一种智能机器人变位机的制作方法

本发明属于变位机技术领域，特别涉及一种智能机器人变位机。

背景技术：

当前智能机器人和自动化行业里会采用到大量的变位机。变位机是专用焊接辅助设备，适用于回转工作的焊接变位，以得到理想的加工位置和焊接速度。可与操作机、焊机配套使用，组成自动焊接中心，也可用于手工作业时的工件变位。工作台回转采用变频器无级调速，调速精度高。遥控盒可实现对工作台的远程操作，也可与操作机、焊接机控制系统相连，实现联动操作。焊接变位机一般由工作台回转机构和翻转机构组成，通过工作台的升降，翻转和回转使固定在工作台上的工件达到所需的焊接，装配角度，工作台回转为变频无级调速，可得到满意的焊接速度。

变位机回转的构型一般为电机、减速机、齿轮、带有回转支撑的齿圈。其中，回转支承具有内外圈、滚动体等构成，回转支承是一种能够承受综合载荷的大型轴承，可以同时承受较大的轴向、径向负荷和倾覆力矩。回转支承在现实工业中应用很广泛，被人们称为：“机器的关节”，是两物体之间需作相对回转运动，又需同时承受轴向力、径向力、倾翻力矩的机械所必需的重要传动部件。随着机械行业的迅速发展，回转支承在船舶设备、工程机械、轻工机械、冶金机械、医疗机械、工业机械等行业得到了广泛的应用。回转驱动通常由蜗杆、回转支承、壳体、马达等部件构成。由于核心部件采用回转支承，因此可以同时承受轴向力、径向力、倾翻力矩。其形式很多，但结构组成基本大同小异，都存在回转支承噪音，常见的有尘埃声和伤痕声；定位精度差，且技术定位精度和传动噪音相矛盾。因此，急需一种轻量化、高精度定位、多驱重载、过程柔性传动补偿、低噪音的一种智能机器人变位机。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种智能机器人变位机，以规避现有回转支承存在尘埃声和伤痕声等噪音的问题，实现轻量化、高精度定位、多驱重载、过程柔性传动补偿及低噪音的一种智能机器人变位机。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种智能机器人变位机，包括外圈、内圈、旋转驱动机构及定位机构；

所述内圈设置于所述外圈的内侧，且所述内圈的外圆周上设有驱动环；

所述旋转驱动机构设置于所述外圈上，且与所述驱动环抵接，所述旋转驱动机构用于驱动所述内圈相对所述外圈转动；

所述定位机构设置于所述外圈上，用于与所述内圈定位连接。

所述旋转驱动机构包括左驱动滚子、右驱动滚子、驱动固定座、齿轮传动装置及驱动电机；

所述驱动固定座设置于驱动环的外侧，且与所述外圈连接；所述左驱动滚子和右驱动滚子可转动地设置于所述驱动固定座上，且下端分别与所述驱动环的两侧抵接；

所述驱动电机设置于所述驱动固定座上，且输出端通过齿轮传动装置与所述左驱动滚子和所述右驱动滚子传动连接。

所述驱动环的两侧面均设有弹性垫片，所述左驱动滚子和所述右驱动滚子的下端与所述弹性垫片接触。

所述左驱动滚子和所述右驱动滚子结构相同均包括圆柱形传动轴及设置于所述圆柱形传动轴下端的半椭球形头；

所述弹性垫片上沿周向设有与所述半椭球形头配合的椭球形凹面。

所述左驱动滚子和所述右驱动滚子与所述驱动固定座之间分别设有左轴套和右轴套。

所述齿轮传动装置包括主动齿轮、左从动齿轮及右从动齿轮；

所述左从动齿轮和右从动齿轮分别设置于所述左驱动滚子和右驱动滚子的上端部，且相互啮合；

所述主动齿轮设置于所述驱动电机的输出轴上，且与所述左从动齿轮或右从动齿轮啮合。

所述驱动环的横截面为梯形结构，且两侧斜面为驱动面；所述驱动环的外圆周面上间隔设有多个用于与所述定位机构连接的定位槽。

所述定位机构包括定位固定座和定位气液增压缸，其中定位固定座设置于所述外圈上；所述定位气液增压缸设置于所述定位固定座上，且活塞杆可与所述定位槽定位连接。

所述定位槽为半椭球形槽；所述活塞杆的端部为与所述定位槽相适应的半椭球头结构。

所述旋转驱动机构和所述定位机构至少为三个，且沿周向间隔交替均布。

本发明的优点及有益效果是：

本发明具有轻量化、高精度定位、多驱重载、过程柔性传动补偿、低噪音的优点。

本发明在内圈的驱动环两侧设置弹性垫片，使左驱动滚子和右驱动滚子柔性夹持在驱动环的两侧，能柔性传动补偿，同时降低了噪音。

本发明的左驱动滚子和右驱动滚子通过半椭球形头与驱动环的双凹形弹性驱动面配合，进一步提高了驱动力及结构的稳定性。

附图说明

图1为本发明一种智能机器人变位机的轴测图；

图2为本发明一种智能机器人变位机的侧视图；

图3为图2的i处放大图；

图4为图2的ⅱ处放大图。

图中：1为外圈，2为内圈，3为回转轴线，4为驱动电机，5为主动齿轮，6为左从动齿轮，7为左驱动滚子，8为左轴套，9为垫圈，10为半椭球形头，11为弹性垫片，12为右驱动滚子，13为定位槽，14为定位气液增压缸，15为活塞杆，16为右从动齿轮，17为驱动固定座，18为定位固定座，19为右轴套，20为驱动环。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。

如图1-2所示，本发明提供的一种智能机器人变位机，包括外圈1、内圈2、旋转驱动机构及定位机构；内圈2设置于外圈1的内侧，且内圈2的外圆周上设有驱动环20；旋转驱动机构设置于外圈1上，且与驱动环20抵接，旋转驱动机构用于驱动内圈2相对外圈1转动；定位机构设置于外圈1上，用于与内圈2定位连接。

本发明的实施例中，旋转驱动机构和定位机构均至少为三个，且沿周向间隔交替均布。本实施例中，旋转驱动机构设置三个，如少于三个，则机构不能完成基本传动功能，具体数量根据应用而定。定位机构也设置三个，如少于三个，则机构不能完成基本精准定位功能，具体数量根据应用而定。

如图1、图3所示，本发明的实施例中，旋转驱动机构包括左驱动滚子7、右驱动滚子12、驱动固定座17、齿轮传动装置及驱动电机4，其中驱动固定座17设置于驱动环20的外侧，且与外圈1连接；左驱动滚子7和右驱动滚子12可转动地设置于驱动固定座17上，且下端分别与驱动环20的两侧面抵接；驱动电机4设置于驱动固定座17上，且输出端通过齿轮传动装置与左驱动滚子7和右驱动滚子12传动连接。

具体地，齿轮传动装置包括主动齿轮5、左从动齿轮6及右从动齿轮16，其中左从动齿轮6和右从动齿轮16分别设置于左驱动滚子7和右驱动滚子12的上端部，且相互啮合；主动齿轮5设置于驱动电机4的输出轴上，且与左从动齿轮6或右从动齿轮16啮合。本实施例中，主动齿轮5与左从动齿轮6啮合，驱动电机4驱动主动齿轮5转动，主动齿轮5带动左从动齿轮6和右从动齿轮16反向转动，从而带动左驱动滚子7和右驱动滚子12反向转动，进而驱动内圈2转动。

如图3所示，本发明的实施例中，驱动环20的横截面为梯形结构，且两侧斜面为驱动面；驱动环20的外圆周面上间隔设有多个用于与定位机构连接的定位槽13，即定位槽13位于两个驱动面之间。

进一步地，驱动环20的两侧驱动面均设有弹性垫片11，左驱动滚子7和右驱动滚子12的下端与弹性垫片11接触。优选地，弹性垫片11采用fls氟硅橡胶。弹性垫片11使左驱动滚子7和右驱动滚子12柔性夹持在驱动环20的两侧，能柔性传动补偿，同时降低了噪音。

本发明的实施例中，左驱动滚子7和右驱动滚子12结构相同均包括圆柱形传动轴及设置于圆柱形传动轴下端的半椭球形头10；弹性垫片11上沿周向设有与半椭球形头10相配合的椭球形凹面，从而使驱动环20形成双凹形弹性驱动面。左驱动滚子7和右驱动滚子12通过半椭球形头10与驱动环20的双凹形弹性驱动面配合，进一步提高了驱动力及结构的稳定性。

进一步地，左驱动滚子7和右驱动滚子12与驱动固定座17之间分别设有左轴套8和右轴套19，左轴套8和右轴套19均通过轴肩轴向限位，且轴肩与所述驱动固定座17之间设有垫圈9。通过减少或者增加垫圈9的厚度，可以调解半椭球形头10的外曲面与内圈2的相对位置。

具体地，左驱动滚子7和右驱动滚子12夹压在驱动环20的双凹形弹性驱动面上，左驱动滚子7和右驱动滚子12同步反向转动，通过至少三组驱动滚子协同作用，进而带动内圈2或外圈1绕回转轴线3转动，左驱动滚子7和右驱动滚子12还可以对内圈2与外圈1进行调心。

如图4所示，本发明的实施例中，定位机构包括定位固定座18和定位气液增压缸14，其中定位固定座18设置于外圈1上；定位气液增压缸14设置于定位固定座18上，且活塞杆15可与驱动环20上的定位槽13定位连接。

进一步地，定位槽13为半椭球形槽；活塞杆15的端部为与定位槽13相适应的半椭球头结构。定位气液增压缸14驱动活塞杆15伸出，使活塞杆15的半椭球头结构插入定位槽13内，实现内圈2与外圈1之间的精确定位。

本发明实施例提供的一种智能机器人变位机，其工作原理是：

驱动电机4驱动主动齿轮5转动，主动齿轮5带动左从动齿轮6和右从动齿轮16反向转动，从而带动左驱动滚子7和右驱动滚子12反向转动。因左驱动滚子7和右驱动滚子12夹压在驱动环20的双凹形弹性驱动面上，所以左驱动滚子7和右驱动滚子12带动内圈2或外圈1绕回转轴线3转动。当内圈2或外圈1绕回转轴线3转动至需要的精确角度时，定位气液增压缸14驱动活塞杆15伸出，活塞杆15的半椭球头导向插入驱动环20上的半椭球形结构的定位槽13内，从而完成外圈1和内圈2相对回转轴线3的精准分度角度定位。

本发明采用多个驱动，适合多驱动重载的大尺寸回转支承工况，有效的减缓系统刚度的延迟传动影响。驱动圆锥滚子可以大间距布置，相对于传统回转滚子，适合轻量化。

本发明只保证定位精度，不要求传动过程精度，只在定位的瞬间补偿定位误差，适合高精度变为回转支承特殊领域的应用。

以上所述仅为本发明的实施方式，并非用于限定本发明的保护范围。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、扩展等，均包含在本发明的保护范围内。