CN116833703B - 一种行星减速机的自动装配***及装配方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种行星减速机的自动装配***，包括工作台以及安装机构，所述工作台用于定位内齿圈，所述安装机构用于抓取齿轮并放置于所述内齿圈中，所述工作台包括安装台以及***，所述***顶部设置有定位腔，所述内齿圈安装至所述定位腔中；所述安装机构包括转运机构以及夹爪，所述转运机构带动所述夹爪移动，所述夹爪的底部设置有向下布置的视觉检测器，所述夹爪上设置有旋转机构，所述旋转机构用于旋转被夹紧的齿轮。将内齿圈放置于***上后，利用夹爪带动各个齿轮移动至内齿圈处将齿轮放置于内齿圈中，视觉检测器能够实时检测内齿圈以及安装后的齿轮角度，方便对旋转机构进行控制以调整待安装的齿轮角度，提高安装效率。

Description

一种行星减速机的自动装配***及装配方法

技术领域

本发明涉及自动化生产领域，更具体地，涉及一种行星减速机的自动装配***及装配方法。

背景技术

行星减速机在自动化生产、矿用运输设备、起重设备等领域具有广泛应用，具有输出扭矩大、速比大、效率高、性能安全的特点。

由于行星减速机中含有内齿圈、太阳轮以及若干行星轮，较多的齿轮和齿圈在装配中的要求精度较高，在安装过程中如果发生齿牙磕碰或受力过大而挤压的问题，在使用过程中会造成噪音大、磨损大的问题，因此大多情况下需要人工手动安装，导致安装效率低下，且人工成本较大；如果进行自动化生产，那么生产过程中齿轮的齿牙定位需要极其准确，造成设备复杂度过大，且设备成本较大。

因此，亟需一种针对行星减速机的自动装配方案，能够代替人工进行自动化装配减速机。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种行星减速机的自动装配***的新技术方案，能够代替人工进行太阳轮和行星轮的安装，且能够避免齿牙磕碰、挤压的问题发生，保证安装质量和安装效率。

根据本发明的第一方面，提供了一种行星减速机的自动装配***，包括工作台以及安装机构，所述工作台用于定位内齿圈，所述安装机构用于抓取齿轮并放置于所述内齿圈中，所述工作台包括安装台以及***，所述***顶部设置有定位腔，所述内齿圈安装至所述定位腔中；所述安装机构包括转运机构以及夹爪，所述转运机构带动所述夹爪移动，所述夹爪的底部设置有向下布置的视觉检测器，所述夹爪上设置有旋转机构，所述旋转机构用于旋转被夹紧的齿轮。

通过本方案，将内齿圈放置于***上后，利用夹爪带动各个齿轮移动至内齿圈处将齿轮放置于内齿圈中，视觉检测器能够实时检测内齿圈以及安装后的齿轮角度，方便对旋转机构进行控制以调整待安装的齿轮角度，避免齿牙碰撞或因安装位置误差而发生挤压的问题，保证齿轮的完好，代替人工进行齿轮的安装能够降低人工成本，且能够提高安装效率。

优选地，所述旋转机构包括夹紧面旋转器以及太阳轮旋转器，所述加紧面旋转器设置于所述夹爪的夹紧面上，用于旋转夹紧的行星轮；所述太阳轮旋转器设置于所述夹爪的一侧并向下延伸，用于旋转所述内齿圈中的太阳轮。

通过本方案，夹紧面旋转器能够直接对夹紧的齿轮进行旋转，以在安装过程中随时调整角度，避免因设备震动等因素造成的内齿圈角度变化而碰撞的问题出现；太阳轮旋转器能够对安装后的太阳轮进行旋转，从而进一步提高安装可靠性，避免与太阳轮发生碰撞。

优选地，所述加紧面旋转器包括旋转轮以及第一电机，在每个夹紧面上均旋转连接有两个所述旋转轮，所述旋转轮均竖向布置；所述第一电机驱动至少一个所述旋转轮旋转；所述第一电机为伺服电机。

通过本方案，夹爪的夹紧面将太阳轮或行星轮夹紧后，在下降安装过程中，能够根据视觉检测器所拍摄的安装角度对齿轮进行角度的调整；四个旋转轮夹紧至齿轮的外周面后，第一电机带动一个旋转轮旋转，即可使齿轮进行旋转。

优选地，所述太阳轮旋转器包括驱动棒以及第二电机，所述驱动棒旋转连接至所述夹爪的一侧，所述驱动棒竖向布置并向下伸出所述夹爪；所述第二电机驱动所述驱动棒旋转，所述第二电机为伺服电机。

通过本方案，在夹爪向下移动安装行星轮时，驱动棒首先接触太阳轮，并驱动太阳轮根据需要进行旋转，直至到达合适的角度后再继续向下移动并释放行星轮。

优选地，所述驱动棒为尼龙材质，所述驱动棒为底部细顶部粗的圆锥状结构。

通过本方案，下细上粗的结构能够适用于多种尺寸规格的太阳轮使用，以提高本装置的适用范围。

优选地，所述转运机构包括水平移动架以及垂直移动架，所述水平移动架带动所述垂直移动架水平移动；所述垂直移动架带动所述夹爪上下移动，所述垂直移动架通过垂直移动电缸连接至所述水平移动架上。

通过本方案，使夹爪能够移动至太阳轮存放处和行星轮存放处，实现自动化的上下料，进一步降低人工的使用。

优选地，所述***包括定位座以及旋转座，所述旋转座转动连接至所述定位座上并通过第三电机驱动旋转，所述定位腔设置于所述旋转座上，所述第三电机为伺服电机。

通过本方案，旋转座能够带动内齿圈旋转，从而调整内齿圈的角度，使齿牙停止在合适的位置。

优选地，所述安装台上设置有滑槽，所述定位座滑动连接至所述滑槽中，所述安装台上的偏心驱动机构驱动所述定位座沿所述滑槽移动至偏心位置。

通过本方案，在安装完太阳轮后，定位座能够移动至行星轮的安装位，无需夹爪在水平方向上移动，避免了夹爪频繁更换位置造成的重复定位精度差的问题；安装完第一个行星轮后，旋转定位座即可到达下一行星轮的安装位置，使安装更加快捷，有助于提高自动化装配的节拍。

优选地，所述定位腔的四周均匀布置有若干定位台，所述定位台为台阶状。

通过本方案，各个台阶适合不同尺寸规格的内齿圈使用，从而提高本装置的适用范围。

根据本发明的第二方面，提供一种采用上述行星减速机自动装配***的装配方法，包括如下步骤：

步骤1：将内齿圈安装至***上，安装机构抓取太阳轮安装至所述内齿圈中；

步骤2：偏心驱动机构根据太阳轮的半径，驱动***横移太阳轮半径的距离；

步骤3：安装机构抓取行星轮到达安装位置正上方，由视觉检测器拍摄内齿圈的齿牙位置以及太阳轮的齿牙位置；

步骤4：第三电机驱动旋转座旋转，将内齿圈的齿牙位置调整到合适角度；

步骤5：夹爪下降使太阳轮旋转器最先与太阳轮接触并驱动太阳轮旋转至合适角度；

步骤6：根据内齿圈的齿牙位置以及太阳轮的齿牙位置，夹紧面旋转器驱动行星轮旋转至合适角度；

步骤7：夹爪继续下降使行星轮的齿牙与太阳轮和内齿圈的齿牙啮合，松开夹爪使行星轮滑落至内齿圈中，完成行星轮的安装。

根据本公开的一个实施例，采用本行星减速机的自动装配***，能够对行星减速机进行自动化的装配，无需或者较少的进行人工干预，不仅能够大大减小人工成本，而且能够提高自动化装配的效率，提高装配的质量。

通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且连同其说明一起用于解释本发明的原理。

图1是本发明的行星减速机自动装配***的主视结构示意图；

图2是图1中夹爪处的结构示意图；

图3是图2中夹爪的夹紧面的俯视结构示意图；

图4为图2中太阳轮旋转器中驱动棒的结构示意图；

图5为图2中驱动棒的位置结构示意图；

图6为图1中***的主视结构示意图；

图7为图1中工作台的俯视结构示意图；

图8为图7中定位台的结构示意图。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

如图1至图8所示，本实施例中的行星减速机的自动装配***，包括工作台10以及安装机构20，工作台10用于定位内齿圈31，安装机构20用于抓取齿轮并放置于内齿圈31中，工作台10包括安装台11以及***12，***12顶部设置有定位腔1221，内齿圈31安装至定位腔1221中；安装机构20包括转运机构以及夹爪23，转运机构带动夹爪23移动，夹爪23的底部设置有向下布置的视觉检测器233，夹爪23上设置有旋转机构，旋转机构用于旋转被夹紧的齿轮。

通过本实施例该方案，将内齿圈31放置于***12上后，利用夹爪23带动各个齿轮移动至内齿圈31处将齿轮放置于内齿圈31中，视觉检测器233能够实时检测内齿圈31以及安装后的齿轮角度，方便对旋转机构进行控制以调整待安装的齿轮角度，避免齿牙碰撞或因安装位置误差而发生挤压的问题，保证齿轮的完好，代替人工进行齿轮的安装能够降低人工成本，且能够提高安装效率。

该实施例中还包括控制装置，例如是PLC控制装置，能够接收视觉检测器233的信息以及各个传感器的信号，对安装台11、***12、夹爪23以及转运机构进行控制，从而实现自动化的安装过程。

在本申请一实施例中，旋转机构包括夹紧面旋转器241以及太阳轮32旋转器242，夹紧面旋转器241设置于夹爪23的夹紧面上，用于旋转夹紧的行星轮33；太阳轮32旋转器242设置于夹爪23的一侧并向下延伸，用于旋转内齿圈31中的太阳轮32。

夹紧面旋转器241能够直接对夹紧的齿轮进行旋转，以在安装过程中随时调整角度，避免因设备震动等因素造成的内齿圈31角度变化而碰撞的问题出现；太阳轮32旋转器242能够对安装后的太阳轮32进行旋转，从而进一步提高安装可靠性，避免与太阳轮32发生碰撞。

在本申请一实施例中，夹紧面旋转器241包括旋转轮2411以及第一电机2412，在每个夹紧面上均旋转连接有两个旋转轮2411，旋转轮2411均竖向布置；第一电机2412驱动至少一个旋转轮2411旋转；第一电机2412为伺服电机。

夹爪23的夹紧面将太阳轮32或行星轮33夹紧后，在下降安装过程中，能够根据视觉检测器233所拍摄的安装角度对齿轮进行角度的调整；四个旋转轮2411夹紧至齿轮的外周面后，第一电机2412带动一个旋转轮2411旋转，即可使齿轮进行旋转。

夹爪23的端部设置有夹紧块，以提高夹紧面之间的接触面积，方便旋转轮2411的安装，旋转轮2411例如是尼龙材质支撑，具有一定刚性，而且能够避免在夹紧过程中对齿轮造成伤害；在旋转轮2411的周面沿其轴向设置有若干齿槽，齿槽能够与齿轮相互啮合，或者用于提高与齿轮的摩擦力，能够驱动齿轮进行旋转。

在本申请一实施例中，太阳轮32旋转器242包括驱动棒2422以及第二电机2421，驱动棒2422旋转连接至夹爪23的一侧，驱动棒2422竖向布置并向下伸出夹爪23；第二电机2421驱动驱动棒2422旋转，第二电机2421为伺服电机。在夹爪23向下移动安装行星轮33时，驱动棒2422首先接触太阳轮32，并驱动太阳轮32根据需要进行旋转，直至到达合适的角度后再继续向下移动并释放行星轮33。

在本申请一实施例中，驱动棒2422为尼龙材质，驱动棒2422为底部细顶部粗的圆锥状结构。下细上粗的结构能够适用于多种尺寸规格的太阳轮32使用，以提高本装置的适用范围。

驱动棒2422与夹爪23之间可以是滑动连接的，及在夹爪23下降时，碰触至太阳轮32的驱动棒2422能够向上移动一定距离，避免其与太阳轮32之间发生挤压造成驱动棒2422损坏；在驱动棒2422的底部设置有弹簧2423，能够在夹爪23抬起时使驱动棒2422复位。

驱动棒2422的周面沿其轴向设置有若干齿槽，齿槽能够与齿轮相互啮合，或者用于提高与齿轮的摩擦力，能够驱动太阳轮32进行旋转。

在本申请一实施例中，转运机构包括水平移动架21以及垂直移动架22，水平移动架21带动垂直移动架22水平移动；垂直移动架22带动夹爪23上下移动，垂直移动架22通过垂直移动电缸221连接至水平移动架21上。使夹爪23能够移动至太阳轮32存放处和行星轮33存放处，实现自动化的上下料，进一步降低人工的使用。

水平移动架21通过水平气缸带动，能够实现垂直移动架22的两点移动，使夹爪23能够移动至传送带处的夹取位以及工作台10处的安装位，从而仅需保持两点的精度即可，大大降低了设备的复杂度；垂直移动电缸221能够根据当前行星减速机的型号选择不同的下降距离，从而避免对齿轮造成挤压现象。垂直移动电缸221的两侧平行设置有第一光杆222，第一光杆222与水平移动架21滑动连接，对垂直移动电缸221起到保护的作用；夹爪23上的线路或气路通过坦克链与水平移动架21连接。

夹爪23包括两根夹臂231，夹臂231之间通过夹紧气缸232连接，夹紧气缸232能够带动夹臂231实现夹紧或松开的动作。

在本申请一实施例中，***12包括定位座121以及旋转座122，旋转座122转动连接至定位座121上并通过第三电机123驱动旋转，定位腔1221设置于旋转座122上，第三电机123为伺服电机。旋转座122能够带动内齿圈31旋转，从而调整内齿圈31的角度，使齿牙停止在合适的位置。

在本申请一实施例中，安装台11上设置有滑槽111，定位座121滑动连接至滑槽111中，安装台11上的偏心驱动机构驱动定位座121沿滑槽111移动至偏心位置。

在安装完太阳轮32后，定位座121能够移动至行星轮33的安装位，无需夹爪23在水平方向上移动，避免了夹爪23频繁更换位置造成的重复定位精度差的问题；安装完第一个行星轮33后，旋转定位座121即可到达下一行星轮33的安装位置，使安装更加快捷，有助于提高自动化装配的节拍。

偏心驱动机构包括第四电机13以及丝杆124，丝杆124与定位座121螺纹连接，第四电机13为伺服电机并与丝杆124通过齿轮啮合，第四电机13能够接收指令以驱动丝杆124旋转一定圈数，从而实现移动距离为太阳轮32的半径的长度。

与丝杆124平行布置由第二光杆125，第二光杆125用于对定位座121的角度进行限定，保证其移动的精度。

在本申请一实施例中，定位腔1221的四周均匀布置有若干定位台1222，定位台1222为台阶状。各个台阶适合不同尺寸规格的内齿圈31使用，从而提高本装置的适用范围。

采用上述行星减速机自动装配***的装配方法，包括如下步骤：

步骤1：将内齿圈安装至***上，安装机构抓取太阳轮安装至内齿圈中；

在该步骤中，通过人工或者机器人进行上料作业，此时***位于初始位置，即其中心位于夹爪的正下方。

步骤2：偏心驱动机构根据太阳轮的半径，驱动***横移太阳轮半径的距离；

在该步骤中，预先输入需要装配的行星减速机的型号，从而获取太阳轮、内齿圈、行星轮的直径参数以及齿数等参数，偏心驱动机构能够根据该参数得出太阳轮的半径，偏心驱动机构根据该半径驱动***进行移动。

步骤3：安装机构抓取行星轮到达安装位置正上方，由视觉检测器拍摄内齿圈的齿牙位置以及太阳轮的齿牙位置；

在该步骤中，视觉检测器拍摄内齿圈和太阳轮的齿牙位置后，与预先存储的标准图像对比，以得出内齿圈以及太阳轮分别所需要旋转的角度。

步骤4：第三电机驱动旋转座旋转，将内齿圈的齿牙位置调整到合适角度；

在该步骤中，第三电机为伺服电机，能够根据内齿圈所需要旋转的角度而寻转一定角度，如果所需旋转的角度过小，可以旋转一圈或多圈后达到所需要的角度。

步骤5：夹爪下降使太阳轮旋转器最先与太阳轮接触并驱动太阳轮旋转至合适角度；

在该步骤中，由于太阳轮旋转器向下凸出夹爪，因此在下降过程中预先接触太阳轮，太阳轮旋转器中的驱动棒与太阳轮在摩擦力的作用下使太阳轮旋转，以调整太阳轮中齿牙的角度，方便行星轮直接下降与太阳轮和内齿圈啮合，避免发生碰撞。

步骤6：根据内齿圈的齿牙位置以及太阳轮的齿牙位置，夹紧面旋转器驱动行星轮旋转至合适角度；

在该步骤中，由于夹爪下移过程中会因震动而发生偏转，或者为了避免与其他设备的干涉等原因需要旋转时，视觉检测器实时拍摄下降过程中太阳轮和内齿圈的角度，从而能够通过夹紧面旋转器实时调整行星轮的角度，以避免在特殊情况下安装时的碰撞。

步骤7：夹爪继续下降使行星轮的齿牙与太阳轮和内齿圈的齿牙啮合，松开夹爪使行星轮滑落至内齿圈中，完成行星轮的安装。

在该步骤中，由于行星轮完全位于夹爪中后，底部无法露出以***内齿圈和太阳轮的齿牙中，因此在夹持过程中，仅需要夹持行星轮的上半部，在放置时需要将行星轮的齿牙***内齿圈和太阳轮的齿牙中，再释放即可完全避免碰撞问题的出现。

根据本公开的一个实施例，采用本行星减速机的自动装配***，能够对行星减速机进行自动化的装配，无需或者较少的进行人工干预，不仅能够大大减小人工成本，而且能够提高自动化装配的效率，提高装配的质量。

应该指出，上述详细说明都是示例性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语均具有与本申请所属技术领域的普通技术人员的通常理解所相同的含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式。此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的术语在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、***、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位，如旋转90度或处于其他方位，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

在上面详细的说明中，参考了附图，附图形成本文的一部分。在附图中，类似的符号典型地确定类似的部件，除非上下文以其他方式指明。在详细的说明书、附图及权利要求书中所描述的图示说明的实施方案不意味是限制性的。在不脱离本文所呈现的主题的精神或范围下，其他实施方案可以被使用，并且可以作其他改变。

以上仅为本发明的优选实施例而已，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。

Claims (5)

1.一种行星减速机的自动装配***，包括工作台以及安装机构，所述工作台用于定位内齿圈，所述安装机构用于抓取齿轮并放置于所述内齿圈中，其特征在于，所述工作台包括安装台以及***，所述***顶部设置有定位腔，所述内齿圈安装至所述定位腔中；所述安装机构包括转运机构以及夹爪，所述转运机构带动所述夹爪移动，所述夹爪的底部设置有向下布置的视觉检测器，所述夹爪上设置有旋转机构，所述旋转机构用于旋转被夹紧的齿轮；所述旋转机构包括夹紧面旋转器以及太阳轮旋转器，所述夹紧面旋转器设置于所述夹爪的夹紧面上，用于旋转夹紧的行星轮；所述太阳轮旋转器设置于所述夹爪的一侧并向下延伸，用于旋转所述内齿圈中的太阳轮；

所述夹紧面旋转器包括旋转轮以及第一电机，在每个夹紧面上均旋转连接有两个所述旋转轮，所述旋转轮均竖向布置；所述第一电机驱动至少一个所述旋转轮旋转；所述第一电机为伺服电机；

所述太阳轮旋转器包括驱动棒以及第二电机，所述驱动棒旋转连接至所述夹爪的一侧，所述驱动棒竖向布置并向下伸出所述夹爪；所述第二电机驱动所述驱动棒旋转，所述第二电机为伺服电机；

所述***包括定位座以及旋转座，所述旋转座转动连接至所述定位座上并通过第三电机驱动旋转，所述定位腔设置于所述旋转座上，所述第三电机为伺服电机；所述安装台上设置有滑槽，所述定位座滑动连接至所述滑槽中，所述安装台上的偏心驱动机构驱动所述定位座沿所述滑槽移动至偏心位置。

2.根据权利要求1所述的行星减速机的自动装配***，其特征在于，所述驱动棒为尼龙材质，所述驱动棒为底部细顶部粗的圆锥状结构。

3.根据权利要求1所述的行星减速机的自动装配***，其特征在于，所述转运机构包括水平移动架以及垂直移动架，所述水平移动架带动所述垂直移动架水平移动；所述垂直移动架带动所述夹爪上下移动，所述垂直移动架通过垂直移动电缸连接至所述水平移动架上。

4.根据权利要求2所述的行星减速机的自动装配***，其特征在于，所述定位腔的四周均匀布置有若干定位台，所述定位台为台阶状。

5.一种采用权利要求1至4任一项所述的行星减速机自动装配***的装配方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：将内齿圈安装至***上，安装机构抓取太阳轮安装至所述内齿圈中；

步骤2：偏心驱动机构根据太阳轮的半径，驱动***横移太阳轮半径的距离；

步骤3：安装机构抓取行星轮到达安装位置正上方，由视觉检测器拍摄内齿圈的齿牙位置以及太阳轮的齿牙位置；

步骤4：第三电机驱动旋转座旋转，将内齿圈的齿牙位置调整到合适角度；

步骤5：夹爪下降使太阳轮旋转器最先与太阳轮接触并驱动太阳轮旋转至合适角度；

步骤6：根据内齿圈的齿牙位置以及太阳轮的齿牙位置，夹紧面旋转器驱动行星轮旋转至合适角度；

步骤7：夹爪继续下降使行星轮的齿牙与太阳轮和内齿圈的齿牙啮合，松开夹爪使行星轮滑落至内齿圈中，完成行星轮的安装。