CN114101100B - 谐波减速器波发生器凸轮和柔性轴承自动测量及分选装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种谐波减速器波发生器凸轮和柔性轴承自动测量及分选装置，属于谐波减速器波发生器的装配技术领域。包括用于传送工件的输送线、用于自动拾取及转运工件的拾取转运机构、用于对工件进行自动测量的测量机构、用于接收测量机构的测量数据并根据测量数据对拾取转运机构发生运动指令的上位机、以及用于放置分组后工件的工件分组机构。本发明通过将输送线、机器人、气动测量仪、上位机以及专用夹具等装置组合在一起实现了波发生器凸轮和柔性轴承的自动测量及自动分组动作，与现有技术中的人工测量相比，具有测量效率高、精度高和操作简单的优势，可大大提高波发生器的装配效率和装配精度。

Description

谐波减速器波发生器凸轮和柔性轴承自动测量及分选装置

技术领域

本发明涉及一种工件的自动测量、分选装置，具体涉及一种谐波减速器波发生器凸轮和柔性轴承的自动测量及分选装置，目的是将合格的波发生器用凸轮和柔性轴承零件按一定的尺寸间隔等分成若干组，属于谐波减速器的装配技术领域。

背景技术

谐波减速器是一种利用柔性组件产生弹性变形来传递动力的减速机构，它主要是由具有外齿的柔轮、具有内齿的刚轮和具有长短轴的波发生器组成，而其中的波发生器又是由凸轮和柔性轴承装配而成。在现有技术中，为保证波发生器的装配质量，一般采用分组互换装配法，将在公差范围内的波发生器凸轮和柔性轴承分别按一定尺寸间隔分成若干组，然后按组进行对应装配，为此，波发生器装配前必须对凸轮和柔性轴承进行测量并分组。然而，目前对波发生器的凸轮和柔性轴承的测量、分选主要是由生产车间的工人采用传统的测量仪器(如千分尺等)，对凸轮和柔性轴承进行测量并分组的，此种方式不仅效率低、精度低、容易造成误判，而且还使加工和装配的成本大大增加。因此，设计一套凸轮和柔性轴承的自动测量及分选装置是十分必要的。

发明内容

针对上述技术问题，本发明的目的在于提供一种谐波减速器波发生器凸轮和柔性轴承的自动测量及分选系统，以解决现有技术中采用人工测量、分选而存在的效率低、精度差的问题。

为达到上述技术目的，本发明的技术方案提供一种谐波减速器波发生器凸轮和柔性轴承的自动测量及分选装置，包括：

输送线，用于传送工件；

拾取转运机构，所述拾取转运机构设置在所述输送线的一侧，用于自动拾取所述输送线上的工件，将工件转运至测量工位，并在测量时带动工件转动；

测量机构，所述测量机构靠近所述拾取转运机构设置，用于当所述拾取转运机构将工件转运至测量工位时对工件进行测量；

上位机，所述上位机的数据输入端与所述测量机构的数据输出端相连接，所述上位机的数据输出端与所述拾取转运机构的数据输入端相连接，用于接收、处理测量数据并对拾取转运机构输出运动指令；

至少两个工件分组机构，用于放置通过上位机进行判断后的与其对应的工件，并通过所述拾取转运机构将该工件转运至对应的工件分组机构内。

上述技术方案中，所述拾取转运机构包括机器人和工件拾取夹具，所述工件拾取夹具安装在所述机器人的前端，并且在所述机器人的带动下形成有向下抓取工件和将工件转运至测量工位以及将工件转运至对应的工件分组机构中的运动。

上述技术方案中，所述工件拾取夹具包括用于抓取凸轮的凸轮真空吸盘和用于抓取柔性轴承的柔性轴承专用夹具。

上述技术方案中，所述柔性轴承专用夹具由安装板、双推杆出气缸、滑道以及移动组件组成，所述安装板固定在所述机器人的前端，所述双推杆出气缸设置在所述安装板的底部中间，所述滑道对称设置在所述双推杆出气缸的两侧，所述移动组件分别滑动连接在两侧的滑道上，并且两个所述移动组件在所述双推杆出气缸推杆的推动下在滑道上相对或相背运动。

上述技术方案中，所述移动组件包括滑块、连接板和橡胶夹板，所述滑块滑动连接在所述滑道上，所述连接板固定连接在所述滑块的底部，所述橡胶夹板设置在所述连接板的内侧，通过所述滑块在滑道上的移动使得两个所述橡胶夹板靠近或分开，以实现对柔性轴承的夹持。

上述技术方案中，所述测量机构包括气动测量仪和测量头，所述测量头通过气管与所述气动测量仪相连接。

上述技术方案中，所述测量头包括用于测量凸轮的凸轮测量头和用于测量柔性轴承的柔性轴承测量头，所述测量头上分别设有两个对称的长轴测量喷咀和短轴测量喷咀。

另外，上述技术方案中还包括用于柔性轴承预变形的预变形机构，所述预变形机构包括底板和设置在底板上的两个V形块，其中一个所述V形块固定设置在所述底板上，另一个V形块可滑动连接在所述底板的上表面，且在该V形块的外侧面设置有用于推动V形块移动的驱动组件。

所述驱动组件包括固定在所述V形块外侧的推板、两个楔形块及盖板，所述盖板上设有调整螺母，所述调整螺母的下端与推进螺母连接，所述推进螺母设置在两个楔形块中，通过调整螺母的上下运动可转化为所述推进螺母的左右移动，以实现两个所述V形块之间距离的调整。

以及在所述输送线的一侧、且靠近测量工位的位置处设置有定位机构，所述定位机构通过四个可来回移动的夹板对工件进行定位。

与现有技术相比，本发明的有益效果主要包括：

本发明提供的一种谐波减速器波发生器凸轮和柔性轴承自动测量及分选装置，通过输送线传送工件，当工件穿送至测量工位时采用机器人带动凸轮真空吸盘和/或柔性轴承专用夹具抓取工件至测量头中，并带动工件在测量头中转动，通过气动测量仪即可测量出凸轮和/或柔性轴承的长、短轴尺寸；将测量数据传输至上位机中进行判断分组，并输出运动指令给机器人，机器人将工件转运至相应的工件分组机构中即可完成自动分组过程。本发明通过将输送线、机器人、气动测量仪、上位机以及专用夹具等装置组合在一起实现了波发生器凸轮和柔性轴承的自动测量及自动分组动作，与现有技术中的人工测量相比，具有测量效率高、精度高和操作简单的优势，可大大提高波发生器的装配效率和装配精度。

附图说明

图1是本发明自动测量及分选装置的整体结构俯视图；

图2是本发明自动测量及分选装置的整体结构侧视图；

图3是本发明一种实施方式中的柔性轴承专用夹具结构示意图；

图4是本发明待测量工件(凸轮)的结构示意图；

图5是本发明带测量工件(柔性轴承)在预变形前的结构示意图；

图6是本发明待测量工件(柔性轴承)在预变形后的结构示意图；

图7是本发明一种实施方式中的预变形机构结构示意图；

图8是本发明一种实施方式中预变形机构的又一结构示意图；

图9是本发明一种实施方式中的凸轮真空吸盘结构示意图；

图10是本发明一种实施方式中的凸轮测量头结构示意图；

图11是本发明一种实施方式中的柔性轴承测量头结构示意图；

图12是本发明待测量工件(凸轮)放入凸轮测量头的俯视图；

图13是本发明待测量工件(柔性轴承)放入柔性轴承测量头的俯视图；

图14是本发明一种实施方式中定位机构的工作过程示意图(定位凸轮)；

图15是本发明一种实施方式中定位机构的工作过程示意图(定位柔性轴承)。

图中所示：

1-输送线，2-拾取转运机构，21-机器人，22-凸轮真空吸盘，221-真空发生器,222-支撑头，223-吸盘头，23-柔性轴承专用夹具，231-安装板，232-双推杆出气缸，233-滑道，234-移动组件，234a-滑块，234b-连接板，234c-橡胶夹板，3-测量机构，31-气动测量仪，32-凸轮测量头，33-柔性轴承测量头，34-长轴测量喷咀，35-短轴测量喷咀，344-上位机，5-工件分组托盘，6-凸轮，7-柔性轴承，8-预变形机构，81-底板，82-V型块，83-驱动组件，831-推板，832-楔形块，833-盖板，834-调整螺母，835-推进螺母，9-定位机构，91-夹板。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1-2所示，本实施例涉及一种谐波减速器波发生器凸轮和柔性轴承自动测量及分选装置，该装置包括输送线1、拾取转运机构2、测量机构3、上位机4以及工件分组托盘5，其中：

所述输送线1用于将待测量工件传送至测量工位附近。

所述拾取转运机构2设置在所述输送线1的一侧，用于自动拾取所述输送线1上的待测量工件并将工件转运至测量机构3中。

所述测量机构3靠近所述拾取转运机构2设置，用于当所述拾取转运机构2将工件转运至测量工位时对工件进行测量。

所述上位机4的数据输入端与所述测量机构3的数据输出端相连接，所述上位机4的数据输出端与所述拾取转运机构2的数据输入端相连接，用于接收、处理测量数据并对拾取转运机构2输出运动指令。

所述工件分组托盘5的数量至少有两个，用于放置通过上位机4进行判断后的与其对应的工件，并通过所述拾取转运机构2将该工件转运至对应的工件分组托盘5内，完成自动测量及分选工作。

上述实施例中待测量工件为组成谐波减速器波发生器的凸轮或柔性轴承。可以理解的是，在实际应用中，我们可以采取如图1-2所示的包括两条输送线1及相关配置的形式，其中一条输送线1用于传送待测量及分组的工件为凸轮，另一条输送线1用于传送待测量及分组的工件为柔性轴承，而上位机4可使用同一台，将两条输送线1的拾取转运机构2和测量机构3与同一台上位机4电连接，可达到凸轮和柔性轴承同步测量和分组，且能够节约设备资源，如此，凸轮和柔性轴承可同时进行自动测量及分组工作，大大提升了作业效率。除此之外，我们也可以采取单条输送线1及相关配置的形式，采取该种形式时凸轮和柔性轴承的自动测量及分组需要分开进行，在拾取转运机构2对不同工件进行抓取时，只需在机器人21的前端更换相应的夹具(用于抓取凸轮的凸轮真空吸盘和用于抓取柔性轴承的柔性轴承专用夹具)即可，而无论是采用两条输送线1的结构形式还是采用一条输送线1的结构形式，其组成部分和工作原理均是相同的。

在一个具体的实施例中，所述拾取转运机构2包括机器人21和工件拾取夹具，所述机器人21优选为六自由度通用工业机器人；所述工件拾取夹具安装在所述机器人21的前端，并且在所述机器人21的带动下形成有向下抓取工件和将工件转运至测量工位以及将工件转运至对应的工件分组托盘5中的运动。

进一步地，所述工件拾取夹具包括用于抓取凸轮6的凸轮真空吸盘22和用于抓取柔性轴承7的柔性轴承专用夹具23。

在一个具体的实施例中，如图3所示，所述柔性轴承专用夹具23由安装板231、双推杆出气缸232、滑道233以及移动组件234组成，所述安装板231固定在所述机器人21的前端，所述双推杆出气缸232设置在所述安装板231的底部中间，所述滑道233对称设置在所述双推杆出气缸232的两侧，所述移动组件234分别滑动连接在两侧的滑道233上，并且两个所述移动组件234在所述双推杆出气缸232推杆的推动下在滑道233上相对或相背运动。可以理解的是，在实际使用中，也可以采用单推杆出气缸。

进一步地，所述移动组件234包括滑块234a、连接板234b和橡胶夹板234c，所述滑块234a滑动连接在所述滑道233上，所述连接板234b固定连接在所述滑块234a的底部，所述橡胶夹板234c设置在所述连接板234b的内侧。如此设置，当启动双推杆出气缸232时，其两侧的推杆推动滑块234a在滑道233上同时相对运动或相背运动，带动两个所述连接板234b相对运动或相背运动，从而使得两个所述橡胶夹板234c相对或相背运动，实现对柔性轴承7的夹持与放开。此处需要说明的是，使用所述柔性轴承专用夹具23进行抓取的是将柔性轴承7安装在预变形机构8后的整体装置，这是由于与所述柔性轴承7进行装配的凸轮6是一种有长轴和短轴的椭圆形轮，其长轴直径为d1，短轴尺寸为d2(如图4所示)，因此，所述柔性轴承7需进行相应的预变形，使其也有与所述凸轮6相适配的长轴和短轴，如图5所示的柔性轴承7在变形前的直径为D，经过预变形后的柔性轴承7的结构如图6所示，其长轴直径为D₁、短轴直径为D₂。

进一步地，如图7-8所示，所述预变形机构8包括底板81和设置在底板81上的两个V形块82，其中一个所述V形块82固定设置在所述底板81上，另一个V形块82可滑动连接在所述底板81的上表面，且在该V形块的外侧面设置有用于推动V形块移动的驱动组件83。

进一步地，所述所述驱动组件83包括固定在所述V形块82外侧的推板831、两个楔形块832及盖板833，所述盖板833上设有调整螺母834，所述调整螺母834的下端与推进螺母835连接，所述推进螺母835设置在两个楔形块832中，如此设置，通过旋转调整螺母834，使得调整螺母834上下运动，带动所述推进螺母835左右移动，从而使得其中一个楔形块832推动另一个楔形块832向前运动，进而实现两个所述V形块82之间距离的调整。那么，将柔性轴承7放在两个所述V形块82之间，通过两个所述V形块82之间距离的改变即可对柔性轴承7进行预变形，形成长轴和短轴。

在一个具体的实施例中，如图9所示，所述凸轮真空吸盘22包括真空发生器221、支撑头222以及吸盘头223，所述支撑头222和吸盘头223固定连接在所述真空发生器221上，且所述吸盘头223通过气管与所述真空发生器221相连接。将该凸轮真空吸盘22安装在机器人21的前端，待凸轮6完成定位操作后，上位机4控制机器人21运动，带动凸轮真空吸盘22移动到凸轮6上方后向下运动，当吸盘头223接触到凸轮6表面时，所述真空发生器221开始工作抽吸空气，使吸腔内的压力降至大气压以下，则外部大气压向吸盘头223施加压力，从而保证吸盘头223紧紧吸附在凸轮6表面上，完成工件的夹取。同时，通过调节支撑头222与吸盘头223之间的距离，可达到最好的吸附效果。

在一个具体的实施例中，所述测量机构3包括气动测量仪31和测量头，所述测量头通过气管与所述气动测量仪31相连接。

进一步地，所述测量头包括用于测量凸轮6的凸轮测量头32(如图10所示)和用于测量柔性轴承7的柔性轴承测量头33(如图11所示)，所述凸轮测量头32和柔性轴承测量头33上均设有两个对称的长轴测量喷咀34和两个对称的短轴测量喷咀35。

在一个具体的实施例中，所述凸轮测量头32的外形为矩形，其内部设有用于放置凸轮6的椭圆形空腔，将凸轮6放入凸轮测量头32中，通过长轴测量喷咀34和短轴测量喷咀35与凸轮6的外壁产生的长轴气隙L和短轴气隙M可得到凸轮的长轴尺寸和短轴尺寸，具体请见图12所示。

在一个具体的实施例中，所示柔性轴承测量头33的外形为椭圆形，将所述柔性轴承测量头33放入至所述柔性轴承7的内圆中，则通过长轴测量喷咀34和短轴测量喷咀35与柔性轴承7的内壁产生的长轴气隙L和短轴气隙M可得到柔性轴承7的长轴尺寸和短轴尺寸，具体请见图13所示。

另外，在一个具体的实施例中，还包括定位机构9，所述定位机构9用于在工件传送至测量工位附近时，对工件进行微调整，使其能够准确地被凸轮真空吸盘22和柔性轴承专用夹具23抓取，实现定位功能。

进一步地，所述定位机构9设置所述输送线1的一侧、且靠近测量工位的位置处。如图14-15所示，所述定位机构9通过四个可来回移动的夹板91对工件进行前后左右的位置调整。可以理解的是，所述定位机构9可安装在一升降机构上，当需要进行微调整工件的位置时，由升降机构降下定位机构9进行调整，使用完成后再通过升降机构抬起。此处的升降机构为常用的升降机，比如螺杆升降形式、气缸升降形式或液压缸升降形式。

采用本实施例提供的一种谐波减速器波发生器凸轮和柔性轴承自动测量及分选装置在进行凸轮和柔性轴承的自动测量及分组时的过程是完全一样的，所不同的是进行凸轮6测量分组时需将凸轮真空吸盘22安装在机器人21的前端，而进行柔性轴承7的测量分组时需将柔性轴承专用夹具23安装在机器人21的前端，具体为：

1、将待测量分组的凸轮6和/或柔性轴承7(以下合并称为工件)以一定的间隔摆放在输送线1上，启动输送线1向前运动；

2、当机器人21检测到输送线1上的工件运动到待测量工位附近时，输送线1停止前进，定位机构9降下工作，通过定位机构9的四个夹板91对工件进行前后左右的微调整，使工件能够准确地移动到便于凸轮真空吸盘22或柔性轴承专用夹具23抓取的位置上；

3、在完成工件的定位后，定位机构9升起离开，上位机4控制机器人21运动，带动机器人21前端的凸轮真空吸盘22或柔性轴承专用夹具23对工件进行抓取；

4、在工件被抓取出来后，上位机4按照规划的路径，控制机器人21运动，将待测量工件放置在凸轮测量头32或柔性轴承测量头33中，之后机器人第六轴转动，带动工件以合适的速度在凸轮测量头32或柔性轴承测量头33内旋转；同时，凸轮测量头32或柔性轴承测量头33以合适的采样周期对工件与凸轮测量头32或柔性轴承测量头33之间的长轴气隙L和短轴气隙M进行测量，即可得到工件的长轴尺寸和短轴尺寸，气动测量仪31采集测量数据，将测量数据通过通讯接口保存至上位机4，上位机4根据测量的数据判断长、短轴的尺寸，即完成了工件的自动测量和数据采集；

5、上位机4根据上一步得到的长、短轴尺寸数据，判断工件应搬运至哪一个工件分组托盘5中，将运动指令传输给机器人21，机器人21根据规划好的路径，控制机器人21前端的凸轮真空吸盘22或柔性轴承专用夹具23运动，将工件搬运至对应的分组托盘内，即完成了自动分组的工作；

6、在完成工件的自动分选工作后，上位机4控制机器人21前端的凸轮真空吸盘22和柔性轴承专用夹具23返回至初始位置，即完成了一次工件的自动测量和分组过程，之后，输送线1继续向前，重复上述过程，即可进行下一个工件的自动测量和分组工作。

需要说明的是，上述自动测量及分组过程中如果工件为柔性轴承7，则首先需要将柔性轴承7放入至柔性轴承预变形机构8中进行预变形，通过转动预变形机构8上的调整螺母834，带动推进螺母835的运动，使得两个楔形块832之间的相对位置发生改变，从而控制两个V形块82之间的相对位置，可实现柔性轴承7的预变形。图6为柔性轴承7在预变形前的结构示意图，其直径为D；图7为柔性轴承7通过预变形机构8进行预变形后的结构示意图，其长轴直径为D₁,短轴直径为D₂，分别对应凸轮6的长轴直径d₁和短轴直径d₂。

综上，本发明提供的一种谐波减速器波发生器凸轮和柔性轴承自动测量及分组装置，通过输送线、机器人、气动测量仪、上位机以及专用夹具等装置组合在一起实现了波发生器凸轮和柔性轴承的自动测量及自动分组动作，与现有技术中的人工测量相比，具有测量效率高、精度高和操作简单的优势，提高了波发生器的装配效率和装配精度。

本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所做出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。

Claims (6)

1.一种谐波减速器波发生器凸轮和柔性轴承自动测量及分选装置，其特征在于，包括：

输送线，用于传送工件；

拾取转运机构，所述拾取转运机构设置在所述输送线的一侧，用于自动拾取所述输送线上的工件，将工件转运至测量工位，并在测量时带动工件转动；

测量机构，所述测量机构靠近所述拾取转运机构设置，用于当所述拾取转运机构将工件转运至测量工位时对工件进行测量；

上位机，所述上位机的数据输入端与所述测量机构的数据输出端相连接，所述上位机的数据输出端与所述拾取转运机构的数据输入端相连接，用于接收、处理测量数据并对拾取转运机构输出运动指令；

至少两个工件分组机构，用于放置通过上位机进行判断后的与其对应的工件，并通过所述拾取转运机构将该工件转运至对应的工件分组机构内；

所述测量机构包括气动测量仪和测量头，所述测量头通过气管与所述气动测量仪相连接，所述测量头包括用于测量凸轮的凸轮测量头和用于测量柔性轴承的柔性轴承测量头，所述测量头上分别设有两个对称的长轴测量喷咀和短轴测量喷咀；

还包括用于柔性轴承预变形的预变形机构，所述预变形机构包括底板和设置在底板上的两个V形块，其中一个所述V形块固定设置在所述底板上，另一个V形块可滑动连接在所述底板的上表面，且在该V形块的外侧面设置有用于推动V形块移动的驱动组件，所述驱动组件包括固定在所述V形块外侧的推板、两个楔形块及盖板，所述盖板上设有调整螺母，所述调整螺母的下端与推进螺母连接，所述推进螺母设置在两个楔形块中，通过调整螺母的上下运动可转化为所述推进螺母的左右移动，以实现两个所述V形块之间距离的调整；

其中，需要先将柔性轴承放入至所述柔性轴承预变形机构中进行预变形，得到所述柔性轴承的长轴和短轴，该长轴和短轴分别对应凸轮的长轴和短轴，然后通过所述上位机按照规划的路径控制拾取转运机构将凸轮放置在所述凸轮测量头或将柔性轴承放置在所述柔性轴承测量头中进行测量，通过所述气动测量仪采集测量数据，得到工件的长轴尺寸和短轴尺寸，并将测量数据保存至所述上位机，所述上位机根据测量的数据判断长轴和短轴的尺寸，完成工件的自动测量。

2.根据权利要求1所述的一种谐波减速器波发生器凸轮和柔性轴承自动测量及分选装置，其特征在于，所述拾取转运机构包括机器人和工件拾取夹具，所述工件拾取夹具安装在所述机器人的前端，并且在所述机器人的带动下形成有向下抓取工件和将工件转运至测量工位以及将工件转运至对应的工件分组机构中的运动。

3.根据权利要求2所述的一种谐波减速器波发生器凸轮和柔性轴承自动测量及分选装置，其特征在于，所述工件拾取夹具包括用于抓取凸轮的凸轮真空吸盘和用于抓取柔性轴承的柔性轴承专用夹具。

4.根据权利要求3所述的一种谐波减速器波发生器凸轮和柔性轴承自动测量及分选装置，其特征在于，所述柔性轴承专用夹具由安装板、双推杆出气缸、滑道以及移动组件组成，所述安装板固定在所述机器人的前端，所述双推杆出气缸设置在所述安装板的底部中间，所述滑道对称设置在所述双推杆出气缸的两侧，所述移动组件分别滑动连接在两侧的滑道上，并且两个所述移动组件在所述双推杆出气缸推杆的推动下在滑道上相对或相背运动。

5.根据权利要求4所述的一种谐波减速器波发生器凸轮和柔性轴承自动测量及分选装置，其特征在于，所述移动组件包括滑块、连接板和橡胶夹板，所述滑块滑动连接在所述滑道上，所述连接板固定连接在所述滑块的底部，所述橡胶夹板设置在所述连接板的内侧，通过所述滑块在滑道上的移动使得两个所述橡胶夹板靠近或分开，以实现对柔性轴承的夹持。

6.根据权利要求1所述的一种谐波减速器波发生器凸轮和柔性轴承自动测量及分选装置，其特征在于，所述输送线的一侧、且靠近测量工位的位置处设置有定位机构，所述定位机构通过四个可来回移动的夹板对工件进行定位。

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