一种机器人高传动刚度结构及装配方法与流程

1.本发明属于rv-c系列减速机的不可视区域的盲装技术领域，特别涉及一种机器人高传动刚度结构及装配方法。


背景技术：

2.目前，随着工业机器人向高速、高精度发展，工业机器人采用rv-c系列减速机传动的关节结构，电机发热导致减速机发热量越来越大。因此，增大电机和减速机距离可以有效避免减速机润滑油过热。虽然发热的问题解决了，但是导致安装在电机输出轴上的齿轮轴上悬臂过长。为解决该问题，现有技术状态是在rv-c系列减速机中心齿轮与电机外壳之间的位置加装轴承。但是电机、轴承、齿轮轴和中心轴之间的装配属于铸件内部不可视区域的高精度盲装，现有加装轴承尺寸大，精度低，且无法从根本上解决齿轮轴传动的悬臂刚度、振动和精度问题。


技术实现要素：

3.针对上述问题，本发明的目的在于提供一种机器人高传动刚度结构及装配方法，以解决rv-c系列减速机的不可视区域盲装精度低及存在的齿轮轴悬臂刚度、振动和精度问题。
4.为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
5.本发明一实施例提供一种机器人高传动刚度结构，包括电机、齿轮轴组件、铸件、减速机及轴承组件，其中铸件与减速机连接，且铸件与减速机之间留有不可视区域，不可视区域的底部设有轴承组件，齿轮轴组件与电机的输出轴连接，齿轮轴组件插设与不可视区域内，且与减速机传动连接，齿轮轴组件的端部通过轴承组件支撑。
6.在一种可能实现的方式中，所述齿轮轴组件包括齿轮轴和驱动齿轮，其中齿轮轴的一端与所述电机的输出轴连接，另一端设有驱动齿轮，驱动齿轮与所述减速机的中心齿轮啮合；驱动齿轮的中心设有轴承安装孔，所述轴承组件容置于轴承安装孔内。
7.在一种可能实现的方式中，所述齿轮轴的另一端沿轴线设有与所述轴承安装孔连通的内部沉孔，内部沉孔的侧壁设有用于润滑油通过的径向孔。
8.在一种可能实现的方式中，所述轴承安装孔的外侧端设有轴承安装倒角。
9.在一种可能实现的方式中，所述齿轮轴的一端沿轴线设有盲孔，所述电机的输出轴与该盲孔插配连接。
10.在一种可能实现的方式中，所述轴承组件包括轴承和轴承固定件，轴承通过轴承固定件安装在所述铸件上，且轴承的轴承轴线与所述驱动齿轮的驱动齿轮轴线共线。
11.在一种可能实现的方式中，所述轴承固定件包括芯轴、压垫及螺钉；所述轴承套设于芯轴上，芯轴通过压垫和螺钉与所述铸件连接，所述轴承的内圈通过压垫轴向限位。
12.在一种可能实现的方式中，所述减速机包括外壳及设置于外壳内的中心齿轮，其中外壳与所述铸件密封连接，中心齿轮与所述驱动齿轮啮合。
13.在一种可能实现的方式中，所述外壳内设有润滑油，润滑油液面位于所述中心齿轮的二分之一厚度处。
14.基于上述设计构思，本发明的另一实施例提供一种如上所述的机器人高传动刚度结构的装配方法，所述装配方法包括以下几个步骤：
15.第一步，盲装安装之前状态：齿轮轴组件、中心齿轮和轴承三者互为分离；
16.第二步，将齿轮轴组件与电机的输出轴连接，再将齿轮轴组件从上向下插入铸件与减速机之间留有的不可视区域内，使齿轮轴组件的驱动齿轮与中心齿轮对相位和高度；
17.第三步，盲装装配中状态：驱动齿轮与中心齿轮的相位对齐，此时高度部分并没有完全对齐，驱动齿轮和轴承互为分离状态。
18.第四步，齿轮轴组件继续向下移动至驱动齿轮与中心齿轮的高度对齐，且将轴承完全导入驱动齿轮中心处的轴承安装孔内，使驱动齿轮轴线、电机定子轴线和轴承轴线三者共线。
19.本发明的优点及有益效果是：本发明提供的一种机器人高传动刚度结构及装配方法，将现有的齿轮轴传动的悬臂刚度改成简支刚度，大大提高了传动刚度及传动精度，同时减少了传动振动及传动噪音，保证在正确位置啮合传动，传动效率高。
20.本发明提供的一种机器人高传动刚度结构，通过将齿轮轴中空设计，且设计径向孔，便于润滑油的循环，润滑效果好，同时提高了散热性能。
21.本发明提供的一种机器人高传动刚度结构的装配方法，在不可视区域内先任齿轮后任轴承，便于盲装，通过手感力度感知，装配精度高。
22.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。
23.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。
附图说明
24.附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
25.图1为本发明一种机器人高传动刚度结构的示意图；
26.图2为本发明一种机器人高传动刚度结构的装配初期的示意图；
27.图3为本发明一种机器人高传动刚度结构的装配完成后的示意图。
28.图中：1-电机，101-电机本体,102-电机输出轴，2-齿轮轴组件，201-齿轮轴，202-驱动齿轮，203-轴承安装孔，204-轴承安装倒角，205-内部沉孔，206-径向孔，3-铸件，4-减速机，401-外壳，402-中心齿轮，403-润滑油液面，5-轴承，501-内圈，502-外圈，503-滚珠，6-芯轴，7-压垫，8-螺钉，9-驱动齿轮轴线，10-电机定子轴线，11-轴承轴线。
具体实施方式
29.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”、“竖直”、“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。
30.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该特征。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。
31.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，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，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
32.以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
33.本发明一实施例提供一种机器人高传动刚度结构，采用简支结构，大大提高了传动刚度及传动精度，同时减少了传动振动及传动噪音，保证在正确位置啮合传动，传动效率高。参见图1所示，该机器人高传动刚度结构，包括电机1、齿轮轴组件2、铸件3、减速机4及轴承组件，其中铸件3与减速机4连接，且铸件3与减速机4之间留有不可视区域，不可视区域的底部设有轴承组件，齿轮轴组件2与电机1的输出轴连接，齿轮轴组件2插设与不可视区域内，且与减速机4传动连接，齿轮轴组件2的端部通过轴承组件支撑。
34.如图2所示，本发明的实施例中，电机1包括电机本体101和电机输出轴102，电机本体101与减速机4的外壳连接，电机输出轴102与齿轮轴组件2连接。齿轮轴组件2包括齿轮轴组件201和驱动齿轮202，其中齿轮轴组件201的一端与电机输出轴102连接，另一端设有驱动齿轮202；驱动齿轮202的中心设有轴承安装孔203，轴承组件容置于轴承安装孔203内。
35.进一步地，齿轮轴组件201的一端沿轴线设有盲孔，电机输出轴102与该盲孔轴孔配合连接，且通过螺栓固定，也可采用键槽和螺钉等机械常见零件配合与齿轮轴组件201连接，使驱动齿轮202的驱动齿轮轴线9与电机本体101的电机定子轴线10共线，齿轮轴组件201和电机输出轴102共同旋转轴线为驱动齿轮轴线9。
36.本发明的实施例中，齿轮轴组件201的另一端沿轴线设有与轴承安装孔203连通的内部沉孔205，内部沉孔205的侧壁设有用于润滑油通过的径向孔206。本实施例中，齿轮轴组件201的侧壁上沿周向设有四个径向孔206，以便均衡润滑油，提高散热效果。
37.如图2所示，本发明的实施例中，轴承组件包括轴承5和轴承固定件，轴承5通过轴承固定件安装在铸件3上，且轴承5的轴承轴线11与驱动齿轮202的驱动齿轮轴线9共线。
38.本发明的实施例中，轴承固定件包括芯轴6、压垫7及螺钉8；轴承5套设于芯轴6上，芯轴6通过压垫7和螺钉8与铸件3连接。轴承5包括内圈501、外圈502及设置于内圈501和外圈502之间的滚珠503，内圈501通过压垫7轴向限位，外圈502与轴承安装孔203紧配合。
39.进一步地，轴承安装孔203的外侧端设有轴承安装倒角204，以方便轴承5顺利导入轴承安装孔203内。
40.本发明的实施例中，减速机4包括外壳401及设置于外壳401内的中心齿轮402，其中外壳401与铸件3密封连接，中心齿轮402与驱动齿轮202啮合。外壳401内设有润滑油，润
滑油液面403位于中心齿轮402的二分之一厚度处，滚珠503的球心位置低于润滑油液面403。
41.本发明的实施例中，减速机4是rv-c系列减速机，rv-c系列减速机是工业机器人的中空内走线减速机。实际使用状态，由于齿轮轴组件2的驱动齿轮202与减速机4的中心齿轮402直齿轮啮合传动，产生齿轮传动的径向力与电机本体101和电机输出轴102内部轴承传动刚度因素，导致使用状态驱动齿轮轴线9和电机定子轴线10非共线，所述非共线为驱动齿轮轴线9相对电机定子轴线10偏置和歪斜，机械传动常见属于为抗弯刚度。本实施例中，将轴承5内置于驱动齿轮202的中心，将驱动齿轮202与减速机4的中心齿轮402之间产生的齿轮传动的径向力作用于轴承5上，提高抗弯刚度，进而提高传动精度。
42.本发明提供的一种机器人高传动刚度结构，将现有的齿轮轴传动的悬臂刚度改成简支刚度，大大提高了传动刚度及传动精度，同时减少了传动振动及传动噪音，保证在正确位置啮合传动，传动效率高。
43.在上述实施例的基础上，本发明另一实施例提供一种机器人高传动刚度结构的装配方法，包括以下步骤：
44.第一步，盲装安装之前状态：齿轮轴组件2、中心齿轮402和轴承5三者互为分离。
45.第二步，将齿轮轴组件2与电机1的输出轴连接，再将齿轮轴组件2从上向下插入铸件3与减速机4之间留有的不可视区域内，使齿轮轴组件2的驱动齿轮202与中心齿轮402对相位和高度；相位的定义为驱动齿轮202与中心齿轮402相对啮合初始角度，上下有间隙歪斜插合。
46.第三步，如图2所示，盲装装配中状态：驱动齿轮202与中心齿轮402相对相位对齐，高度部分并没有完全对齐，此时驱动齿轮202和轴承5互为分离状态。
47.第四步，如图3所示，齿轮轴组件2继续向下移动，驱动齿轮202的轴承安装倒角204和轴承安装孔203先后与轴承5的外圈502相互导向，驱动齿轮202与中心齿轮402的高度对齐，且将轴承5完全导入驱动齿轮202中心处的轴承安装孔203内，使驱动齿轮轴线9、电机定子轴线10和轴承轴线11三者共线，驱动齿轮轴线9由歪变正。此时，中心齿轮402内部的支撑轴承、轴承5和电机本体101与电机输出轴102之间的内轴承，三者被相互压紧产生支撑刚度。
48.工作时，由于润滑油的粘度和旋转离线力，轴承5的润滑油经过内部沉孔205和径向孔206产生了循环流动，便于散热和轴承支撑油膜刚度的形成。
49.本发明提供的一种机器人高传动刚度结构及装配方法，能够在不可视区域内进行高精度、高刚度和低振动的盲装，大大提高了传动刚度及传动精度，同时减少了传动振动及传动噪音，保证在正确位置啮合传动，传动效率高。同时，该结构润滑效果好，提高了散热性能。在装配过程中，在不可视区域内先任齿轮，即先对驱动齿轮202与中心齿轮402相位和高度；后任轴承，即后将轴承5导入中心齿轮402的内部，这样便于盲装，通过手感力度感知，装配精度高，且提高了装配效率。
50.显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

技术特征：
1.一种机器人高传动刚度结构，其特征在于，包括电机(1)、齿轮轴组件(2)、铸件(3)、减速机(4)及轴承组件，其中铸件(3)与减速机(4)连接，且铸件(3)与减速机(4)之间留有不可视区域，不可视区域的底部设有轴承组件，齿轮轴组件(2)与电机(1)的输出轴连接，齿轮轴组件(2)插设与不可视区域内，且与减速机(4)传动连接，齿轮轴组件(2)的端部通过轴承组件支撑。2.根据权利要求1所述的机器人高传动刚度结构，其特征在于，所述齿轮轴组件(2)包括齿轮轴(201)和驱动齿轮(202)，其中齿轮轴(201)的一端与所述电机(1)的输出轴连接，另一端设有驱动齿轮(202)，驱动齿轮(202)与所述减速机(4)的中心齿轮(402)啮合；驱动齿轮(202)的中心设有轴承安装孔(203)，所述轴承组件容置于轴承安装孔(203)内。3.根据权利要求2所述的机器人高传动刚度结构，其特征在于，所述齿轮轴(201)的另一端沿轴线设有与所述轴承安装孔(203)连通的内部沉孔(205)，内部沉孔(205)的侧壁设有用于润滑油通过的径向孔(206)。4.根据权利要求2所述的机器人高传动刚度结构，其特征在于，所述轴承安装孔(203)的外侧端设有轴承安装倒角(204)。5.根据权利要求2所述的机器人高传动刚度结构，其特征在于，所述齿轮轴(201)的一端沿轴线设有盲孔，所述电机(1)的输出轴与该盲孔插配连接。6.根据权利要求2所述的机器人高传动刚度结构，其特征在于，所述轴承组件包括轴承(5)和轴承固定件，轴承(5)通过轴承固定件安装在所述铸件(3)上，且轴承(5)的轴承轴线(11)与所述驱动齿轮(202)的驱动齿轮轴线(9)共线。7.根据权利要求6所述的机器人高传动刚度结构，其特征在于，所述轴承固定件包括芯轴(6)、压垫(7)及螺钉(8)；所述轴承(5)套设于芯轴(6)上，芯轴(6)通过压垫(7)和螺钉(8)与所述铸件(3)连接，所述轴承(5)的内圈(501)通过压垫(7)轴向限位。8.根据权利要求6所述的机器人高传动刚度结构，其特征在于，所述减速机(4)包括外壳(401)及设置于外壳(401)内的中心齿轮(402)，其中外壳(401)与所述铸件(3)密封连接，中心齿轮(402)与所述驱动齿轮(202)啮合。9.根据权利要求8所述的机器人高传动刚度结构，其特征在于，所述外壳(401)内设有润滑油，润滑油液面(403)位于所述中心齿轮(402)的二分之一厚度处。10.一种如权利要求6-9任一项所述的机器人高传动刚度结构的装配方法，其特征在于，所述装配方法包括以下几个步骤：第一步，盲装安装之前状态：齿轮轴组件(2)、中心齿轮(402)和轴承(5)三者互为分离；第二步，将齿轮轴组件(2)与电机(1)的输出轴连接，再将齿轮轴组件(2)从上向下插入铸件(3)与减速机(4)之间留有的不可视区域内，使齿轮轴组件(2)的驱动齿轮(202)与中心齿轮(402)对相位和高度；第三步，盲装装配中状态：驱动齿轮(202)与中心齿轮(402)的相位对齐，此时高度部分并没有完全对齐，驱动齿轮(202)和轴承(5)互为分离状态。第四步，齿轮轴组件(2)继续向下移动至驱动齿轮(202)与中心齿轮(402)的高度对齐，且将轴承(5)完全导入驱动齿轮(202)中心处的轴承安装孔(203)内，使驱动齿轮轴线(9)、电机定子轴线(10)和轴承轴线(11)三者共线。

技术总结
本发明属于RV-C系列减速机的不可视区域的盲装技术领域，特别涉及一种机器人高传动刚度结构及装配方法。包括电机、齿轮轴组件、铸件、减速机及轴承组件，其中铸件与减速机连接，且铸件与减速机之间留有不可视区域，不可视区域的底部设有轴承组件，齿轮轴组件与电机的输出轴连接，齿轮轴组件插设与不可视区域内，且与减速机传动连接，齿轮轴组件的端部通过轴承组件支撑。本发明大大提高了传动刚度及传动精度，同时减少了传动振动及传动噪音，保证在正确位置啮合传动，传动效率高。传动效率高。传动效率高。


技术研发人员：马子良 孙宝龙 朱维金 蒋冉 于旺
受保护的技术使用者：沈阳新松机器人自动化股份有限公司
技术研发日：2023.05.11
技术公布日：2023/7/7