專利名稱：平衡機(jī)構(gòu)及應(yīng)用該平衡機(jī)構(gòu)的機(jī)器人的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種結(jié)構(gòu)簡單且平衡性及穩(wěn)定性高的平衡機(jī)構(gòu)及應(yīng)用該平衡機(jī)構(gòu)的機(jī)器人。
背景技術(shù)：
工業(yè)機(jī)器人被廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造、組裝、噴涂等工業(yè)制程中，用以代替人工的繁重勞動(dòng)以及替代人工在有害環(huán)境下工作，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的機(jī)械化和自動(dòng)化。對(duì)于某些機(jī)械臂較長的機(jī)器人，其自重較重，其機(jī)械臂抓載的負(fù)重也較重，平衡性及穩(wěn)定性不高的機(jī)器人容易被損壞及發(fā)生事故。一般通過在機(jī)器人上安裝平衡機(jī)構(gòu)來提高機(jī)器人的平衡性及穩(wěn)定性。然而，現(xiàn)有的機(jī)器人上的平衡機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，裝配拆卸較為繁瑣。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述內(nèi)容，有必要提供一種結(jié)構(gòu)簡單且拆裝方便的平衡機(jī)構(gòu)。還有必要提供一種應(yīng)用該平衡機(jī)構(gòu)的機(jī)器人。一種平衡機(jī)構(gòu)，其包括平衡體，該平衡體為中空結(jié)構(gòu)且具有一個(gè)連通內(nèi)外的開口 ；該平衡機(jī)構(gòu)還包括拉桿組件及彈性件，該拉桿組件與彈性件一同收容于該平衡體內(nèi)，該拉桿組件的一端抵接于彈性件上，另一端由該彈性體的開口伸出；該拉桿組件通過該彈性件與該平衡體活動(dòng)裝設(shè)于一起，用以使彈性件產(chǎn)生一個(gè)平衡力矩。一種機(jī)器人，其包括基座、機(jī)架、機(jī)械臂及平衡機(jī)構(gòu)，該機(jī)架轉(zhuǎn)動(dòng)地設(shè)置于基座上，該機(jī)械臂的一端與該機(jī)架轉(zhuǎn)動(dòng)地連接于一起，該平衡機(jī)構(gòu)裝設(shè)于機(jī)架上，該平衡機(jī)構(gòu)包括裝設(shè)于機(jī)架上的平衡體。該平衡體為中空結(jié)構(gòu)且具有一個(gè)連通內(nèi)外的開口 ；該平衡機(jī)構(gòu)還包括拉桿組件及彈性件，該拉桿組件與彈性件一同收容于該平衡體內(nèi)，該拉桿組件的一端抵接于彈性件上，另一端由該彈性體的開口伸出并與該機(jī)械臂轉(zhuǎn)動(dòng)地連接；該拉桿組件通過該彈性件與該平衡體活動(dòng)裝設(shè)于一起，用以使彈性件產(chǎn)生一個(gè)與機(jī)械臂的重力矩平衡的力矩。本發(fā)明提供的平衡機(jī)構(gòu)，由平衡體及收容于平衡體內(nèi)的拉桿組件及彈性件構(gòu)成，結(jié)構(gòu)簡單且拆卸方便。應(yīng)用該平衡機(jī)構(gòu)的機(jī)器人的機(jī)械臂轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度時(shí)，由于該拉桿組件能夠于平衡體內(nèi)運(yùn)動(dòng)并擠壓該彈性件，該彈性件能產(chǎn)生與機(jī)械臂的重力矩平衡的力矩，很大程度上改善了機(jī)器人的平衡性能及穩(wěn)定性能。


圖1為本實(shí)施方式的機(jī)器人立體圖。圖2為本實(shí)施方式的機(jī)器人沿圖1中I1-1I線的剖視圖。圖3為本實(shí)施方式的機(jī)器人立體分解圖。圖4為本實(shí)施方式的機(jī)器人另一視角的立體分解圖。主要元件符號(hào)說明機(jī)器人100基座10減速器20機(jī)架30第一連接部31第二連接部33第三連接部35第一驅(qū)動(dòng)件40機(jī)械臂50連接端51安裝端52凸耳53樞接孔531第二驅(qū)動(dòng)件60平衡機(jī)構(gòu)70支撐架71固定端711支撐臂713平衡體73開口731缸體732固接塊734樞接部737抵持件735外接面7351過接孔7353內(nèi)接面7355第一抵持部7356第二抵持部7357安裝部7359拉桿組件75抵擋件751抵觸面7511過孔7513第一抵觸部7515第二抵觸部7517拉桿752主體部7521第一對(duì)接部7523第二對(duì)接部7525連接塊759連接部7591裝配部7592連接孔7593裝配孔7595彈性件78第一彈性單元781第二彈性單元785樞接件79
如下具體實(shí)施方式
將結(jié)合上述附圖進(jìn)一步說明本發(fā)明。
具體實(shí)施方式
請(qǐng)參閱圖1與圖2，本實(shí)施方式的工業(yè)機(jī)器人100包括基座10、減速器20、機(jī)架30、第一驅(qū)動(dòng)件40、機(jī)械臂50、第二驅(qū)動(dòng)件60及平衡機(jī)構(gòu)70。減速器20裝設(shè)于基座10上，機(jī)架30與減速器20連接以相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)地裝設(shè)于基座10上方。第一驅(qū)動(dòng)件40裝設(shè)于機(jī)架30上并與減速器20相接，用于驅(qū)動(dòng)機(jī)架30相對(duì)基座10旋轉(zhuǎn)。機(jī)械臂50的一端與機(jī)架30轉(zhuǎn)動(dòng)連接于一起。第二驅(qū)動(dòng)件60裝設(shè)于機(jī)架30上并與機(jī)械臂50相接，用以驅(qū)動(dòng)機(jī)械臂50相對(duì)機(jī)架30旋轉(zhuǎn)。平衡機(jī)構(gòu)70與機(jī)械臂50相鄰裝設(shè)于機(jī)架30上并與機(jī)械臂50轉(zhuǎn)動(dòng)連接，用以適時(shí)平衡機(jī)械臂50在工作過程中相對(duì)基座10的重力，改善工業(yè)機(jī)器人100的受力性能，提高工業(yè)機(jī)器人100運(yùn)行的平衡性。請(qǐng)一并參閱圖3與圖4，基座10大致呈圓柱狀，用于將工業(yè)機(jī)器人100安裝至地板或者類似物上及裝設(shè)減速器20。減速器20裝設(shè)于基座10上，在本實(shí)施方式中，采用剛性和平穩(wěn)性較好的RV減速器，以加強(qiáng)機(jī)器人100整體的平衡性及穩(wěn)定性。機(jī)架30與減速器20連接以相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)地裝設(shè)于基座10上方。機(jī)架30包括相互連接的第一連接部31及第二連接部33及第三連接部35。第一連接部31通過減速器20轉(zhuǎn)動(dòng)地連接于基座10上。第一連接部31的一端向外延伸凸設(shè)有裝配板311，用于裝設(shè)平衡機(jī)構(gòu)70。第一連接部31的另一端沿邊緣延伸彎折形成第二連接部33。第三連接部35大致呈弧形的條狀，其一端與第二連接部33遠(yuǎn)離第一連接部31的一端相連接，另一端與第一連接部31連接，用于加強(qiáng)支撐作用。第一驅(qū)動(dòng)件40裝設(shè)于機(jī)架30上，并與減速器20連接，用于驅(qū)動(dòng)機(jī)架30相對(duì)基座10繞垂直于基座10方向的第一旋轉(zhuǎn)軸線a轉(zhuǎn)動(dòng)。機(jī)械臂50包括一個(gè)連接端51及與該連接端51相對(duì)的安裝端52，機(jī)械臂50的連接端51鉸接于第二連接部33上遠(yuǎn)離第一連接部31的一端。機(jī)械臂50的連接端51上朝向機(jī)架30的裝配板311的一側(cè)凸設(shè)有一對(duì)凸耳53。每個(gè)凸耳53上貫通開設(shè)有樞接孔531。第二驅(qū)動(dòng)件60裝設(shè)于機(jī)架30的第二連接部33上并與機(jī)械臂50的連接端51相接，用以驅(qū)動(dòng)機(jī)械臂50相對(duì)機(jī)架30繞第二旋轉(zhuǎn)軸線b旋轉(zhuǎn)。在本實(shí)施方式中，第二旋轉(zhuǎn)軸線b垂直于第一旋轉(zhuǎn)軸線a設(shè)置。平衡機(jī)構(gòu)70活動(dòng)裝設(shè)于機(jī)架30的裝配板311上，且位于機(jī)械臂50的一側(cè)，平衡機(jī)構(gòu)70的一端對(duì)應(yīng)鉸接于機(jī)械臂50的連接端51上的凸耳53上，用以適時(shí)平衡機(jī)械臂50在工作過程中相對(duì)基座10的重力，提高工業(yè)機(jī)器人100運(yùn)行的平衡性及穩(wěn)定性。平衡機(jī)構(gòu)70包括支撐架71、平衡體73、拉桿組件75及彈性件78。平衡體73轉(zhuǎn)動(dòng)地裝設(shè)于支撐架71上，拉桿組件75收容于平衡體73內(nèi)，其部分伸出平衡體73外與機(jī)械臂50的凸耳53鉸接于一起。支撐架71裝設(shè)于機(jī)架30的裝配板311上，用于支撐平衡體73。在本實(shí)施方式中，支撐架71呈大致U形狀，其包括固定端711及沿固定端711兩端向外延伸的兩個(gè)支撐臂713。平衡體73的兩側(cè)與支撐架71的兩個(gè)支撐臂713轉(zhuǎn)動(dòng)連接，并位于機(jī)架30的裝配板311上方，平衡體73的一端與機(jī)械臂50的連接端51轉(zhuǎn)動(dòng)連接。在本實(shí)施方式中，平衡體73呈中空?qǐng)A柱體狀，其包括一個(gè)中空且一端形成有開口 731的缸體732及一個(gè)裝設(shè)于開口 731上的抵持件735。缸體732的外周緣上鄰近開口 731位置處環(huán)繞該開口 731相互間隔的凸設(shè)有若干固接塊734。缸體732的外周緣上鄰近其軸向方向的中部位置處對(duì)應(yīng)支撐架71上的兩個(gè)支撐臂713對(duì)稱地設(shè)有兩個(gè)樞接部737，以將缸體732與支撐架71的兩個(gè)支撐臂713樞接于一起。抵持件735呈圓盤狀，其固定裝設(shè)于缸體732上并罩設(shè)于缸體732的開口 731前方，抵持件735包括外接面7351及與外接面7351相對(duì)設(shè)置的內(nèi)接面7355。抵持件735的大致中央位置處貫通開設(shè)有過接孔7353。圍繞過接孔7353，內(nèi)接面7355上間隔凹設(shè)有環(huán)形的第一抵持部7356及第二抵持部7357，第二抵持部7357位于內(nèi)接面7355的邊緣部分。抵持件735的邊緣對(duì)應(yīng)平衡體73的固接塊734凸設(shè)有安裝部7359。安裝部7359與平衡體73的固接塊734固接于一起。拉桿組件75活動(dòng)裝設(shè)于平衡體73內(nèi)，其一端對(duì)應(yīng)伸出平衡體73并鉸接于機(jī)械臂50上，用以壓縮彈性件78。拉桿組件75包括抵擋件751、拉桿752、卡持件753及連接塊759。抵擋件751大致呈圓盤狀，其上形成有一個(gè)抵觸面7511。抵觸面7511的大致中央位置處貫通開設(shè)有過孔7513。抵觸面7511上圍繞過孔7513對(duì)應(yīng)抵持件735的第一抵持部7356凹設(shè)有第一抵觸部7515，對(duì)應(yīng)抵持件735的第一抵持部7356凹設(shè)有第二抵觸部7517。拉桿752大致為圓柱體狀，其包括主體部7521及凸設(shè)于主體部7521兩端的第一對(duì)接部7523及第二對(duì)接部7525。第一對(duì)接部7523與第二對(duì)接部7525大致呈圓柱體狀，與主體部7521同軸設(shè)置，且直徑小于主體部7521。第二對(duì)接部7525穿過抵擋件751的過孔7513，部分伸出過孔7513外。同時(shí)，主體部7521鄰近第二對(duì)接部7525的一端抵持于抵擋件751上。連接塊759包括連接部7591及與連接部7591連接設(shè)置的裝配部7592。連接部7591大致呈圓盤狀，其大致中央位置處貫通開設(shè)有連接孔7593。裝配部7592的端面上開設(shè)有一個(gè)裝配孔7595，其與拉桿752的第一對(duì)接部7523固接于一起。卡持件753大致呈環(huán)形，套設(shè)卡持于拉桿752的第二對(duì)接部7525的末端上。可以理解，拉桿752可以與抵擋件751及連接塊759 一體成型。可以理解，連接塊759也可以省略，即，拉桿752直接與機(jī)械臂50轉(zhuǎn)動(dòng)地連接。可以理解，抵持件735可以與平衡體73的內(nèi)側(cè)固定設(shè)置。彈性件78收容于平衡體73內(nèi)，并套設(shè)于拉桿752上，彈性件78的兩端分別抵持于拉桿組件75的抵擋件751及平衡體73的抵持件735上。在本實(shí)施方式中，彈性件78包括第一彈性單元781及收容于第一彈性單元781內(nèi)的第二彈性單元785。在本實(shí)施方式中，第一彈性單元781與第二彈性單元785為彈簧，拉桿752穿過第二彈性單元785。第一彈性單元781抵持于抵持件735的第二抵持部7357及抵擋件751的第二抵觸部7517之間。第二彈性單元785抵持于抵持件735的第一抵持部7356及抵擋件751的第一抵觸部7515之間。機(jī)器人100組裝時(shí)，將減速器20設(shè)置于基座10上，機(jī)架30設(shè)置于減速器20上，再將機(jī)械臂50設(shè)有凸耳53的連接端51轉(zhuǎn)動(dòng)地裝設(shè)于機(jī)架30的第二連接部33上。再將第一驅(qū)動(dòng)件40與第二驅(qū)動(dòng)件60對(duì)應(yīng)裝設(shè)于機(jī)架30上。將平衡機(jī)構(gòu)70的第二對(duì)接部7525穿過抵擋件751的過孔7513，并用卡持件753卡持于抵擋件751上。再將平衡機(jī)構(gòu)70的彈性件78套設(shè)到拉桿752上。將已經(jīng)裝配好的抵擋件751、彈性件78、拉桿752及卡持件753放入平衡體73內(nèi)。同時(shí)，拉桿752的主體部7521鄰近第一對(duì)接部7523的一端伸出平衡體73外。接著，將連接塊759與拉桿752裝設(shè)于一起。其后，將平衡機(jī)構(gòu)70的支撐架71裝設(shè)于機(jī)架30的裝配板311上，并將平衡體73轉(zhuǎn)動(dòng)地裝設(shè)于支撐架71的兩個(gè)支撐臂713上。最后，將樞接件79穿過機(jī)械臂50的樞接孔531及連接塊759的連接孔7593，將機(jī)械臂50與平衡機(jī)構(gòu)70鉸接于一起，即完成了機(jī)器人100的組裝過程。機(jī)器人100工作時(shí)，其機(jī)械臂50轉(zhuǎn)動(dòng)傾斜一定的角度，其會(huì)帶動(dòng)平衡機(jī)構(gòu)70旋轉(zhuǎn)一定的角度。拉桿752被拉動(dòng)朝平衡體73外運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)抵擋件751朝向抵持件735運(yùn)動(dòng)，并壓縮彈性件78，從而使彈性件78產(chǎn)生一個(gè)與機(jī)械臂50的重力矩平衡的力矩。本發(fā)明提供的平衡機(jī)構(gòu)70，由平衡體73及收容于平衡體73內(nèi)的拉桿組件75及彈性件78構(gòu)成，結(jié)構(gòu)簡單且安裝方便。彈性件78抵持于抵擋件751與抵持件735之間，拉桿752能夠帶動(dòng)抵擋件751運(yùn)動(dòng)并壓縮彈性件78。機(jī)械臂50轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度時(shí)，其帶動(dòng)平衡機(jī)構(gòu)70旋轉(zhuǎn)，平衡機(jī)構(gòu)70的彈性件78能適時(shí)產(chǎn)生與機(jī)械臂50的重力矩平衡的力矩，很大程度上改善了機(jī)器人100的平衡性能及穩(wěn)定性能?？梢岳斫?，抵持件735可以省略，可以將平衡體73的開口 731設(shè)置為半開口。另外，本領(lǐng)域技術(shù)人員還可在本發(fā)明精神內(nèi)做其它變化，當(dāng)然，這些依據(jù)本發(fā)明精神所做的變化，都應(yīng)包含在本發(fā)明所要求保護(hù)的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種平衡機(jī)構(gòu)，其包括平衡體，其特征在于該平衡體為中空結(jié)構(gòu)且具有一個(gè)連通內(nèi)外的開口 ；該平衡機(jī)構(gòu)還包括拉桿組件及彈性件，該拉桿組件與彈性件一同收容于該平衡體內(nèi)，該拉桿組件的一端抵接于彈性件上，另一端由該彈性體的開口伸出；該拉桿組件通過該彈性件與該平衡體活動(dòng)裝設(shè)于一起，用以使彈性件產(chǎn)生一個(gè)平衡力矩。
2.如權(quán)利要求1所述的平衡機(jī)構(gòu)，其特征在于該拉桿組件包括拉桿及抵擋件，該拉桿的一端與該抵擋件裝設(shè)于一起；其另一端伸出彈性體的開口。
3.如權(quán)利要求2所述的平衡機(jī)構(gòu)，其特征在于該平衡體包括缸體與抵持件，該抵持件裝設(shè)于該缸體上，該彈性件抵持于該抵擋件及該抵持件之間，該抵持件上貫通開設(shè)有一個(gè)過接孔，該拉桿穿過該過接孔。
4.如權(quán)利要求3所述的平衡機(jī)構(gòu)，其特征在于該彈性件包括第一彈性單元及收容于第一彈性單元內(nèi)的第二彈性單元，該拉桿穿過該第二彈性單元。
5.如權(quán)利要求4所述的平衡機(jī)構(gòu)，其特征在于該抵擋件形成有抵觸面，該抵觸面上間隔凹設(shè)有第一抵觸部及第二抵觸部，其中第二抵觸部位于抵觸面的邊緣，該抵持件對(duì)應(yīng)抵擋件的第一抵觸部凹設(shè)有第一抵持部，對(duì)應(yīng)抵擋件的第二抵觸部凹設(shè)有第二抵持部，該第一彈性單元抵持于該抵持件的第二抵持部及該抵擋件的第二抵觸部之間，該第二彈性單元抵持于該抵持件的第一抵持部及該抵擋件的第一抵觸部之間。
6.一種機(jī)器人，其包括基座、機(jī)架、機(jī)械臂及平衡機(jī)構(gòu)，該機(jī)架轉(zhuǎn)動(dòng)地設(shè)置于基座上，該機(jī)械臂的一端與該機(jī)架轉(zhuǎn)動(dòng)地連接于一起，該平衡機(jī)構(gòu)裝設(shè)于機(jī)架上，該平衡機(jī)構(gòu)包括裝設(shè)于機(jī)架上的平衡體，其特征在于該平衡體為中空結(jié)構(gòu)且具有一個(gè)連通內(nèi)外的開口 ；該平衡機(jī)構(gòu)還包括拉桿組件及彈性件，該拉桿組件與彈性件一同收容于該平衡體內(nèi)，該拉桿組件的一端抵接彈性件，另一端由該彈性體的開口伸出并與該機(jī)械臂轉(zhuǎn)動(dòng)地連接；該拉桿組件通過該彈性件與該平衡體活動(dòng)裝設(shè)于一起，用以使彈性件產(chǎn)生一個(gè)與機(jī)械臂的重力矩平衡的力矩。
7.如權(quán)利要求6所述的機(jī)器人，其特征在于該平衡機(jī)構(gòu)還包括一個(gè)支撐架，該支撐架裝設(shè)于機(jī)架上，該平衡體與該支撐架轉(zhuǎn)動(dòng)地連接。
8.如權(quán)利要求7所述的機(jī)器人，其特征在于該支撐架包括固定端及沿固定端兩端向外延伸的兩個(gè)支撐臂，該兩個(gè)支撐臂與平衡體樞接于一起。
9.如權(quán)利要求6所述的機(jī)器人，其特征在于該機(jī)械臂朝向平衡機(jī)構(gòu)的一側(cè)凸設(shè)有一對(duì)凸耳，該凸耳與該拉桿組件樞接于一起。
10.如權(quán)利要求6所述的機(jī)器人，其特征在于該機(jī)器人還包括減速器，該減速器裝設(shè)于基座上，該機(jī)架與減速器連接相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)地裝設(shè)于基座上方。
全文摘要
一種平衡機(jī)構(gòu)，其包括平衡體，該平衡體為中空結(jié)構(gòu)且具有一個(gè)連通內(nèi)外的開口；該平衡機(jī)構(gòu)還包括拉桿組件及彈性件，該拉桿組件與彈性件一同收容于該平衡體內(nèi)，該拉桿組件的一端抵接于彈性件上，另一端由該彈性體的開口伸出；該拉桿組件通過該彈性件與該平衡體活動(dòng)裝設(shè)于一起，用以使彈性件產(chǎn)生一個(gè)平衡力矩。本發(fā)明提供的平衡機(jī)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡單、安裝方便且平衡性能及穩(wěn)定性能高。本發(fā)明還提供了一種應(yīng)用該平衡機(jī)構(gòu)的機(jī)器人。
文檔編號(hào)B25J18/00GK102990677SQ201110268970
公開日2013年3月27日 申請(qǐng)日期2011年9月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月13日
發(fā)明者龍波 申請(qǐng)人:鴻富錦精密工業(yè)(深圳)有限公司, 鴻海精密工業(yè)股份有限公司