[發(fā)明專利]一種基于正負(fù)剛度減振技術(shù)的鉆孔裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210280328.8
• 申請日: 2022-03-21
• 公開（公告）號: CN114673758B
• 公開（公告）日: 2023-01-31
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 俞建峰;王楊杰;徐日泰;劉銳;王逸涵;廖一;秦天;方成緣
• 申請（專利權(quán)）人: 無錫瑞吉德機(jī)械有限公司
• 主分類號: F16F15/04
• 分類號: F16F15/04;F16F15/067
• 代理公司: 哈爾濱市陽光惠遠(yuǎn)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 23211
• 代理人: 彭素琴

本發(fā)明公開了一種基于正負(fù)剛度減振技術(shù)的鉆孔裝置，屬于隔振裝置設(shè)計技術(shù)領(lǐng)域。所述鉆孔裝置包括用于提供橫向減振的正負(fù)剛度裝置、提供縱向負(fù)剛度效應(yīng)的隔振支座以及機(jī)械臂末端鉆孔執(zhí)行元件；所述用于提供橫向減振的正負(fù)剛度裝置包括“十”字狀三維正負(fù)剛度蜂窩結(jié)構(gòu)、變剛度彈簧裝置、限位桿和法蘭盤，所述“十”字狀三維正負(fù)剛度蜂窩結(jié)構(gòu)由兩個二維單胞蜂窩結(jié)構(gòu)交叉構(gòu)成。本發(fā)明采用正負(fù)剛度相結(jié)合的“十”字狀三維正負(fù)剛度蜂窩結(jié)構(gòu)，減少鉆孔時產(chǎn)生的橫向振動，還采用隔振支座來減少縱向振動帶來的影響，降低鉆孔力對機(jī)械臂的振動，并提高鉆孔的精度。此外，本發(fā)明通過改變負(fù)剛度蜂窩狀單細(xì)胞結(jié)構(gòu)的曲梁橫截面、厚度，實(shí)現(xiàn)負(fù)剛度自適應(yīng)調(diào)節(jié)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基于正負(fù)剛度減振技術(shù)的鉆孔裝置，屬于隔振裝置設(shè)計技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

在電梯導(dǎo)軌安裝領(lǐng)域，在機(jī)械臂末端關(guān)節(jié)上安裝鉆孔電錘，可在井道壁面上進(jìn)行自動打孔，完成電梯導(dǎo)軌安裝支架孔的自動鉆孔工作，避免了安裝工人在“危、繁、臟、重”的工作環(huán)境下手工鉆孔，大大降低了工人的勞動強(qiáng)度。機(jī)械臂上安裝電錘進(jìn)行鉆孔工作時，產(chǎn)生的鉆孔力是具有一定激勵的外載荷，施加在機(jī)械臂的末端關(guān)節(jié)上，會使機(jī)械臂的各個關(guān)節(jié)和臂連桿單元產(chǎn)生振動，一方面影響機(jī)械臂的工作壽命，另一方面又會導(dǎo)致機(jī)械臂在鉆孔時偏離原來設(shè)定的鉆孔加工位置，產(chǎn)生鉆孔位置誤差。為了在鉆孔時降低機(jī)械臂受到的振動力，需要設(shè)計一個能有效進(jìn)行吸能的減振裝置。

然而，現(xiàn)有的鉆孔減振裝置存在以下三個問題。第一，鉆孔減振裝置僅采用減振彈簧裝置進(jìn)行緩沖，對于機(jī)械臂執(zhí)行鉆孔高精度要求的場合，不能有效地隔振減振、減少沖擊，同時彈簧的反彈性也會影響鉆孔的精度。第二，鉆孔減振裝置僅單方向的緩沖減振，這樣不能完全消除振動帶來的影響；并且在鉆孔時也很難保證力集中于一點(diǎn)，從而導(dǎo)致機(jī)械臂在鉆孔時偏離原來設(shè)定的鉆孔加工位置，產(chǎn)生鉆孔位置誤差。第三，二維負(fù)剛度單胞蜂窩結(jié)構(gòu)大部分采用單級耗能的方式，提供的負(fù)剛度減振吸能效應(yīng)并不明顯，且其力學(xué)性能差、吸能效率低，受多次擠壓后無法恢復(fù)原狀。

專利CN210552201U公開一種鉆孔機(jī)減振支架，其利用定位套對鉆孔機(jī)軸向定位，導(dǎo)向套用于引導(dǎo)鉆孔的方向，以保證鉆孔方向的準(zhǔn)確性；利用位于支腳上水平布置的彈簧圈，將支腳因受力轉(zhuǎn)動的角度轉(zhuǎn)化為彈簧的形變，從而將沖擊力轉(zhuǎn)化為彈簧的彈性勢能，減小鉆孔時產(chǎn)生的振動。但這種方式不能適用于要求鉆孔高精度的場合，彈簧的反彈性也會導(dǎo)致支腳再次發(fā)生轉(zhuǎn)動影響鉆孔的精度，單方向的緩沖減振效果不明顯。

專利CN210978325U公開一種負(fù)剛度單胞蜂窩減振結(jié)構(gòu)，該負(fù)剛度單胞蜂窩減振結(jié)構(gòu)通過采用外部耗能單元以及內(nèi)部耗能單元來承載和多級耗能，以達(dá)到提高結(jié)構(gòu)的承載力、耗能力和可重復(fù)使用性的目的。然而該裝置不適用于漸變載荷的場合，當(dāng)一邊的載荷過大時，會導(dǎo)致內(nèi)部耗能單元曲梁發(fā)生錯位變形，且受多次擠壓后無法恢復(fù)原狀。

專利CN110792710A公開一種復(fù)合型負(fù)剛度吸能蜂窩結(jié)構(gòu)，該二維單胞蜂窩結(jié)構(gòu)通過采用軟材料和硬材料結(jié)合的兩種材料來構(gòu)建負(fù)剛度結(jié)構(gòu)，以達(dá)到減振并提高力學(xué)性能的目的。但是，該裝置的力學(xué)性能會受到最低彈性性能材料的限制，且疊加后的各材料屈曲效應(yīng)不同，穩(wěn)定性差。由于其橫向強(qiáng)度和層間剪切強(qiáng)度差，不能適用于受橫向載荷的場合。

專利CN110985581A公開一種斥力型磁力負(fù)剛度蜂窩結(jié)構(gòu)，該二維負(fù)剛度結(jié)構(gòu)是由負(fù)剛度蜂窩單胞結(jié)構(gòu)通過相互對稱的上部結(jié)構(gòu)和下部結(jié)構(gòu)連接而成。上下部結(jié)構(gòu)分別設(shè)置磁性相反的磁體結(jié)構(gòu)。由相斥的磁鐵提供正剛度，蜂窩單胞結(jié)構(gòu)提供負(fù)剛度，實(shí)現(xiàn)正負(fù)剛度結(jié)合，從而達(dá)到隔振的目的。然而該裝置通過曲梁塑性變形吸收能量，限制了能量吸收，且由相斥磁鐵提供正剛度的方法不適用于高載荷的場合，受多次擠壓后負(fù)剛度蜂窩結(jié)構(gòu)無法恢復(fù)原狀。

發(fā)明內(nèi)容