CN105466678A - 谐波齿轮减速器启动力矩和摩擦阻力矩测试系统及方法 - Google Patents

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Abstract

一种谐波齿轮减速器启动力矩和摩擦阻力矩测试系统,包括:加载驱动模块、扭矩及转角测量模块、控制与数据处理模块、测试台架;在启动力矩测试中,控制与数据处理模块按照转角测试模式或转速测试模式进行启动力矩测试,根据测试过程的扭矩值,找到加载力矩的最大值为被测谐波齿轮减速器(11)该测试点的启动力矩;在摩擦阻力矩测试中,控制与数据处理模块按照摩擦阻力矩测试模式进行摩擦阻力矩测试,根据测试过程中采集的扭矩值、转动角度值及时间得到测试过程中摩擦力矩的最小值、最大值及平均值。本发明用于解决谐波齿轮减速器启动力矩和摩擦阻力矩准确、快速、自动化测量的问题,提高了测量的精度。

Claims (7)

1.一种谐波齿轮减速器启动力矩和摩擦阻力矩测试系统,其特征在于,包括:加载驱动模块、扭矩及转角测量模块、控制与数据处理模块、测试台架; 加载驱动模块包括电机驱动器、驱动电机(2);电机驱动器在控制与数据处理模块的控制下驱动驱动电机(2)运动,驱动电机(2)按照电机驱动器的驱动对被测谐波齿轮减速器(11)进行扭矩加载; 扭矩及转角测量模块包括扭矩传感器(6)、扭矩传感器信号处理板、光电编码器(1);扭矩传感器(6)对驱动电机(2)施加给被测谐波齿轮减速器(11)输入轴的扭矩值信号进行实时测量,并将测得的扭矩值信号传输给扭矩传感器信号处理板,扭矩传感器信号处理板将扭矩传感器(6)测得的扭矩值信号传输给控制与数据处理模块;光电编码器(1)实时测量被测谐波齿轮减速器(11)的转动角度值信号,并将测得的转动角度值信号传输给控制与数据处理模块; 测试台架包括基台、第一联轴器(5)、第二联轴器(8)、连接套筒(4);驱动电机(2)与光电编码器(1)连接,驱动电机(2)通过连接套筒(4)与第一联轴器(5)连接,第一联轴器(5)另一端与扭矩传感器(6)输入端连接,扭矩传感器(6)的测试端连接第二联轴器(8),被测谐波减速器(11)通过转接轴(9)与第二联轴器(8)连接,被测谐波减速器(11)、驱动电机(2)、扭矩传感器(6)分别固定在基台的安装支座上; 控制与数据处理模块完成启动力矩测试和摩擦阻力矩测试;在启动力矩测试中,控制与数据处理模块按照力矩控制模式进行启动力矩测试,力矩控制模式包括转角测试模式、转速测试模式;在转角测试模式中,控制加载驱动模块按照设定的力矩加载步长及加载持续时间对被测谐波减速器(11)进行力矩加载,被测谐波齿轮减速器(11)的转动角度达到测试停止转动角度设定值,控制加载驱动模块停止加载,将从扭矩及转角测量模块获得的加载力矩的最大值作为被测谐波齿轮减速器(11)的启动力矩;在转速测试模式中,控制加载驱动模块按照设定的力矩加载步长及加载持续时间对被测谐波减速器(11)进行力矩加载,被测谐波齿轮减速器(11)的转速达到测试停止转速设定值,控制加载驱动模块停止加载,将从扭矩及转角测量模块获得的加载力矩的最大值作为被测谐波齿轮减速器(11)的启动力矩;在摩擦阻力矩测试中,控制与数据处理模块按照转速控制模式进行摩擦阻力矩测试,控制加载驱动模块驱动被测谐波齿轮减速器(11)输入端按设定转速转动,将从扭矩及转角测量模块获得的扭矩值作为摩擦阻力矩值;被测谐波齿轮减速器(11)输入端转动角度值达到设定的测试停止转动角度值时,控制与数据处理模块控制加载驱动模块停止加载。
2.根据权利要求1所述的一种谐波齿轮减速器启动力矩和摩擦阻力矩测试系统,其特征在于:所述加载驱动模块还包括为电机驱动器供电的直流开关电源。
3.根据权利要求1或2所述的一种谐波齿轮减速器启动力矩和摩擦阻力矩测试系统,其特征在于:所述扭矩及转角测量模块还包括为扭矩传感器信号处理板进行供电的直流线性电源。
4.根据权利要求1或2所述的一种谐波齿轮减速器启动力矩和摩擦阻力矩测试系统,其特征在于:所述控制与数据处理模块在转角测试模式下的工作过程为:控制驱动电机(2)按照设定的力矩加载步长及加载持续时间,对被测谐齿轮波减速器(11)进行力矩逐级加载,扭矩传感器(6)实时监测扭矩值,同时光电编码器(1)实时监测被测谐波齿轮减速器(11)的输入端转动角度值,测得的扭矩值和转动角度值数据传递给控制与数据处理模块;当控制与数据处理模块监测到被测谐波齿轮减速器(11)输入轴发生转动时,控制驱动电机(2)停止逐级加载并保持当前加载力矩持续加载;如果被测谐波齿轮减速器(11)的转动角度达到测试停止转动角度设定值,驱动电机(2)停止加载,该测点的测试停止;控制与数据处理模块根据测试过程的扭矩值,找到加载力矩的最大值为被测谐波齿轮减速器(11)该测试点的启动力矩;一个测点启动力矩测试结束后,加载驱动电机(2)驱动被测谐波齿轮减速器(11)转动设定测点间隔角度,进行下一测点的启动力矩测试,直至完成所有测试点的启动力矩测试。
5.根据权利要求1或2所述的一种谐波齿轮减速器启动力矩和摩擦阻力矩测试系统,其特征在于:所述控制与数据处理模块在转速测试模式下的工作过程为:控制驱动电机(2)按照设定的力矩加载步长及加载持续时间,对被测谐齿轮波减速器(11)进行力矩逐级加载,扭矩传感器(6)实时监测扭矩值,同时光电编码器(1)实时监测被测谐波齿轮减速器(11)的输入端转动角度值,测得的扭矩值和转动角度值数据传递给控制与数据处理模块;当控制与数据处理模块监测到被测谐波齿轮减速器(11)输入轴发生转动时,控制驱动电机(2)停止逐级加载并保持当前加载力矩持续加载;如果被测谐波齿轮减速器(11)的转速达到测试停止转速设定值,驱动电机(2)停止加载,该测点的测试停止;控制与数据处理模块根据测试过程的扭矩值,找到加载力矩的最大值为被测谐波齿轮减速器(11)该测试点的启动力矩;一个测点启动力矩测试结束后,加载驱动电机(2)驱动被测谐波齿轮减速器(11)转动设定测点间隔角度,进行下一测点的启动力矩测试,直至完成所有测试点的启动力矩测试。
6.根据权利要求1或2所述的一种谐波齿轮减速器启动力矩和摩擦阻力矩测试系统,其特征在于:所述控制与数据处理模块在转速控制模式下的工作过程为:控制驱动电机(2)驱动被测谐波齿轮减速器(11)输入端以设定转速转动,扭矩传感器(6)和光电编码器(1)实时采集测试过程的扭矩值信号和转动角度值信号并传送给控制与数据处理模块;当被测谐波齿轮减速器(11)输入端转动角度值达到设定的测试停止转动角度值时,控制与数据处理模块控制驱动电机(2)停止运转;控制与数据处理模块获得的扭矩值为摩擦阻力矩值,从而获得摩擦阻力矩的最大值、最小值及平均值。
7.—种基于如权利要求1所述的测试系统的谐波齿轮减速器启动力矩和摩擦阻力矩测试方法,其特征在于,包括步骤如下: 步骤一、将驱动电机(2)与光电编码器(1)连接,将驱动电机(2)通过连接套筒(4)与第一联轴器(5)连接,第一联轴器(5)另一端与扭矩传感器(6)输入端连接,扭矩传感器(6)的测试端连接第二联轴器(8),将驱动电机(2)、扭矩传感器(6)、被测谐波齿轮减速器(11)分别固定在基台的安装支座上,调整被谐波齿轮减速器(11)安装位置,使得谐波齿轮减速器(11)输入轴与扭矩传感器(6)测试端的轴线在同一直线上; 步骤二、在扭矩传感器(6)空载状态下,对扭矩传感器(6)进行零点校准; 步骤三、将被测谐波齿轮减速器(11)输入端通过第二联轴器(8)与扭矩传感器(6)连接; 步骤四、对被测谐波齿轮减速器(11)进行启动力矩测试: a、在控制与数据处理模块中对被测谐波齿轮减速器(11)的测点数量、测点间隔角度进行设置; b、在控制与数据处理模块中选择测试模式:当选择转角测试模式时,进入步骤c;当选择转速测试模式时,进入步骤i; C、在控制与数据处理模块中对测试停止转动角度值进行设定,设置驱动电机(2)的力矩加载步长及加载持续时间; d、控制与数据处理模块控制驱动电机(2)从ON.mm开始,按照设定的力矩加载步长及加载持续时间,对被测谐齿轮波减速器(11)进行力矩逐级加载,扭矩传感器(6)实时监测扭矩值,同时光电编码器(1)实时监测被测谐波齿轮减速器(11)的输入端转动角度值,测得的扭矩值和转动角度值数据传递给控制与数据处理模块; e、当控制与数据处理模块监测到被测谐波齿轮减速器(11)输入轴发生转动时,控制驱动电机(2)停止逐级加载并保持当前加载力矩持续加载,如果控制与数据处理模块未监测到被测谐波齿轮减速器(11)发生转动,则继续执行步骤d; f、如果被测谐波齿轮减速器(11)的转动角度达到测试停止转动角度设定值,驱动电机(2)停止加载,该测点的测试停止; g、如果被测谐波齿轮减速器(11)发生输入轴开始发生转动后未达到测试停止转动角度设定值又停止转动的情况,则驱动电机(2)继续进行逐级加载,返回步骤f;控制与数据处理模块根据测试过程的扭矩值,找到加载力矩的最大值为被测谐波齿轮减速器(11)该测试点的启动力矩; h、一个测点启动力矩测试结束后,加载驱动电机(2)驱动被测谐波齿轮减速器(11)转动设定测点间隔角度,重复步骤d〜g步骤进行下一测点的启动力矩测试,直至完成所有测试点的启动力矩测试,测试结束,进入步骤五; I、在控制与数据处理模块中对测试停止转速值进行设定,设置驱动电机(2)的力矩加载步长及加载持续时间; j、控制与数据处理模块控制驱动电机(2)从ON.mm开始,按照设定的力矩加载步长及加载持续时间,对被测谐齿轮波减速器(11)进行力矩逐级加载,扭矩传感器(6)实时监测扭矩值,同时光电编码器(1)实时监测被测谐波齿轮减速器(11)的输入端转动角度值,测得的扭矩值和转动角度值数据传递给控制与数据处理模块; k、当控制与数据处理模块监测到被测谐波齿轮减速器(11)输入轴发生转动时,控制驱动电机(2)停止逐级加载并保持当前加载力矩持续加载,如果控制与数据处理模块未监测到被测谐波齿轮减速器(11)发生转动,则继续执行步骤j ; L、如果被测谐波齿轮减速器(11)的转速达到测试停止转速设定值,驱动电机(2)停止加载,该测点的测试停止; m、如果被测谐波齿轮减速器(11)发生输入轴开始发生转动后未达到测试停止转动角度设定值又停止转动的情况,则驱动电机(2)继续进行逐级加载,返回步骤1;控制与数据处理模块根据测试过程的扭矩值,找到加载力矩的最大值为被测谐波齿轮减速器(11)该测试点的启动力矩; n、一个测点启动力矩测试结束后,加载驱动电机(2)驱动被测谐波齿轮减速器(11)转动设定测点间隔角度,重复步骤j〜步骤m进行下一测点的启动力矩测试,直至完成所有测试点的启动力矩测试,测试结束,进入步骤五; 步骤五、对被测谐波齿轮减速器(11)进行摩擦阻力矩测试: .1、设定被测谐波齿轮减速器(11)的输入端转速; I1、在控制与数据处理模块中对测试停止转动角度值进行设定; II1、控制与数据处理模块控制驱动电机(2)以步骤I中设定的转速驱动被测谐波齿轮减速器(11)输入端转动,扭矩传感器(6)和光电编码器(1)实时采集测试过程的扭矩值信号和转动角度值信号并传送给控制与数据处理模块; IV、当被测谐波齿轮减速器(11)输入端转动角度值达到设定的测试停止转动角度值时,控制与数据处理模块控制驱动电机(2)停止运转,测试结束;如果被测谐波齿轮减速器(11)输入端转动角度值未达到设定的测试停止转动角度值,则继续执行步骤III; V、控制与数据处理模块根据测试过程中采集的扭矩值、转动角度值及时间,采集的扭矩值为摩擦阻力矩值,并得到测试过程中摩擦阻力矩的最小值、最大值及平均值。
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