CN207991427U - 一种机械臂关节蜗轮蜗杆间隙测试调整装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种机械臂关节蜗轮蜗杆间隙测试调整装置，包括安装板、安装基座、测试臂杆和配重块；安装板和安装基座上均设有蜗轮轴过孔，机械臂关节的蜗轮轴依次穿过两个蜗轮轴过孔，安装板和安装基座通过套设于蜗轮轴上的轴承可转动连接，安装板上还设有调节固定块，机械臂关节的蜗杆固定座和电机均固定在安装板上，且蜗杆固定座位于调节固定块的上方，调节固定块上设有调节螺栓，用于调节蜗杆固定座与调节固定块的距离；配重块套设在测试臂杆上，且能够相对于测试臂杆移动。本实用新型提供的测试调整装置能够对机械臂关节的各项性能进行测试，并调整蜗轮蜗杆间隙，提高机械臂关节精度。

Description

一种机械臂关节蜗轮蜗杆间隙测试调整装置

技术领域

本实用新型涉及机器人技术领域，尤其涉及一种机械臂关节蜗轮蜗杆间隙测试调整装置。

背景技术

机械臂是机器人的重要组成部分，而机械臂的关节性能对机械臂而言至关重要。例如，在排爆机器人中，由于排爆作业的特殊性，对排爆机械臂有十分高的要求，所以要求排爆机械臂关节的各项性能要求较高。目前市面上的机械臂关节多存在关节精度差、结构刚性差、关节动力不足等缺点，对排爆工作十分不利，很可能造成生命财产的损失。因此，在投入使用前，需要对机械臂关节的各项性能进行测试。

目前，市面上并没有一种简单的通用机械臂关节蜗轮蜗杆间隙测试调整装置，且测试后，不能及时对机械臂关节进行调整，操作不便捷，不能用于提高机械臂关节精度。

实用新型内容

(一)要解决的技术问题

本实用新型的目的是提供一种结构简单，易于操作的通用机械臂关节蜗轮蜗杆间隙测试调整装置，用于测试机械臂关节的性能，调整机械臂关节的精度。

(二)技术方案

为了实现上述目的，本实用新型提供了一种机械臂关节蜗轮蜗杆间隙测试调整装置，包括安装板、安装基座、测试臂杆和配重块；

所述安装板和所述安装基座上均设有蜗轮轴过孔，机械臂关节的蜗轮轴依次穿过两个所述蜗轮轴过孔，所述安装板和所述安装基座通过套设于所述蜗轮轴上的轴承可转动连接，所述安装板上还设有调节固定块，机械臂关节的蜗杆固定座和电机均固定在所述安装板上，且所述蜗杆固定座位于所述调节固定块的上方，所述调节固定块上设有调节螺栓，用于调节所述蜗杆固定座与所述调节固定块的距离；

所述配重块套设在所述测试臂杆上，且能够相对于所述测试臂杆移动。

优选地，所述测试臂杆上设有多个间隔设置的负载限位孔，至少一个所述负载限位孔内设有限位螺栓，用于限制所述配重块在所述测试臂杆上的位置。

优选地，所述配重块通过滑槽套设在所述测试臂杆上，至少一个所述限位螺栓设置在所述滑槽内，用于固定所述配重块。

优选地，所述测试臂杆与所述安装板相连的一端设有平挡块，另一端设有挡块，用于限制所述配重块可移动的行程。

优选地，所述安装板上还设有辅助限位槽，所述机械臂关节对应位置设有辅助限位块，所述调节螺栓调节机械臂关节时，所述辅助限位块在所述辅助限位槽内滑动，限制所述蜗轮和所述蜗杆的相对位置。

优选地，所述安装板和所述安装基座上还设有刻度槽，用于对所述蜗轮和所述蜗杆的相对位置进行校准或测量。

优选地，所述安装板后侧设有角度限位块，所述安装基座前侧设有与所述角度限位块相匹配的角度限位槽，所述蜗轮和所述蜗杆相对转动时，所述角度限位块在所述角度限位槽内移动。

优选地，还包括测试平台，所述安装基座竖直固定在所述测试平台上。

(三)有益效果

本实用新型的上述技术方案具有如下优点：本实用新型提供了一种机械臂关节蜗轮蜗杆间隙测试调整装置，包括安装板、安装基座、测试臂杆和配重块；所述安装板和所述安装基座上均设有蜗轮轴过孔，机械臂关节的蜗轮轴依次穿过两个所述蜗轮轴过孔，所述安装板和所述安装基座通过套设于所述蜗轮轴上的轴承可转动连接，所述安装板上还设有调节固定块，机械臂关节的蜗杆固定座和电机均固定在所述安装板上，且所述蜗杆固定座位于所述调节固定块的上方，所述调节固定块上设有调节螺栓，用于调节所述蜗杆固定座与所述调节固定块的距离；所述配重块套设在所述测试臂杆上，且能够相对于所述测试臂杆移动。本实用新型提供的机械臂关节蜗轮蜗杆间隙测试调整装置能够对机械臂关节的结构刚性、关节输出精度及关节阻尼等性能进行测试，并根据测试结果调整蜗轮蜗杆间隙，提高机械臂关节精度。

附图说明

图1是本实用新型实施例中机械臂关节蜗轮蜗杆间隙测试调整装置局部示意图；

图2是本实用新型实施例中机械臂关节蜗轮蜗杆间隙测试调整装置局部背侧示意图；

图3是本实用新型实施例中蜗杆固定座示意图；

图4是本实用新型实施例中关节支撑板示意图；

图5是图1中A部分放大示意图；

图6是本实用新型实施例中机械臂关节主要部件背侧示意图；

图7是本实用新型实施例中安装板示意图；

图8是本实用新型实施例中安装板背侧示意图；

图9是本实用新型实施例中安装基座示意图；

图10是图1中B部分放大示意图；

图11是本实用新型实施例中蜗轮轴示意图；

图12是本实用新型实施例中法兰结构示意图；

图13是本实用新型实施例中机械臂关节蜗轮蜗杆间隙测试调整装置整体示意图；

图14是本实用新型实施例中机械臂关节蜗轮蜗杆间隙测试调整装置与机械臂关节装配后示意图；

图15是本实用新型实施例中机械臂关节蜗轮蜗杆间隙测试调整装置整体背侧示意图；

图16是本实用新型实施例中机械臂关节蜗轮蜗杆间隙测试调整装置与机械臂关节装配后背侧示意图；

图中：1：蜗轮；11：蜗轮轴；111：蜗轮轴法兰；12：安装基座； 121：角度限位槽；122：蜗轮轴过孔；123：电位器安装部；13：测试平台；

2：蜗杆；21：蜗杆固定座；211：辅助限位块；212：凹槽；22：电机；23：安装板；231：辅助限位槽；232：角度限位块；24：法兰结构；

3：关节支撑板；41：第二长圆孔；42：第一长圆孔；5：交叉滚子轴承；6：调节螺栓；61：调节固定块；7：角度电位器；71：第一齿轮；72：第二齿轮；8：刻度槽；

9：测试臂杆；91：配重块；911：滑槽；92：负载限位孔；93：挡块；94：平挡块。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1至图16所示，本实用新型实施例提供的一种机械臂关节蜗轮蜗杆间隙测试调整装置，包括安装板23、安装基座12、测试臂杆9 和配重块91。安装板23和安装基座12上均设有蜗轮轴过孔122，装配时，安装板23和安装基座12上的蜗轮轴过孔122同心设置，机械臂关节的蜗轮轴11依次穿过两个蜗轮轴过孔122，安装板23和安装基座12通过套设于蜗轮轴11上的轴承可转动连接，安装板23上还设有调节固定块61，机械臂关节的蜗杆固定座21和电机22均固定在安装板23上，且蜗杆固定座21位于调节固定块61的上方(图1所示的状态下)，调节固定块61上设有调节螺栓6，用于调节蜗杆固定座21与调节固定块61的距离；配重块91套设在测试臂杆9上，且能够相对于测试臂杆9移动。

如图13和15所示，优选地，本实施例中的机械臂关节蜗轮蜗杆间隙测试调整装置还包括测试平台13，安装基座12竖直固定在测试平台13上，显然，安装基座12也可以直接通过螺钉固定在其他位置。

如图15和16所示，测试臂杆9为长条杆，且杆身上设有多个间隔设置的负载限位孔92，至少一个负载限位孔92内设有螺栓，用于限制配重块91在测试臂杆上的位置。配重块91上设有工字型的滑槽911，配重块91通过滑槽911套设在测试臂杆9上，至少一个限位螺栓设置在滑槽911内。

进一步优选地，测试臂杆9与安装板23相连的一端设有平挡块94，另一端设有挡块93，用于限制配重块91可移动的行程。

使用时，取下位于测试臂杆9末端的挡块93，即可将配重块91 套设在测试臂杆9上，通过拧紧限位螺栓，限位螺栓推动配重块91，将配重块91卡固在测试臂杆9上，放松限位螺栓，即可调整配重块91 的位置，改变装置对机械臂关节造成的扭矩。为了防止配重块91在测试过程中偏移，也可以在滑槽911内增设限位螺栓，或者在配重块91 两侧的负载限位孔92内设置限位螺栓，挡住配重块91。

本实用新型实施例提供的一种机械臂关节蜗轮蜗杆间隙测试调整装置能够对采用蜗轮蜗杆传动机构的机械臂关节性能进行测试。使用时，通过改变配重块91的位置，利用机械臂关节中的刻度记录机械臂关节间隙的变化，以及采用外接的数据采集装置监控电机22的工作状态，能够对机械臂关节的稳定性、磨损及阻尼，以及机械臂关节中电机22的性能进行测试，并且通过该装置的调节螺栓6能够调节蜗轮1 和蜗杆2的齿侧间隙，有效减小蜗轮蜗杆传动结构之间的传动误差，提高机械臂关节的精度。

需要说明的是，本实施例只针对性介绍了机械臂关节主要部件，其他部件在此不再赘述。

如图1所示，本实施例中，提供驱动力使蜗轮蜗杆机构传动的电机22为空心杯电机，电机22固定在蜗杆固定座21的一端，电机22 的输出端与蜗杆2的一端通过联轴器连接，带动蜗杆2转动。

如图3所示，本实用新型实施例提供的机械臂关节利用蜗轮蜗杆机构传动，包括蜗轮1、蜗杆2和蜗杆固定座21，蜗杆2可转动的固定在蜗杆固定座21上，蜗杆固定座21设有与蜗轮1形状相匹配的弧形凹口，蜗轮1伸入弧形凹口内和蜗杆2啮合设置，蜗杆固定座21可移动的固定在机械臂关节的安装板23，且能够带动蜗杆2沿蜗轮1的径向平移，调整蜗轮1和蜗杆2齿侧间隙，进而有效的消除蜗轮蜗杆传动结构之间的传动误差，提高机械臂关节的精度。

优选地，本实施例所提供的机械臂关节中的蜗杆固定座21为对称的中空结构，两端设有圆形通孔，且圆形通孔内均设有角接触轴承，蜗杆2设置在蜗杆固定座21内且两端分别穿设在两个圆形通孔内，并安装在角接触轴承上，通过角接触轴承与蜗杆固定座21连接。角接触轴承起到支撑蜗杆2的作用，且不影响蜗杆2的转动。

具体到本实施例中，如图3所示，蜗杆固定座21的四角均设有一个第二长圆孔41，第二长圆孔41为长度大于宽度的通孔，且长度方向均垂直于蜗杆2的轴向，安装板23的空位上相应位置处设有用于固定蜗杆固定座21的螺孔，螺孔与第二长圆孔41相对应。通过在第二长圆孔41内设置螺栓能够将蜗杆固定座21安装在安装板23上。螺栓在未拧紧时，能够在第二长圆孔41内沿长度方向移动。显然，在其他实施例中，第二长圆孔41的数量和位置可以根据实际需要进行调整。

如图4所示，机械臂关节中还包括关节支撑板3，关节支撑板3 的一端可转动的套设在蜗轮轴11上，另一端设有一个或多个第一长圆孔42，本实施例中，关节支撑板3下端设有两排共8个平行间隔设置的第一长圆孔42，此处的下端指的是靠近蜗杆2的一端。如图3所示，蜗杆固定座21上相应位置设有螺孔，关节支撑板3通过第一长圆孔42 和螺孔与蜗杆固定座21连接，第一长圆孔42为长度大于宽度的通孔，安装后，第一长圆孔42的长度方向均垂直于蜗杆2的轴向，蜗杆固定座21能够相对于关节支撑板3沿蜗轮1的径向移动。显然，在其他实施例中，第一长圆孔42的数量和位置可以根据实际需要进行调整。

进一步地，蜗杆固定座21和/或关节支撑板3上还设有用于确定相对位置的刻度，如图5所示，本实施例中，关节支撑板3的边缘和蜗杆固定座21上相应的位置均设有刻度槽8，通过刻度槽8之间的相互对应，可以精确定位蜗杆固定座21与关节支撑板3的相对位置，在对蜗杆固定座21进行微调时尤为重要。

优选地，为了进一步限制蜗杆固定座21的相对蜗轮1移动的方向，如图6所示，蜗杆固定座21与安装板23相接的一侧还设有凸起的辅助限位块211，如图7所示，安装板23设有与辅助限位块211的宽度相匹配的辅助限位槽231，蜗杆固定座21固定在安装板23，辅助限位块211插入辅助限位槽231中，蜗杆固定座21相对于安装板23移动时，辅助限位块211在辅助限位槽231内移动。辅助限位块211和辅助限位槽231相互配合，能够限制蜗杆固定座21移动的范围，并进一步限制蜗杆固定座21的移动方向指向蜗轮1中心而不发生偏移，同时可以确保蜗轮1和蜗杆2发生相对转动时，蜗杆固定座21与安装板23 同步移动。

如图6所示，蜗杆固定座21远离蜗轮1的一侧设有凹槽212，调节螺栓6的一端伸入凹槽212中，调节螺栓6与第一长圆孔42的长度方向一致，能够推动蜗杆固定座21向蜗轮1中心平移。优选地，调节螺栓6的前端还可以设置推板(图中未示出)，推板与蜗杆固定座21 的底部平行，用于推板与蜗杆固定座21底部接触的面积大于调节螺栓 6的端部，通过推板推动蜗杆固定座21可以使得受力更为均匀，不易发生偏斜。

优选地，如图8所示，安装板23上设有角度限位块232，如图9 所示，安装基座12上设有与角度限位块232相匹配的角度限位槽121，蜗轮1和蜗杆2相对转动时，角度限位块232在角度限位槽121内移动，能够对蜗轮1和蜗杆2相对转动的角度范围进行刚性限位。进一步优选地，如图10所示，安装板23和安装基座12上还设有刻度槽8，通过刻度槽8可以对蜗轮1和蜗杆2的相对位置进行校准。

为了使得测试中的机械臂关节的结构稳定，安装板23和安装基座 12均套设在蜗轮轴11上，且通过轴承连接。优选地，轴承套设在蜗轮轴11上，轴承的外圈与蜗轮轴11固定连接，内圈与安装板23固定连接。

本实施例中采用的轴承为交叉滚子轴承5，采用负背隙的交叉滚子轴承5作为整个轴系的输出，能够显著提高机械臂关节的刚性及稳定性。如图6所示，交叉滚子轴承5套设在蜗轮轴11上，且交叉滚子轴承5的外圈与蜗轮轴11固定连接，交叉滚子轴承5的内圈与安装板23 固定连接。

优选地，如图11所示，蜗轮轴11上设有蜗轮轴法兰111，蜗轮轴法兰111位于交叉滚子轴承5远离蜗轮1的一侧，与交叉滚子轴承5 的外圈固定连接。如图12所示，交叉滚子轴承5的内圈与安装板23 之间通过法兰结构24固定连接，即交叉滚子轴承5的内圈与法兰结构24固定连接，法兰结构24再与第一壳体23固定连接。

由于刚性限位有可能对电机22造成损伤，本实施例中的机械臂关节还包括角度电位器7，用于测量蜗杆2与蜗轮1发生相对转动的角度。优选地，安装基座12上还设有电位器安装部123，用于安装角度电位器7。角度电位器7的测量转轴通过齿轮组与交叉滚子轴承5的内圈同步转动，用于探测蜗杆2与蜗轮1发生的相对转动。

优选地，齿轮组包括啮合设置的第一齿轮71和第二齿轮72，第一齿轮71套设在蜗轮轴11上，且位于交叉滚子轴承5的内圈和法兰结构24之间，与交叉滚子轴承5的内圈同步转动。第二齿轮72套设在测量转轴上，带动测量转轴转动。通过接收角度电位器7的测量信号，即可得知蜗杆2与蜗轮1发生的相对转动。

本实施例中的装置可用于测试机械臂关节的性能，机械臂关节的传动方式为蜗轮蜗杆传动，而蜗轮蜗杆传动产生的摩擦力很大，加之中心距的改变，所以效率很低。而本实施例中的装置通过简单调整配重块91的重量和/或位置，根据记录与分析机械臂关节中的刻度，以及监控电机22的工作状态，即可用于测试在不同扭矩下的蜗轮蜗杆的磨损情况及阻尼情况。

并且，本实施例中的装置还可用于调整机械臂关节的间隙。传统蜗轮蜗杆的传动方式为保证效率值，间隙会较大，通过增加蜗轮蜗杆的加工精度和装配工艺可以减小间隙误差，但是不能从根本上解决间隙问题，本实施例中的装置通过径向微调蜗杆固定座21，能够有效减小机械臂关节间隙，提高机械臂关节精度，且操作简单、易行。

在机械臂关节投入使用前，可以通过该装置对机械臂关节进行空载和加载的磨合，达到最佳效果，并记录机械臂关节间隙减小量，从而达到量化生产的效果。而在机械臂关节使用一段时间后，由于长时间克服较大的扭矩工作，蜗轮蜗杆会增大间隙，导致机械臂关节精度降低，可以通过该装置对机械臂关节进行测试，并通过调节螺栓6对蜗杆固定座21的位置进行微调，可有效解决磨损造成的精度降低。

此外，通过本实施例中的机械臂关节蜗轮蜗杆间隙测试调整装置还能够对不同型号规格的电机22性能参数进行测试。通过调节配重块 91的位置，调整机械臂关节需要克服的扭矩值，在额定电压下，监控电机22的工作电流，根据减速比的关系和输出电流值，可推出电机22 的实际参数，从而检测电机22的实际参数。

综上所述，本实施例提供了一种机械臂关节蜗轮蜗杆间隙测试调整装置，能够用于测试关节结构刚性及稳定性、电机性能以及机械臂关节的磨损及阻尼，还可以用于调整机械臂关节间隙，提高机械臂关节精度，以及解决机械臂关节的输出回转精度的控制、关节控制器参数的优化和机械臂误差补偿等方面的问题。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种机械臂关节蜗轮蜗杆间隙测试调整装置，其特征在于：包括安装板、安装基座、测试臂杆和配重块；

所述安装板和所述安装基座上均设有蜗轮轴过孔，机械臂关节的蜗轮轴依次穿过两个所述蜗轮轴过孔，所述安装板和所述安装基座通过套设于所述蜗轮轴上的轴承可转动连接，所述安装板上还设有调节固定块，机械臂关节的蜗杆固定座和电机均固定在所述安装板上，且所述蜗杆固定座位于所述调节固定块的上方，所述调节固定块上设有调节螺栓，用于调节所述蜗杆固定座与所述调节固定块的距离；

所述配重块套设在所述测试臂杆上，且能够相对于所述测试臂杆移动。

2.根据权利要求1所述的机械臂关节蜗轮蜗杆间隙测试调整装置，其特征在于：所述测试臂杆上设有多个间隔设置的负载限位孔，至少一个所述负载限位孔内设有限位螺栓，用于限制所述配重块在所述测试臂杆上的位置。

3.根据权利要求2所述的机械臂关节蜗轮蜗杆间隙测试调整装置，其特征在于：所述配重块通过滑槽套设在所述测试臂杆上，至少一个所述限位螺栓设置在所述滑槽内，用于固定所述配重块。

4.根据权利要求1所述的机械臂关节蜗轮蜗杆间隙测试调整装置，其特征在于：所述测试臂杆与所述安装板相连的一端设有平挡块，另一端设有挡块，用于限制所述配重块可移动的行程。

5.根据权利要求1所述的机械臂关节蜗轮蜗杆间隙测试调整装置，其特征在于：所述安装板上还设有辅助限位槽，所述机械臂关节对应位置设有辅助限位块，所述调节螺栓调节机械臂关节时，所述辅助限位块在所述辅助限位槽内滑动，限制所述蜗轮和所述蜗杆的相对位置。

6.根据权利要求1所述的机械臂关节蜗轮蜗杆间隙测试调整装置，其特征在于：所述安装板和所述安装基座上还设有刻度槽，用于对所述蜗轮和所述蜗杆的相对位置进行校准或测量。

7.根据权利要求1所述的机械臂关节蜗轮蜗杆间隙测试调整装置，其特征在于：所述安装板后侧设有角度限位块，所述安装基座前侧设有与所述角度限位块相匹配的角度限位槽，所述蜗轮和所述蜗杆相对转动时，所述角度限位块在所述角度限位槽内移动。

8.根据权利要求1所述的机械臂关节蜗轮蜗杆间隙测试调整装置，其特征在于：还包括测试平台，所述安装基座竖直固定在所述测试平台上。