CN109807929B - 一种主动凸轮式润滑自清洁机构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种主动凸轮式润滑自清洁机构，电机静密封连接于大臂上，输出端通过减速机输入齿轮轴与减速机输出轴的一端相连接，减速机外壳的一端静密封安装在大臂内，另一端与减速机输出轴密封转动连接，减速机输出轴的另一端与小臂静密封连接；惯性双头活塞两端分别与大、小缸筒形成移动副并密封连接，大臂内设有装有润滑脂的减速机内腔，减速机内腔通过油路A与小缸筒内部相连通，大缸筒的内部通过油路B与减速机内腔相连通，在油路A中设有仅能流向小缸筒的出油单向阀，在油路B中设有仅能流向减速机内腔的回油单向阀；靠近大缸筒的油路B中设有滤芯。本发明能够让机器人关节内部压力稳定，防止渗油，减少能源效率，节能环保效果更佳显著。

Description

一种主动凸轮式润滑自清洁机构

技术领域

本发明涉及洁净行业的机器人关节洁净润滑系统，具体地说是一种主动凸轮式润滑自清洁机构。

背景技术

机器人的关节含有电机和减速机，对于常规的应用，可能会漏油或者渗油，原因有很多。但是，对于应用于洁净行业是绝对不允许的。如果说减速机是处于一个比较密闭的状态的话，减速机内的每一对齿轮之间相啮合，就会产生一定的摩擦，而这个摩擦的情况就会发出一定的热量；随着减速机运转时间的加长，直接的就会导致减速机箱内的温度出现一定程度的升高；而减速机箱内的体积是不变的，所以就导致减速机箱内的压力也随之的增加，箱体内润滑油经过飞溅，就会洒在减速机箱的内壁上。由于这个油的渗透性也是比较强的，所以说在减速机箱内的压力之下，如果说哪一处的密封不严的话，油就会从这个密封不严的地方渗出。

目前的解决方案就是一个字“堵”，严格要求装配工艺，要求设计，让润滑油膨胀的体积被减速机内部的空气压缩所补偿掉。这种方法内部压力依然存在，对于应用洁净行业，相当于一个机器人的每个含有减速机的运动关节含有不定时的炸弹，随时都可能成为隐患。普通工业机器人渗透出油脂并无大碍，也不影响使用；但是对于洁净行业，渗透出一点油脂会挥发扩散成粉尘，影响洁净度指标。

发明内容

为了解决洁净行业机器人渗透油脂的问题，本发明的目的在于提供一种主动凸轮式润滑自清洁机构。该主动凸轮式润滑自清洁机构能够让机器人关节运动产生的随机的变热量的条件下，内部压力仍为恒压,在运动过程中能时时地进行内部清洁。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

本发明包括大臂、小臂、电机及分别容置于大臂内的减速机外壳、减速机输入齿轮轴、减速机输出轴、惯性双头活塞机构、出油单向阀、回油单向阀和滤芯，其中电机静密封连接于大臂上，输出端通过所述减速机输入齿轮轴与减速机输出轴的一端相连接，所述减速机外壳的一端静密封安装在大臂内，另一端与减速机输出轴密封转动连接，所述减速机输出轴的另一端与小臂静密封连接；所述惯性双头活塞机构包括小缸筒、惯性双头活塞、大缸筒、弹簧A及弹簧B，该大、小缸筒的一端分别安装在所述大臂内，所述惯性双头活塞的两端分别与大、小缸筒的另一端可相对移动地密封连接，该小缸筒内容置有两端分别连接于大臂内部及惯性双头活塞一端的弹簧A，所述大缸筒内容置有两端分别连接于大臂内部及惯性双头活塞另一端的弹簧B，该惯性双头活塞内部分别与大、小缸筒内部相连通；所述大臂内设有装有润滑脂的减速机内腔，该减速机内腔通过油路A与所述小缸筒内部相连通，所述大缸筒的内部通过油路B与减速机内腔相连通，在所述油路A中设有仅能流向小缸筒的出油单向阀，在所述油路B中设有仅能流向减速机内腔的回油单向阀；靠近所述大缸筒的油路B中设有滤芯；

其中：所述小臂朝向大臂的表面上连接有偏心凸轮，该偏心凸轮与所述大臂的内部之间设有让整个关节润滑脂正向流动的弹性推杆；所述偏心凸轮为空心圆柱状，其一端与所述小臂相连，另一端插入所述大臂内，位于所述减速机外壳与大臂内部之间；所述偏心凸轮的几何中心与关节轴线偏心设置；所述弹性推杆的一端与大臂的内部静密封连接、且与所述油路A相连通，另一端与所述偏心凸轮之间形成凸轮运动副；

所述减速机外壳的另一端通过旋转动密封与所述减速机输出轴密封转动连接，该减速机外壳的另一端与减速机输入齿轮轴、减速机输出轴和旋转动密封组成减速机传动机构；

所述大缸筒、小缸筒及惯性双头活塞的轴向中心线共线。

本发明的优点与积极效果为：

1.本发明机器人的关节含有电机和减速机，让机器人关节内部压力稳定(压力恒压、减压或者无压)，可以旋转动密封失效概率减少，也可以在设计阶段，能够选形略松的旋转动密封，这样机器人的关节旋转阻力小，减少能源效率，节能环保的效果更佳显著。

2.本发明机器人的关节含有电机和减速机，内部压力稳定，防止渗油，尤其对有含有铸造缺陷的零件，例如砂眼，缝隙，裂纹的工件，一样能做到不渗油。

3.本发明增加了散热面积，让机器人关节运动产生的随机的变热量，导致机器人关节的温升更低，让机器人的精度所受温度影响更低。

4.本发明的惯性双头活塞机构可以在大臂相对小臂运动加速或减速时段，让机器人关节内部压力恒压，达到机器人的关节含有电机和减速机在运动中随机发热的情况下，减速机内腔中的润滑脂正向流动；本发明还设置了偏心凸轮和弹性推杆，可以在大臂相对小臂无论是匀速运动还是运动加速或是减速时段，减速机内腔中的润滑脂都可以正向流动。

附图说明

图1为本发明的内部结构剖视图；

图2为图1中A处的局部放大图；

图3为本发明的爆炸图；

其中：1为大臂，2为电机，3为减速机外壳，4为减速机输入齿轮轴，5为减速机输出轴，6为旋转动密封，7为小臂，8为大缸筒，9为惯性双头活塞，10为弹性推杆，11为出油单向阀，12为回油单向阀，13为滤芯，14为偏心凸轮，15为关节轴线，16为小缸筒，17为减速机内腔，18为油路A，19为油路B，20为弹簧A，21为弹簧B。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详述。

如图1～3所示，本发明包括大臂1、小臂7、电机2及分别容置于大臂1内的减速机外壳3、减速机输入齿轮轴4、减速机输出轴5、惯性双头活塞机构、出油单向阀11、回油单向阀12和滤芯13，其中电机2静密封固定连接到大臂1上，输出端穿入大臂1内、通过减速机输入齿轮轴4与减速机输出轴5的一端相连接，减速机外壳3的一端静密封固定连接在大臂1内，另一端通过旋转动密封6与减速机输出轴5密封转动连接，该减速机外壳3的另一端与减速机输入齿轮轴4、减速机输出轴5和旋转动密封6组成减速机传动机构。减速机输出轴5的另一端静密封固定连接到小臂7上。

惯性双头活塞机构位于大臂1内，包括小缸筒16、惯性双头活塞9、大缸筒8、弹簧A20及弹簧B21，大、小缸筒8、16的一端分别固定连接到大臂1内，惯性双头活塞9的两端分别与大、小缸筒8、16的另一端密封连接，并形成移动副(即惯性双头活塞9的两端可与大缸筒8的另一端及小缸筒16的另一端沿轴向相对移动)。小缸筒16内容置有弹簧A20，该弹簧A20的两端分别连接于大臂1内部及惯性双头活塞9的一端。大缸筒8内容置有弹簧B21，该弹簧B21的两端分别连接于大臂1内部及惯性双头活塞9的另一端。惯性双头活塞9内部沿轴向开有通孔，该通孔分别与大、小缸筒8、16的内部相连通。大缸筒8、小缸筒16及惯性双头活塞9的轴向中心线共线。

在大臂1内分别设有减速机内腔17、油路A18及油路B19，其中减速机内腔17内装有润滑脂；减速机内腔17通过油路A18与小缸筒16内部相连通，大缸筒8的内部通过油路B19与减速机内腔17相连通，在油路A18中设有仅能流向小缸筒16的出油单向阀11，在油路B19中设有仅能流向减速机内腔17的回油单向阀12。靠近大缸筒8的油路B19中设有滤芯13。大臂1内部的油路A18从减速机内腔17经过出油单向阀11连通惯性双头活塞机构的内部空间，大臂1内部的油路B19从惯性双头活塞机构的内部空间经过滤芯13、回油单向阀12连向减速机内腔17。

为了使大臂1相对小臂7无论是加速、减速或是匀速运动都能实现润滑脂正向流动，在小臂7朝向大臂1的表面上连接有偏心凸轮14，该偏心凸轮14为空心圆柱状，其一端与小臂7固定连接，另一端插入大臂1内，位于减速机外壳3与大臂1内部之间。偏心凸轮14的几何中心与关节轴线15偏心设置。在偏心凸轮14与大臂1的内部之间设有让整个关节润滑脂正向流动的弹性推杆10。弹性推杆10的一端与大臂1的内部静密封连接、且与油路A18相连通，另一端与偏心凸轮14之间形成凸轮运动副。

本发明的弹性推杆10可为真空波纹管，也可以为气球、隔膜、橡胶胶囊与弹簧的组合等任何可以改变主动内部润滑脂容积差的器物。

本发明的工作原理为：

当关节运行时，电机2、减速机外壳3、减速机输入齿轮轴4、减速机输出轴5和旋转动密封6会发热。关节内部减速机内腔17中的润滑脂及气体膨胀，回油单向阀12截断油路B19，减速机内腔17的润滑脂通过出油单向阀11流向惯性双头活塞机构。由于惯性双头活塞机构中，大缸筒8和小缸筒16存在容积差，惯性双头活塞9的两端分别与大、小缸筒8、16之间形成移动副，大缸筒8和小缸筒16的容积差变形将会保证关节内部润滑脂及气体恒压，并低于旋转动密封6和整个关节静密封的压力。当关节运行速度降低或者不运行，电机2、减速机外壳3、减速机输入齿轮轴4、减速机输出轴5、旋转动密封6发热量少，关节内部润滑脂及气体收缩，出油单向阀11截断油路，惯性双头活塞机构的大缸筒8和小缸筒16的容积差变形将会保证关节内部润滑脂及气体恒压，惯性双头活塞机构的润滑脂经过滤芯13、回油单向阀12流向减速机内腔17。

当大臂1相对小臂7运动加速或减速时段，惯性双头活塞9及大缸筒8和小缸筒16等附属零部件组成一套振动系统，关节运动的能量，惯性双头活塞9的惯性相对大、小缸筒8、16的振动，大缸筒8和小缸筒16的容积差以及油路A18、油路B19的单向流动性，将会让整个关节的润滑脂在正向流动，并且经过滤芯13，达到润滑自清洁的目的。

当大臂1相对小臂7匀速旋转运动时段，偏心凸轮14将会改变弹性推杆10的内部润滑脂容积，大臂1每转一圈，弹性推杆10即伸缩一次；弹性推杆10伸缩工作时，弹簧A20和弹簧B21可以让惯性双头活塞9不干扰机构工作。由于弹性推杆10的内部润滑脂容积改变和油路A18、油路B19的单向流动性，将会让整个关节的润滑脂在正向流动，并且经过滤芯13，达到主动凸轮式润滑自清洁的目的。油路A18、油路B19的单向流动性主要由回油单向阀12和出油单向阀11截断和连通保证。

Claims (5)

1.一种主动凸轮式润滑自清洁机构，其特征在于：包括大臂(1)、小臂(7)、电机(2)及分别容置于大臂(1)内的减速机外壳(3)、减速机输入齿轮轴(4)、减速机输出轴(5)、惯性双头活塞机构、出油单向阀(11)、回油单向阀(12)和滤芯(13)，其中电机(2)静密封连接于大臂(1)上，输出端通过所述减速机输入齿轮轴(4)与减速机输出轴(5)的一端相连接，所述减速机外壳(3)的一端静密封安装在大臂(1)内，另一端与减速机输出轴(5)密封转动连接，所述减速机输出轴(5)的另一端与小臂(7)静密封连接；所述惯性双头活塞机构包括小缸筒(16)、惯性双头活塞(9)、大缸筒(8)、弹簧A(20)及弹簧B(21)，该大、小缸筒(8、16)的一端分别安装在所述大臂(1)内，所述惯性双头活塞(9)的两端分别与大、小缸筒(8、16)的另一端可相对移动地密封连接，该小缸筒(16)内容置有两端分别连接于大臂(1)内部及惯性双头活塞(9)一端的弹簧A(20)，所述大缸筒(8)内容置有两端分别连接于大臂(1)内部及惯性双头活塞(9)另一端的弹簧B(21)，该惯性双头活塞(9)内部分别与大、小缸筒(8、16)内部相连通；所述大臂(1)内设有装有润滑脂的减速机内腔(17)，该减速机内腔(17)通过油路A(18)与所述小缸筒(16)内部相连通，所述大缸筒(8)的内部通过油路B(19)与减速机内腔(17)相连通，在所述油路A(18)中设有仅能流向小缸筒(16)的出油单向阀(11)，在所述油路B(19)中设有仅能流向减速机内腔(17)的回油单向阀(12)；靠近所述大缸筒(8)的油路B(19)中设有滤芯(13)；

所述小臂(7)朝向大臂(1)的表面上连接有偏心凸轮(14)，该偏心凸轮(14)与所述大臂(1)的内部之间设有让整个关节润滑脂正向流动的弹性推杆(10)。

2.根据权利要求1所述的主动凸轮式润滑自清洁机构，其特征在于：所述偏心凸轮(14)为空心圆柱状，其一端与所述小臂(7)相连，另一端插入所述大臂(1)内，位于所述减速机外壳(3)与大臂(1)内部之间；所述偏心凸轮(14)的几何中心与关节轴线(15)偏心设置。

3.根据权利要求1所述的主动凸轮式润滑自清洁机构，其特征在于：所述弹性推杆(10)的一端与大臂(1)的内部静密封连接、且与所述油路A(18)相连通，另一端与所述偏心凸轮(14)之间形成凸轮运动副。

4.根据权利要求1所述的主动凸轮式润滑自清洁机构，其特征在于：所述减速机外壳(3)的另一端通过旋转动密封(6)与所述减速机输出轴(5)密封转动连接，该减速机外壳(3)的另一端与减速机输入齿轮轴(4)、减速机输出轴(5)和旋转动密封(6)组成减速机传动机构。

5.根据权利要求1所述的主动凸轮式润滑自清洁机构，其特征在于：所述大缸筒(8)、小缸筒(16)及惯性双头活塞(9)的轴向中心线共线。

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