[发明专利]一种机械臂的自动平衡调节系统

说明书

技术领域

本发明具体涉及一种机械臂的自动平衡调节系统。

背景技术

机械臂是目前在机械人技术领域中得到最广泛实际应用的自动化机械装置，在工业制造、医学治疗、娱乐服务、军事、半导体制造以及太空探索等领域都能见到它的身影。尽管它们的形态各有不同，但它们都有一个共同的特点，就是能够接受指令，精确地定位到二维或三维空间上的某一点进行作业。

例如在工程机械中挖掘机或悬臂式吊车上的机械臂在工作过程中需要克服重力的影响，其在起落过程中的自重常常会消耗很多机械动力做无用功，这些动力几乎占到总能耗的50％，这种情况既浪费能耗，还影响挖掘机或悬臂式吊车的工作效率，目前现有解决办法是在设计上优化工作过程参数尽量减小机械手终端在重力方向上的工作行程。但这种方法依然没有彻底地将该上述问题得以有效解决。

发明内容

本发明的目的是提供一种机械臂的自动平衡调节系统，以解决现有机械臂与液压系统相结合时，结构冗余，占地面积大且运行灵活性差，因机械臂自身重量在运动时会做无用功，此无用功会消耗大量机械动力且无法有效实现自动平衡调节的过程的问题。

本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是：

一种机械臂的自动平衡调节系统，它包括至少一个机械臂、至少一个液压缸组件、液压驱动系统、智能控制系统和多个蓄能器，智能控制系统的信号输出端发出控制信号给液压驱动系统，液压驱动系统控制至少一个液压缸的运动，每个机械臂配合设置有一个液压缸组件，液压缸组件运动带动机械臂运动，至少一个液压缸组件的上方安装有多个蓄能器，所述蓄能器用于将机械臂下落时产生的重力势能进行储存，并为机械臂上升提供能量；

一个液压缸组件上对应设置有两个蓄能器；

液压缸组件包括第一组成缸、第二组成缸、第一活塞、第二活塞、缸间联接体、过渡活塞杆、第一活塞杆、第二活塞杆、联接环、第一销轴、第一端盖、第二端盖、两个万向联轴节，所述第一组成缸和第二组成缸之间固定连接有缸间联接，所述第一组成缸内穿设有第一活塞杆，第一组成缸远离缸间联接体的一端设置有第一端盖，第一活塞杆上套装有第一活塞，第一活塞杆的一端处于第一组成缸外固定连接有联接环，联接环内插设有第一销轴；第二组成缸内穿设有第二活塞杆，第二活塞杆上套装有第二活塞，缸间联接体沿其轴向方向加工有活塞杆过度孔，所述过渡活塞杆穿设在活塞杆过度孔内，过渡活塞杆的一端与第一活塞杆的另一端通过一个万向联轴节固定连接，过渡活塞杆的另一端与第二活塞杆通过另一个万向联轴节固定连接，第二组成缸远离缸间联接体的一端设置有第二端盖，缸间联接体的外壁上加工有第一液压缸螺纹孔和两个并列设置的辅助螺纹孔，每个辅助螺纹孔上对应连接有一个蓄能器，蓄能器位于缸间联接体的上方；

蓄能器包括蓄能缸体、缸内活塞、螺环、紧固螺栓、蓄能导向环、蓄能密封圈和两个蓄能端盖，所述蓄能缸体内设置有缸内活塞，缸内活塞将蓄能缸体内分隔为液室和气室，缸内活塞朝向气室的一端面加工有凹槽，所述蓄能缸体的一端通过螺环固定连接有一个蓄能端盖，一个所述蓄能端盖上加工有第二液压缸螺纹孔，第二液压缸螺纹孔与液室连通，所述蓄能缸体的另一端通过紧固螺栓固定连接有另一个蓄能端盖，另一个所述蓄能端盖上加工有第三液压缸螺纹孔，第三液压缸螺纹孔与气室连通。

智能控制系统包括PLC控制器、操作面板和传感器，传感器的采集信号输出端连接PLC控制器的采集信号输入端，PLC控制器的控制信号输出端连接操作面板的控制信号输入端。

本发明与现有技术相比的有益效果：

1、本发明是机电液气和控制的一体化技术系统，本发明有效降低机械臂在升降过程中产生的无用功，通过在液压缸组件上附加蓄能器以平衡机械臂的重力，使机械臂在重力作用下做正功时通过蓄能器积蓄能量，做负功时通过蓄能器释放能量，从而有效降低机械臂做无用功的耗能量，起到节能减排的效果，同时将工程机械效率提高30％。

2、本发明中液压缸组件上设置的蓄能器是采用分体结构。液压缸组件中的蓄能缸体与蓄能器中的蓄能缸体之间用缸间联接体加螺环的连接方式以螺栓连接起来。为了减小液压缸组件中第一活塞、第二活塞、第一活塞杆、第二活塞杆、和活塞杆过度孔之间的误差干扰，过度活塞杆的两端分别用万向联轴节与第一活塞杆、第二活塞杆相联接。