CN104198103A - 一种精密装配用在线实时测量系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种精密装配用在线实时测量系统，包括自下向上依次配合安装的伺服机构、启动电压及摩擦力矩生成单元和精密装配测量仪，所述精密装配测量仪，分别从伺服机构、启动电压及摩擦力矩生成单元获取相应的工艺参数动力学参数，并对工艺参数动力学参数进行测量。本发明所述精密装配用在线实时测量系统，可以克服现有技术中装配误差大、产品质量难以保证和生产成本高等缺陷，以实现装配误差小、产品质量可靠和生产成本低的优点。

Description

一种精密装配用在线实时测量系统

技术领域

本发明涉及伺服机构精密装配技术领域，具体地，涉及一种精密装配用在线实时测量系统。

背景技术

伺服机构的运动部分主要由内环和外环两个旋转组件组成。其中，内环旋转组件主要由旋转框架及扇形齿轮组成，外环旋转组件则主要由基座、大齿轮、滚轮组件及电机组件组成。根据其结构设计特点及以往经验，伺服机构启动电压分布不均匀的现象通常发生在外环旋转组件上，由此可知影响伺服机构精密装配的关键技术就在于如何控制外环旋转组件中大齿轮与电机组件之间的装配间隙以及7组滚轮组件与大齿轮滚道之间的装配预紧力。

在装配过程中需要加入对伺服机构关键环节参数的测试，开展专用的定位、装夹、测试系统的研制，时刻记录并分析产品在各种工况下启动电压的检测数据，从轴承运转情况、电机组件的配合、产品空载启动力矩、产品负载启动力矩等方面综合考虑对轴承预紧力、配合间隙等关键参数进行量化；因此，找出并量化外环旋转组件中滚轮组件与大齿轮之间的最优装配预紧力是研究测量系统的主要目的。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术中至少存在装配误差大、产品质量难以保证和生产成本高等缺陷。

发明内容

本发明的目的在于，针对上述问题，提出一种精密装配用在线实时测量系统，以实现装配误差小、产品质量可靠和生产成本低的优点。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种精密装配用在线实时测量系统，包括自下向上依次配合安装的伺服机构、启动电压及摩擦力矩生成单元和精密装配测量仪，所述精密装配测量仪，分别从伺服机构、启动电压及摩擦力矩生成单元获取相应的工艺参数动力学参数，并对工艺参数动力学参数进行测量。

进一步地，所述伺服机构，包括依次连接的电机、第一旋转变压器和框架，所述电机与启动电压及摩擦力矩生成单元连接，所述旋转变压器与精密装配测量仪连接。

这里，框架是旋转框架，与产品相连，电机转动带动旋转变压器，旋转变压器再带动框架。旋转框架是与产品通过设计好的圆弧度正好接触。框架与产品之间摩擦力矩通过精密装配测量仪测量摩擦力矩。

进一步地，所述启动电压及摩擦力矩生成单元，包括并行设置、且分别与所述精密装配测量仪连接的启动电压生成模块和摩擦力矩生成模块，所述启动电压生成模块与电机连接，所述摩擦力矩生成模块与框架连接。

进一步地，所述启动电压生成模块，包括连接在所述精密装配测量仪与电机之间的第一功放模块；所述电机与第一功放模块的公共端还与精密装配测量仪连接，为精密装配测量仪提供启动电压信号。

进一步地，所述摩擦力矩生成模块，包括依次连接在所述精密装配测量仪与框架之间的第二功放模块、电机及减速器、第二旋转变压器和力矩传感器；所述第二旋转变压器还与精密装配测量仪连接，为精密装配测量仪提供转速角度信号；所述力矩传感器还与精密装配测量仪连接，为精密装配测量仪提供转矩信号。

进一步地，所述精密装配测量仪，包括依次连接的计算机、精密装配测量软件模块和数据采集卡，所述数据采集卡，分别与第一功放模块和第二功放模块连接；

所述电机与第一功放模块的公共端还与数据采集卡连接，为数据采集卡提供启动电压信号；所述第一旋转变压器与数据采集卡连接，为数据采集卡提供转速角度信号；

所述第二旋转变压器还与数据采集卡连接，为数据采集卡提供转速角度信号；所述力矩传感器还与数据采集卡连接，为数据采集卡提供转矩信号。

进一步地，所述工艺参数动力学参数，至少包括装配预紧力、摩擦力矩和启动电压。

本发明各实施例的精密装配用在线实时测量系统，由于包括自下向上依次配合安装的伺服机构、启动电压及摩擦力矩生成单元和精密装配测量仪，精密装配测量仪，分别从伺服机构、启动电压及摩擦力矩生成单元获取相应的工艺参数动力学参数，并对工艺参数动力学参数进行测量；可以通过测量各滚轮组件与大齿圈之间的摩擦力矩的大小来间接反馈各滚轮组件装配预紧力的大小，实现量化工艺装配参数的目的，提升外框组件启动电压的满足率；从而可以克服现有技术中装配误差大、产品质量难以保证和生产成本高的缺陷，以实现装配误差小、产品质量可靠和生产成本低的优点。

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。

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

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：

图1为本发明精密装配用在线实时测量系统的工作原理示意图；

图2为本发明精密装配用在线实时测量系统摩擦力矩及启动电压测试控制板的板面显示界面图；

图3a为本发明精密装配用在线实时测量系统静摩擦力矩测量过程的板面显示界面图；

图3b为本发明精密装配用在线实时测量系统动摩擦力矩测量过程的板面显示界面图；

图4为本发明精密装配用在线实时测量系统启动电压测量过程的板面显示界面图。

结合附图，本发明实施例中附图标记如下：

1-力矩传感器；2-计算机；3-数据采集卡；4-电机及减速器；5-旋转变压器；6-功放模块；7-精密装配测量软件模块。

具体实施方式

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。

根据本发明实施例，如图1、图2、图3a、图3b和图4所示，提供了一种精密装配用在线实时测量系统。

本发明的技术方案，对于伺服机构各滚轮组件装配预紧力的定量化起关键作用。首先针对所要检测的预紧力参数建立理论简化模型，通过分析拟建立一套伺服机构配套的在线实时测量工装及数据采集系统，通过测量各滚轮组件与大齿圈之间的摩擦力矩的大小来间接反馈各滚轮组件装配预紧力的大小，并通过数据采集系统实时显示测量数值，达到参数量化的目的。

本发明的技术方案，主要由力矩传感器1、计算机2、数据采集卡3、电机及减速器4、旋转变压器5、功放模块6、精密装配测量软件模块7等组成，如图1所示，对装配预紧力、摩擦力矩和启动电压等工艺参数动力学参数进行测量。

在本发明的技术方案中，摩擦力矩及启动电压测量控制面板基于labview CVI开发，界面如图2所示。测量摩擦力矩时，采用电机及减速器4，从电压0V开始不断增加电机电压，直至编码器数据有变化，即电机转动。同时，采集力矩数据，记录电机转动前后力矩变化，从而得到系统的静摩擦和动摩擦力矩，如图3a和图3b所示。

启动电压测量时，采用系统伺服结构内置电机及旋转变压器5，连续增大电机电压，通过旋转变压器5的信号变化判断电机轴是否转动，从而得到系统的启动电压，如图4所示。

通过参数测试系统将实际测量的参数值代入数字化力矩模型，进行伺服机构启动力矩的仿真分析，可根据仿真结果、工艺数据库和专家知识库评定所测试工艺参数对伺服机构启动力矩和装调工艺的影响。

与现有技术相比，本发明的技术方案，至少具有的优点是：通过测量各滚轮组件与大齿圈之间的摩擦力矩的大小来间接反馈各滚轮组件装配预紧力的大小，从而实现量化工艺装配参数的目的，提升外框组件启动电压的满足率。量化装配参数对于伺服机构的装配具有积极的指导作用。

本发明的技术方案，通过在线实时检测工装实时检测这部分关键装配参数，尽可能的使参数数值贴近测试系统所给出的参考数值，以提高伺服机构的一次装配合格率，指导精密装配工艺的完善。

由于伺服机构精密装配是个多点多自由度的空间装配工程，涉及的参数项目多，且各参数项之间都存在一定的制约关系，因此需要长期的对装配过程中产生的各项参数进行收集、保存、管理。对伺服机构精密装配过程数据的收集、保存、分析、演示等功能进行整合，充分挖掘技术装调经验，形成工艺经验知识库，通过统一的数据库系统进行管理，创建伺服机构精密装配在线检测，形成有效的工程应用数据包并统一保存；实现伺服机构精密装配过程的可测、可控，提升生产效率。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。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 (7)

1.一种精密装配用在线实时测量系统，其特征在于，包括自下向上依次配合安装的伺服机构、启动电压及摩擦力矩生成单元和精密装配测量仪，所述精密装配测量仪，分别从伺服机构、启动电压及摩擦力矩生成单元获取相应的工艺参数动力学参数，并对工艺参数动力学参数进行测量。

2.根据权利要求1所述的精密装配用在线实时测量系统，其特征在于，所述伺服机构，包括依次连接的电机、第一旋转变压器和框架，所述电机与启动电压及摩擦力矩生成单元连接，所述旋转变压器与精密装配测量仪连接。

3.根据权利要求2所述的精密装配用在线实时测量系统，其特征在于，所述启动电压及摩擦力矩生成单元，包括并行设置、且分别与所述精密装配测量仪连接的启动电压生成模块和摩擦力矩生成模块，所述启动电压生成模块与电机连接，所述摩擦力矩生成模块与框架连接。

4.根据权利要求3所述的精密装配用在线实时测量系统，其特征在于，所述启动电压生成模块，包括连接在所述精密装配测量仪与电机之间的第一功放模块；所述电机与第一功放模块的公共端还与精密装配测量仪连接，为精密装配测量仪提供启动电压信号。

5.根据权利要求3所述的精密装配用在线实时测量系统，其特征在于，所述摩擦力矩生成模块，包括依次连接在所述精密装配测量仪与框架之间的第二功放模块、电机及减速器、第二旋转变压器和力矩传感器；所述第二旋转变压器还与精密装配测量仪连接，为精密装配测量仪提供转速角度信号；所述力矩传感器还与精密装配测量仪连接，为精密装配测量仪提供转矩信号。

6.根据权利要求4或5所述的精密装配用在线实时测量系统，其特征在于，所述精密装配测量仪，包括依次连接的计算机、精密装配测量软件模块和数据采集卡，所述数据采集卡，分别与第一功放模块和第二功放模块连接；

所述电机与第一功放模块的公共端还与数据采集卡连接，为数据采集卡提供启动电压信号；所述第一旋转变压器与数据采集卡连接，为数据采集卡提供转速角度信号；

所述第二旋转变压器还与数据采集卡连接，为数据采集卡提供转速角度信号；所述力矩传感器还与数据采集卡连接，为数据采集卡提供转矩信号。

7.根据权利要求1所述的精密装配用在线实时测量系统，其特征在于，所述工艺参数动力学参数，至少包括装配预紧力、摩擦力矩和启动电压。