CN104568429A - 一种滞回刚度测量装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种滞回刚度测量装置，包括：伺服电机、谐波齿轮减速器、激光位移传感器、刚性杆、法兰、支架和显示器，其中：伺服电机、谐波齿轮减速器和法兰分别固定在支架上；伺服电机、谐波齿轮减速器通过联轴器连接；谐波齿轮减速器的输出轴与法兰连接固定，从而将谐波齿轮减速器的输出轴完全固定在支架上；刚性杆安装在谐波齿轮减速器的输出轴端；激光位移传感器与刚性杆的末端垂直安装；激光位移传感器与显示器相连并将信号传输到显示器上。本发明通过激光位移传感器这种非接触测量方式，能够高效快速精确地测得谐波齿轮减速器的转角变形，从而精确获得传动刚度的滞回曲线；本发明使用方便，测量精度高。
Description
技术领域
本发明涉及高精度谐波齿轮减速器的刚度测量领域，具体地，涉及一种滞回刚度测量装置。
背景技术
谐波齿轮传动是20世纪50年代发展起来的一种精密传动装置。它具有体积小、质量轻、高传动比和高精度等优点，被广泛用于航空航天、仪器仪表、机器人等领域。与普通齿轮传动不同，谐波齿轮的传动刚度具有非线性滞回特性。
现阶段对谐波齿轮传动刚度的测量主要是有两种方式：一种是将输出轴固定，在输入轴上逐渐加载然后再逐渐卸载，测得在输出轴在不同扭矩下的扭转角；另一种是将输入轴固定，在输出轴上逐渐加载再逐渐卸载，测得输入轴在不同扭矩下的扭转角。通常扭转角借用分光镜测量。即在光学玻璃上刻有许多同心码道，每个码道上都有按一定规律排列的透光和不透光部分。将码盘安装在轴上，选择不同位置时，光敏元件输出信号的组合反映出一定规律的数字量，代表了码盘轴的角位移。但是此类方法的精度依据光学玻璃上码道的排列密度和光敏元件的灵敏度，无法满足非常高精度的测量。当应用于高精度机器人控制时，如何精确获得谐波齿轮减速器的刚度滞回曲线，从而提高机器人末端的输出精度，具有重要的意义。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种滞回刚度测量装置，该装置能精确测量谐波齿轮减速机的滞回刚度曲线。
为实现以上目的，本发明提供一种滞回刚度测量装置，包括：伺服电机、谐波齿轮减速器、激光位移传感器、刚性杆、法兰、支架和显示器，其中：支架作为伺服电机、谐波齿轮减速器和法兰的载体，伺服电机、谐波齿轮减速器和法兰分别固定在支架上；伺服电机与谐波齿轮减速器通过联轴器连接；谐波齿轮减速器的输出轴与法兰连接固定，从而将谐波齿轮减速器的输出轴完全固定在支架上；刚性杆安装在谐波齿轮减速器的输出轴端，谐波齿轮减速器通过刚性杆比例放大谐波齿轮减速器的输出轴扭转角；激光位移传感器与刚性杆的末端垂直安装，用于测量刚性杆末端位移；激光位移传感器与显示器相连并将信号传输到显示器上。
优选地，所述伺服电机、谐波齿轮减速器和法兰分别通过支承板垂直固定在所述支架上，具体是指：所述伺服电机、谐波齿轮减速器和法兰分别固定在各自对应的所述支承板上，所述支承板与所述支架垂直固定。
更优选地，所述支承板与所述支架焊接成一体。
优选地，所述刚性杆通过紧固件安装于所述谐波齿轮减速器的输出轴端。
更优选地，所述紧固件为对开式螺母。
优选地，所述的激光位移传感器安装在单独的传感器支架上，并对准所述刚性杆的末端。
更优选地，通过调节所述传感器支架位置，使所述激光位移传感器垂直对准所述刚性杆末端，且所述刚性杆与所述谐波齿轮减速器的输出轴轴径垂直。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
本发明能够对谐波齿轮减速器进行非接触式的测量，使用方便，可靠性强，且能高精度快速有效地取得测量数据，解决了光电码盘测量扭转角精度低的缺点，获得高精度的扭矩-扭转角滞回曲线。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明一实施例的结构示意图；
图2为本发明一实施例的刚性杆与激光位移传感器的安装位置示意图；
图中：伺服电机1、谐波齿轮减速器2、激光位移传感器3、刚性杆4、法兰5、支架6、显示器7。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
如图1所示，本实施例提供一种滞回刚度测量装置，包括：伺服电机1、谐波齿轮减速器2、激光位移传感器3、刚性杆4、法兰5、支架6和显示器7，其中：伺服电机1、谐波齿轮减速器2和法兰5分别垂直固定在支架6上；伺服电机1与谐波齿轮减速器2通过联轴器连接；谐波齿轮减速器2的输出轴与法兰5连接固定，从而将谐波齿轮减速器2的输出轴完全固定在支架6上；刚性杆4安装在谐波齿轮减速器2的输出轴端，谐波齿轮减速器2通过刚性杆4比例放大谐波齿轮减速器2的输出轴扭转角；激光位移传感器3与刚性杆4的末端垂直安装，用于测量刚性杆4末端位移；激光位移传感器3与显示器7相连并将检测到的信号传输到显示器7上。
本实施例中，所述伺服电机1、谐波齿轮减速器2和法兰5分别通过螺栓各自固定在相应的支承板上，所述支承板与支架6垂直焊接成一体，从而保证了伺服电机1和谐波齿轮减速器2的安装位置精度。
本实施例中，通过所述法兰5固定住谐波齿轮减速器2输出轴的径向位移，法兰5上的两个紧固螺钉又固定了谐波齿轮减速器2输出轴的扭转角位移。
本实施例中，所述的刚性杆4通过对开式螺母安装于所述谐波齿轮减速器2的输出轴端。
如图2所示，为刚性杆4与激光位移传感器3的安装位置示意图，激光位移传感器安装在单独的传感器支架上，通过调节激光位移传感3的传感器支架位置，将激光位移传感器3垂直对准刚性杆4的末端，使刚性杆4与谐波齿轮减速器2输出轴的轴径垂直。
本发明适用于高精度的谐波齿轮减速器刚度测试，通过激光位移传感器这种非接触测量方式，能够高效快速精确地测得谐波齿轮减速器的转角变形，从而精确获得传动刚度的滞回曲线。本发明使用方便，测量精度高。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。
Claims (7)
1.一种滞回刚度测量装置，其特征在于，包括：伺服电机、谐波齿轮减速器、激光位移传感器、刚性杆、法兰、支架和显示器，其中：支架作为伺服电机、谐波齿轮减速器和法兰的载体，伺服电机、谐波齿轮减速器和法兰分别固定在支架上；伺服电机与谐波齿轮减速器通过联轴器连接；谐波齿轮减速器的输出轴与法兰连接固定，从而将谐波齿轮减速器的输出轴完全固定在支架上；刚性杆安装在谐波齿轮减速器的输出轴端，谐波齿轮减速器通过刚性杆比例放大谐波齿轮减速器的输出轴扭转角；激光位移传感器与刚性杆的末端垂直安装，用于测量刚性杆末端位移；激光位移传感器与显示器相连并将信号传输到显示器上。
2.根据权利要求1所述的一种滞回刚度测量装置，其特征在于，所述伺服电机、谐波齿轮减速器和法兰分别通过支承板垂直固定在所述支架上，具体是指：所述伺服电机、谐波齿轮减速器和法兰分别固定在各自相应的所述支承板上，所述支承板与所述支架垂直固定。
3.根据权利要求2所述的一种滞回刚度测量装置，其特征在于，所述支承板与所述支架焊接成一体。
4.根据权利要求1所述的一种滞回刚度测量装置，其特征在于，所述刚性杆通过紧固件安装于所述谐波齿轮减速器的输出轴端。
5.根据权利要求4所述的一种滞回刚度测量装置，其特征在于，所述紧固件为对开式螺母。
6.根据权利要求1所述的一种滞回刚度测量装置，其特征在于，所述激光位移传感器安装在单独的传感器支架上，并对准所述刚性杆的末端。
7.根据权利要求6所述的一种滞回刚度测量装置，其特征在于，通过调节所述传感器支架位置，使所述激光位移传感器垂直对准所述刚性杆末端，且所述刚性杆与所述谐波齿轮减速器的输出轴轴径垂直。
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