一种机械臂重力补偿装置的制作方法

本实用新型属于机械臂重力补偿装置领域，特别是涉及一种机械臂重力补偿装置。

背景技术：

双臂以上的机械臂在工作过程中，由于机械臂本身重力的作用，关节会产生额外的扭矩，降低机械臂的动态特性。在静止状态下，一旦制动器失效，手臂会因自重而下落，因此现有的大多数机械臂都需要设计重力补偿装置，现有的机械臂重力补偿的方法有两种，包括利用附加的平衡块或弹簧装置来实现机构的重力平衡，另一种是通过控制驱动电机的输出力矩进行补偿。第一种称为被动式补偿，第二种为主动式，相对于主动式的补偿，需要消耗多余的能量且结构相对复杂，需要借助编制复杂的控制程序进行实现。被动式重力补偿的方式包括结构式补偿、配重补偿和弹簧设计补偿。如申请号为201711049846.4，专利名称为一种机械臂重力补偿的凸轮拉簧机构的中国发明专利，其借助于凸轮与张紧钢丝绳以及拉簧相配合输出与重力相反的扭矩，达到重力补偿的效果，但是针对机械臂自身重量较大，借助单一弹簧和张紧钢丝绳无法控制和调节的机械臂结构，无法进行机械臂重力补偿，且机械臂重力补偿的效果和角度无法直观的显示，因此针对以上问题提供一种机械臂重力补偿装置具有重要现实意义。

技术实现要素：

本实用新型的一种机械臂重力补偿装置，利用两级拉簧和张紧钢丝分别与盘形凸轮和机械上臂尾端的第一连接扣相相连配合输出与重力相反的扭矩，且在机械上臂尾端由带有第二连接扣的连接臂与滑动配合于机械下臂外侧壁的配重块相连，并由安装于转轴上的角度盘进行偏转角度显示，解决了现有的机械臂由于自身重量和结构特点造成的重力补偿能力不够，配重补偿结构和方式单一，不能够进行补偿的效果和角度直观显示的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型是通过以下技术方案实现的：

本实用新型的一种机械臂重力补偿装置，包括机械下臂以及通过转轴转动安装于机械下臂顶端的机械上臂，所述机械上臂与转轴连接的位置安装有一盘形凸轮，所述机械下臂的外背面设置有截面为l形的防护罩板，所述防护罩板的底部与机械下臂的外背面之间固定连接有一连接块，所述防护罩板的外背面竖直开设有滑槽，所述滑槽上滑动配合有配重块；

所述机械下臂的顶部对称设置有两连接座，所述转轴、机械上臂、盘形凸轮安装于两连接座之间，所述机械下臂内开设有空腔，所述空腔内侧壁安装有一定滑轮；所述空腔的内背壁固定连接有与连接块固定相连的第一拉簧，所述盘形凸轮上盘绕有第一钢丝绳且一端经定滑轮压紧后与第一拉簧端部张紧相连；

所述机械上臂的一端横向设置有连接臂和第一连接扣，所述连接臂的端部设置有第二连接扣，所述第二连接扣与配重块顶部之间通过第二钢丝绳张紧相连；

所述连接块的顶端通过铰接座连接有第三连接扣，所述第三连接扣上安装有第二拉簧，所述第二拉簧的顶部与第一连接扣之间通过第三钢丝绳张紧相连。

进一步地，所述机械上臂与转轴连接的位置还安装有角度盘。

进一步地，所述滑槽为燕尾型滑槽。

进一步地，所述配重块的侧部竖直设置有与滑槽相配合的燕尾型凸条。

进一步地，以定滑轮为拐点，所述第一拉簧与第一钢丝绳之间形成的角度范围为60-80°。

进一步地，所述机械上臂上安装有第一连接扣的端部为圆弧形且第一连接扣正对于连接块。

进一步地，所述第一钢丝绳、第二钢丝绳、第三钢丝绳均始终处于张紧状态。

本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型的机械臂重力补偿装置，利用两级拉簧和张紧钢丝分别与盘形凸轮和机械上臂尾端的第一连接扣相相连配合输出与重力相反的扭矩，且在机械上臂尾端由带有第二连接扣的连接臂与滑动配合于机械下臂外侧壁的配重块相连，并由安装于转轴上的角度盘进行偏转角度显示，具有对机械臂由于自身重量和结构特点造成的重力补偿能力和主动调节能力强，效果好，配重补偿结构和方式多样相互配合，能够进行补偿的效果和角度直观显示的优点。

当然，实施本实用新型的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型的一种机械臂重力补偿装置的整体结构示意图；

图2为图1纵剖面视图；

图3为图1中防护罩板的结构横剖面图；

图4为图1中配重块的结构横剖面图；

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1-机械下臂，101-连接块，1011-铰接座，102-防护罩板，1021-滑槽，103-转轴，104-定滑轮，105-空腔，106-连接座，2-机械上臂，201-第一连接扣，202-连接臂，203-第二连接扣，3-盘形凸轮，4-角度盘，5-第一钢丝绳，6-第三钢丝绳，601-第二拉簧，602-第三连接扣，7-配重块，701-第二钢丝绳，702-燕尾型凸条。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“顶端”、“外背面”、“底部”、“竖直”、“顶部”等指示方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的组件或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

请参阅图1-2所示，本实用新型的一种机械臂重力补偿装置，包括机械下臂1以及通过转轴103转动安装于机械下臂1顶端的机械上臂2，机械上臂2与转轴103连接的位置安装有一盘形凸轮3，机械下臂1的外背面设置有截面为l形的防护罩板102，防护罩板102的底部与机械下臂1的外背面之间固定连接有一连接块101，防护罩板102的外背面竖直开设有滑槽1021，滑槽1021上滑动配合有配重块7；

机械下臂1的顶部对称设置有两连接座106，转轴103、机械上臂2、盘形凸轮3安装于两连接座106之间，机械下臂1内开设有空腔105，空腔105内侧壁安装有一定滑轮104；空腔105的内背壁固定连接有与连接块101固定相连的第一拉簧501，盘形凸轮3上盘绕有第一钢丝绳5且一端经定滑轮104压紧后与第一拉簧501端部张紧相连；

机械上臂2的一端横向设置有连接臂202和第一连接扣201，连接臂202的端部设置有第二连接扣203，第二连接扣203与配重块7顶部之间通过第二钢丝绳701张紧相连；

连接块101的顶端通过铰接座1011连接有第三连接扣602，第三连接扣602上安装有第二拉簧601，第二拉簧601的顶部与第一连接扣201之间通过第三钢丝绳6张紧相连。

其中，机械上臂2与转轴103连接的位置还安装有角度盘4。

如图3所示，其中，滑槽1021为燕尾型滑槽。

如图4所示，其中，配重块7的侧部竖直设置有与滑槽1021相配合的燕尾型凸条702。

其中，以定滑轮104为拐点，第一拉簧501与第一钢丝绳5之间形成的角度范围为75°。

其中，机械上臂2上安装有第一连接扣201的端部为圆弧形且第一连接扣201正对于连接块101。

其中，第一钢丝绳5、第二钢丝绳701、第三钢丝绳6均始终处于张紧状态。

有益效果：

本实用新型的机械臂重力补偿装置，利用两级拉簧和张紧钢丝分别与盘形凸轮和机械上臂尾端的第一连接扣相相连配合输出与重力相反的扭矩，且在机械上臂尾端由带有第二连接扣的连接臂与滑动配合于机械下臂外侧壁的配重块相连，并由安装于转轴上的角度盘进行偏转角度显示，具有对机械臂由于自身重量和结构特点造成的重力补偿能力和主动调节能力强，效果好，配重补偿结构和方式多样相互配合，能够进行补偿的效果和角度直观显示的优点。

以上公开的本实用新型优选实施例只是用于帮助阐述本实用新型。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该实用新型仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本实用新型的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本实用新型。本实用新型仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。