CN117053899A - 一种机器人多润滑腔体积标定方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于机器人技术领域，特别涉及一种机器人多润滑腔体积标定方法，将待标定机器人设置于烤漆房内，第一关节润滑腔体积设定为V1且通过管道与排气体积测定装置连接；通过烤漆房标定第一次稳态温度T1，获得第一关节润滑腔内气体状态方程：pV1＝nRT1；加热待标定机器人，第一关节润滑腔内气体升温进入排气体积测定装置内，排气体积测定装置测得排气体积为V2，温度传感器记录第二次稳态温度T2；获得加热后第一关节润滑腔内气体状态方程：P(V1+V2)＝nRT2；从而获得：V1＝V2T1÷(T2‑T1)；重复上述步骤，完成剩余关节的润滑腔体积标定。本发明提高样机装配工作效率，避免减速机内部的半封闭腔内润滑脂短时间难以进入问题，内压均衡，操作简单，容易实现。
Description
技术领域
本发明属于机器人技术领域，特别涉及一种机器人多润滑腔体积标定方法。
背景技术
目前，随着工业机器人向更多领域扩展，注润滑腔体积要求越来越精确。首先，RV减速机厂家样本推荐注润滑腔体积数值与机器人研发厂家需求实际数值不符。因为RV样本的减速机测试铸件与机器人设计厂家自己机器人设计铸件内部油腔，会有差异。其次，工业机器人润滑油和润滑脂粘度高，内部油腔复杂，难以达到理论液面流平稳。最后，工业机器人内部结构紧凑，无法设计类似于汽车汽油发动机那样，上下插入的油尺到理论液面。铸件是机器人设计厂家设计的，因此内部空间可知；然而，减速机内部空间未知。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的在于提供一种机器人多润滑腔体积标定方法，以实现机器人关节减速机内部润滑腔体积的标定。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
本发明提供一种机器人多润滑腔体积标定方法，包括以下步骤：
①将待标定机器人设置于烤漆房内，待标定机器人的第一关节润滑腔的注油通道通过管道与排气体积测定装置连接，排气体积测定装置用于测定第一关节润滑腔排气量；
②通过烤漆房标定第一次稳态温度T1，用温度传感器记录第一次稳态温度T1，第一关节润滑腔体积设定为V1；
③根据克拉伯龙方程pV＝nRT，获得第一关节润滑腔内气体状态方程：
pV1＝nRT1 (1)
其中：p是气体压强(单位为帕)，V是气体体积(单位立方米)，n是气体物质的量(摩尔数)(单位mo l)，R是气体常数＝8.314J·mo l-1·K-1，T是热力学温度(单位K)；
④通过烤漆房加热待标定机器人，第一关节润滑腔内气体升温进入排气体积测定装置内，排气体积测定装置测得第一关节润滑腔的排气体积为V2，待温度稳定后，温度传感器记录第二次稳态温度T2；
⑤根据克拉伯龙方程pV＝nRT，获得加热后第一关节润滑腔内气体状态方程：
P(V1+ V2)＝nRT2 (2)
⑥加热前后第一关节润滑腔内气体压强保持恒定，根据公式(1)和公式(2)获得第一关节润滑腔体积：V1＝V2 T1÷(T2-T1)；
⑦重复①-⑥步骤，依次完成剩余关节的润滑腔体积标定。
在一种可能实现的方式中，所述排气体积测定装置包括带刻度透明外量杯和带刻度透明内量杯，其中带刻度透明外量杯内盛装有透明液体，带刻度透明内量杯倒置于带刻度透明外量杯内，且位于透明液体的外液面的下方，所述管道的末端容置于带刻度透明内量杯内，所述第一关节润滑腔排出的气体通过所述管道富集于带刻度透明内量杯内，在带刻度透明内量杯内形成内液面，使带刻度透明外量杯内的外液面上涨，根据带刻度透明外量杯上的刻度计算出排气体积V1的值。
在一种可能实现的方式中，所述待标定机器人的第一关节包括依次连接的底座、减速机及腰座，其中减速机内设有润滑通道，润滑通道的两端通过底座和腰座密封，从而形成所述第一关节润滑腔，所述注油通道设置于底座上。
在一种可能实现的方式中，所述底座上端面为安装面，安装面上沿周向设有多个与所述减速机的润滑通道连通的底座腔，相邻的两个底座腔之间通过底座通道连通，其中一底座腔与所述注油通道连通。
本发明的优点及有益效果是：本发明提供的一种机器人多润滑腔体积标定方法，减少机器人样机装配阶段工作量，避免减速机内部的半封闭腔内润滑脂短时间难以进入问题，内压均衡，在标定过程中不需要润滑油和润滑脂，即全程不需要液体参与，操作简单，容易实现。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为本发明一种机器人多润滑腔体积标定方法的示意图；
图2为本发明中待标定机器人的第一润滑腔的结构示意图之一；
图3为本发明中待标定机器人的第一润滑腔的结构示意图之二；
图4为本发明中待标定机器人的底座的轴测图；
图中：1-底座，101-注油通道，102-安装面，103-螺纹孔，104-底座腔,105-底座通道，2-减速机，201-减速机输出轴，202-减速机密封圈，203-减速机外壳，204-减速机轴承，205-行星齿轮，206-太阳齿轮，207-润滑通道,3-腰座，4-中心筒旋转密封，5-中心筒，6-电机旋转密封，7-减速机输入轴，8-密封垫片，9-螺栓，10-一轴旋转轴线，11-带刻度透明外量杯，12-润滑面，13-管道，15-烤漆房，16-温度传感器，17-带刻度透明内量杯，18-透明液体，19-内液面，20-外液面。
具体实施方式
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”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发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置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发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，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“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，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的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明实施例提供一种机器人多润滑腔体积标定方法，操作简单，标定精准，提高机器人样机装配阶段的工作效率。参见图1至图4所示，该机器人多润滑腔体积标定方法，包括以下步骤：
①将待标定机器人设置于烤漆房15内，待标定机器人的第一关节润滑腔的注油通道101通过管道13与排气体积测定装置连接，排气体积测定装置用于测定第一关节润滑腔排气量；
②通过烤漆房15标定第一次稳态温度T1，用温度传感器16记录第一次稳态温度T1，第一关节润滑腔体积设定为V1；
③根据克拉伯龙方程pV＝nRT，获得第一关节润滑腔内气体状态方程：
pV1＝nRT1 (1)
其中：p是气体压强(单位为帕)，V是气体体积(单位立方米)，n是气体物质的量(摩尔数)(单位mo l)，R是气体常数＝8.314J·mo l-1·K-1，T是热力学温度(单位K)；
④通过烤漆房15加热待标定机器人，第一关节润滑腔内气体升温进入排气体积测定装置内，排气体积测定装置测得第一关节润滑腔的排气体积为V2，待温度稳定后，温度传感器16记录第二次稳态温度T2；
⑤根据克拉伯龙方程pV＝nRT，获得加热后第一关节润滑腔内气体状态方程：
P(V1+ V2)＝nRT2 (2)
⑥加热前后第一关节润滑腔内气体压强保持恒定，根据公式(1)和公式(2)获得第一关节润滑腔体积：
(V1+V2)÷V1＝T2÷T1
1+V2÷V1＝T2÷T1
V2÷V1＝T2÷T1-1
V2÷V1＝(T2-T1)÷T1
最终获得第一关节润滑腔体积为：
V1＝V2 T1÷(T2-T1)
⑦重复①-⑥步骤，依次完成剩余关节的润滑腔体积标定。也可以并联多个测量气路同时获得多个润滑腔体积。
参见图1所示，本发明的实施例中，排气体积测定装置包括带刻度透明外量杯11和带刻度透明内量杯17，其中带刻度透明外量杯11内盛装有透明液体18，本实施例中，透明液体18为水。带刻度透明内量杯17倒置于带刻度透明外量杯11内，且位于透明液体18的外液面20的下方，管道13的末端容置于带刻度透明内量杯17内，第一关节润滑腔排出的气体通过管道13富集于带刻度透明内量杯17内，从而在带刻度透明内量杯17内形成内液面19，这样使带刻度透明外量杯11内的外液面20上涨，根据带刻度透明外量杯11上的刻度获得外液面20的上涨高度，进而计算出上涨部分液体的体积，最终获得排气体积V1的值。
参见图1至图3所示，本发明待标定的机器人第一关节包括依次连接的底座1、减速机2及腰座3，其中减速机2内设有润滑通道207，润滑通道207的两端通过底座1和腰座3密封，从而形成第一关节润滑腔。
参见图4所示，本发明的实施例中，底座1的底部为用于安装于工业机器人使用场景的底座安装面，底座1的顶部为安装面102，安装面102上沿周向设有多个与润滑通道207连通的底座腔104，相邻两个底座腔104之间通过底座通道105连通；底座1的侧面设有与一底座腔104连通的注油通道101，注油通道101也可进行放气、放油等工作。安装面102上沿周向还设有多个螺纹孔103，螺纹孔103用于与减速机2连接。进一步地，螺纹孔103与底座腔104沿周向交替分布，减速机2通过螺栓9连接底座1上的螺纹孔103。
参见图3所示，本发明的实施例中，减速机2包括减速机输出轴201、减速机密封圈202、减速机外壳203、减速机轴承204、行星齿轮205、太阳齿轮206和润滑通道207，其中减速机输出轴201与减速机外壳203通过减速机轴承204形成旋转圆柱副，且减速机输出轴201的端部与减速机外壳203通过减速机密封圈202形成旋转动密封。太阳齿轮206为中空结构，太阳齿轮206与减速机输出轴201和腰座3通过一对小轴承形成旋转圆柱副。减速机输出轴201与底座1的安装面102密封配合，减速机输出轴201上沿周向设有外沉孔，螺栓9连接在外沉孔内，且螺栓9位于行星齿轮205和太阳齿轮206之下，在行星齿轮205和太阳齿轮206之下可拆卸，进而实现螺栓9的方便安装，螺栓9指向底座1。减速机2的传动关系为成熟结构在此不在赘述。具体地，腰座3通过螺栓连接减速机2，因螺栓9指向底座1，所以在工业机器人使用场景维护保养过程，不需要翻转底座即可完成。中心筒5的下端通过密封圈和螺钉与减速机输出轴201形成静密封和装配关系，中心筒5的上端通过中心筒旋转密封4与腰座3形成旋转密封关系。减速机输入轴7下端通过密封垫片8和螺钉与电机轴形成静密封和装配关系，减速机输入轴7上端通过电机旋转密封6与腰座3形成旋转密封关系，旋转密封工作耐压0.3bar,旋转密封失效测试压力0.5bar；这样由底座1、减速机2及腰座3围合成密闭的所述第一关节润滑腔。减速机2的一轴旋转轴线10正交于底座安装面，一轴旋转轴线10的正方向为从底座安装面指向腰座3。一轴旋转轴线10指向上方为正装，一轴旋转轴线10指向下方为倒装，一轴旋转轴线10指向水平任意方向为侧挂，也就是说侧装为一轴旋转轴线10水平于地面。本实施例的工艺要求为侧装，侧装的润滑面12为减速机输出轴201直径的0.75高度。
参见图1所示，本发明的实施例中，机器人第一关节润滑腔内部封存有空气。当电机减速机工况不同情况下，温升不同，第一关节润滑腔内空气则会由注油通道101排气。
本发明提供的一种机器人多润滑腔体积标定方法，通过排气体积测定装置测量关节润滑腔升温后的排气量，从而获得机器人关节润滑腔的体积，能够精确向机器人关节润滑腔注入润滑脂的量。该标定方法提高了机器人装配阶段的工作效率，避免减速机内部的半封闭腔内润滑脂短时间难以进入问题，内压均衡，在标定过程中不需要润滑油和润滑脂，即全程不需要液体参与，操作简单，容易实现。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (4)
1.一种机器人多润滑腔体积标定方法，其特征在于，包括以下步骤：
①将待标定机器人设置于烤漆房(15)内，待标定机器人的第一关节润滑腔的注油通道(101)通过管道(13)与排气体积测定装置连接，排气体积测定装置用于测定第一关节润滑腔排气量；
②通过烤漆房(15)标定第一次稳态温度T1，用温度传感器(16)记录第一次稳态温度T1，第一关节润滑腔体积设定为V1；
③根据克拉伯龙方程pV＝nRT，获得第一关节润滑腔内气体状态方程：
pV1＝nRT1 (1)
其中：p是气体压强(单位为帕)，V是气体体积(单位立方米)，n是气体物质的量(摩尔数)(单位mol)，R是气体常数＝8.314J·mol-1·K-1，T是热力学温度(单位K)；
④通过烤漆房(15)加热待标定机器人，第一关节润滑腔内气体升温进入排气体积测定装置内，排气体积测定装置测得第一关节润滑腔的排气体积为V2，待温度稳定后，温度传感器(16)记录第二次稳态温度T2；
⑤根据克拉伯龙方程pV＝nRT，获得加热后第一关节润滑腔内气体状态方程：
P(V1+ V2)＝nRT2 (2)
⑥加热前后第一关节润滑腔内气体压强保持恒定，根据公式(1)和公式(2)获得第一关节润滑腔体积：V1＝V2 T1÷(T2-T1)；
⑦重复①-⑥步骤，依次完成剩余关节的润滑腔体积标定。
2.根据权利要求1所述的机器人多润滑腔体积标定方法，其特征在于，所述排气体积测定装置包括带刻度透明外量杯(11)和带刻度透明内量杯(17)，其中带刻度透明外量杯(11)内盛装有透明液体(18)，带刻度透明内量杯(17)倒置于带刻度透明外量杯(11)内，且位于透明液体(18)的外液面(20)的下方，所述管道(13)的末端容置于带刻度透明内量杯(17)内，所述第一关节润滑腔排出的气体通过所述管道(13)富集于带刻度透明内量杯(17)内，在带刻度透明内量杯(17)内形成内液面(19)，使带刻度透明外量杯(11)内的外液面(20)上涨，根据带刻度透明外量杯(11)上的刻度计算出排气体积V1的值。
3.根据权利要求2所述的机器人多润滑腔体积标定方法，其特征在于，所述待标定机器人的第一关节包括依次连接的底座(1)、减速机(2)及腰座(3)，其中减速机(2)内设有润滑通道(207)，润滑通道(207)的两端通过底座(1)和腰座(3)密封，从而形成所述第一关节润滑腔，所述注油通道(101)设置于底座(1)上。
4.根据权利要求3所述的机器人多润滑腔体积标定方法，其特征在于，所述底座(1)上端面为安装面(102)，安装面(102)上沿周向设有多个与所述减速机(2)的润滑通道(207)连通的底座腔(104)，相邻的两个底座腔(104)之间通过底座通道(105)连通，其中一底座腔(104)与所述注油通道(101)连通。
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