减振结构件、机械臂及工业机器人的制作方法

1.本实用新型涉及工业机器人技术领域，尤其是涉及一种减振结构件、机械臂及工业机器人。


背景技术：

2.参见图1和图2所示，图1是现有技术中一种工业机器人的结构示意图；图2是工业机器人上现有关节臂的内部结构示意图；现有技术中，工业机器人包括有关节臂，关节臂可以转动方便对工件进行抓取。
3.现有技术中工业机器人末端振动直接影响末端执行器的轨迹与精度，另外，机器人振动也会影响可靠性与寿命。因而，对机器人末端振动的抑制有着重要意义。
4.现有机器人的减振方式主要包括两种：通过增设机械装置来实现对机器人运行的减振控制和构建反馈控制器来实现对机器人系统的振动控制。其中，上述第一种方式，通常需要在机器人的上另外设置减振装置，额外增加多余硬件，减振效果较差，且可能影响关节臂的运动；第二种方式，对控制器的运算能力要求高，控制器结构和设计过程较为复杂，成本高。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于提供一种减振结构件、机械臂及工业机器人，以解决现有技术中存在的机器人关节臂的减振效果较差的技术问题；本实用新型提供的诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果详见下文阐述。
6.为实现上述目的，本实用新型提供了以下技术方案：
7.本实用新型提供的减振结构件，包括结构件本体和填充物，其中：
8.所述结构件本体内存在有密封腔，所述填充物位于所述密封腔内并占据所述密封腔的部分空间，所述结构件本体与关节臂连接时，所述填充物能通过所述填充物之间、所述填充物与所述密封腔内壁之间摩擦和/或碰撞的方式耗散所述关节臂的振动能量。
9.优选的，所述填充物为颗粒状和/或粉末状。
10.优选的，所述结构件本体为加强筋结构，所述加强筋结构与所述关节臂固定连接；
11.或者，所述关节臂内存在有结构加强部，所述加强筋结构与所述关节臂的壁面和/或所述结构加强部一体成型，且所述加强筋凸出于其所在所述壁面或所述结构加强部的表面。
12.优选的，所述结构件本体内存在有上端敞口的腔体，所述腔体供所述填充物填入，所述腔体上端存在有密封部位，密封件嵌合于所述密封部位内以使所述腔体形成所述密封腔。
13.优选的，所述密封腔内的所述填充物中，所述填充物的材质、形状、尺寸均相同，或者，所述填充物的材质、形状、尺寸中的任一不同。
14.优选的，所述填充物的形状为球体、圆柱体或不规则形状。
15.优选的，当所述填充物为球体或圆柱体时，所述填充物的直径d1为 0.005mm-10mm；当所述填充物为不规则形状时，所述填充物的体积为v，则该所述填充物等效直径且d2的范围为0.005mm-10mm。
16.优选的，所述填充物占据所述密封腔体积的15％-95％。
17.本实用新型还提供了一种机械臂，包括关节臂和上述减振结构件，所述结构件本体与所述关节臂连接固定连接或者一体成型。
18.优选的，所述关节臂内存在有结构加强部，所述结构件本体为加强筋结构，一个或两个所述加强筋结构设置在所述结构加强部上，所述加强筋结构与所述结构加强部一体成型时，所述加强筋凸出于所述结构加强部的表面。
19.本实用新型还提供了一种工业机器人，包括上述机械臂。
20.本实用新型提供的减振结构件、机械臂及工业机器人，与现有技术相比，具有如下有益效果：该减振结构件的结构件本体能够与关节臂连接，且填充物填充在密封腔内并占据密封腔中的部分空间，当结构件本体与关节臂连接时，关节臂移动，填充物之间、填充物与密封腔内壁之间不断摩擦、碰撞，消耗关节臂的振动能量，进而对关节臂起到减振降噪的效果。该机械臂具有上述减振结构件，故能够削减振动，降低噪音。该工业机器人具有上述机械臂，能够抑制机器人末端振动，提高运行精度，降低运行噪声，改善对工作环境的影响。
附图说明
21.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中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。
22.图1是现有技术中一种工业机器人的结构示意图；
23.图2是工业机器人上现有关节臂的内部结构示意图；
24.图3是减振结构件第一种实施例的结构示意图；
25.图4是减振结构件第二种实施例的结构示意图；
26.图5是减振结构件第三种实施例的结构示意图；
27.图6是减振结构件与关节臂上结构加强部配合的整体结构示意图；
28.图7是减振结构件与关节臂上结构加强部配合的剖面结构示意图。
29.图中100、关节臂；1101、结构加强部；200、工业机器人；1、结构件本体；2、填充物；3、密封腔；31、密封件。
具体实施方式
30.为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本实用新型的技术方案进行详细的描述。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做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本实用新型所保护的范围。
31.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“长度”、“宽度”、“高度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“侧”等指示的
方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，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设备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。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
32.在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是固定连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
33.本实用新型实施例提供了一种能够削减振动、降低噪音的减振结构件、机械臂及工业机器人。
34.下面结合图1-图7对本实用新型提供的技术方案进行更为详细的阐述。
35.实施例一
36.如图3-图7所示，本实施例提供了一种减振结构件，包括结构件本体1和填充物2，其中：结构件本体1内存在有密封腔3，填充物2位于密封腔3内并占据密封腔3的部分空间，结构件本体1与关节臂100连接时，填充物2能通过填充物2之间、填充物2与密封腔3内壁之间摩擦和/或碰撞的方式耗散关节臂100的振动能量。
37.参见图3-图5所示，上述填充物2为颗粒状和/或粉末状。填充物2可以由金属材质或者非金属材质制成，填充物2可以为弹性材质，如橡胶、硅胶等，或者刚性材质，如合金、金属等。
38.上述减振结构件的结构件本体1能够与关节臂100连接，且填充物2填充在密封腔3内并占据密封腔3中的部分空间，当结构件本体1与关节臂100连接时，关节臂100移动，填充物2之间、填充物2与密封腔3内壁之间不断摩擦、碰撞，消耗关节臂100的振动能量，进而对关节臂100起到减振降噪的效果。
39.作为可选的实施方式，结构件本体1为加强筋结构，加强筋结构与关节臂 100固定连接；或者，如图6和图7所示，加强筋结构与关节臂100的壁面和/ 或关节臂的结构加强部一体成型，且加强筋凸出于其所在壁面或结构加强部的表面。加强筋结构与关节臂100连接的同时，能够起到提高关节臂100强度的作用。其中，加强筋结构与关节臂100一体成型的结构，更利于提高关节臂100 的强度，如图6所示。
40.加强筋结构与填充物2的配合，一方面能够增加关节臂100的强度、刚度；另一方面增加了关节臂100的阻尼，对机器人整机低频及中高频结构模态共振均有较好的抑制作用，进而起到抑制机器人末端振动及机器人运行噪声的效果。
41.优选的，参见图6所示，密封腔3沿加强筋结构的轴线方向延伸，以充分提高加强筋结构内的可填充体积。具体的，结合图6和图7所示，加强筋结构圆柱体结构，密封腔3为沿加强筋结构轴向延伸的圆柱形腔体。
42.结构件本体1在生产制造时可通过模具一体成型，利用模具在结构件本体 1的制造过程中形成密封腔3。或者，作为可选的实施方式，参见图6和图7 所示，结构件本体1内存在有上端敞口的腔体，腔体供填充物2填入，腔体上端存在有密封部位，密封件31嵌合于密封部位内以使腔体形成密封腔3。密封部位的内径可大于腔体内供填充物2填入部分的内
径，以使密封件31嵌合于密封部位内时能够提高密封腔3的密封性能，防止填充物2在关节臂100移动时泄漏。且打开密封件31时，方便向腔体注入填充物2。
43.作为可选的实施方式，本实施例中密封腔3内的填充物2中，填充物2的材质、形状、尺寸均相同，或者，填充物2的材质、形状、尺寸中的任一不同。
44.参见图3所示，本实施例中填充物2为粉末状，密封腔3内的填充物2中，填充物2的形状、尺寸均相同。参见图4所示，本实施例中填充物2为颗粒状，密封腔3内的填充物2中，填充物2的形状、尺寸均相同。参见图5所示，本实施例中填充物2为颗粒状和粉末状，密封腔3内的填充物2中，填充物2的形状不同、尺寸不同。上述不同的实施例中，结构件本体1与关节臂100连接时，填充物2之间、填充物2与密封腔3内壁之间均能够发生摩擦、碰撞，进而起到削减关节臂100振动、降低噪音的效果。
45.作为可选的实施方式，本实施例的填充物2的形状为球体、圆柱体或不规则形状。
46.作为可选的实施方式，当填充物2为球体或圆柱体时，填充物2的直径d1 为0.005mm-10mm；当填充物2为不规则形状时，填充物的体积为v，则该填充物2等效直径且d2的范围为0.005mm-10mm。
47.不同大小的颗粒和/或粉末均具有阻尼减振效果，上述直径或者等效直径范围内的填充物2易于获取，便于填充至密封腔3中，进而起到削减振动、降低噪音的效果。
48.为了实现密封腔3中填充物2之间、填充物2与密封腔3内壁之间摩擦碰撞，填充物2不能填满密封腔3，如图3-图5所示，作为可选的实施方式，本实施例中填充物2占据密封腔3体积的15％-95％。
49.实施例二
50.本实施例中提供了一种机械臂，包括关节臂100和上述减振结构件，结构件本体1与关节臂100连接。该机械臂具有上述减振结构件，故能够削减振动，降低噪音。
51.作为可选的实施方式，参见图6所示，关节臂100内存在有结构加强部101，具体的，减振结构件可固定于关节臂100的内壁、外壁或者关节臂100内的结构加强部101上。结构加强部101可以为筋条或者图6中所示的筋板，结构件本体1为加强筋结构，加强筋结构在结构加强部101上设置有一个或两个以上，加强筋结构与结构加强部101一体成型或者固定连接，如可通过螺钉或者焊接的方式实现加强筋和结构加强部101的固定连接；其中，加强筋结构与作为结构加强部101的筋板一体成型时，结构强度更高，参见图6所示，当结构加强筋与结构加强部101一体成型时，结构加强筋凸出于结构加强部101的表面以提高强度。结构件本体1为加强筋结构，能够进一步提高关节臂100的结构强度。
52.结构加强筋与关节臂100内的结构加强部101一体化，不影响机器人关节臂的结构外形。
53.实施例三
54.一种工业机器人200，包括上述机械臂。本实施例的工业机器人200，具有上述机械臂，减振降噪效果好；且不需要增加额外的检测传感器与控制程序，不消耗额外电能，具有普遍的适用性；减振降噪特性基本不受环境条件的影响，性能稳定。
55.在本说明书的描述，具体特征、结构或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
56.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
57.以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。