[发明专利]机械臂扭矩平衡装置

说明书

本发明公开了机械臂扭矩平衡装置，包括扭力板，扭力板上开设有绕中心轴孔呈螺旋状分布的涡卷扭簧槽，涡卷扭簧槽使扭力板形成涡卷扭簧的结构，扭力板的中心轴孔套设在减速机的输出轴或者机械臂的旋转轴上，并将扭力板固定在减速机或者机械臂上。该机械臂扭矩平衡装置不仅结构简单、安装方便、实用性强，而且可以在机械臂设计负荷量不变的前提下，大幅降低驱动机械臂运转的电机、减速机的功率和扭矩，从而降低功耗、体积和成本。

技术领域

本发明涉及机械制造相关领域，特别是机械臂扭矩平衡装置。

背景技术

在现代化的工业生产以及机械人技术领域，机械臂都得到了广泛的应用。尽管现在机械臂的结构、尺寸以及功能都各有不同，但机械臂在工作时，都是通过接受指令后，精确地定位到二维或三维空间上的某一位置来完成操作。

现有的机械臂通常都采用电机配合减速机的方式进行驱动控制，电机、减速机的输出功率或扭矩是根据机械臂的自重、负载重量产生的扭矩及需要的加速度来设计选型的。从成本、功耗和体积上考虑都希望能以较小的功率负载更大的负荷。在这些影响电机负荷同时又没有正面作用的就是由机械臂的自重带来的扭矩。因此，需要设计一种装置，在不降低设计机械臂负载能力的前提下降低电机、减速机功率和扭矩，从而降低机械臂、电机及减速机的功耗、体积和成本。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的上述不足而提供一种结构简单、安装方便的机械臂扭矩平衡装置，该装置不仅可以有效提高机械臂的工作效率，而且能够降低机械臂的制造成本，减小机械臂的体积。

本发明的技术方案是：机械臂扭矩平衡装置，扭力板上开设有绕中心轴孔呈螺旋状分布的涡卷扭簧槽，涡卷扭簧槽使扭力板形成涡卷扭簧的结构，扭力板的中心轴孔套设在减速机的输出轴或者机械臂的旋转轴上，并将扭力板固定在减速机或者机械臂上。

本发明具有以下优点：

1、在机械臂自重、负荷作用下，扭力板上的涡卷扭簧结构会随之扭曲蓄力，而减速机在机械臂悬停或运动时，涡卷扭簧结构的扭曲蓄力可以消除机械臂自重部分负荷，从而达到降低电机、减速机扭矩的目的。随着机械臂角度的转动，涡卷扭簧可跟随转的角度改变扭矩，自动平衡掉机械臂自重产生的扭矩。保障机械臂的静扭矩全部是由于负荷产生的；

2、本发明结构简单、占用空间小，可以直接加装在减速机输出端或者机械臂的旋转座上，不会妨碍机械臂的动作。

进一步，扭力板的中心轴孔套设在减速机的输出轴上，扭力板固定在减速机的输出轴端面和/或机械臂的输入孔端面上。

进一步，扭力板的中心轴孔套设在机械臂的旋转轴上，扭力板固定在机械臂的旋转轴端面和/或旋转底座端面上。

进一步，将两块扭力板以对称的方式拼接后，安装在减速机的输出端面上。

进一步，将两块扭力板对称的方式安装在机械臂旋转轴的一端或者两端上。

由于机械臂可以从垂直状态向两侧运动，因此机械臂自重以及负荷可能对减速机产生方向相反的扭矩，而同时将两块扭力板以对称的方式配合安装后，两块对称的扭力板内的涡卷扭簧结构的旋向不同，因此可以消除掉减速机受到的不同方向的扭矩。

进一步，扭力板通过螺接、铆接、焊接或者粘接的方式与减速机的输出端面或者机械臂的旋转座端面相连。

进一步，扭力板的中心轴孔与减速机的输出轴或者机械臂的旋转轴通过键连接、型轴连接、过盈连接或者粘接的方式相连并传递扭矩。

进一步，相邻的两条涡卷扭簧槽上还设有相对应的限位槽和限位块。限位槽和限位块的设置可以避免因机械臂过载或者误操作而产生的事故。