一种机器人变齿厚弹簧预压标定装置及方法与流程

本发明属于工业机器人量产检具，具体涉及一种机器人变齿厚弹簧预压标定装置及方法。

背景技术：

1、齿轮传动机构是指由齿轮副传递运动和动力的装置，它具有传动比较准确、效率高、结构紧凑、工作可靠、寿命长的优点，因此成为现代各种设备中应用最广泛的一种机械传动方式。由于重载机器人j5关节为变齿厚的三级齿轮减速传动。j6和j4采用电机和rv减速机直连成为可能，j6和j4采用电机和rv减速机不用采用齿轮或者同步带的辅助传动机构。

2、轮齿啮合时，由于相对滑动，特别是外界硬质微粒进入啮合工作面之间时，会导致轮齿表面磨损。齿面逐渐磨损后，齿面将失去正确的齿形，影响传动的精度。因此，对现有齿轮传动机构进行改进，以减小齿面磨损的影响，使齿轮传送机构在全生命周期内都可以保持高精度运行，是亟待解决的问题。

3、大负载机器人j5采用一对变齿厚齿轮、轴承滚珠和弹簧的传动结构需要标定机器人变齿厚弹簧预压，以期保证机器人的振动特性、传动刚度特性和寿命。

4、机器人小臂和手腕之间受限作业空间气缸和电缸，体积不能实现标定机器人变齿厚弹簧预压。机器人小臂和手腕之间受限作业空间曲面众多，设计测量机构将驱动在机器人小臂和手腕之间受限作业空间外部，执行机构在机器人小臂和手腕之间受限作业空间内，设计难度大成本高。

5、因此，亟待提出一种机器人变齿厚弹簧预压标定装置及方法，以解决现有负载机器人j5采用变齿厚齿轮、轴承滚珠和弹簧的刚度检测技术存在的检测范围窄、效率低、操作困难的问题。

技术实现思路

1、针对上述问题，本发明的目的在于提供一种机器人变齿厚弹簧预压标定装置及方法，以解决现有负载机器人j5采用变齿厚齿轮、轴承滚珠和弹簧的刚度检测技术存在的检测范围窄、效率低、操作困难的问题。

2、为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

3、本发明一方面提供一种机器人变齿厚弹簧预压标定装置，用于标定机器人的小臂与手腕之间的传动刚度，小臂内设有带有变齿厚齿轮轴的齿轮传动机构，变齿厚齿轮轴的一端端部设有端盖，该机器人变齿厚弹簧预压标定装置包括升降轴、预压弹簧、轴承钢球、千分表、液压缸及增压组件，其中轴承钢球、预压弹簧和升降轴由内到外依次设置于变齿厚齿轮轴一端设有的轴向盲孔内，升降轴与端盖螺纹连接，通过旋拧升降轴调整变齿厚齿轮轴的轴向位移；千分表穿过端盖上的通孔与变齿厚齿轮轴的一端端部抵接，千分表用于测量变齿厚齿轮轴的轴向位移；液压缸设置于小臂与手腕之间的受限作业空间内，液压缸的缸杆穿过所述小臂的外壳与变齿厚齿轮轴的另一端接触；增压组件与液压缸连接，增压组件通过液压缸的伸缩调整变齿厚齿轮轴轴向位置，从而调整齿轮传动机构的传动刚度。

4、在一种可能实现的方式中，所述增压组件包括增压气缸、增压油缸、液压软管及数显压力表，其中增压气缸和增压油缸串联，增压油缸通过液压软管与所述液压缸连接，数显压力表设置于增压气缸上，数显压力表用于检测增压气缸的气压值。

5、在一种可能实现的方式中，所述增压气缸包括增压气缸体及与增压气缸体滑动配合的气缸活塞；

6、在一种可能实现的方式中，所述增压油缸包括增压油缸体和液压活塞，其中液压活塞的一端与增压油缸体滑动配合，液压活塞的另一端穿过增压气缸体后与气缸活塞连接，实现液压活塞与气缸活塞的联动，增压油缸体与所述液压软管连接。

7、在一种可能实现的方式中，所述气缸活塞将所述增压油缸体分隔成有杆气腔和无杆气腔，无杆气腔并联三路气路，三路气路分别为检测气路、进气气路和排气气路ⅰ，其中检测气路与所述数显压力表连接；进气气路与气源连接，且进气气路上设置手动调压阀；

8、有杆气腔与排气气路ⅱ连接。

9、在一种可能实现的方式中，所述气缸活塞与所述液压活塞的横截面半径之比为12：1。

10、在一种可能实现的方式中，所述齿轮传动机构包括电机、小齿轮、双联齿轮、大齿轮、变齿厚齿轮轴及输出变齿大齿轮，其中电机的输出轴与小齿轮连接，小齿轮与双联齿轮中的大直径齿轮啮合，双联齿轮中的小直径齿轮与大齿轮啮合，大齿轮设置于变齿厚齿轮轴上，变齿厚齿轮轴与输出变齿大齿轮啮合；

11、电机的旋转轴线、双联齿轮、变齿厚齿轮轴和输出变齿大齿轮的轴线依次平行，且变齿厚齿轮轴能够沿轴向移动；输出变齿大齿轮与所述手腕连接。

12、本发明另一方面提供一种利用如上所述装置的机器人变齿厚弹簧预压标定方法，包括以下步骤：

13、步骤s1：在升降轴与端盖之间的螺纹副部分添加在设定时间内能固化的紧固ab型胶，而后将升降轴拧到端盖内的初始高度位置；；

14、步骤s2：将千分表归零，增压气缸内压力归零，使数显压力表的示数归零；

15、步骤s3：逐步增加增压气缸内压力，观察数显压力表显示的数值在未达到预定压力范围值前，千分表显示的数值是否有变化；

16、或数显压力表显示的数值已达到预定压力范围值时，千分表显示的数值是否符合所设计要求数值；

17、步骤s4：如数显压力表显示的数值在未达到预定压力范围值前和达到预定压力范围值后，千分表显示的数值均满足设计要求，则完成预压弹簧的预压刚度标定；

18、如数显压力表显示的数值在未达到预定压力范围值前和达到预定压力范围值后，千分表显示的数值均不满足设计要求，则将增压气缸内压力归零，千分表归零；再通过旋拧升降轴升降，从而调整预压弹簧的预压刚度；

19、步骤s5：循环重复步骤s3和步骤s4，直至千分表显示的数值满足设计指标要求，则完成预压弹簧的预压刚度标定；

20、步骤s6：拆卸机器人变齿厚弹簧预压标定装置，静置紧固ab型胶完全凝固。

21、在一种可能实现的方式中，在步骤s4中，如果数显压力表显示的数值在未达到预定压力值前，千分表就移动，则将升降轴向压紧预压弹簧方向拧紧。

22、在一种可能实现的方式中，在步骤s4中，如果数显压力表显示的数值已达到预定压力范围值，千分表显示的数值高于所设计要求数值，则将增压气缸内压力归零，千分表归零，再向下旋拧升降轴一段距离，增加预压弹簧的预压刚度；

23、如数显压力表显示的数值已达到预定压力值，千分表没有变化或显示的数值低于所设计要求数值，则将增压气缸内压力归零，千分表归零，向上旋拧升降轴一段距离，降低预压弹簧的预压刚度。

24、本发明的优点及有益效果是：

25、本发明提供的一种机器人变齿厚弹簧预压标定装置，可在不拆机的情况下定量获取工业机器人变齿厚齿轮箱的变齿厚弹簧预压刚度，测试过程便捷，对实验测试人员要求低，同时测量设备简单，费用低，测试效率高。

26、本发明不需要液压调压装置，且能实现在机器人小臂和手腕之间受限作业空间实现齿厚齿轮箱的变齿厚弹簧预压刚度测量，解决了机器人小臂和手腕之间受限作业空间曲面众多的情况，设计难度大、成本高的问题。本发明可以进行自动化升级，而后引入人工智能和机械学习的方式方法，实现自动化和智能化的机器人变齿厚弹簧预压标定。

27、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。

28、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。