一种驱动组件及驱动组件的装配方法与流程

1.本发明属于作业装置领域，尤其涉及一种驱动组件及驱动组件的装配方法。


背景技术：

2.高精度驱动组件是空间站电动舱门重要单机产品，其性能影响航天员的生命安全和空间货运飞船生活补给的任务成败。驱动组件为通用部件，对于该种高精度和长寿命驱动组件能够应用于后续深空探测、载人登月等航天任务，同时能够应用到地面的重要空间狭小的精密驱动设备上，具有较好的应用前景和使用价值。在现有技术中，常常使用旋转变压器来对驱动组件进行相关测试，如何合理的安装旋转变压器使在保证测量精度的同时也可以进一步减少驱动组件的体积是目前急需解决的问题。
3.此外，现有技术还存在针对驱动组件在装配过程容差匹配设计控制不精确的问题。在现有技术中装配精度控制主要采用经验法加测试调整的方法来实现，很大程度依靠操作人员的经验，不同操作人员装配后的驱动组件精度和性能不同，装配质量一致性难以保证，难以克服随机装配带来装配精度过大等问题，增加了研制周期。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于解决如何合理的安装旋转变压器的问题，提供一种驱动装置，包括：电机、壳体、谐波减速器、支承轴系和旋转变压器，靠近所述电机的一侧为输入侧，远离所述电机的一侧为输出侧。所述电机连接在所述壳体的输入侧，在壳体内远离输入侧的方向依次设置有所述谐波减速器、所述支撑轴系和所述旋转变压器，所述支撑轴系通过所述谐波减速器与所述电机相连接。所述旋转变压器包括转子和定子，所述转子粘结在支撑轴系的末端，所述定子与所述转子相对应的通过第一螺钉与第一调整垫片固定在所述支撑轴系上。
5.根据本发明的一个方面，所述壳体包括左壳体和右壳体，所述谐波减速器包括刚轮、柔轮和波发生器，所述支撑轴系包括角接触球轴承、输出轴、锁紧环和连接盖，所述角接触球轴承包括前角接触球轴承和后角接触球轴承。
6.根据本发明的一个方面，所述波发生器设置在所述柔轮内，所述波发生器连接在所述电机上，所述柔轮连接在所述输出轴上，所述刚轮连接在所述右壳体上。
7.所述前角接触球轴承和所述后角接触球轴承沿远离输入侧的方向依次设置在所述输出轴与所述壳体之间，所述后角接触球轴承的外圈通过所述连接盖紧固，所述连接盖通过第二螺钉及第二调整垫片固定在所述右壳体上，所述后角接触球轴承的内圈通过所述锁紧环进行紧固，所述锁紧环通过第三螺钉及第三调整垫片固定在所述输出轴上。
8.本发明的目的在于解决驱动组件在装配过程容差匹配设计控制不精确等问题，提供了一种用于该驱动装置的装配方法，步骤如下：
9.s1.首先对所述支承轴系进行装配；
10.s2.再将所述电机和所述谐波减速器安装在所述支承轴系的输入侧；
11.s3.最后所述旋转变压器安装在所述支承轴系的输出侧。
12.根据本发明的一个方面，所述支承轴系的装配步骤如下：
13.a).控制所述输出轴、所述右壳体和角接触球轴承之间的间隙及采用定向装配法控制所述输出轴和所述角接触球轴承的端径跳动；
14.b).对所述角接触球轴承、输出轴及右壳体进行装配，其中所述前角接触球轴承的安装精度高于后角接触球轴承的安装精度；
15.c).安装所述锁紧环及修磨所述第三调整垫片和第三螺钉进行定位锁紧；
16.d).对所述支承轴系的启动力矩、轴向窜动和端径跳动进行测试。
17.根据本发明的一个方面，在步骤a)中，所述角接触球轴承内孔与所述输出轴配合间隙为3-6um，所述角接触球轴承外圆与所述右壳体间隙为4-7um。
18.根据本发明的一个方面，在步骤b)中，所述角接触球轴承装配采用轴承压装机数字化系统进行在线监控装配。
19.根据本发明的一个方面，在步骤b)中，所述角接触球轴承(41)内圈径向跳动最高点与所述输出轴圆柱面径向跳动最低点对齐，所述角接触球轴承(41)外圈径向跳动最高点与右壳体径向跳动最低点对齐。
20.根据本发明的一个方面，在步骤c)中，在装配所述锁紧环预紧所述角接触球轴承时，使所述角接触球轴承内圈端面跳动最高点与锁紧环预紧端面跳动最低点装配在一起。
21.根据本发明的一个方面，其特征在于，所述支撑轴系的径向误差满足如下关系：
22.δ＝[(l-a)δ
1-aδ2+(2a-l)δ3]/(2a-l)
[0023]
其中，δ1为所述后角接触球轴承内圈径向跳动，δ2为前角接触球轴承内圈径向跳动，δ3为被测主轴圆柱面相对轴颈径向跳动，l为前后轴承的支承距离，a为被测主轴圆柱面与前角接触球轴承之间悬伸量，δ为所述支撑轴系安装后被测主轴圆柱面径向跳动。
[0024]
根据本发明的一个方面，在步骤s2中，所述谐波减速系的装配步骤如下：
[0025]
a).装配所述柔轮和所述刚轮，并对所述柔轮的端径跳动进行调试；
[0026]
b).装配所述电机和所述左壳体，并对二者的同轴度进行调试；
[0027]
c).将所述波发生器安装在所述电机上，并对波发生器的同轴度进行调试；
[0028]
d).将所述左壳体和右壳体进行合盖。
[0029]
根据本发明的一个方面，在步骤s3中，所述旋转变压器的装配步骤如下：
[0030]
a).将所述转子粘结在支撑轴系的末端，并对所述转子的同轴度进行调试，使所述转子的跳动值≤0.015mm；
[0031]
b).将所述连接盖所述通过第二螺钉与所述第二调整垫片固定在所述右壳体上；
[0032]
c).将所述定子通过第一螺钉与第一调整垫片固定在所述连接盖上；
[0033]
d).调试完成后，在对安装好的旋转变压器的定子的同轴度再次进行调试，使所述定子跳动值≤0.015mm。
[0034]
根据本发明的构思，旋转变压器与支撑轴系采用一体化的结构形式，使驱动组件整体的布局更加紧凑，节省驱动组件的空间尺寸和重量，同时也有利于转子与定子安装精度的保证，最终提高了驱动组件位置精度的检测和反馈。
[0035]
根据本发明的构思，根据驱动组件的特点，创新设计了装配测试工艺流程，优化装调过程，在装配前对关键零部件配合几何形位尺寸进行合理筛选和匹配设计，增加数字化
测量工艺方法，保证装配工艺方法可靠，在较短研制时间完成高质量的装配。
[0036]
根据本发明的构思，通过该装配方法实现了定子与转子同轴度量化控制，提高了旋转变压器的测量角度精度。采用工艺基准转化的方法，将谐波减速器中刚轮、柔轮、波发生器同轴装配，最终提升了驱动组件的安装精度。
[0037]
根据本发明的构思，本发明针对该驱动组件提出了一种精密定向装配方法，设计了一套精密装配流程，通过对装配精度指标进行分解至零件、组件，有效降低装调难度，保证装配合理可行，防止不匹配装配造成组件返修。驱动组件装配方法解决了旋转精度易超差、传动精度大以及驱动组件使用寿命短等问题，缩短研制周期，能够满足型号和市场的需求。
附图说明
[0038]
图1为驱动组件的剖视图；
[0039]
图2为驱动组件的装配流程图；
[0040]
图3为驱动组件的输出轴端径跳测试图；
[0041]
图4为驱动组件中角接触球轴承的内圈端径跳测试图；
[0042]
图5为驱动组件中角接触球轴承的外圈端径跳测试图；
[0043]
图6为驱动组件中支撑轴系的装配控制图；
[0044]
图7为驱动组件中支撑轴系的启动力矩测试示意图；
[0045]
图8为驱动组件中支撑轴系的轴向窜动测试示意图；
[0046]
图9为驱动组件中支撑轴系的端径跳动测试示意图；
[0047]
图10为驱动组件中支撑轴系的径向跳动误差示意图；
[0048]
图11为驱动组件中旋转变压器的偏心调试示意图。
具体实施方式
[0049]
为了更清楚地说明本发明实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0050]
在针对本发明的实施方式进行描述时，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”所表达的方位或位置关系是基于相关附图所示的方位或位置关系，其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，因此上述术语不能理解为对本发明的限制。
[0051]
下面结合附图和具体实施方式对本发明作详细地描述，实施方式不能在此一一赘述，但本发明的实施方式并不因此限定于以下实施方式。
[0052]
结合图1所示，根据本发明的一种实施方式，该驱动组件包括电机1、壳体2、谐波减速器3、支承轴系4和旋转变压器5。在本实施方式中，从左到右依次为电机1、谐波减速器3、支撑轴系4和旋转变压器5，其中谐波减速器3、支撑轴系4和旋转变压器5均置于壳体2内，并定义靠近电机1的一侧为输入侧，远离电机1的一侧为输出侧。旋转变压器5包括转子51和定
子52，所述转子51粘结在支撑轴系4的末端，所述定子52与所述转子51相对应的通过第一螺钉11与第一调整垫片12固定在所述支撑轴系4上。根据本发明的构思，旋转变压器5与支撑轴系4采用一体化的结构形式，使驱动组件整体的布局更加紧凑，节省驱动组件的空间尺寸和重量，同时也有利于转子51与定子52安装精度的保证，最终提高了驱动组件位置精度的检测和反馈。
[0053]
结合图1所示，根据本发明的一种实施方式，靠近输入侧的壳体2为左壳体21，靠近输出侧的壳体为右壳体22。支撑轴系4包括角接触球轴承41、输出轴42、锁紧环43和连接盖44，角接触球轴承41包括前角接触球轴承45和后角接触球轴承46，前角接触球轴承45和后角接触球轴承46沿远离输入侧的方向依次设置在输出轴42与壳体2之间，后角接触球轴承46的外圈通过连接盖44紧固，连接盖44通过第二螺钉13及第二调整垫片14固定在右壳体22上，后角接触球轴承46的内圈通过锁紧环43进行紧固，锁紧环43通过第三螺钉15及第三调整垫片16固定在输出轴42上。在本实施方式中，谐波减速器3包括刚轮31、柔轮32和波发生器33，柔轮32设置在刚轮31内，波发生器33设置在柔轮32内，波发生器33连接在电机1上，柔轮32连接在输出轴42上，刚轮31连接在右壳体22上。
[0054]
结合图2所示，根据本发明的一种驱动装置的装配方法，包括:首先装配支撑轴系4，在对支撑轴系4装配完成后，在支撑轴系4的输入侧安装谐波减速器3，安装完成后，最后将旋转变压器5安装在支承轴系4的输出侧。根据本发明的构思，通过上述装配步骤配合了该驱动组件的结构特点，既可以保证在短时间内的高效装配，也可以保证该驱动组件有较高的精度。
[0055]
结合图2及图3所示，根据该驱动装置的装配方法，在对支撑轴系4进行装配时，首先对输出轴42、右壳体22和角接触球轴承41之间的间隙进行控制。根据本发明的构思，在装配前对关键零部件配合几何形位尺寸进行合理筛选和匹配设计，有效的提高了装配的质量及效率。根据本发明的一种优选实施方式，角接触球轴承41的内孔与输出轴42的配合间隙为3-6um，角接触球轴承41的外圆与右壳体22之间的间隙为4-7um。根据本发明的构思，通过对角接触球轴承41的安装间隙的进一步确定，进一步提高了装配的质量和效率。在控制好上述间隙后，再采用定向装配法控制输出轴42和角接触球轴承41的端径跳动。在本实施方式中，输出轴42的端径跳动测试方法为：将输出轴42与定位板通过螺钉连接，将输出轴42与定位板组合体放置于精密0级v型铁上并使输出轴42与角接触球轴承41安装配合位置接触v型铁，定位板与挡板始终接触保持输出轴42轴向位置保持相对不变，在磁力表座安装千分表(精度0.001mm)，调整千分表指针使与输出轴42指定位置始终处于预压状态，旋转输出轴42一圈，千分表指示最大值与最小值之差为端径跳动大小，跳动最大值方向并做好标记。
[0056]
结合图4和图5所示，在本实施方式中，角接触球轴承41的端径跳动测试方法为：在角接触球轴承41内圈跳动测试过程为将角接触球轴承41放置于轴承外圈支座上，将配重为24.5n的压块施加于角接触球轴承41的内圈，将千分表指针预压角接触球轴承41的内圈高度中间位置以及轴承内圈端面上，外圈固定，内圈旋转一圈，千分表指示最大值与最小值之差为端径跳动大小，跳动最大值方向并做好标记。同理，角接触球轴承41外圈跳动测试过程为：将角接触球轴承41放置于轴承内圈支座上，将配重为34.3n的压块施加于轴承外圈，将千分表指针预压角接触球轴承41外圈高度中间位置以及角接触球轴承41的外圈端面上，内圈固定，外圈旋转一圈，千分表指示最大值与最小值之差为端径跳动大小，跳动最大值方向
并做好标记。根据本发明的构思，通过对装配精度指标进行分解至零件、组件，有效降低装调难度，保证装配合理可行，防止不匹配装配而造成组件返修。
[0057]
根据该驱动装置的装配方法，在对输出轴42和角接触球轴承41的端径跳动进行测试并调试后，对角接触球轴承41、输出轴42及右壳体22进行装配。在本实施方式中，采用轴承压装机数字化系统进行在线监控装配。根据本发明的构思，通过压装力数字化测量系统来对角接触球轴承41进行安装，实现了角接触球轴承41压装过程最大压装力和贴合压装力实时在线监控和离线分析，可及时发现压装过程异常状况，并可应用曲线图分析当前零件整体的装配情况，保证了装配的精度。
[0058]
此外，在对角接触球轴承41进行装配时，首先将角接触球轴承41的内圈和外圈径向跳动最高点分别对齐，并且前角接触球轴承45比后角接触球轴承46精度要高。根据本发明的构思，通过这种装配方式，进一步的方便了对角接触球轴承41的精度调控。在本实施方式中，所述角接触球轴承41内圈径向跳动最高点与所述输出轴圆柱面径向跳动最低点对齐，角接触球轴承41外圈径向跳动最高点与右壳体径向跳动最低点对齐。根据本发明的构思，通过采用合理安装的方式来协调轴承内外圈跳动量和跳动方向，来最终保证驱动组件的安装精度。
[0059]
结合图6所示，根据该驱动装置的装配方法，锁紧环43通过第三调整垫片16及第三螺钉15进行定位锁紧。在本实施方式中，在装配锁紧环预紧角接触球轴承41时，要保证角接触球轴承41内圈端面跳动最高点与锁紧环43的端面跳动最低点装配在一起。根据本发明的构思，通过采用合理装配的方式将锁紧环43的端面跳动与角接触球轴承41内圈的端面跳动相互消除，来进一步保证驱动组件的安装精度。
[0060]
结合图7至图9所示，根据该驱动装置的装配方法，在完成支撑轴系4的初步装配后，在对支承轴系4的启动力矩、轴向窜动和端径跳动进行测试。在本实施方式中，拧紧锁紧环43通过第三螺钉15及第三调整垫片16来实现角接触球轴承41的定位预紧。在本实施方式中，支撑轴系4安装后采用砝码法测试启动力矩，周向均分8点正反测试取最大值为轴系启动力矩，支撑轴系4的轴向窜动通过推拉力计施加正反向15n的力，采用千分表检测两个极限加载力下的轴向位移之差为轴向窜动，支撑轴系4的端径跳使用千分表预压输出轴42端径跳测量位置，输出轴42旋转一圈，获得千分表最大值与最小值之差为支撑轴系4端径跳动，针对支撑轴系4不同预紧力进行测试，初始锁紧环预紧轴向间隙2um，每次间隔2um，直至过压10um。根据测试结果形成预紧力与启动力矩、轴向窜动、旋转精度规律关系，当出现非线性增加时，则以上一次锁紧环所对应的第三调整垫片16尺寸为准。根据本发明的构思，通过对支承轴系4的启动力矩、轴向窜动和端径跳动进行测试解决了旋转精度易超差、传动精度大以及驱动组件使用寿命短等问题，缩短研制周期，能够满足型号和市场的需求。
[0061]
结合图10所示，根据该驱动装置的装配方法，支撑轴系4的径向误差满足如下关系：
[0062]
δ＝[(l-a)δ
1-aδ2+(2a-l)δ3]/(2a-l)
[0063]
其中，δ1为所述后角接触球轴承46的内圈径向跳动，δ2为前角接触球轴承45的内圈径向跳动，δ3为被测主轴圆柱面相对轴颈径向跳动，l为前角接触球轴承45与后角接触球轴承46的支承距离，a为被测主轴圆柱面与前角接触球轴承45之间悬伸量，δ为支撑轴系4安装后被测主轴圆柱面的径向跳动。通过对支撑轴系4的径向误差的关系的进一步确定，即确定
了各零件中装配精度指标之间的关系，保证装配合理可行，提高了装配精度。在同等零件形位精度基础上，采用定向装配方法可有效提高装配精度30％以上，提高一次装配合格率和质量稳定性
[0064]
根据该驱动装置的装配方法，在完成对支撑轴系4的装配后，将电机1和谐波减速器3安装在支承轴系4的输入侧。在本实施方式中，将柔轮32安装于输出轴42后，用杠杆千分表测量柔轮32内壁一周并记录跳动值和极值位置，沿着跳动极大值反向微调整柔轮位置，再次测试并记录偏心大小和方向。在本实施方式中，将刚轮31安装于右壳体22上，以输出轴42为基准轴，同理用杠杆千分表测量刚轮31外壁(左壳体安装位置)一周并记录跳动值极值位置，沿着跳动极大值反向调整刚轮31位置，复测并记录偏心大小和方向，在刚轮31、右壳体22外壁做好标记；将左壳体21安装于电机1上，以电机的输出轴为基准轴，同理用杠杆千分表测量左壳体21内壁(刚轮31安装位置)一周并记录跳动值极值位置，沿着跳动极大值反向调整左壳体21的位置，复测并记录偏心大小和方向，在电机1、左壳体21外壁做好标记。在本实施方式中，将波发生器33安装于电机1上，用杠杆千分表测量记录波发生器33的跳动值及极值位置，沿着跳动极大值反向调整位置，复测并记录偏心大小和方向，以刚轮与左壳体装配位置以基准，将波发生器33的偏心方向与柔轮32的偏心方向装配相位相同。根据本发明的构思，由于波减速器3的装配精度将直接影响驱动组件传动精度，而装配精度主要控制刚轮31、柔轮32、波发生器33三大件的安装偏心，通过上述设置可以保证谐波减速器偏心量较小，最终提高该驱动组件的装配精度。
[0065]
结合图11所示，根据该驱动装置的装配方法，在完成谐波减速器的装配后，在壳体2的输出侧安装旋转变压器5。在本实施方式中，通过旋转变压器调整装置来对旋转变压器进行安装。首先通过j133胶黏剂将转子51粘结在输出轴42上，在将千分表头指针预压在转子51外圆旋转一圈记录跳动值与方向，往跳动值最大值反方向微调整，再次测量直至满足跳动值≤0.015mm。在本实施方式中，定子52通过第一螺钉11和第一调整垫片12与连接盖44连接，装配前通过装配尺寸链计算获得第一调整垫片尺寸并配磨至目标值保证定子52与转子51的轴向位置精度，使旋转变压器调整装置上下抱爪与输出轴42末端外圆接触并通过调节螺钉长度实现夹紧，在旋转变压器调整装置上安装杠杆千分表(精度0.001mm)，将千分表指针接触定子52的外圆上，转动输出轴42一圈记录指针最大值和方向，微调连接盖44或定子52的径向位置，方向为跳动最大值的反方向，此时将零件间紧固件稍稍拧紧，旋转输出轴42一圈复测同轴度大小，直至满足目标要求≤0.015mm。根据本发明的构思，旋转变压器5是驱动组件测量角度的重要部件，其装配精度(定子与转子轴向位置精度与同轴度)的好坏直接对角度反馈精度有着很大的影响，通过对定子52及转子51的同轴度的精确控制以及定子52与转子51的合理装配，最终保证了该驱动组件的安装精度。
[0066]
以上所述仅为本发明的一个实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。