式，体积小，成本低，运行动作可靠。平衡机构运行轨迹占用空间小，不会对外部人员和设备形成运动的安全隐患。

附图说明

图1本实用新型工业机器人第二关节平衡机构结构示意图。

图2是图1A-A剖面图。

图3是图2的I部位局部放大图。

图4是图2的II部位局部放大图。

图1-4中：1-大臂，2-关节旋转轴线，3-氮气弹簧，4-转轴Ⅱ旋转轴线，5-转座，6-连接杆Ⅱ，7-连接杆Ⅰ，8-转轴Ⅰ旋转轴线，9-密封件，9′-密封件，10-大臂轴承，10′-固定座轴承，11-转轴Ⅰ，12-大臂轴承外圈挡圈，12′-固定座轴承外圈挡圈，13-大臂轴承内圈挡圈，13′-固定座轴承内圈挡圈，14-固定座，15-转轴Ⅱ，16-平衡块，17-平衡块上的一个点，20-J2关节负载重心。

图5是平衡块平衡机构运行轨迹示意图（大空间轨迹）。

图6是本实用新型第二关节平衡机构运行轨迹示意图（小空间轨迹）。

具体实施方式

下面结合图1对本实用新型的具体实施方式做进一步的说明。

如图1-4所示，氮气弹簧3一侧与连接杆Ⅰ7连接，转轴Ⅰ11固定在大臂1上，连接杆Ⅰ7通过大臂轴承10和转轴Ⅰ11与大臂1形成铰链连接，连接杆Ⅰ7通过大臂轴承10可以绕转轴Ⅰ11转动。

氮气弹簧3另一侧与连接杆Ⅱ6连接，转轴Ⅱ15固定在固定座14上，固定座14固定在转座5上，连接杆Ⅱ6通过固定座轴承10′和转轴Ⅱ15与转座5上的固定座14形成铰链连接，连接杆Ⅱ6通过固定座轴承10′可以绕转轴Ⅱ15转动。

连接杆Ⅱ6与转轴Ⅱ15之间通过固定座轴承10′转动，固定座轴承10′内圈需通过转轴Ⅱ15的台阶和固定座轴承内圈挡圈13′轴向定位，固定座轴承10′外圈通过连接杆Ⅱ6的台阶和固定座轴承外圈挡圈12′轴向定位。

连接杆Ⅰ7与转轴Ⅰ11之间通过大臂轴承10转动，大臂轴承10内圈通过转轴Ⅰ7的台阶和大臂轴承内圈挡圈13轴向定位，大臂轴承10外圈两侧与连接杆Ⅰ7之间须留有大臂轴承10短距离的轴向游动的空间；或者大臂轴承10外圈通过连接杆Ⅰ的台阶和大臂轴承外圈挡圈12轴向定位，大臂轴承10内圈与转轴Ⅰ之间须留有大臂轴承10短距离的轴向游动的空间。