[发明专利]应用于工业机器人的并联压缩弹簧式双作用平衡缸

说明书

本发明提供了一种应用于工业机器人的并联压缩弹簧式双作用平衡缸，包括：柄轴、缸轴、缸体、摇臂、垫环、活塞以及至少一个压缩弹簧；缸轴的第一端与柄轴的一端紧固连接，缸轴的第二端穿过缸体顶端的缸盖进入缸体内部与垫环相连，并从缸体底端的缸盖穿出；缸体内部的顶端和底端分别安装有活塞，至少一个压缩弹簧安装在缸体内部的两个活塞之间；柄轴通过连接机构与摇臂相连，摇臂与工业机器人的大臂相连。本发明中的平衡缸通过设置可动的缸体结构，以及在缸体中设置双活塞，从而实现了平衡缸的拉伸或者压缩双向平衡作业。本发明中的平衡缸结构简单紧凑，制作成本低、简单易行，并且不限制机器人臂杆运动范围，适用性广。

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，具体地，涉及应用于工业机器人的并联压缩弹簧式双作用平衡缸。

背景技术

为减小工业机器人的驱动力矩，增加机器人的运动平衡性，在机器人的大臂、小臂甚至腕连接机构上都需要设置平衡装置。从机械驱动的合理性、安全性考虑，机器人的平衡装置还有助于在动力被突然切断时降低对刹车装置的依赖。因此，平衡装置对提高机器人的总体性能和动态特性都十分重要，也是简化编程和控制的重要措施。常见的机器人臂杆平衡技术主要有四种：质量平衡法、弹簧平衡法、气动或液压平衡法，以及平衡力矩电机法。

质量平衡法是指：通过配重来实现机器人臂杆的平衡，质量平衡法成本低廉，简单易行。缺点是只能单向平衡(臂杆质心与配重质心位于臂杆转轴两侧)，而且会增加了机器人腰部转动惯量，限制了机器人臂杆的运动范围，降低了机器人的运动精度。

弹簧平衡法是指：通过拉伸弹簧或压缩弹簧实现机器人臂杆的平衡，弹簧平衡法简单可靠，机器人腰部转动惯量小。缺点是弹簧平衡装置只是单向平衡：拉伸弹簧只在弹簧受拉时起作用；压缩弹簧只在弹簧受压时起作用。在一定程度上限制了机器人臂杆的运动范围。

气动或液压平衡法是指：通过气动缸或液压缸结合特定阀门作用实现机器人臂杆平衡，缺点是反应速度较慢，不适合高速运行的工业机器人使用。

平衡力矩电机法是指：通过使用平衡力矩电机实现机器人臂杆平衡，缺点是成本较高，不利于推广。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种应用于工业机器人的并联压缩弹簧式双作用平衡缸。

根据本发明提供的应用于工业机器人的并联压缩弹簧式双作用平衡缸，包括：柄轴、缸轴、缸体、摇臂、垫环、活塞以及至少一个压缩弹簧；其中：

所述缸体的两端分别设置有密封的缸盖，所述缸轴的第一端与柄轴的一端紧固连接，所述缸轴的第二端穿过所述缸体顶端的缸盖进入缸体内部与垫环相连并从所述缸体底端的缸盖穿出；所述缸体内部的顶端和底端分别安装有活塞，且所述垫环位于所述缸体的底端的缸盖和活塞之间，所述至少一个压缩弹簧安装在缸体内部的两个活塞之间；所述柄轴通过连接机构与摇臂相连，所述摇臂与工业机器人的大臂相连。

可选地，所述压缩弹簧包括三组同轴安装的压缩弹簧，分别记为：压缩弹簧A、压缩弹簧B、压缩弹簧C；其中，所述压缩弹簧A的内径大于所述压缩弹簧B的内径，所述压缩弹簧B的内径大于压缩弹簧C的内径。

可选地，所述连接机构包括：两个轴承B、内筒、外筒；所述柄轴上安装有两个轴承B，所述两个轴承B之间同轴安装有内筒、外筒，所述摇臂通过两个轴承B、内筒、外筒与柄轴相连。

可选地，还包括：压盖和两个端盖，所述两个端盖分别通过沉头螺钉安装在所述柄轴的两端；所述压盖位于柄轴远离缸轴的一端的端面上，所述摇臂的一端经螺钉B、弹簧垫片与压盖连接。

可选地，还包括：缸座、缸销，所述缸销经轴承A与缸体的外壁相连；所述缸销通过螺钉B、弹簧垫圈A与缸座相连；所述缸座通过螺钉A和弹簧垫圈C与工业机器人的腰盘相连。