一种谐波减速器整机批量自动化装配装置及其装配方法

本发明涉及谐波减速器制造，具体为一种谐波减速器整机批量自动化装配装置及其装配方法。

背景技术：

1、谐波减速器由波发生器、柔轮及刚轮等元件组成，谐波传动啮合原理是由波发生器迫使柔轮产生沿着圆周移动的谐波弹性变形和大范围旋转的多齿啮合运动，实现高精密运动或大扭矩动力传递。谐波减速器由于其传动精度高、体积小、质量轻、减速比大等优点，被广泛应用于工业机器人关节、航空航天、军事装备等领域，谐波减速器的啮合性能和传动精度决定着高端装备系统的动态性能。

2、现有的谐波减速器产品多数采用人工装配或半机械化整机装配，而在当前谐波减速器装配工艺过程中，多数仍是采用人工辅助单一手动夹具的方式，实现薄壁柔性轴承和柔轮的椭圆预变形，逐一顺序与椭圆凸轮波发生器装配。现有的谐波减速器产品装配过程通常面临自动化程度低、在薄壁柔性轴承和柔轮的椭圆预变形过程中的作用力和变形形状难以控制、零部件易损坏、装配精度低、装配效率低等装配质量问题，难以满足批量化高效生产和精密装配工艺的要求。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供了一种谐波减速器整机批量自动化装配装置及其装配方法，解决了谐波减速器在加工时预变形过程中的作用力和变形形状难以控制、零部件易损坏、装配精度低、装配效率低等装配质量的问题。

2、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种谐波减速器整机批量自动化装配装置，包括安装底座，所述安装底座的上表面中部设置有自定心柔轮柔性自动夹持机构，所述自定心柔轮柔性自动夹持机构的内部螺纹连接有第一丝杠，所述安装底座的上表面一侧固定连接有第一直线导轨，所述第一直线导轨的上表面滑动连接有柔轮推进台丝杠安装底座，所述柔轮推进台丝杠安装底座的中部螺纹连接有第二丝杠，所述第二丝杠的外表面设置有第一轴承座，所述第二丝杠的一端设置有第二轴承座，所述安装底座的上表面另一侧固定连接有第二直线导轨，所述第二直线导轨的上表面滑动连接有椭圆凸轮安装基座，所述椭圆凸轮安装基座的一侧设置有柔轮推进台丝杠，所述椭圆凸轮安装基座的另一侧固定连接有椭圆凸轮安装轴，所述安装底座的上表面中部一侧通过支架固定连接有自定心柔性轴承自动夹持机构，所述安装底座的上表面中部另一侧固定连接有刚轮定位支架，所述安装底座的下表面一侧固定连接有同步推进伺服电机，所述安装底座的下表面中部固定连接有第二伺服电机，所述安装底座的另一端固定连接有第一伺服电机。

3、优选的，所述自定心柔性轴承自动夹持机构包括左下圆形夹具、右下圆形夹具，所述左下圆形夹具和右下圆形夹具的相邻侧转动连接有第四轴承座，所述第四轴承座的上表面中部螺纹连接有第三丝杠，所述第三丝杠的一端固定连接有第二同步带轮，所述第四轴承座的下端固定连接在安装底座的上表面，所述左下圆形夹具和右下圆形夹具的上表面分别设置有左上圆形夹具和右上圆形夹具。

4、优选的，所述自定心柔轮柔性自动夹持机构包括自定心柔轮夹持机构左下圆形夹具、自定心柔轮夹持机构左上圆形夹具，所述自定心柔轮夹持机构左下圆形夹具和自定心柔轮夹持机构左上圆形夹具转动连接，所述自定心柔轮夹持机构左下圆形夹具和自定心柔轮夹持机构左上圆形夹具的下表面分别设置有自定心柔轮夹持机构右上圆形夹具和自定心柔轮夹持机构右下圆形夹具，所述自定心柔轮夹持机构左下圆形夹具和自定心柔轮夹持机构右下圆形夹具的相邻侧分别固定连接有自定心柔轮夹持机构左下共轭齿廓和自定心柔轮夹持机构右下共轭齿廓，所述自定心柔轮夹持机构左上圆形夹具和自定心柔轮夹持机构右上圆形夹具的相邻侧分别固定连接有自定心柔轮夹持机构右上共轭齿廓和自定心柔轮夹持机构左上共轭齿廓。

5、优选的，所述柔轮推进台丝杠的一端转动连接有丝杠基座，所述丝杠基座的下端固定连接在安装底座的上表面。

6、优选的，所述柔轮推进台丝杠安装底座的上表面固定连接有柔轮安装定位轴，所述第一轴承座和第二轴承座均固定连接在安装底座的上表面。

7、优选的，所述第二丝杠的另一端固定连接有第一同步带轮，所述第一同步带轮的外表面设置有传动带，所述同步推进伺服电机的外表面通过第一电机安装座固定连接在安装底座的下表面一侧，所述同步推进伺服电机的输出端固定连接有联轴器，所述联轴器的一端固定连接有传动轴，所述传动轴的外表面一侧固定连接有传动带轮，所述传动带的内部一侧贴合在传动带轮的外表面。

8、优选的，所述传动轴的外表面另一侧固定连接有第二皮带轮，所述第二皮带轮的外表面设置有第三同步带，所述第三同步带的内部另一侧设置有第一皮带轮，所述第一皮带轮的一端固定连接在柔轮推进台丝杠的一端，所述柔轮推进台丝杠的外表面一侧转动连接有椭圆凸轮推进台丝杠安装座，所述椭圆凸轮推进台丝杠安装座的下端固定连接在安装底座的上表面，所述传动轴的外表面转动连接有第五轴承座，所述第五轴承座的上端固定连接在安装底座的下表面。

9、优选的，所述第一伺服电机的外表面通过第二电机安装座固定连接在安装底座的下表面，所述第一伺服电机的输出端固定连接有减速器，所述减速器的外表面通过减速器安装座固定连接在安装底座的下表面，所述减速器的输出端的外表面设置有第一同步带，所述第一同步带的内部一侧贴合在第二同步带轮的外表面。

10、优选的，所述第二伺服电机的外表面通过第三电机安装座固定连接在安装底座的下表面，所述第二伺服电机的输出端外表面设置有同步推进带，所述同步推进带的内部设置有第一同步轮，所述第一同步轮的一端固定连接在第一丝杠的一端，所述第一丝杠的外表面固定连接有多个滚动轴承，所述第一丝杠的外表面通过滚动轴承转动连接有第三轴承座，所述第三轴承座的下端固定连接在安装底座的上表面。

11、一种上述谐波减速器整机批量自动化装配装置的装配方法，包括以下步骤：

12、步骤一：将待装两套谐波减速器的椭圆凸轮安装在椭圆凸轮安装轴上，柔性轴承安装在自定心柔性轴承自动夹持机构上；刚轮安装在刚轮定位支架上，刚轮定位支架通过刚轮的安装定位孔定位；柔轮通过柔轮底端的法兰安装孔安装于柔轮安装定位轴上；

13、步骤二：伺服电机控制器控制第一伺服电机和第二伺服电机使柔性轴承和柔轮达到精准的椭圆形状；

14、步骤三：伺服电机控制器控制同步推进伺服电机驱动第二丝杠和柔轮推进台丝杠使椭圆凸轮和柔轮向刚轮推进，椭圆凸轮向刚轮推进的过程中先完成柔性轴承的装配，完成柔性轴承装配后自定心柔性轴承自动夹持机构松开，凸轮和柔轮同步推进预定的距离，完成柔性轴承内圈与椭圆凸轮波发生器、柔性轴承外圈与柔轮、柔轮与刚轮的水平同轴对正的同步快速自动装配；

15、步骤四：取出装配完成的两套谐波减速器，完成两套谐波减速器的批量自动化装配。

16、工作原理：在使用本发明提供的一种谐波减速器整机批量自动化装配装置，首先启动第一伺服电机和第二伺服电机，第一伺服电机通过第一同步带和第二同步带轮可以带动右上圆形夹具和左上圆形夹具打开，第二伺服电机可以通过同步推进带和第一同步轮将自定心柔轮夹持机构右上圆形夹具和自定心柔轮夹持机构左上圆形夹具打开，进而椭圆凸轮安装在椭圆凸轮安装轴上在将柔性轴承安装在自定心柔性轴承自动夹持机构上，在把刚轮安装在刚轮定位支架上，进而启动同步推进伺服电机通过传动轴可以同时控制传动带和第三同步带进行转动，进而就可以控制椭圆凸轮安装基座和柔轮推进台丝杠安装底座同时移动，就可以实现同时装配两套谐波减速器整机产品，解决谐波减速器装配过程中发生的零部件损坏或缺陷问题，提高装配精度和装配效率。

17、本发明提供了一种谐波减速器整机批量自动化装配装置及其装配方法，具备以下有益效果：

18、1、本发明通过设计具有自定心作用的椭圆形状自动夹持机构，达到对柔性轴承和柔轮产生精确的椭圆凸轮形状和可控的预变形作用力，通过设计椭圆凸轮和柔轮的同步推进机构，实现椭圆凸轮波发生器、薄壁柔性轴承、薄壁柔轮、刚轮等元件的精密同步自动装配，可同时装配两套谐波减速器整机产品，解决谐波减速器装配过程中发生的零部件损坏或缺陷问题，提高装配精度和装配效率。

19、2、本发明通过自定心柔性轴承自动夹持机构和自定心柔轮柔性自动夹持机构的设置可以提高装置在安装时的稳定性，并且通过自定心柔轮夹持机构左下共轭齿廓和定心柔轮夹持机构右下共轭齿廓可以减少柔轮齿廓受到的损伤。

20、3、本发明通过设计两组不同传动比的同步带传动方式控制椭圆凸轮和柔轮的不同速率同步推进，在通过多个电机和丝杠的配合下，可以控制自定心柔轮柔性夹具的张开和闭合，可以实现精准传动。