本發(fā)明專利技術(shù)公開了氣壓式弧塞型回轉(zhuǎn)平衡裝置及其對關(guān)節(jié)的回轉(zhuǎn)平衡方法。關(guān)節(jié)臂常用的重力式和彈簧式平衡方式，存在使關(guān)節(jié)臂的質(zhì)量和慣性增加，以及使關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)體積增大的問題。本發(fā)明專利技術(shù)包括回轉(zhuǎn)缸體、弧塞桿、密封導(dǎo)向塞、密封導(dǎo)向塞墊片、弧形活塞、弧形活塞墊圈、氣腔充氣閥和缸蓋。本發(fā)明專利技術(shù)由弧形活塞保持回轉(zhuǎn)缸體內(nèi)兩個氣腔體的氣壓平衡，弧形活塞兩側(cè)面積差形成單向壓力用于克服帶轉(zhuǎn)軸關(guān)節(jié)臂的偏重力矩，實(shí)現(xiàn)與關(guān)節(jié)臂回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的同步穩(wěn)定運(yùn)動，并且在工作時(shí)能穩(wěn)定在既定的回轉(zhuǎn)位置上，重量和慣性增量小，可直接套于關(guān)節(jié)臂軸系上，不會產(chǎn)生使關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)體積增大的問題。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
氣壓式弧塞型回轉(zhuǎn)平衡裝置及其對關(guān)節(jié)的回轉(zhuǎn)平衡方法
本專利技術(shù)屬于機(jī)器人
，具體涉及一種氣壓式弧塞型回轉(zhuǎn)平衡裝置及其對關(guān)節(jié)的回轉(zhuǎn)平衡方法。
技術(shù)介紹
對于機(jī)器人的機(jī)械臂、關(guān)節(jié)式坐標(biāo)測量機(jī)的關(guān)節(jié)臂等回轉(zhuǎn)機(jī)械結(jié)構(gòu)，工作時(shí)，其相鄰的關(guān)節(jié)臂在關(guān)節(jié)處需要做回轉(zhuǎn)運(yùn)動。由于關(guān)節(jié)式坐標(biāo)測量機(jī)的關(guān)節(jié)臂運(yùn)動屬于被動式，需要依賴工作人員手動的操作，當(dāng)關(guān)節(jié)臂回轉(zhuǎn)時(shí)，其重心會隨回轉(zhuǎn)運(yùn)動而發(fā)生位置變化，若沒有設(shè)置回轉(zhuǎn)平衡裝置，關(guān)節(jié)臂回轉(zhuǎn)時(shí)會產(chǎn)生變化的偏重力矩，這不僅對機(jī)器運(yùn)動造成了不利的影響，而且在被動式測量機(jī)的使用上，不利于人工的測量操作。因此，需要設(shè)計(jì)一套有效的平衡裝置來克服關(guān)節(jié)臂回轉(zhuǎn)機(jī)械結(jié)構(gòu)的自身重量，使其能穩(wěn)定運(yùn)動，并且在工作時(shí)能穩(wěn)定在既定的回轉(zhuǎn)位置上。在實(shí)際應(yīng)用中，關(guān)節(jié)臂常用的平衡方式是重力式和彈簧式，來克服自身重力以及保證回轉(zhuǎn)穩(wěn)定，但這兩種方式都會存在使關(guān)節(jié)臂的質(zhì)量和慣性增加，以及使關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)體積增大的問題，并且彈簧式結(jié)構(gòu)加工復(fù)雜，成本較高。因此設(shè)計(jì)一種新型的回轉(zhuǎn)平衡裝置用于關(guān)節(jié)式坐標(biāo)測量機(jī)的回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)上十分必要。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡單、使用方便的氣壓式弧塞型回轉(zhuǎn)平衡裝置及其對關(guān)節(jié)的回轉(zhuǎn)平衡方法。本專利技術(shù)解決技術(shù)問題采取的技術(shù)方案是：本專利技術(shù)氣壓式弧塞型回轉(zhuǎn)平衡裝置，包括回轉(zhuǎn)缸體、弧塞桿、密封導(dǎo)向塞、密封導(dǎo)向塞墊片、弧形活塞、弧形活塞墊圈、氣腔充氣閥和缸蓋。所述的回轉(zhuǎn)缸體包括一體成型的內(nèi)缸筒、外缸筒、缸座、隔肋板一和隔肋板二；所述的外缸筒套置在內(nèi)缸筒外，并與內(nèi)缸筒通過呈圓環(huán)形的缸座連接；缸座內(nèi)徑等于內(nèi)缸筒內(nèi)徑；間距設(shè)置的隔肋板一和隔肋板二將內(nèi)、外缸筒之間的空間分隔成弧形腔一和弧形腔二；內(nèi)缸筒和外缸筒位于弧形腔二內(nèi)的弧段均開設(shè)有弧形槽；氣腔充氣閥固定在缸座的充氣孔中，所述的充氣孔開設(shè)在缸座位于弧形腔一內(nèi)的弧段處；所述的密封導(dǎo)向塞設(shè)置在弧形腔一內(nèi)，并與隔肋板二固定；所述的密封導(dǎo)向塞墊片與密封導(dǎo)向塞固定；所述的弧塞桿由兩根弧形桿和兩塊固定塊組成；弧塞桿的一根弧形桿穿過隔肋板二、密封導(dǎo)向塞以及密封導(dǎo)向塞墊片位置對應(yīng)的一個弧形過孔，另一根弧形桿穿過隔肋板二、密封導(dǎo)向塞以及密封導(dǎo)向塞墊片位置對應(yīng)的另一個弧形過孔；弧形桿位于弧形腔二內(nèi)的一端設(shè)有一體成型的伸出桿；兩根弧形桿位于弧形腔一內(nèi)的一端通過一塊固定塊固定連接；兩根弧形桿的伸出桿通過另一塊固定塊固定連接，且伸出桿伸入內(nèi)缸筒的弧形槽內(nèi)；兩塊固定塊上均開設(shè)有兩個安裝孔，且設(shè)置在弧形腔一內(nèi)的固定塊上開設(shè)有通氣孔；弧形活塞的兩個螺紋孔與設(shè)置在弧形腔一內(nèi)的固定塊的兩個安裝孔分別通過螺釘連接；弧形活塞的兩個弧形面與外缸筒內(nèi)壁和內(nèi)缸筒外壁分別構(gòu)成滑動副；內(nèi)缸筒的一端設(shè)有一體成型的連接環(huán)；所述的連接環(huán)上開設(shè)有連接孔；設(shè)置在弧形腔二內(nèi)的固定塊遠(yuǎn)離外缸筒的側(cè)面為圓弧面；所述的圓弧面與連接環(huán)同軸設(shè)置，且圓弧面的半徑等于連接環(huán)的內(nèi)徑。弧形活塞將弧形腔一分隔成副氣腔和主氣腔；弧形活塞開設(shè)的通氣孔與設(shè)置在弧形腔一內(nèi)的固定塊的通氣孔連通；弧形活塞墊圈套于弧形活塞的凹槽上。圓環(huán)形的缸蓋與外缸筒可拆卸連接，缸蓋內(nèi)徑等于內(nèi)缸筒內(nèi)徑；缸蓋上設(shè)有密封環(huán)，密封環(huán)被內(nèi)缸筒、外缸筒、隔肋板一、隔肋板二以及弧形活塞壓緊。所述內(nèi)、外缸筒的長度相等。所述弧形腔一的弧長大于弧形腔二的弧長。所述密封導(dǎo)向塞的密封方式為油封。該氣壓式弧塞型回轉(zhuǎn)平衡裝置對關(guān)節(jié)的回轉(zhuǎn)平衡方法，具體如下：首先，將內(nèi)缸筒套于關(guān)節(jié)臂的回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)上，設(shè)置在弧形腔二內(nèi)的固定塊的兩個安裝孔均與關(guān)節(jié)臂回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)上的轉(zhuǎn)軸通過螺釘固定，連接環(huán)的連接孔與關(guān)節(jié)臂回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)上的基軸通過螺釘固定。然后，將關(guān)節(jié)臂的回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動至帶基軸關(guān)節(jié)臂與帶轉(zhuǎn)軸關(guān)節(jié)臂呈90度的位置，并通過設(shè)有壓力傳感器的支撐架對帶轉(zhuǎn)軸關(guān)節(jié)臂底部進(jìn)行支撐，壓力傳感器位于帶轉(zhuǎn)軸關(guān)節(jié)臂重心正下方；通過回轉(zhuǎn)缸體上的氣腔充氣閥向弧形腔一充入氣體，直至弧形腔一內(nèi)氣體壓強(qiáng)增大到壓力傳感器顯示的壓力為零時(shí)，關(guān)閉氣腔充氣閥；此時(shí)，弧形腔一內(nèi)氣體對弧形活塞兩側(cè)產(chǎn)生的壓力合力對回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的力矩、帶轉(zhuǎn)軸關(guān)節(jié)臂對弧形活塞的偏重力矩以及弧形活塞所受摩擦力對回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的力矩的合力矩為零，移開支撐在帶轉(zhuǎn)軸關(guān)節(jié)臂底部的支撐架，關(guān)節(jié)臂仍保持帶基軸關(guān)節(jié)臂與帶轉(zhuǎn)軸關(guān)節(jié)臂呈90度的位置上；關(guān)節(jié)臂進(jìn)行測量工作時(shí)，只要弧形活塞所受摩擦力還是靜摩擦力，回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動任意角度，弧形腔一內(nèi)氣體對弧形活塞兩側(cè)產(chǎn)生的壓力合力對回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的力矩、帶轉(zhuǎn)軸關(guān)節(jié)臂對弧形活塞的偏重力矩以及弧形活塞所受摩擦力對回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的力矩的合力矩就仍為零。進(jìn)一步，回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)所受合力矩為零的形成過程為：由于弧形活塞位于主氣腔的一側(cè)與弧塞桿連接，該側(cè)的表面與氣體的作用面積小于另一側(cè)表面與氣體的作用面積，且主氣腔與副氣腔通過弧形腔一內(nèi)固定塊的通氣孔以及弧形活塞的通氣孔連通，主氣腔與副氣腔內(nèi)的壓強(qiáng)相等，又因?yàn)闅怏w壓力為壓強(qiáng)與作用面積的乘積，因此，弧形活塞位于主氣腔的一側(cè)受到的氣體壓力大于另一側(cè)受到的氣體壓力，隨著充入弧形腔一內(nèi)氣體的增多，弧形腔一內(nèi)氣體對弧形活塞兩側(cè)產(chǎn)生的壓力合力逐漸增大且始終朝向主氣腔一側(cè)，從而氣體對弧形活塞兩側(cè)產(chǎn)生的壓力合力對回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的力矩逐漸增大，直到回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)所受合力矩為零。本專利技術(shù)具有的有益效果：本專利技術(shù)通過氣壓方式實(shí)現(xiàn)關(guān)節(jié)臂的回轉(zhuǎn)平衡，具體是由弧形活塞保持回轉(zhuǎn)缸體內(nèi)兩個氣腔體的氣壓平衡，弧形活塞兩側(cè)面積差形成單向壓力用于克服帶轉(zhuǎn)軸關(guān)節(jié)臂的偏重力矩，通過弧塞桿和回轉(zhuǎn)缸體的回轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)與關(guān)節(jié)臂回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的同步穩(wěn)定運(yùn)動，并且在工作時(shí)能穩(wěn)定在既定的回轉(zhuǎn)位置上。相比于常用的重力式和彈簧式的平衡方式，本專利技術(shù)回轉(zhuǎn)平衡裝置結(jié)構(gòu)簡單，重量和慣性增量小，效果可靠，并且采用的是中空式結(jié)構(gòu)，可直接套于關(guān)節(jié)臂軸系上，不會產(chǎn)生使關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)體積增大的問題。附圖說明圖1為本專利技術(shù)去除缸蓋后的端面視圖；圖2為本專利技術(shù)的側(cè)部視圖；圖3為本專利技術(shù)中弧塞桿與弧形活塞的裝配示意圖；圖4為本專利技術(shù)去除缸蓋后的結(jié)構(gòu)立體圖；圖中：1、副氣腔；2、回轉(zhuǎn)缸體；3、隔肋板一；4、連接環(huán)；5、弧塞桿；6、隔肋板二；7、密封導(dǎo)向塞；8、密封導(dǎo)向塞墊片；9、主氣腔；10、弧形活塞；11、弧形活塞墊圈；12、通氣孔；13、安裝孔；14、連接孔；15、氣腔充氣閥；16、缸蓋。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本專利技術(shù)作詳細(xì)說明。如圖1、2、3和4所示，氣壓式弧塞型回轉(zhuǎn)平衡裝置，包括回轉(zhuǎn)缸體2、弧塞桿5、密封導(dǎo)向塞7、密封導(dǎo)向塞墊片8、弧形活塞10、弧形活塞墊圈11、氣腔充氣閥15和缸蓋16。回轉(zhuǎn)缸體2包括一體成型的內(nèi)缸筒、外缸筒、缸座、隔肋板一3和隔肋板二6；外缸筒套置在內(nèi)缸筒外，并與內(nèi)缸筒通過呈圓環(huán)形的缸座連接；內(nèi)、外缸筒的長度相等；缸座內(nèi)徑等于內(nèi)缸筒內(nèi)徑；間距設(shè)置的隔肋板一3和隔肋板二6將內(nèi)、外缸筒之間的空間分隔成弧形腔一和弧形腔二；弧形腔一的弧長大于弧形腔二的弧長；內(nèi)缸筒和外缸筒位于弧形腔二內(nèi)的弧段均開設(shè)有弧形槽(便于在弧塞桿上安裝關(guān)節(jié)臂回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)上的轉(zhuǎn)軸時(shí)用)；氣腔充氣閥15固定在缸座的充氣孔中，用于在弧形腔一內(nèi)充入氮?dú)猓幻芊鈱?dǎo)向塞7設(shè)置在弧形腔一內(nèi)，并與隔肋板二6固定；密封導(dǎo)向塞墊片8與密封導(dǎo)向塞7固定，用于加固密封導(dǎo)向塞7和增強(qiáng)弧形腔一的氣密性；弧塞桿5由兩根弧形桿和兩塊固定塊組成；弧塞桿5的一根弧形桿穿過隔肋板二本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.氣壓式弧塞型回轉(zhuǎn)平衡裝置，包括回轉(zhuǎn)缸體、密封導(dǎo)向塞、密封導(dǎo)向塞墊片、弧形活塞墊圈、氣腔充氣閥和缸蓋；其特征在于：還包括弧塞桿和弧形活塞；所述的回轉(zhuǎn)缸體包括一體成型的內(nèi)缸筒、外缸筒、缸座、隔肋板一和隔肋板二；所述的外缸筒套置在內(nèi)缸筒外，并與內(nèi)缸筒通過呈圓環(huán)形的缸座連接；缸座內(nèi)徑等于內(nèi)缸筒內(nèi)徑；間距設(shè)置的隔肋板一和隔肋板二將內(nèi)、外缸筒之間的空間分隔成弧形腔一和弧形腔二；內(nèi)缸筒和外缸筒位于弧形腔二內(nèi)的弧段均開設(shè)有弧形槽；氣腔充氣閥固定在缸座的充氣孔中，所述的充氣孔開設(shè)在缸座位于弧形腔一內(nèi)的弧段處；所述的密封導(dǎo)向塞設(shè)置在弧形腔一內(nèi)，并與隔肋板二固定；所述的密封導(dǎo)向塞墊片與密封導(dǎo)向塞固定；所述的弧塞桿由兩根弧形桿和兩塊固定塊組成；弧塞桿的一根弧形桿穿過隔肋板二、密封導(dǎo)向塞以及密封導(dǎo)向塞墊片位置對應(yīng)的一個弧形過孔，另一根弧形桿穿過隔肋板二、密封導(dǎo)向塞以及密封導(dǎo)向塞墊片位置對應(yīng)的另一個弧形過孔；弧形桿位于弧形腔二內(nèi)的一端設(shè)有一體成型的伸出桿；兩根弧形桿位于弧形腔一內(nèi)的一端通過一塊固定塊固定連接；兩根弧形桿的伸出桿通過另一塊固定塊固定連接，且伸出桿伸入內(nèi)缸筒的弧形槽內(nèi)；兩塊固定塊上均開設(shè)有兩個安裝孔，且設(shè)置在弧形腔一內(nèi)的固定塊上開設(shè)有通氣孔；弧形活塞的兩個螺紋孔與設(shè)置在弧形腔一內(nèi)的固定塊的兩個安裝孔分別通過螺釘連接；弧形活塞的兩個弧形面與外缸筒內(nèi)壁和內(nèi)缸筒外壁分別構(gòu)成滑動副；內(nèi)缸筒的一端設(shè)有一體成型的連接環(huán)；所述的連接環(huán)上開設(shè)有連接孔；設(shè)置在弧形腔二內(nèi)的固定塊遠(yuǎn)離外缸筒的側(cè)面為圓弧面；所述的圓弧面與連接環(huán)同軸設(shè)置，且圓弧面的半徑等于連接環(huán)的內(nèi)徑；弧形活塞將弧形腔一分隔成副氣腔和主氣腔；弧形活塞開設(shè)的通氣孔與設(shè)置在弧形腔一內(nèi)的固定塊的通氣孔連通；弧形活塞墊圈套于弧形活塞的凹槽上；圓環(huán)形的缸蓋與外缸筒可拆卸連接，缸蓋內(nèi)徑等于內(nèi)缸筒內(nèi)徑；缸蓋上設(shè)有密封環(huán)，密封環(huán)被內(nèi)缸筒、外缸筒、隔肋板一、隔肋板二以及弧形活塞壓緊。...
【技術(shù)特征摘要】
1.氣壓式弧塞型回轉(zhuǎn)平衡裝置，包括回轉(zhuǎn)缸體、密封導(dǎo)向塞、密封導(dǎo)向塞墊片、弧形活塞墊圈、氣腔充氣閥和缸蓋；其特征在于：還包括弧塞桿和弧形活塞；所述的回轉(zhuǎn)缸體包括一體成型的內(nèi)缸筒、外缸筒、缸座、隔肋板一和隔肋板二；所述的外缸筒套置在內(nèi)缸筒外，并與內(nèi)缸筒通過呈圓環(huán)形的缸座連接；缸座內(nèi)徑等于內(nèi)缸筒內(nèi)徑；間距設(shè)置的隔肋板一和隔肋板二將內(nèi)、外缸筒之間的空間分隔成弧形腔一和弧形腔二；內(nèi)缸筒和外缸筒位于弧形腔二內(nèi)的弧段均開設(shè)有弧形槽；氣腔充氣閥固定在缸座的充氣孔中，所述的充氣孔開設(shè)在缸座位于弧形腔一內(nèi)的弧段處；所述的密封導(dǎo)向塞設(shè)置在弧形腔一內(nèi)，并與隔肋板二固定；所述的密封導(dǎo)向塞墊片與密封導(dǎo)向塞固定；所述的弧塞桿由兩根弧形桿和兩塊固定塊組成；弧塞桿的一根弧形桿穿過隔肋板二、密封導(dǎo)向塞以及密封導(dǎo)向塞墊片位置對應(yīng)的一個弧形過孔，另一根弧形桿穿過隔肋板二、密封導(dǎo)向塞以及密封導(dǎo)向塞墊片位置對應(yīng)的另一個弧形過孔；弧形桿位于弧形腔二內(nèi)的一端設(shè)有一體成型的伸出桿；兩根弧形桿位于弧形腔一內(nèi)的一端通過一塊固定塊固定連接；兩根弧形桿的伸出桿通過另一塊固定塊固定連接，且伸出桿伸入內(nèi)缸筒的弧形槽內(nèi)；兩塊固定塊上均開設(shè)有兩個安裝孔，且設(shè)置在弧形腔一內(nèi)的固定塊上開設(shè)有通氣孔；弧形活塞的兩個螺紋孔與設(shè)置在弧形腔一內(nèi)的固定塊的兩個安裝孔分別通過螺釘連接；弧形活塞的兩個弧形面與外缸筒內(nèi)壁和內(nèi)缸筒外壁分別構(gòu)成滑動副；內(nèi)缸筒的一端設(shè)有一體成型的連接環(huán)；所述的連接環(huán)上開設(shè)有連接孔；設(shè)置在弧形腔二內(nèi)的固定塊遠(yuǎn)離外缸筒的側(cè)面為圓弧面；所述的圓弧面與連接環(huán)同軸設(shè)置，且圓弧面的半徑等于連接環(huán)的內(nèi)徑；弧形活塞將弧形腔一分隔成副氣腔和主氣腔；弧形活塞開設(shè)的通氣孔與設(shè)置在弧形腔一內(nèi)的固定塊的通氣孔連通；弧形活塞墊圈套于弧形活塞的凹槽上；圓環(huán)形的缸蓋與外缸筒可拆卸連接，缸蓋內(nèi)徑等于內(nèi)缸筒內(nèi)徑；缸蓋上設(shè)有密封環(huán)，密封環(huán)被內(nèi)缸筒、外缸筒、隔肋板一、隔肋板二以及弧形活塞壓緊。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣壓式弧塞型回轉(zhuǎn)平衡裝置，其特征在于：所述內(nèi)、外缸筒的長度相等。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣壓式弧塞型回轉(zhuǎn)平衡裝置，其特征在于：所...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：王文，許自鎳，盧科青，翁一新，
申請(專利權(quán))人：杭州電子科技大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：浙江,33
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