CN106289767A - 一种机器人用高端减速机传动精度试验台 - Google Patents

一种机器人用高端减速机传动精度试验台 Download PDF

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张宝霞
赵奎奎
张国辉
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Abstract

本发明涉及一种机器人用高端减速机传动精度试验台，包括底座，底座上通过滑台安装有可在底座上轴向滑动的驱动支架与制动器支架，在驱动支架与制动器支架之间设有被测试件安装托架；驱动支架上安装有驱动系统，被测试件安装托架通过装夹系统安装被测试件，制动器支架上安装加载系统。本发明的试验台在进行测试时，只需要将被测件通过选用合适的专配的芯轴及法兰装夹于装夹座上，通过电气控制系统的控制，即可对机器人用高端减速机在试验台上进行试验作业。

Description

一种机器人用高端减速机传动精度试验台
技术领域
本发明属于高端精密减速机检测技术领域，具体涉及一种机器人用高端减速机传动精度试验台。
背景技术
作为机器人用高端减速机当前可使用有RV减速器和谐波减速器，传动精度是其最重要的性能指标，只有具有高的传动精度，才能使机器的工作部件精确地达到预定的位置，而要保证高的传动精度就必须对传动误差进行严格的控制。
虽然传动精度的好坏可以通过理论研究，建模等手段进行一些定性的分析，也可以得到一些定量的估算或预测，随着科技的发展也可以借助于相关软件系统进行仿真分析。但这些都不能代替物理台架的试验，传动精度到底好不好，各项指标到底是多少好，最终还是需要依靠台架试验验证，所以研制相应的试验台势在必行。
发明内容
本发明的目的在于解决上述的技术问题而提供一种机器人用高端减速机传动精度试验台。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种机器人用高端减速机传动精度试验台，包括：
底座，底座上通过滑台安装有可在底座上轴向滑动的驱动支架与制动器支架，在驱动支架与制动器支架之间设有被测试件安装托架；
驱动支架上安装有驱动系统，驱动系统包括变频驱动电机、与变频驱动电机连接的减速机以及驱动端扭矩传感器，驱动端扭矩传感器的两端分别通过一个联轴器与减速机与高速回转轴传动连接，高速回转轴与安装在驱动支架的轴承安装架上的轴承相连接；
被测试件安装托架通过装夹系统安装被测试件，装夹系统包括相对设置的输入端装夹座、驱动端装夹座，输入端装夹座通过一个联轴器与高速回转轴连接，被测试件安装在输入端装夹座、驱动端装夹座之间，输入端装夹座、驱动端装夹座上分别设有圆光栅；
制动器支架上安装加载系统，加载系统包括与驱动端装夹座上的圆光栅连接的加载端扭矩传感器，加载端扭矩传感器连接增速箱一端连接，增速箱另一端连接变频制动器。
驱动支架及制动器支架的底部连接驱动螺母，驱动螺母安装在驱动丝杆上，驱动丝杆的端部安装有摇动手柄。
联轴器采用膜片式联轴器。
本发明的试验台在进行测试时，只需要将被测件通过选用合适的专配的芯轴及法兰装夹于装夹座上，通过电气控制系统的控制，即可对机器人用高端减速机在试验台上进行试验作业。
附图说明
图1出示了本发明的机器人用高端减速机传动精度试验台的结构示意图；
图2出示了电气控制系统的示意图；
图中：1.变频驱动电机、2.联轴器、3.驱动端扭矩传感器、4.圆光栅、5.加载端扭矩传感器、6.增速箱、7.变频制动器、8被测试件、9.滑台、10.底座、11a.输入端装夹座、11b.驱动端装夹座、12.底板、13.电气控制柜、14.操作台、15.计算中心、16.打印机、17.压板、18.高速回转轴、19、轴承、20.驱动支架、21.摇动手柄、22.驱动丝杠、23.驱动螺母、24.制动器支架、25.被测试件安装托架、26.减速机。
具体实施方式
下面，结合实例对本发明的实质性特点和优势作进一步的说明，但本发明并不局限于所列的实施例。
参见图1所示，一种机器人用高端减速机传动精度试验台，包括：
底座10，底座10上通过滑台9安装有在可底座1上轴向滑动的驱动支架20与可在底座1上轴向滑动的制动器支架24；被测试件安装托架25安装在驱动支架20与制动器支架24之间；
驱动支架20上安装有驱动系统，包括变频驱动电机1、与所述变频驱动电机连接的减速机26以及驱动端扭矩传感器3，驱动端扭矩传感器3的两端分别通过一个联轴器2与减速机26与高速回转轴18传动连接，高速回转轴18与安装在驱动支架20的轴承安装架上的轴承19相连接；
被测试件安装托架25，用于通过装夹系统安装被测试件8，装夹系统包括相对设置的输入端装夹座11a、驱动端装夹座11b，输入端装夹座11a通过联轴器2与高速回转轴18连接，被测试件8安装在输入端装夹座11a、驱动端装夹座11b之间，输入端装夹座11a、驱动端装夹座11b上分别设有圆光栅4；
制动器支架24上安装加载系统，加载系统包括与驱动端装夹座11b上的圆光栅4连接的加载端扭矩传感器5，加载端扭矩传感器5连接增速箱6的一端连接，增速箱6的另一端连接变频制动器7。
本发明通过变频制动器无级变频加载，可以提供需要的模拟加载量和轴向径向加载，从而进行减速机传动精度的试验。
其中，进一步的，驱动支架20及制动器支架24的底部连接驱动螺母23，驱动螺母23安装在驱动丝杆22上，驱动丝杆22的端部安装有摇动手柄21，可以实现手动方式控制驱动支架及制动器支架的位置调节移动。
其中，具体实现上，轴承19的外侧设有两块压板17，压板17与驱动支架20的轴承安装架固定连接，用于将轴承19压住，防止轴承19自轴承安装架脱落。
需要说明的是，本发明中，驱动支架20以及制动器支架24的底部两侧与底座10之间形成轴向滑动连接，具体可以是采用现有技术中的燕尾槽连接形式的结构相连接而实现轴向滑动联接。
其中，被测试件安装托架25通过螺栓与底座10固定连接，可以是被测试件安装托架25的底部设有导向孔，通过螺栓装入导向孔中与底座10上安装槽相固定，以实现固定连接。
进一步的，本发明中，该试验台连接电气控制系统，参见图2所示，电气控制系统包括电气控制柜13、操作台14计算中心15、打印机16，电气控制系统与试验台之间通过电缆、数据线、光纤联接，电气控制系统可以进行试验用操作指令发出、数据传输、电力供应、数据采集、计算、曲线和报表的输出。
打印机16用于输出打印测试结果数据，计算中心15为计算机，用于通过处理试验过程中获得的测试数据，输出测试结果，由打印机打印，操作台14用于试验操作输出操作指令，如启动驱动系统，加载系统进行工作，所述电气控制柜12用于提供试验台试验用电力供应以及数据传送装置的电力供应控制，以上均为现有技术，本说明书不再进行详细说明。
具体实现上，底座10的上平面加工有滑台安装槽，以安装驱动系统中的滑台9、该滑台9安装有精密滚珠丝杠副，可自锁，导轨导向精度不低于横向移动0.05mm/m。
本发明中，变频驱动电机1选用矢量控制技术的变频电机，其有较大的输入转速范围又有理想的低速稳定性，联轴器2采用膜片联轴器。
其中，输入端装夹座与加载端装夹座上均装有适用于快速安装被测试产品的装夹法兰、芯轴，该为现有技术，不再详细说明。
本发明中，底座10安装在底板12上，驱动系统和加载系统的轴心保持同心，标准为X、Y同心度不大于0.01～0.03mm/m。
需要说明的是，本发明中，输入端及加载端的扭矩传感器用于对被测试件进行扭矩检测信号，输出扭矩检测信号；安装在输入端及加载端装夹座上的圆光栅用于检测角位移情况，为试验需要还可以在相应的测量部件通过加装其它测量传感器，如力传感器采集力矩，通过加装光电编码器采集相应的转速信号，将测得信号数据通过线缆传输到计算中心进行处理。
需要说明的是，本发明中，底座上零部件所需供电、指令、数据、信号等均通过线缆与外设电气控制柜和操作台上的控制系统联接互通。线路采用强弱电分离，采用屏蔽线缆并接地。
本发明提供的试验台在进行测试时，只需要将被测件通过选用合适的专配的芯轴及法兰装夹于装夹座上，通过控制平台上的按钮和系统，即可对机器人用高端减速机试验台进行操作。可以根据需要进行空载和加载试验，并对相应测试数据自动记录、分析和出报告。主要试验内容如下：
(1)传动精度测试
制动器轻载消除间隙，控制电机在设定转速下运转；输出轴转动一圈范围内，自动采集输入输出端光栅信号，记录角度随时间变化情况，将采集到的输入、输出角度值与根据理论传动比计算的输入、输出角度关系进行比较，绘制传动误差曲线图。
(2)扭转刚度和背隙测试
加载端固定，在输入轴上从0逐渐加载至额定扭矩，然后逐渐卸载并反方向加载至额定扭矩再卸载，实时记录输入轴转角随扭矩变化的变化量，根据记录数据绘制迟滞曲线,进而可计算出扭转刚度和背隙。
(3)启动、停止转矩测试
在额定负载情况下，输入轴从零速到达设定转速时，测量减速机启动的最大转矩；转矩平稳后，输入轴从设定转速将为零，测量减速机停止时的最大转矩。
(4)空载摩擦转矩测试
无负载的情况下，输出轴在各个转速水平上稳定后，采集输入端扭矩传感器数值，并根据传动比转换到输出端，可绘制扭矩/转速关系曲线。
(5)机械效率测试
减速机在不同转速水平下运转，稳定后改变加载扭矩，采集输入和输出端的扭矩和转速信号，分别计算输入功率和输出功率，两者比值即为减速机效率。
本发明具有精密检测能力，检测精密度高，误差小，范围广，具有综合检测能力，能测项目覆盖机器人用高端减速机全部所需质量指标，可以完成机器人用高端减速机的全部应该检查项；并且通过专用系统可动态显示实测产品的各项曲线和指标，各种测试数据同时储存到后台储存设备里，试验台的计算处理中心对相应测试参数进行记录、分析、判定，给出测试产品的测试报表，一改目前分项检测设备的现状，因此检测效率高。
另外，本发明首次实现了机器人用高端减速机回转角度精密测量，带载启动(即先加载后启动)精密测量，低速平稳运转精密测量等的功能。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种机器人用高端减速机传动精度试验台，其特征在于，包括：
底座，底座上通过滑台安装有可在底座上轴向滑动的驱动支架与制动器支架，在驱动支架与制动器支架之间设有被测试件安装托架；
驱动支架上安装有驱动系统，驱动系统包括变频驱动电机、与变频驱动电机连接的减速机以及驱动端扭矩传感器，驱动端扭矩传感器的两端分别通过一个联轴器与减速机与高速回转轴传动连接，高速回转轴与安装在驱动支架的轴承安装架上的轴承相连接；
被测试件安装托架通过装夹系统安装被测试件，装夹系统包括相对设置的输入端装夹座、驱动端装夹座，输入端装夹座通过一个联轴器与高速回转轴连接，被测试件安装在输入端装夹座、驱动端装夹座之间，输入端装夹座、驱动端装夹座上分别设有圆光栅；
制动器支架上安装加载系统，加载系统包括与驱动端装夹座上的圆光栅连接的加载端扭矩传感器，加载端扭矩传感器连接增速箱一端连接，增速箱另一端连接变频制动器。
2.根据权利要求1所述机器人用高端减速机传动精度试验台，其特征在于，驱动支架及制动器支架的底部连接驱动螺母，驱动螺母安装在驱动丝杆上，驱动丝杆的端部安装有摇动手柄。
3.根据权利要求2所述机器人用高端减速机传动精度试验台，其特征在于，联轴器采用膜片式联轴器。
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