一种谐波减速器拆卸装置

1.本发明涉及谐波减速器技术领域，尤其是涉及一种谐波减速器拆卸装置。


背景技术：

2.谐波减速器是利用谐波传动原理发展起来的一种新型减速器，谐波传动是指依靠柔性零件产生弹性机械波来传递动力和运动，是近代以来研究出的一类新型减速器。因其高精度、高效率、高负载、高寿命、低惯性、低震动、低噪音、低温升、安装方便等优点，被广泛应用于航天设备、自动化产业、工业机器人、精密仪器和高精度的机电产品行业。
3.谐波减速器精密化程度高，其每个零件组装过程的不规范行为都将导致其发生形变或损坏，从产品组装和测试阶段需要进行多次重复装卸，例如其生产过程就包括组装、磨合、功能和性能测试等，需要反复拆卸、清洗、检查、再组装，为了保护超高精密零件和成品的超高精密度，对谐波减速器的装卸必须进行严格控制。
4.目前，我国常规精度的谐波减速器的装卸主要依赖的还是人工装卸。人工装卸谐波减速器优点是可以适应各类复杂情况，具有广泛适应性。但是人类劳动具有疲劳性，无法一直保持高效率和高准确性。
5.因此，针对谐波减速器的拆卸，开发一种可以减轻人工装配劳动量的谐波减速器拆卸装置，是本领域技术人员亟需解决的一项技术问题。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供一种谐波减速器拆卸装置，该装置减少了谐波减速器装卸过程中使用的劳动力，提高拆卸的高效性及准确性。
7.本发明提供一种谐波减速器拆卸装置，包括电动滑台机构、并联运动机构、自动拧螺栓机构和机械爪机构，其中，所述并联运动机构滑动设置在所述电动滑台机构上，并可沿所述电动滑台机构的长边方向往复运动；所述自动拧螺栓机构固设在所述并联运动机构上，用于螺栓的拧紧和拧松；所述机械爪机构固设在所述并联运动机构远离所述电动滑台机构的一端，用于拆卸零件的抓取。
8.作为本技术方案优选地，所述并联运动机构包括定盘、第一步进电机、齿轮减速器、机械臂和动盘，所述定盘滑动设置在所述电动滑台机构上，并可沿所述电动滑台机构的长边方向往复运动；两个所述第一步进电机分别固设在所述定盘的两端，所述第一步进电机的转动轴经所述齿轮减速器后与所述机械臂传动连接，所述机械臂远离所述第一步进电机的一端与所述动盘固定连接；所述机械爪机构固设在所述动盘上。
9.作为本技术方案优选地，所述齿轮减速器包括相互啮合的小齿轮和大齿轮，所述小齿轮通过顶丝与所述第一步进电机的转动轴固定连接，所述大齿轮通过一轴承与所述定盘固定连接。
10.作为本技术方案优选地，所述机械臂包括短轴、手肘转轴和手肘，所述第一步进电机的转动轴与所述短轴传动连接，所述短轴通过所述手肘转轴与所述手肘传动连接；所述
手肘的两端分别通过螺栓与所述手肘转轴、所述定盘固定连接。
11.作为本技术方案优选地，所述自动拧螺栓机构包括气缸、连接件组件、伺服电机、行星减速器、扭矩传感器和拧紧组件，所述气缸通过一连接板固设在所述定盘上，所述气缸的推杆通过所述连接件组件与所述伺服电机传动连接，所述伺服电机的输出轴与所述行星减速器传动连接；所述扭矩传感器的两端分别通过一联轴器与所述行星减速器、所述拧紧组件传动连接，且所述扭矩传感器与所述伺服电机电连接。
12.作为本技术方案优选地，所述拧紧组件包括拧紧轴和拧紧轴轴套，所述拧紧轴和所述拧紧轴轴套固定连接，所述扭矩传感器远离所述行星减速器的一端与所述拧紧轴传动连接。
13.作为本技术方案优选地，所述机械爪机构包括第二步进电机、丝杆组件、连接杆组件和手爪，所述第二步进电机固设在所述动盘上，所述第二步进电机的转动轴通过一联轴器与所述丝杆组件传动连接；所述连接杆组件转动设置在所述丝杆组件的外侧，所述手爪固定设置在所述连接杆组件远离所述丝杆组件的一端。
14.作为本技术方案优选地，所述丝杆组件包括第一丝杆、第一丝杆螺母和丝杆挡板，所述第一丝杆与所述第二步进电机的转动轴传动连接，所述第一丝杆螺母套设在所述第一丝杆上，所述丝杆挡板设置在所述第一丝杆远离所述第二步进电机的一端，并通过两立柱固设在所述动盘上。
15.作为本技术方案优选地，所述连接杆组件包括短连杆和长连杆，所述短连杆与所述第一丝杆螺母的外侧转动连接，所述短连杆远离所述第一丝杆螺母的一端与所述长连杆转动连接，且所述长连杆的两端分别与所述动盘、所述手爪连接。
16.作为本技术方案优选地，所述电动滑台机构包括第三步进电机、第二丝杆、滑杆和滑块，所述第三步进电机通过所述第二丝杆驱动所述滑块在所述滑杆上往复运动；所述定盘与所述滑块可拆卸连接。
17.本发明的谐波减速器拆卸装置，与现有技术相比，至少具有以下技术效果：
18.本发明的谐波减速器拆卸装置，包括电动滑台机构、并联运动机构、自动拧螺栓机构和机械爪机构，其中，自动拧螺栓机构用于螺栓的拧紧和拧松，而在螺栓拧松后，机械爪机构可将拆卸部件夹紧，用力上拉，将零件拉出，而并联运动机构滑动设置在电动滑台机构上，其即可在轴向方向上上升和下降，又可在横向方向上左右移动，因此，在并联运动机构和电动滑台机构的作用下，机械爪机构可将拆卸的零件安放刀指定位置。由此可见，本发明的谐波减速器拆卸装置，可以减少该谐波减速器装卸过程中使用的劳动力，提高拆卸的高效性及准确性，使谐波减速器的装配一定程度上满足自动化生产需求，实现常规精度谐波减速器装卸的半自动化和自动化装卸。
附图说明
19.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，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。
20.图1为本发明谐波减速器拆卸装置的主视图；
21.图2为本发明谐波减速器拆卸装置的左视图；
22.图3为本发明并联运动机构的主视图；
23.图4为本发明并联运动机构的左视图；
24.图5为本发明自动拧螺栓机构的示意图；
25.图6为本发明机械爪机构的示意图；
26.图7为本发明电动滑台机构的示意图。
27.附图标记说明：
28.101：定盘；102：第一步进电机；103：动盘；104：小齿轮；105：大齿轮；106：短轴；107：手肘转轴；108：手肘；109：深沟球轴承；110：电机固定架；
29.201：气缸；202：伺服电机；203：行星减速器；204：扭矩传感器；205：拧紧轴；206：拧紧轴轴套；207：第一连接件；208：第二连接件；
30.301：第二步进电机；302：手爪；303：第一丝杆；304：第一丝杆螺母；305：丝杆挡板；306：短连杆；307：长连杆；
31.401：第三步进电机；402：第二丝杆；403：第二丝杆螺母；404：丝杆螺母座；405：滑杆；406：滑块。
具体实施方式
32.下面将结合实施例对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
33.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"、"坚直"、"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。
34.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所述特征。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。此外，术语“安装”、“相连”、“连接”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，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
35.如图1-2所示，本发明提供一种谐波减速器拆卸装置，包括电动滑台机构、并联运动机构、自动拧螺栓机构和机械爪机构，其中，所述并联运动机构滑动设置在所述电动滑台机构上，并可沿所述电动滑台机构的长边方向往复运动；所述自动拧螺栓机构固设在所述并联运动机构上，用于螺栓的拧紧和拧松；所述机械爪机构固设在所述并联运动机构远离所述电动滑台机构的一端，用于拆卸零件的抓取。
36.本发明通过对谐波减速器基本组成元件的分析，参照人工装卸谐波减速器的步
骤，设计了谐波减速器装卸装置。设计思路如下：拆卸减速器的过程中第一步是要完成螺栓的拧松，为此设计了一个自动拧螺栓机构，用于螺栓的拧紧和拧松，拧紧和拧松的程度可以通过设定扭矩的大小确定；螺栓拧松后，参照人工拆卸谐波减速器中手动用力拔拉的过程，设计了一个机械爪机构，机械爪机构将拆卸部件夹紧，用力上拉，将零件拉出；然后就是拆出零件的安放，为此设计了并联运动机构和电动滑台机构，并联运动机构负责轴向的上升和下降，电动滑台机构负责横向的左右移动，两者分工配合，将拆卸零件安放到指定位置。
37.如图3-4所示，本发明的并联运动机构包括定盘101、第一步进电机102、齿轮减速器、机械臂和动盘103，所述定盘101滑动设置在所述电动滑台机构上，并可沿所述电动滑台机构的长边方向往复运动；两个所述第一步进电机102分别固设在所述定盘101的两端，所述第一步进电机102的转动轴经所述齿轮减速器后与所述机械臂传动连接，所述机械臂远离所述第一步进电机102的一端与所述动盘103固定连接；所述机械爪机构固设在所述动盘103上。
38.本发明的并联运动机构主要包括定盘101、第一步进电机102、齿轮减速器、机械臂和动盘103，其主要功能是带动机械臂上升和下降，调整机械爪的位置，配合抓取。其中，并联运动机构的主骨架
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定盘101，通过螺钉固定在电动滑台机构的滑块406连接座上，定盘101在谐波减速器拆卸装置整个拆卸过程中轴向位置都不会发生改变。两个第一步进电机102通过电机固定架110分别固定在定盘101的两端，电机固定架110由两个m6的螺钉固定在定盘101上。齿轮减速器为减速比为2的一级圆柱齿轮减速器，第一步进电机102的转动轴经齿轮减速器后与机械臂传动连接。
39.并联运动机构工作时，首先由第一步进电机102输入转矩，齿轮减速器带动第一步进电机102的转动轴转动一定角度，第一步进电机102的转动轴与机械臂相连，从而实现动盘103的上升和下降。
40.具体地，齿轮减速器包括相互啮合的小齿轮104和大齿轮105，所述小齿轮104通过顶丝与所述第一步进电机102的转动轴固定连接，所述大齿轮105通过一轴承与所述定盘101固定连接。其中，第一步进电机102的转动轴与小齿轮104通过顶丝固定，第一步进电机102的转动轴与大齿轮105通过螺钉固定，小齿轮104与大齿轮105相互啮合，构成一个一级圆柱齿轮减速器，减速比为2，且大齿轮105轴向圆柱上套着深沟球轴承109，并一起嵌入定盘101。
41.在并联运动机构中，定盘101和动盘103之间的机械臂如果从成本及稳定性考虑，优选三臂连接，但是，选择三臂在运动过程中极易与自动拧螺栓机构发生动态干涉。因此，综合考虑后，本发明的并联运动机构采用的是双臂连接。
42.在本发明的一个具体的实施例中，机械臂包括短轴106、手肘转轴107和手肘108，所述第一步进电机102的转动轴与所述短轴106传动连接，所述短轴106通过所述手肘转轴107与所述手肘108传动连接；所述手肘108的两端分别通过螺栓与所述手肘转轴107、所述定盘101固定连接。即第一步进电机102的转动轴部分依次连接着短轴106、手肘转轴107、手肘108、动盘103，手肘108与手肘转轴107、动盘103之间均采用螺栓连接，可以转动。
43.如图5所示，本发明的自动拧螺栓机构的主要功能是完成谐波减速器上螺栓的拧紧和拧松，其主要包括气缸201、连接件组件、伺服电机202、行星减速器203、扭矩传感器204和拧紧组件，所述气缸201通过一连接板固设在所述定盘101上，所述气缸201的推杆通过所
述连接件组件与所述伺服电机202传动连接，其中，第一连接件207的一端连接气缸201的推杆，另一端连接第二连接件208，第二连接件208主要连接两个伺服电机202，本发明对第一连接件207和第二连接件208不做具体限定，可使用螺钉、螺栓等。所述伺服电机202的输出轴与所述行星减速器203传动连接，具体地，伺服电机202的输出轴可直接插在行星减速器203的后面，连接情况类似联轴器和轴，行星减速器203选用二级法兰式行星减速器203，总减速比为50，各级减速比分别是10和5。而所述扭矩传感器204为法兰使扭矩传感器204，其两端分别通过一联轴器与所述行星减速器203、所述拧紧组件传动连接，且所述扭矩传感器204与所述伺服电机202电连接。当自动拧螺栓机构运动时，气缸201控制垂直上下移动，扭矩传感器204可以实时监测行星减速器203输出轴扭矩的大小，同时反馈给伺服电机202进行转速调整。
44.而本发明的拧紧组件包括拧紧轴205和拧紧轴轴套206，所述拧紧轴205和所述拧紧轴轴套206通过摩擦力固定连接在一起，所述扭矩传感器204远离所述行星减速器203的一端与所述拧紧轴205传动连接。
45.如图6所示，本发明的机械爪机构主要是将拆除螺栓后谐波减速器的各个零件抓取出来，其主要包括第二步进电机301、丝杆组件、连接杆组件和手爪302，所述第二步进电机301固设在所述动盘103上，所述第二步进电机301的转动轴通过一联轴器与所述丝杆组件传动连接；所述连接杆组件转动设置在所述丝杆组件的外侧，所述手爪302固定设置在所述连接杆组件远离所述丝杆组件的一端。第二步进电机301固设在动盘103上，本发明对其固设方式不做具体限定，具体可通过两个小立柱和电机固定件固定在动盘103的一定高度上，而第二步进电机301的转动轴通过梅花联轴器和丝杆组件传动连接，第二步进电机301转动时，丝杆组件上下移动，会带动连杆组件径向运动，从而实现机械爪的抓取动作。
46.在本发明的一个具体的实施例中，所述丝杆组件包括第一丝杆303、第一丝杆螺母304和丝杆挡板305，所述第一丝杆303与所述第二步进电机301的转动轴传动连接，所述第一丝杆螺母304套设在所述第一丝杆303上，所述丝杆挡板305设置在所述第一丝杆303远离所述第二步进电机301的一端，并通过两立柱固设在所述动盘103上。
47.第二步进电机301的转动轴通过梅花联轴器和第一丝杆303传动连接，第一丝杆螺母304套设在第一丝杆303上，第二步进电机301转动时，第二丝杆螺母403会沿第一丝杆303上下移动，第一丝杆303的底端设计有一个丝杆挡板305，目的是为了防止第一丝杆螺母304在移动过程中脱落，丝杆挡板305也是通过两个小立柱固定在动盘103上。
48.在上述技术方案的基础上，进一步，所述连接杆组件包括短连杆306和长连杆307，所述短连杆306与所述第一丝杆螺母304的外侧转动连接，所述短连杆306远离所述第一丝杆螺母304的一端与所述长连杆307转动连接，且所述长连杆307的两端分别与所述动盘103、所述手爪302连接。
49.第一丝杆螺母304外端与短连杆306通过螺栓连接，短连杆306与长连杆307的中间某位置使用螺栓连接，而所有螺栓连接的位置均可转动。长连杆307为两根并且长度相等，在运动过程中相互平行，以使手爪302在抓取过程中始终保持竖直。
50.如图7所示，本发明的电动滑台机构主要包括第三步进电机401、第二丝杆402、第二丝杆螺母403、丝杆螺母座404、滑杆405和滑块406，所述第三步进电机401通过所述第二丝杆402驱动所述滑块406在所述滑杆405上往复运动；所述定盘101与所述滑块406可拆卸
连接。其主要作用是带动并联运动机构、机械爪机构和自动拧螺栓机构的横向运动。
51.本发明谐波减速器拆卸装置的具体实施步骤如下：
52.1、定位
53.在谐波减速器拆卸过程中，首先，由传送装置将谐波减速器传送到装卸装置的载物台上，载物台上固定有谐波减速器夹具，夹具识别并将减速器夹紧。此时，谐波减速器拆卸装置开始工作，电动滑台机构将整个装置的主体部分平移至与谐波减速器同轴心。然后，机械爪机构上的第二步进电机301开始工作，带动第一丝杠螺母向下运动，将手爪302张开到最大限度，目的是防止手爪302在下降过程中与谐波减速器发生碰撞。与此同时，并联运动机构的第一步进电机102也开始旋转，带动盘103缓缓下降，当动盘103下降到距谐波减速器80mm时，第一步进电机102停转，动盘103悬停在此高度上。
54.2、拧松螺栓
55.自动拧螺栓机构的气缸201缸筒开始充气，带动气缸201活塞向下缓慢做至直线运动，下降到与谐波减速器端盖1-2mm时，自动拧螺栓机构中的伺服电机202通电开始旋转，第一步进电机102的转动轴与行星减速器203连接，行星减速器203连接扭矩传感器204，实时监测输出扭矩的大小，同时反馈给伺服电机202进行转速调整。在拧螺栓过程中，气缸201会配合螺栓的上升而缓慢上升，螺栓拧松后，即扭矩传感器204检测到扭矩为0时，自动拧螺栓机构的伺服电机202停止转动，气缸201迅速排气，气缸201推杠上升，带动拧螺栓机构的主体部分回到最初位置。
56.3、机械爪抓取零件
57.随后机械爪机构中的第二步进电机301反转，带动丝杆螺母上升，手爪302收缩，完成零件的抓取。然后并联运动机构第二步进电机301反转，带动动盘103及手爪302爪上升，将零件拉出。
58.4、将零件运送到指定位置
59.动盘103上升到指定位置后，并联运动机构的第二步进电机301停转，电动滑台机构的步进电机工作，将零件平移放置到另外的传送装置上，传送回零件库。
60.周而复始，直至完成谐波减速器的拆卸。
61.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，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，或者对其中部分或者全部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发明各实施例技术方案的范围。