CN106370424A - 一种用于测试多种型号rv减速器动态性能的测试装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于测试多种型号RV减速器动态性能的测试装置，属于精密测试技术领域。主要通过在RV减速器两端分别设置两个高精度的角度编码器和转矩转速传感器分别测量输入转速、转矩和角度和通过减速器减速后的转速、转矩和角度，通过一台伺服电机进行输入并通过一台磁粉制动器进行末端的加载以测量减速器在各负载状态下的性能，并通过一台工业平板电脑进行数据采集和控制操作。本发明结构合理，可测量不同型号的RV减速器的负载状态下的传动误差、传动效率、回差、启动转矩等性能，并具有较高的精度。鉴于以上理由，本发明可以广泛用于精密测试技术领域。

Description

一种用于测试多种型号RV减速器动态性能的测试装置

技术领域

本发明涉及精密测试技术领域，特别是关于一种用于测试多种型号RV减速器动态性能的测试装置。

背景技术

RV减速器是一种新型的、二级封闭式、少齿差行星减速器，它是从传统的摆线针轮行星传动基础上发展起来的，近年来多用于高精度机器人传动。该传动具有传动比范围大、体积小、质量轻、运动精度高、回差小、传动效率高、传动平稳、承载能力强等一系列的优点，因而受到广泛关注，发展迅速。

RV减速器起源于日本，目前国内很多厂家已经成功研制出系列化的RV减速器产品，虽然我国在近几年加大了对机器人用RV传动的设计理论及方法的研究力度，但不管是从减速器整机的传动误差、回差、承载能力、寿命等性能方面，还是在新产品的研发、创新上来说，与国外最新型的RV减速器还存在一定的差距。因此，有必要在机器人行业迅猛发展的大趋势下，对RV减速器的关键技术展开更加系统的研究，进一步掌握RV减速器在产品设计、加工、精度保证等方面的关键技术，推动我国工业机器人产业化的快速发展。

RV减速器的精度较高，这就对其测试装置的精度有很高的要求，传统的测试装置一般只能满足测量RV减速器单一性能的要求，要想测量多项性能参数需要数台装置，这就需要对减速器进行多次拆装，而多次拆装将带来较大的工作量和安装误差。

发明内容

本发明为了解决现有技术中存在的不足，本发明的目的是提供一种结构合理，可适用于多种型号的RV减速器进行各动态性能测试的装置。

为达到上述目的，本发明主要提供如下技术方案：一种用于测试多种型号RV减速器动态性能的测试装置，其特征在于：它包括：一用于安装和定位各种型号RV减速器的RV减速器安装架，设置在所述RV减速器安装架上的RV减速器，所述RV减速器输入端依次连接一用于测量正常旋转角度的第一角度编码器、一用于测量正常转速和转矩的第一转速转矩传感器和一用于输入的伺服电机；所述RV减速器输出端依次连接一用于测量减速后的旋转角度的第二角度编码器、一用于测量减速后的转速和转矩的第二转速转矩传感器和一用于所述RV减速器输出端末端加载不同负载的磁粉制动器；所述第一角度编码器、所述第一转速转矩传感器、所述第二角度编码器、所述第二转速转矩传感器和所述磁粉制动器分别连接一工业平板电脑内的信息采集卡，且所述工业平板电脑还通过驱动器连接所述伺服电机；所述RV减速器通过不同型号安装法兰盘安装在所述RV减速器安装架上，所述RV减速器的输出轴通过不同型号的输出法兰与所述第二角度编码器相连接。

所述RV减速器的输入轴包括齿轮轴、连接轴和通用轴，且所述齿轮轴上具有的输入齿轮与所述RV减速器相连；所述连接轴长度可调，且与所述齿轮轴连接端具有与其相配合的通槽，所述连接轴与所述通用轴连接处相匹配；所述通用轴固定安装在所述第一角度编码器的一端。

所述连接轴与所述通用轴的连接处由外侧环形凹陷机构和内侧圆形凸起机构组成，且所述外侧环形凹陷机构上设置有若干通孔；所述通用轴与所述连接轴的连接处由外侧环形凸起机构和内侧圆形凹陷机构组成，且所述外侧环形凸起机构具有与所述外侧环形凹陷机构上相对应的通孔，且所述外侧环形凹陷机构上设置有若干通孔与所述外侧环形凹陷机构上相对应的通孔通过螺栓连接。

所述外侧环形凹陷机构上的通孔与所述外侧环形凹陷机构的通孔均为个，均呈周向对应均匀分布。

所述伺服电机的输出端连接有第一联轴器，所述第一联轴器与所述第一转速转矩传感器连接；所述第一角度编码器的输出端连接有第二联轴器，所述第二联轴器与所述第一转速转矩传感器连接；所述第二角度编码器的输出端连接有第三联轴器，所述第三联轴器连接所述第二转速转矩传感器；所述第二转速转矩传感器的输出端连接有第四轴连器，所述第四轴连器连接所述磁粉制动器。

所述第一角度编码器、所述第一转速转矩传感器、所述伺服电机、所述第二角度编码器、所述第二转速转矩传感器和所述磁粉制动器通过各自设置的支架安装在测试平台上。

所述RV减速器的输出轴通过轴承架连接所述第二角度编码器，所述第二角度编码器连接所述第二转速转矩传感器。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明采用在RV减速器的输入端和输出端分别直接连接各自对应的角度编码器和转速转矩传感器，通过测量减速前后的角度、转矩和转速，并在RV减速器的输出端末端加载用于施加不同负载的，直接测量出RV减速器的输入和输出各自对应的转矩、转速和旋转角度，尽可能减少其他部分对测试结果的影响，测试结果更加准确且结构简单。2、本发明采用工业平板电脑针对获取的通过测量减速前后的角度、转矩和转速，并计算得到RV减速器的动态性能数据，并在显示屏上显示，工作人员可以直接进行观测。3、本发明采用更换不同尺寸的安装法兰盘、输出法兰和输出轴来适应不同型号的RV减速器的测试，另外，由于每一RV减速器的尺寸都不相同，因此安装后与第一角度编码器间的距离亦不相同，为适应不同型号的RV减速器安装，减速器的输入轴包括齿轮轴、连接轴和通用轴，且齿轮轴上具有的输入齿轮与RV减速器相连；连接轴长度可调，且与齿轮轴连接端具有与其相配合的通槽，与通用轴连接处相匹配连接；通用轴固定安装在第一角度编码器的一端。鉴于以上理由，本发明可以广泛用于精密测试技术领域。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的工作原理示意图；

图2是本发明提供的一种用于测试多种型号RV减速器动态性能的测试装置实施例的示意图；

图3是RV减速器安装结构简图；

图4(a)是RV减速器的输入轴的剖视图，图4(b)是RV减速器的输入轴的侧视图；

其中，1是RV减速器安装架、2是RV减速器，3是第一角度编码器、4是第一转速转矩传感器、5是伺服电机、6是第二角度编码器、7是第二转速转矩传感器、8是磁粉制动器、9是工业平板电脑、10是第一联轴器、11是第二联轴器、12是输出轴、13是轴承架、14是第三联轴器、15是第四轴连器、16是测试平台、17是安装法兰盘、18是输出法兰、19是齿轮轴、20是连接轴、21是通用轴、22是外侧环形凹陷机构、23是内侧圆形凸起机构、24是外侧环形凸起机构和25是内侧圆形凹陷机构。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1和图2所示，本发明包括

一用于安装各种型号RV减速器2的RV减速器安装架1、

设置在RV减速器安装架1上的RV减速器2，

RV减速器2的输入端依次连接一用于测量正常旋转角度的第一角度编码器3、一用于测量正常转速和转矩的第一转速转矩传感器4和一用于输入的伺服电机5；

RV减速器2的输出端依次连接一用于测量减速后的旋转角度的第二角度编码器6、一用于测量减速后的转速和转矩的第二转速转矩传感器7和一用于RV减速器2输出端末端加载不同负载的磁粉制动器8；

第一角度编码器3、第一转速转矩传感器4、第二角度编码器6、第二转速转矩传感器7和磁粉制动器8分别连接一工业平板电脑9内的信息采集卡，且工业平板电脑9还通过驱动器连接伺服电机5。

本发明采用在RV减速器的输入端和输出端分别直接连接各自对应的角度编码器和转速转矩传感器，通过测量减速前后的角度、转矩和转速，并在RV减速器的输出端末端加载用于施加不同负载的，直接测量出RV减速器的输入和输出各自对应的转矩、转速和旋转角度，尽可能减少其他部分对测试结果的影响，测试结果更加准确。

上述工业平板电脑9上具有操作键盘和显示屏，可以通过键盘输入相应的控制驱动器和磁粉制动器8的参数，通过显示屏显示测量结果，以便实时监控。

如图2所示，工业平板电脑9通过其自带的键盘输入控制驱动器的参数，驱动器驱动伺服电机5输入，伺服电机5通过第一联轴器10与第一转速转矩传感器4连接，第一转速转矩传感器4用于测量输入转速转矩，而第一转速转矩传感器4通过第二联轴器11与第一角度编码器3相连，第一角度编码器3用于测量输入角度，第一角度编码器3与RV减速器2的输入轴相连；上述第一角度编码器3将测量的正常输入端的旋转角度数据传送给工业平板电脑9内部设置的数据采集卡，第一转速转矩传感器4将测量的RV减速器2正常输入端的转矩和转速数据传送给工业平板电脑9内部设置的数据采集卡；

RV减速器2的输出轴12通过轴承架13依次与第二角度编码器6和第二转速转矩传感器7相连接，且第二角度编码器6和第二转速转矩传感器7之间采用第三联轴器14连接，第二角度编码器6用于测量经RV减速器2减速后的旋转角度，第二转速转矩传感器7用于测量经RV减速器2减速后的转矩和转速。第二转速转矩传感器7通过第四轴连器15连接磁粉制动器8，其用于给RV减速器2输出端进行加载，磁粉制动器8还接收连接的工业平板电脑施加不同的激磁电流施加不同的扭矩，从而测量RV减速器2在不同负载转矩下的输出参数。上述第一角度编码器3、第一转速转矩传感器4、伺服电机5、第二角度编码器6、第二转速转矩传感器7和磁粉制动器8通过各自设置的支架安装在测试平台16上。

上述第二角度编码器6将经RV减速器2减速后的旋转角度数据传送给工业平板电脑9内部设置的数据采集卡；第二转速转矩传感器7将经RV减速器2减速后的转矩和转速数据传送给工业平板电脑9内部设置的数据采集卡，数据采集卡将数据穿传送给工业平板电脑9进行处理，得到RV减速器2的动态性能，并在显示屏上显示。

其中，工业平板电脑9中采用获取的数据计算得到动态性能的过程为本领域常用的技术手段，故不再详述。其中，动态性能包括：

RV减速器2输出端转速大于0时输入端的扭矩即为该减速器的启动扭矩；(输入端旋转角度-输出端角度×RV减速器的传动比)所得的值即为该减速器的传动误差、而输出端扭矩与(输入端扭矩×传动比)之比即为该减速器的传动效率。

在本发明运行过程中调整磁粉制动器8的负载转矩，可将各项参数实时显示在工业平板电脑9的显示屏上，可直观的看出RV减速器2在不同负载下性能参数的变化情况。

通过磁粉制动器8持续加载，实时记录RV减速器2的传动误差，当传动误差开始大于该RV减速器2的许用误差(网上没查到)时的转矩即为RV减速器的最大允许负载转矩。

如图3所示，RV减速器2通过不同型号的安装法兰盘17安装在RV减速器安装架1上，RV减速器2的输出轴12通过输出法兰18与第二角度编码器6相连接进行输出，通过更换不同尺寸的安装法兰盘17和输出法兰18来适应不同型号的RV减速器的测试。

进一步的，由于本发明适用于不同型号减速器的动态性能测试，因此每一RV减速器的尺寸都不相同，因此安装后与第一角度编码器3间的距离亦不相同，为适应不同型号的RV减速器安装，如图4(a)和图4(b)所示，RV减速器2的输入轴包括齿轮轴19、连接轴20和通用轴21，且齿轮轴19上具有的输入齿轮与RV减速器2相连；连接轴20长度可调，可以根据通用轴21与输入齿轮轴19的距离设置不同的长度，且与齿轮轴19连接端具有与其相配合的通槽，与通用轴21连接处相匹配连接；通用轴21固定安装在第一角度编码器3的一端。

上述实施例中，连接轴20与通用轴21的连接处由外侧环形凹陷机构22和内侧圆形凸起机构23组成，且外侧环形凹陷机构22上设置有若干通孔；通用轴21与连接轴20的连接处由外侧环形凸起机构24和内侧圆形凹陷机构25组成，且外侧环形凸起机构24具有与外侧环形凹陷机构22上相对应的通孔，且二者通过螺栓连接通孔。

上述实施例中，外侧环形凹陷机构22和通孔和外侧环形凸起机构24的通孔均优选为4个，均呈周向对应均匀分布。

以上仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种用于测试多种型号RV减速器动态性能的测试装置，其特征在于：它包括：

一用于安装和定位各种型号RV减速器的RV减速器安装架(1)，

设置在所述RV减速器安装架(1)上的RV减速器(2)，

所述RV减速器(2)输入端依次连接一用于测量正常旋转角度的第一角度编码器(3)、一用于测量正常转速和转矩的第一转速转矩传感器(4)和一用于输入的伺服电机(5)；

所述RV减速器(2)输出端依次连接一用于测量减速后的旋转角度的第二角度编码器(6)、一用于测量减速后的转速和转矩的第二转速转矩传感器(7)和一用于所述RV减速器(2)输出端末端加载不同负载的磁粉制动器(8)；

所述第一角度编码器(3)、所述第一转速转矩传感器(4)、所述第二角度编码器(6)、所述第二转速转矩传感器(7)和所述磁粉制动器(8)分别连接一工业平板电脑(9)内的信息采集卡，且所述工业平板电脑(9)还通过驱动器连接所述伺服电机(5)；

所述RV减速器(2)通过不同型号安装法兰盘(13)安装在所述RV减速器安装架(1)上，所述RV减速器(2)的输出轴(14)通过不同型号的输出法兰(15)与所述第二角度编码器(6)相连接。

2.根据权利要求1所述的一种用于测试多种型号RV减速器动态性能的测试装置，其特征在于：所述RV减速器(2)的输入轴包括齿轮轴(19)、连接轴(20)和通用轴(21)，且所述齿轮轴(19)上具有的输入齿轮与所述RV减速器(2)相连；所述连接轴(20)长度可调，且与所述齿轮轴(19)连接端具有与其相配合的通槽，所述连接轴(20)与所述通用轴(21)连接处相匹配；所述通用轴(21)固定安装在所述第一角度编码器(3)的一端。

3.根据权利要求2所述的一种用于测试多种型号RV减速器动态性能的测试装置，其特征在于：所述连接轴(20)与所述通用轴(21)的连接处由外侧环形凹陷机构(22)和内侧圆形凸起机构(23)组成，且所述外侧环形凹陷机构(22)上设置有若干通孔；所述通用轴(21)与所述连接轴(20)的连接处由外侧环形凸起机构(24)和内侧圆形凹陷机构(25)组成，且所述外侧环形凸起机构(24)具有与所述外侧环形凹陷机构(22)上相对应的通孔，且所述外侧环形凹陷机构(22)上设置有若干通孔与所述外侧环形凹陷机构(22)上相对应的通孔通过螺栓连接。

4.根据权利要求3所述的一种用于测试多种型号RV减速器动态性能的测试装置，其特征在于：所述外侧环形凹陷机构(22)上的通孔与所述外侧环形凹陷机构(22)的通孔均为4个，均呈周向对应均匀分布。

5.根据权利要求1或2或3或4所述的一种用于测试多种型号RV减速器动态性能的测试装置，其特征在于：所述伺服电机(5)的输出端连接有第一联轴器(10)，所述第一联轴器(10)与所述第一转速转矩传感器(4)连接；所述第一角度编码器(3)的输出端连接有第二联轴器(11)，所述第二联轴器(11)与所述第一转速转矩传感器(4)连接；所述第二角度编码器(6)的输出端连接有第三联轴器(14)，所述第三联轴器(14)连接所述第二转速转矩传感器(7)；所述第二转速转矩传感器(7)的输出端连接有第四轴连器(15)，所述第四轴连器(15)连接所述磁粉制动器(8)。

6.根据权利要求1或2或3或4所述的一种用于测试多种型号RV减速器动态性能的测试装置，其特征在于：所述第一角度编码器(3)、所述第一转速转矩传感器(4)、所述伺服电机(5)、所述第二角度编码器(6)、所述第二转速转矩传感器(7)和所述磁粉制动器(8)通过各自设置的支架安装在测试平台(16)上。

7.根据权利要求5所述的一种用于测试多种型号RV减速器动态性能的测试装置，其特征在于：所述第一角度编码器(3)、所述第一转速转矩传感器(4)、所述伺服电机(5)、所述第二角度编码器(6)、所述第二转速转矩传感器(7)和所述磁粉制动器(8)通过各自设置的支架安装在测试平台(16)上。

8.根据权利要求5所述的一种用于测试多种型号RV减速器动态性能的测试装置，其特征在于：所述RV减速器(2)的输出轴通过轴承架(13)连接所述第二角度编码器(6)，所述第二角度编码器(6)连接所述第二转速转矩传感器(7)。