CN113237591B - 一种机器人用摆线针轮减速器滚针安装的内摩擦力测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种机器人用摆线针轮减速器滚针安装的内摩擦力测量装置，其包括工作台、导轨支架、可升降测试机构；所述的可升降测试机构包括立式滑台、伺服电机、扭矩传感器、方形头转接轴和行星齿轮变速机构。本发明通过更换行星齿轮变速机构中不同齿数的输入轴与行星齿轮，进而可以调节输入轴与行星齿轮啮合传动的减速比，能够有效地缩小或放大摆线针齿轮传动设备中安装滚针后的内摩擦力的测量结果，进一步提高测量结果的准确性，保证减速机装配后的整机性能。能够准确、高效测得摆线针轮行星传动设备的滚针安装内摩擦力的测量装置。

Description

一种机器人用摆线针轮减速器滚针安装的内摩擦力测量装置

技术领域

本发明属于装配设备领域，具体涉及一种机器人用摆线针轮减速器的滚针安装内摩擦力测量装置。

背景技术

RV减速机作为一种高精密的摆线针轮行星传动设备，其滚针与摆线轮、针齿壳的内摩擦力对RV减速机的整机性能测试结果具有极大的影响。在摆线轮与滚针装配工序，通过选配调节滚针，将内摩擦力控制在一个合理的数值范围，有利于稳定控制减速机的性能，提高减速机的整体装配效率。因此，在RV减速机摆线轮、滚针装配工序，亟待一种能够准确、高效测得摆线针轮行星传动设备的滚针安装内摩擦力的测量装置。

发明内容

为了克服现有技术中的问题，本发明公开了一种机器人用摆线针轮减速器滚针安装的内摩擦力测量装置，本发明所采用的具体技术方案如下：

本发明提供了一种机器人用摆线针轮减速器滚针安装的内摩擦力测量装置，其包括工作台、导轨支架、可升降测试机构；工作台台面上设有底座，所述底座用于固定待测的摆线针轮减速器；导轨支架设置在工作台上，具有Z向的导轨；升降测试机构设置在所述导轨支架的导轨上，可沿Z轴运动；

所述的可升降测试机构包括立式滑台、伺服电机、扭矩传感器、方形头转接轴和行星齿轮变速机构；立式滑台设置在所述导轨支架的导轨上，能带动整个可升降测试机构在Z轴的升降；伺服电机设置在立式滑台上，具有沿Z轴方向设置的输出端；扭矩传感器顶部与伺服电机的输出端通过联轴器同轴相连，底部通过联轴器与方形头转接轴相连，所述扭矩传感器用于获取扭矩信号；方形头转接轴一端通过联轴器与扭矩传感器同轴连接，另一端连接行星齿轮变速机构；行星齿轮变速机构与所述方形头转接轴同轴连接，用于带动待测的摆线针轮减速器转动。

优选地，所述的行星齿轮变速机构包括输入轴与周向等分的行星齿轮，输入轴与行星齿轮啮合；行星齿轮的数量与待测摆线针轮减速器的曲轴的数量一致，行星齿轮的中心距与周向等分的曲轴中心距一致，其固定成一个整体，保证齿部有效啮合传动。

优选地，所述的输入轴通过第一深沟球轴承安装在行星齿轮变速机构内，输入轴顶部与方形头转接轴可拆卸连接；所述的行星齿轮通过第二深沟球轴承安装在行星齿轮变速机构内。深沟球轴承在起到防止轴向窜动、固定位置的同时，又极大地减小了零部件装配后带来的内摩擦力，提高了摆线针轮行星传动设备滚针安装内摩擦力测量的准确性。

优选地，所述的行星齿轮变速机构还包括第一行星轮固定块和第二行星轮固定块；行星齿轮设置在第一行星轮固定块和第二行星轮固定块之间并被夹紧，三者通过螺栓紧固，行星齿轮通过第一行星轮固定块与第二深沟球轴承相连；所述行星齿轮具有用于连接待测摆线针轮减速器曲轴的内花键孔，所述第二行星轮固定块上设有导向孔，导向孔起到行星齿轮内花键孔与曲轴组件中曲轴花键装配时导向的作用。

优选地，所述输入轴或所述行星齿轮可拆卸更换，以调节输入轴与行星齿轮啮合传动的减速比；从而缩小或放大待测的摆线针轮减速器安装滚针后的内摩擦力的测量结果。由于摆线针齿轮传动设备中安装滚针后的内摩擦力一定，扭矩测量结果跟输入轴齿轮与行星齿轮啮合传动的减速比成反比。输入轴齿轮与行星齿轮啮合传动减速比越大，反馈到扭矩传感器的测量数值越小；输入轴齿轮与行星齿轮啮合传动减速比越小，反馈到扭矩传感器的测量数值越大。通过更换不同齿数的输入轴与行星齿轮，进而调节输入轴齿轮与行星齿轮啮合传动的减速比，能够有效地缩小或放大摆线针齿轮传动设备中安装滚针后的内摩擦力的测量结果，进一步提高测量结果的准确性，保证减速机装配后的整机性能。

优选地，所述的导轨支架包括电机、Z向滑轨和滚珠丝杠副，滚珠丝杠副的丝杠竖直设置，所述的电机与丝杠相连用于驱动丝杠正反转，所述滚珠丝杠副的螺母与立式滑台固定连接；所述立式滑台与所述Z向滑轨滑动连接。

优选地，所述的底座中心具有凸起的中间限位块，中间限位块用于待测的摆线针轮减速器定位，保证摆线针轮减速器、行星齿轮变速机构、扭矩传感器在同一轴线上。

优选地，所述的输入轴上设有安装孔，所述安装孔用于在行星齿轮变速机构与待测的摆线针轮减速器进行装配时，安装内六角圆柱头螺钉。

本发明能够准确、高效测得摆线针轮行星传动设备的滚针安装内摩擦力的测量装置。并且通过更换不同齿数的输入轴与行星齿轮，进而调节输入轴与行星齿轮啮合传动的减速比，能够有效地缩小或放大摆线针齿轮传动设备中安装滚针后的内摩擦力的测量结果，进一步提高测量结果的准确性，保证减速机装配后的整机性能。

附图说明

图1为本发明机器人用摆线针轮减速器滚针安装的内摩擦力测量装置的结构示意图；

图2为行星齿轮变速机构与摆线针轮减速器组合示意图；

图3为本发明行星齿轮变速机构的结构示意图；

图4为待测摆线针轮减速器的示意图；

图5为底座的结构示意图。

图中、控制器1、导轨支架2、丝杠3、立式滑台4、伺服电机5、联轴器6、扭矩传感器连接板7、扭矩传感器8、方形头转接轴9、行星齿轮变速机构10、待测的摆线针轮减速器11、底座12、工作头13、输入轴14、内六角圆柱头螺钉15、内六角平圆头螺钉15、轴承端盖17、第一轴用弹性挡圈18、第一深沟球轴承19、轴承套20、轴承固定板21、第二轴用弹性挡圈22、第二深沟球轴承23、孔用弹性挡圈24、第二行星轮固定块25、行星齿轮26、第一行星轮固定块27、曲轴组件28、针齿壳29、摆线轮30、滚针31、轴承32、轴肩挡圈33、输入行星架34、方形板37、内六角圆柱头螺钉36、中间限位块35。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是物理连接或无线通信连接；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

如图1-5所示，本发明提供了一种机器人用摆线针轮减速器滚针安装的内摩擦力测量装置，其包括工作13、导轨支架2和可升降测试机构；工作台台面上设有底座12，所述底座用于固定待测的摆线针轮减速器11；导轨支架2设置在工作台上，具有Z向的导轨；升降测试机构设置在所述导轨支架的导轨上，可沿Z轴运动；

如图1所示，所述的可升降测试机构包括立式滑台4、伺服电机5、扭矩传感器8、方形头转接轴9和行星齿轮变速机构10；立式滑台4设置在所述导轨支架的导轨上，能带动整个可升降测试机构在Z轴的升降；伺服电机5设置在立式滑台上，具有沿Z轴方向设置的输出端；扭矩传感器8顶部与伺服电机的输出端通过联轴器6同轴相连，底部通过联轴器6与方形头转接轴9相连，所述扭矩传感器8用于获取扭矩信号；方形头转接轴9一端通过联轴器6与扭矩传感器8同轴连接，另一端连接行星齿轮变速机构10；行星齿轮变速机构10与所述方形头转接轴9同轴连接，用于带动待测的摆线针轮减速器11转动；扭矩传感器连接板7用于固定扭矩传感器8，其可通过连接件固定在立式滑台4上。

所述的导轨支架包括电机、Z向滑轨和滚珠丝杠副，滚珠丝杠副的丝杠3竖直设置，所述的电机与丝杠相连用于驱动丝杠正反转，所述滚珠丝杠副的螺母与立式滑台固定连接；所述立式滑台与所述Z向滑轨滑动连接。

在本发明的一个优选实施例中，所述的导轨支架的电机和伺服电机5均通过设置在工作台台面一侧的控制器1进行控制。导轨支架的电机的正反转可以控制立式滑轨3的升降；伺服电机5则用于带动待测的摆线针轮减速器11进行转动，实现测量。

如图2所示，行星齿轮变速机构10中，输入轴14的旋转由输入轴14上的齿轮传递到行星齿轮26，按齿数比减速。行星齿轮26的内花键孔与曲轴组件28的曲轴花键是间隙配合，其通过配对啮合，行星齿轮带动曲轴组件28的旋转并带动摆线轮30转动。扭矩传感器8外接控制仪表准确输出滚针安装后内摩擦力作用下RV减速机运转所需的力矩值。

如图3所示，行星齿轮变速机构10主要由输入轴14与周向等分的行星齿轮26构成；行星轮的数量与曲轴的数量一致，行星齿轮的中心距与周向等分的曲轴中心距一致，其固定成一个整体，保证齿部有效啮合传动。

如图3所示，结构上，所述的输入轴14通过第一深沟球轴承19安装在行星齿轮变速机构内；输入轴的顶部中心具有与方形头转接轴9匹配的方形孔，输入轴顶部与方形头转接轴可拆卸连接；所述的行星齿轮26通过第二深沟球轴承23安装在行星齿轮变速机构内，在起到防止轴向窜动、固定位置的同时，又极大地减小了零部件装配后带来的内摩擦力，提高了摆线针轮行星传动设备滚针安装内摩擦力测量的准确性。

本发明的行星轮导向孔和外花键在安装的时候，需要对齿才能装进去。为了便于对齿，所述输入轴14上设有若干安装孔，安装孔用于在进行对齿时安装内六角圆柱头螺钉15。在本实施例中，所述安装孔垂直于输入轴轴线设置，在对齿时，装入内六角圆柱头螺钉15，通过内六角圆柱头螺钉15可手动旋转输入轴，调整行星轮齿变速机构轮到合适角度，让内花键孔和曲轴组件的外花键配对啮合。对齿结束后，将内六角圆柱头螺钉15从输入轴14上拆卸下来。本实施例中，第一深沟球轴承19位于轴承套20内，轴承端盖17和轴承套20通过内六角平圆头螺钉16进行连接，两者紧固第一深沟球轴承19，第一轴用弹性挡圈18与第一深沟球轴承19紧贴设置。

行星齿轮设置在第一行星轮固定块27和第二行星轮固定块25之间并被夹紧，三者通过螺栓紧固，行星齿轮26通过第一行星轮固定块27与第二深沟球轴承23相连；第二深沟球轴承23固定在轴承固定板21内，固定处设置有第二轴用弹性挡圈22和孔用弹性挡圈24，轴承固定板21与轴承套20通过螺栓紧固。

所述行星齿轮具有用于连接待测摆线针轮减速器曲轴的内花键孔，所述第二行星轮固定块25上设有导向孔，导向孔起到行星齿轮内花键孔与曲轴组件中曲轴花键装配时导向的作用，便于装配。

如图4所示，待测的摆线针轮减速器主要包括曲轴组件28、针齿壳29、摆线轮30、滚针31、轴承32、轴肩挡圈33、输入行星架34等组件，其为待测组件，本发明不对其进行结构改进。行星齿轮26的内花键孔与曲轴组件28的曲轴花键是间隙配合，其通过配对啮合，行星齿轮带动曲轴组件28的旋转并带动摆线轮30转动。

如图5所示，本发明的底座包括方形板37、内六角圆柱头螺钉36、中间限位块35，方形板的四个角通过螺栓紧固在工作台台面上，中间限位块35通过内六角圆柱头螺钉36固定在方形板37的中心。中间限位块35用于与待测的摆线针轮减速器中孔定位，保证减速器，行星齿轮变速机构，扭矩传感器，各部件在同一轴线上。

利用本发明装置进行测试时，将待测RV减速机11置于底座12能够精准控制待测RV减速机11与方形头转接轴9的对中性。根据需要选择合适减速比的行星齿轮变速机构10，并将其连接在方形头转接轴9的底部；控制导轨支架的电机工作，使立式滑台向下运动，行星齿轮26的内花键孔与曲轴组件28的曲轴花键通过配对啮合；第二行星轮固定块25起到导向作用。装配完成后，伺服电机5工作，行星齿轮带动曲轴组件28旋转并带动摆线轮30转动。扭矩传感器8外接控制仪表准确输出滚针安装后内摩擦力作用下RV减速机运转所需的力矩值。测试时，待测摆线针轮减速器空载，只测量其内部零件自身的内摩擦力。

在测试前，行星齿轮变速机构都会单独进行力矩的标定，测出行星齿轮变速机构的标定扭矩。测试滚针内摩擦力的时候，实测扭矩减去行星齿轮变速机构的标定扭矩，就等于摆线针轮减速器滚针内摩擦力的扭矩。

在进一步提高测量准确性方面，由于摆线针齿轮传动设备中安装滚针后的内摩擦力一定，扭矩测量结果跟输入轴14齿轮与行星齿轮26啮合传动的减速比成反比。输入轴14齿轮与行星齿轮26啮合传动减速比越大，反馈到扭矩传感器8的测量数值越小；输入轴14齿轮与行星齿轮26啮合传动减速比越小，反馈到扭矩传感器8的测量数值越大。通过更换不同齿数的输入轴与行星齿轮，进而调节输入轴14齿轮与行星齿轮26啮合传动的减速比，能够有效地缩小或放大摆线针齿轮传动设备中安装滚针后的内摩擦力的测量结果，进一步提高测量结果的准确性，保证减速机装配后的整机性能。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (4)

1.一种机器人用摆线针轮减速器滚针安装的内摩擦力测量装置，其特征在于包括：

工作台（13），其台面上设有底座（12），所述底座用于固定待测的摆线针轮减速器；所述的底座中心具有凸起的中间限位块，中间限位块用于待测的摆线针轮减速器定位，保证摆线针轮减速器、行星齿轮变速机构、扭矩传感器在同一轴线上；

导轨支架（2），其设置在工作台（13）上，具有Z向的导轨；以及

可升降测试机构，其设置在所述导轨支架的导轨上，可沿Z轴运动；

所述的可升降测试机构包括：

立式滑台（4），其设置在所述导轨支架的导轨上，能带动整个可升降测试机构在Z轴的升降；

伺服电机（5），其设置在立式滑台上，具有沿Z轴方向设置的输出端；

扭矩传感器（8），其顶部与伺服电机的输出端通过联轴器（6）同轴相连，底部通过联轴器与方形头转接轴（9）相连，所述扭矩传感器用于获取扭矩信号；

方形头转接轴（9），其一端通过联轴器与扭矩传感器同轴连接，另一端连接行星齿轮变速机构；以及

行星齿轮变速机构（10），其与所述方形头转接轴同轴连接，用于带动待测的摆线针轮减速器转动；

所述的行星齿轮变速机构包括输入轴（14）与周向等分的行星齿轮（26），输入轴与行星齿轮啮合；行星齿轮的数量与待测摆线针轮减速器的曲轴的数量一致，行星齿轮的中心距与周向等分的曲轴中心距一致；

所述的输入轴（14）通过第一深沟球轴承（19）安装在行星齿轮变速机构内，输入轴顶部与方形头转接轴可拆卸连接；所述的行星齿轮（26）通过第二深沟球轴承（23）安装在行星齿轮变速机构内；

所述的行星齿轮变速机构还包括第一行星轮固定块（27）和第二行星轮固定块（25）；行星齿轮设置在第一行星轮固定块（27）和第二行星轮固定块（25）之间并被夹紧，三者通过螺栓紧固，行星齿轮（26）通过第一行星轮固定块（27）与第二深沟球轴承（23）相连；所述行星齿轮具有用于连接待测摆线针轮减速器曲轴的内花键孔，所述第二行星轮固定块（25）上设有导向孔，导向孔起到行星齿轮内花键孔与曲轴组件中曲轴花键装配时导向的作用；

所述输入轴或所述行星齿轮可拆卸更换，以调节输入轴与行星齿轮啮合传动的减速比；从而缩小或放大待测的摆线针轮减速器安装滚针后的内摩擦力的测量结果。

2.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述的导轨支架包括电机、Z向滑轨和滚珠丝杠副，滚珠丝杠副的丝杠竖直设置，所述的电机与丝杠相连用于驱动丝杠正反转，所述滚珠丝杠副的螺母与立式滑台固定连接；所述立式滑台与所述Z向滑轨滑动连接。

3.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述的输入轴上设有安装孔，所述安装孔用于在行星齿轮变速机构与待测的摆线针轮减速器进行装配时，安装内六角圆柱头螺钉（15）。

4.一种权利要求1所述测量装置的摆线针轮减速器滚针安装的内摩擦力测量方法，其特征在于，包括如下步骤：

进行测试时，将待测RV减速机置于底座精准控制待测RV减速机与方形头转接轴（ 9 ）的对中性；

根据需要选择合适减速比的行星齿轮变速机构，并将其连接在方形头转接轴的底部；控制导轨支架的电机工作，使立式滑台向下运动，行星齿轮的内花键孔与曲轴组件的曲轴花键通过配对啮合；第二行星轮固定块起到导向作用；

装配完成后，伺服电机工作，行星齿轮带动曲轴组件旋转并带动摆线轮转动；扭矩传感器外接控制仪表准确输出滚针安装后内摩擦力作用下RV减速机运转所需的力矩值；测试时，待测摆线针轮减速器空载，只测量其内部零件自身的内摩擦力；

在测试前，行星齿轮变速机构都会单独进行力矩的标定，测出行星齿轮变速机构的标定扭矩；测试滚针内摩擦力的时候，实测扭矩减去行星齿轮变速机构的标定扭矩，就等于摆线针轮减速器滚针内摩擦力的扭矩。

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