CN110095279A - 机器人用减速器测试实验装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开一种机器人用减速器测试实验装置，包括基座、被测减速器、电机、力矩传感机构、机器人模拟摆臂、振动测量仪以及温度传感器。其中，基座的内部具有容纳腔，被测减速器设置于容纳腔内。电机设置于基座并与被测减速器传动连接。力矩传感机构位于电机与被测减速器之间。机器人模拟摆臂位于容纳腔外并与被测减速器的输出端传动连接。基座的壁面开设有测试孔，测试孔连通容纳腔并对应被测减速器，振动测量仪设置于测试孔中。温度传感器位于容纳腔内并设置于被测减速器上。本申请公开的技术方案可以解决现有测试技术不能有效地对机器人用精密减速器进行疲劳寿命测试的问题。

Description

机器人用减速器测试实验装置

技术领域

本申请涉及减速器疲劳寿命测试技术领域，具体而言，涉及一种机器人用减速器测试实验装置。

背景技术

精密减速器是一种动力传达机构，其利用齿轮的速度转换器，将电机的回转数减速到所要的回转数，并得到较大转矩的装置。

为保证机器人用精密减速器的可靠性，对精密减速器的疲劳寿命测试显得尤为重要。

然而，现有的测试技术不能有效地对机器人用精密减速器进行疲劳寿命测试。

发明内容

本申请提供了一种机器人用减速器测试实验装置，用于解决现有测试技术不能有效地对机器人用精密减速器进行疲劳寿命测试的问题。

第一方面，提供了一种机器人用减速器测试实验装置，包括基座、被测减速器、电机、力矩传感机构、机器人模拟摆臂、振动测量仪以及温度传感器。其中，基座的内部具有容纳腔，被测减速器设置于容纳腔内。电机设置于基座并与被测减速器传动连接。力矩传感机构位于电机与被测减速器之间，力矩传感机构被构造为测量电机的输出力矩。机器人模拟摆臂位于容纳腔外并与被测减速器的输出端传动连接，机器人模拟摆臂被构造为通过被测减速器的驱动发生转动。基座的壁面开设有测试孔，测试孔连通容纳腔并对应被测减速器，振动测量仪设置于测试孔中。温度传感器位于容纳腔内并设置于被测减速器上。

上述方案中，机器人用减速器测试实验装置是用于对减速器(需要说明的是，该被测试的减速器包括但不限制为机器人用的精密减速器)进行疲劳寿命测试而设计的。被测减速器和电机均通过基座进行支撑固定，使得被测减速器和电机具有能够进行动力传输的环境条件，并且，被测减速器为位于基座的容纳腔内部，符合现实中，机器人用的减速器的工作环境。并且，为进一步地，模拟机器人的实际工况，即，机器人用减速器的实际工况，以机器人模拟摆臂为被测减速器的动力输出载体，其中，本装置中，机器人模拟摆臂可在被测减速器的动力输出下作圆周转动，亦可作摆动运动，由此，在符合或者接近被检测的减速器处于实际工况下的测试结果更为有效和准确。其中，力矩传感机构的位置使得其能够监测被测减速器输入力矩的变化，振动测量仪用于测量被测减速器的振动速度，加速度和位移值。同时，为避免温度过高，引起润滑油失效、被测减速器失效机理改变，导致被测减速器过早失效，通过温度传感器实时地监测该被测减速器的温度，通过温度传感器监测的实时温度的数据，其结合上述力矩传感机构和振动测量仪亦可以反映被测减速器在不同工作温度下的效率的变化。故通过上述三种测试仪器的测试数据能够有效地对被测试的减速器进行疲劳寿命研究。

在一种可能的实现方式中，电机与被测减速器之间通过联轴器相连；

力矩传感机构位于电机和联轴器之间。

上述技术方案中，提供了电机和被测减速器之间能够实现动力传输的一种传动结构。通过联轴器能够利于电机将动力有效地传输给被测减速器，并且由于联轴器的特性，使得被测减速器在接受动力输入时，能够降低动力传输导致的振动和冲击，进一步地模拟机器人用的减速器的真实工况，提高测试准确度。同时，需要说明是，由于力矩传感机构是位于电机和联轴器之间，故，力矩传感机构能够精准的监测电机的输出力矩，并且该力矩由于联轴器的存在，能够较好地贴近被测减速器的输入力矩。

在一种可能的实现方式中，力矩传感机构通过联轴器与电机相连。

上述技术方案中，提供了一种电机和力矩传感机构之间能够实现动力传输的一种传动结构，由于电机与被测减速器之间需要通过力矩传感机构进行输入力矩的监测，故力矩传感机构的存在会使得电机与被测减速器之间的振动和冲击加大，为降低该振动和冲击，并且提高力矩的监测精准度，将力矩传感机构与电机之间设置联轴器，使得动力能够平滑地输入至联轴器过渡到力矩传感机构。

在一种可能的实现方式中，机器人模拟摆臂包括摆动杆、配重轴以及多个配重块；

摆动杆的一端与被测减速器的输出端传动连接，配重轴贯穿摆动杆的另一端；

多个配重块分别与配重轴可拆卸地配合。

上述技术方案中，提供一种机器人模拟摆臂可能实现的一种结构，其中，该摆臂包括摆动杆、配重轴以及多个配重块，上述几种部件结构简单，便于制造，在对机器人用减速器测试实验装置中起模拟机器人手臂的作用，其是减速器疲劳寿命测试中，是否贴近于机器人真实工况的重要结构，由于该结构的组成部分结构简单，故在制作时，成本低，制作效率高，便于该装置的推广。进一步地，由于是包含了多个配重块，并且该配重块是能够可拆卸地，故，在进行疲劳寿命测试时，通过增加不同数量的配重块，可以满足不同被测减速器的测试需求以及不同的加速疲劳过程，并且由于配重块是跟随摆动杆运动，故，配重块不仅可以作圆周运动，亦可以作摆动运动，满足机器人实际工况下的运动，保证测试结果符合真实工况的结果。

可选地，在一种可能的实现方式中，配重轴的外周壁设置有外螺纹，配重轴的一端固定于摆动杆的壁面，配重轴的另一端穿设于摆动杆的壁面；

每一个配重块的中心开设有通孔，配重块套设于配重轴上，配重轴的远离摆动杆的一端设置有螺母，螺母与配重块之间设置有间隔套

上述技术方案中，提供一种机器人模拟摆臂中各个结构可能实现的连接关系，通过螺母、间隔套与摆动杆共同夹持的设计，使得配重块能够有效地、方便地装配于配重轴上，以提高测试的效率以及不同配重块装配的效率。

在一种可能的实现方式中，机器人用减速器测试实验装置包括适配盘，适配盘安装于容纳腔内，被测减速器安装于适配盘中。

上述技术方案中，通过适配盘对被测减速器进行安装，以便操作人员能够跟随试验需要，安装不同种类的减速器。

可选地，在一种可能的实现方式中，基座包括第一基壳和第二基壳，第一基壳和第二基壳均为两端贯穿的中空结构，第一基壳和第二基壳可拆卸地配合并共同限定容纳腔；

适配盘安装于第一基壳内；

第二基壳远离第一基壳的一端设置有电机安装盘，电机固定于电机安装盘上。

上述技术方案中，提供了一种基座的可能的构成结构，其中，基座包括相互之间可拆卸配合的第一基壳和第二基壳，电机安装于第二基壳上的电机安装盘上，被测减速器安装于第一基壳内的适配盘上，被测减速器与电机之间的传动结构以及检查仪器位于第一基壳和第二基壳之间的容纳腔中，其中，以第一基壳和第二基壳的组合结构，利于电机、被测减速器以及电机和被测减速器之间的传动结构以及检查仪器的拆装，并且由于是两个可以拆装的结构，故，在制造和维修时，能够有效地降低成本。

在一种可能的实现方式中，适配盘通过螺钉固定在第一基壳内，第一基壳通过螺钉与第二基壳连接。

在一种可能的实现方式中，力矩传感机构固定于第二基壳的内壁。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本申请实施例中机器人用减速器测试实验装置在第一视角下的结构示意图；

图2为本申请实施例中机器人用减速器测试实验装置在第二视角下的结构示意图；

图3为本申请实施例中机器人模拟摆臂的结构示意图；

图4为本申请实施例中机器人用减速器测试实验装置在第三视角下的结构示意图。

图标：10-机器人用减速器测试实验装置；10a-支架；11-基座；12-被测减速器；13-电机；14-力矩传感机构；15-机器人模拟摆臂；16-振动测量仪；17-温度传感器；20-联轴器；21-联轴器；30-适配盘；31-电机安装盘；111-第一基壳；112-第二基壳；150-摆动杆；151-配重轴；152-配重块；153-螺母；154-间隔套。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本申请实施例的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

在本申请实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面将结合附图，对本申请中的技术方案进行描述。

本实施例提供一种机器人用减速器测试实验装置10，用于解决现有测试技术不能有效地对机器人用精密减速器进行疲劳寿命测试的问题。

请参看图1，图1示出了本实施例中机器人用减速器测试实验装置10在第一视角下的具体结构。

机器人用减速器测试实验装置10，包括基座11、被测减速器12、电机13、力矩传感机构14、机器人模拟摆臂15、振动测量仪16以及温度传感器17，基座11具有容纳腔。被测减速器12设置于容纳腔内。电机13设置于基座11并与被测减速器12传动连接。力矩传感机构14位于电机13与被测减速器12之间，力矩传感机构14被构造为测量电机13的输出力矩。机器人模拟摆臂15位于容纳腔外并与被测减速器12的输出端传动连接，机器人模拟摆臂15被构造为通过被测减速器12的驱动发生转动。基座11的壁面开设有测试孔，测试孔连通容纳腔并对应被测减速器12，振动测量仪16设置于测试孔中。温度传感器17位于容纳腔内并设置于被测减速器12上。其中，需要说明的是，在图1中，振动测量仪16的标号指向的是测试孔的(即，该仪器未在图中示出)，即，在本具体实施方式中的附图中，以图中标示的振动测量仪16来代表该测试仪器。

其中，机器人用减速器测试实验装置10是用于对被测减速器12(需要说明的是，该被测减速器12，为该机器人用减速器测试实验装置10用于测试的装置，其包括但不限制为机器人用的精密减速器)进行疲劳寿命测试而设计的。被测减速器12和电机13均通过基座11进行支撑固定，使得被测减速器12和电机13具有能够进行动力传输的环境条件，并且，被测减速器12为位于基座11的容纳腔内部，符合现实中，机器人用的被测减速器12的工作环境。并且，为进一步地，模拟机器人的实际工况，即，机器人用减速器的实际工况，以机器人模拟摆臂15为被测减速器12的动力输出载体，其中，本装置中，机器人模拟摆臂15可在被测减速器12的动力输出下作圆周转动，亦可作摆动运动，由此，在符合或者接近被检测的被测减速器12处于实际工况下的测试结果，更具有有效性和准确性。其中，力矩传感机构14的位置使得其能够监测被测减速器12输入力矩的变化，振动测量仪16用于测量被测减速器12的振动速度，加速度和位移值。同时，为避免温度过高，引起润滑油失效，引起被测减速器12失效机理改变，从而导致被测被测减速器12过早失效，以温度传感器17实时地监测该被测减速器12的温度，并且由于有了被测减速器12实时温度的数据，其结合上述力矩传感机构14和振动测量仪16亦可以反映被测减速器12在不同工作温度下的效率的变化。故通过上述三种测试仪器的测试数据能够有效地对被测试的被测减速器12进行有效地疲劳寿命研究。

其中，需要说明的是，本实施例中，力矩传感机构14使用的是品牌为德国HBM的扭矩传感器，其型号为T40B，其量程为0～100Nm。温度传感器17使用的是品牌为无锡众测的温度传感器，其型号为ZCT-04，其量程为-55～125℃，振动测量仪16使用的是品牌为希玛smartsensor的振动测量仪，其型号为AS63A，该振动测量仪16的测试量程为以下：加速度测量范围0.1～199.9m/ss、速度测量范围0.1～199.9m/s、位移测量范围0.001～1.999mm。

其中，需要说明的是，上述提供的具体型号的测试仪器为本一种可能实现的具体实施方式中的一种仪器组合，在其他具体实施方式，机器人用减速器测试实验装置10中的测试仪器，还可以使用其他品牌、型号或者量程的测试仪器。

进一步地，请参考图2，图2示出了本实施例中机器人用减速器测试实验装置10在第二视角下的具体结构。

在一种可能实现的实施方式中，电机13与被测减速器12之间通过联轴器20相连，力矩传感机构14位于电机13和联轴器20之间。

其中，上述提供了电机13和被测减速器12之间能够实现动力传输的一种传动结构。通过联轴器20能够利于电机13将动力有效地传输给被测减速器12，并且由于联轴器20的特性，使得被测减速器12在接受动力输入时，能够降低动力传输导致的振动和冲击，进一步地模拟机器人用的被测减速器12的真实工况，提高测试准确度。同时，需要说明是，由于力矩传感机构14是位于电机13和联轴器20之间，故，力矩传感机构14能够精准的监测电机13的输出力矩，并且该力矩由于联轴器20的存在，能够较好地贴近被测减速器12的输入力矩。

进一步地，请重新参考图2，力矩传感机构14通过联轴器21与电机13相连。

其中，上述一种可能实现的实施方式中，提供了一种电机13和力矩传感机构14之间能够实现动力传输的一种传动结构，由于电机13与被测减速器12之间需要通过力矩传感机构14进行输入力矩的监测，故力矩传感机构14的存在会使得电机13与被测减速器12之间的振动和冲击加大，为降低该振动和冲击，并且提高力矩的监测精准度，将力矩传感机构14与电机13之间设置联轴器21，使得动力能够平滑地输入至联轴器21过渡到力矩传感机构14。

请参考图3，图3示出了本实施例中机器人模拟摆臂15的具体结构。

机器人模拟摆臂15包括摆动杆150、配重轴151以及多个配重块152。摆动杆150的一端与被测减速器12的输出端传动连接，配重轴151贯穿摆动杆150的另一端。多个配重块152分别与配重轴151可拆卸地配合。

需要说明的是，上述提供一种机器人模拟摆臂15可能实现的一种结构，其中，该摆臂包括摆动杆150、配重轴151以及多个配重块152，其中，摆动杆150、配重轴151以及配重块152结构简单，便于制造，在对机器人用减速器测试实验装置10中起模拟机器人手臂的作用，其是被测减速器12疲劳寿命测试中，是否贴近于机器人真实工况的重要结构，由于该结构的组成部分结构简单，故在制作时，成本低，制作效率高，便于该装置的推广。进一步地，由于是包含了多个配重块152，并且该配重块152是能够可拆卸地，故，在进行疲劳寿命测试时，通过增加不同数量的配重块152，可以满足不同被试被测减速器12的测试需求以及不同的加速疲劳过程，并且由于配重块152是跟随摆动杆150运动，故，配重块152不仅可以作圆周运动，亦可以作摆动运动，满足机器人实际工况下的运动，保证测试结果符合真实工况的结果。

进一步地，在一种可能的实施方式中，配重轴151的外周壁设置有外螺纹，配重轴151的一端固定于摆动杆150的壁面，配重轴151的另一端穿设于摆动杆150的壁面。每一个配重块152的中心开设通孔，配重轴151远离摆动杆150的一端通过螺母153紧固，为将配重块152紧固，在螺母153和靠近螺母的配重块152之间设置有间隔套154，间隔套154抵靠配重块152，使得多个配重块152被摆动杆150和间隔套154所夹持。

其中，上述提供一种机器人模拟摆臂15中各个结构可能实现的连接关系，通过螺母153、间隔套154与摆动杆150共同夹持的设计，使得配重块152能够有效地、方便地装配于配重轴151上，以提高测试的效率以及不同配重块152装配的效率。

同时，需要说明的是，在其他具体实施方式中，机器人模拟摆臂15中各个结构可能实现的连接关系还可以通过其他配合结构实现组合，例如，每一个配重块152直接可以套设在配重轴151上，其配重轴151的自由端可固定一能够根据需要进行拆装的锁套或者锁盖，以防止配重块152在摆动杆150进行运转时从配重轴151脱落。

进一步地，请重新参考图2，机器人用减速器测试实验装置10包括适配盘30，适配盘30安装于容纳腔内，被测减速器12安装于适配盘30中。

其中，通过适配盘30对被测减速器12进行安装，以便操作人员能够跟随试验需要，安装不同种类的被测减速器12。同时，需要说明的是，若试验可仅对一个被测减速器12进行测试时，可取消设置适配盘30，仅将被测减速器12进行固定亦可。

进一步地，在一种可能的实施方式中，基座11包括第一基壳111和第二基壳112，第一基壳111和第二基壳112均为两端贯穿的中空结构，第一基壳111和第二基壳112可拆卸地配合并共同限定容纳腔。适配盘30安装于第一基壳111内。第二基壳112远离第一基壳111的一端设置有电机安装盘31，电机13固定于电机安装盘31上。

其中，提供了一种基座11的可能的构成结构，其中，基座11包括相互之间可拆卸配合的第一基壳111和第二基壳112，电机13安装于第二基壳112上的电机安装盘31上，被测减速器12安装于第一基壳111内的适配盘30上，被测减速器12与电机13之间的传动结构以及检查仪器位于第一基壳111和第二基壳112之间的容纳腔中，其中，以第一基壳111和第二基壳112的组合结构，利于电机13、被测减速器12以及电机13和被测减速器12之间的传动结构以及检查仪器的拆装，并且由于是两个可以拆装的结构，故，在制造和维修时，能够有效地降低成本。同时，需要说明的是，在其他具体实施方式中，基座11还可以为一体结构，亦或者还可以为多部分组成，例如，基座11在一种可能实现的其他具体实施方式中，可以有三个部分组成，三个部分分别安装或者容纳电机13，被测减速器12以及被测减速器12与电机13之间的传动结构以及检查仪器。

进一步地，适配盘30通过螺钉固定在第一基壳111内，第一基壳111通过螺钉与第二基壳112连接。

进一步地，力矩传感机构14固定于第二基壳112的内壁。其中，力矩传感机构14为力矩传感器，其定子结构固定在第二基壳112的内壁，其转子结构与联轴器21和联轴器20连接。

进一步地，请参考图4，图4示出了本实施例中机器人用减速器测试实验装置在第三视角下的具体结构。

机器人用减速器测试实验装置10还包括支架10a。基座11固定于支架10a上，支架10a被构造为设置于一支撑面，基座11远离支撑面。

通过支架10a支撑，使得机器人模拟摆臂15具有足够的空间进行模拟机器人用减速器的实际工况的运动。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种机器人用减速器测试实验装置，其特征在于，包括：

基座，所述基座具有容纳腔；

被测减速器，所述被测减速器设置于所述容纳腔内；

电机，所述电机设置于所述基座并与所述被测减速器传动连接；

力矩传感机构，所述力矩传感机构位于所述电机与所述被测减速器之间，所述力矩传感机构被构造为测量电机的输出力矩；

机器人模拟摆臂，所述机器人模拟摆臂位于所述容纳腔外并与所述被测减速器的输出端传动连接，所述机器人模拟摆臂被构造为通过所述被测减速器的驱动发生转动；

振动测量仪，所述基座的壁面开设有测试孔，所述测试孔连通所述容纳腔并对应所述被测减速器，所述振动测量仪设置于所述测试孔中；以及

温度传感器，所述温度传感器位于所述容纳腔内并设置于所述被测减速器上。

2.根据权利要求1所述的机器人用减速器测试实验装置，其特征在于：

所述电机与所述被测减速器之间通过联轴器相连；

所述力矩传感机构位于所述电机和所述联轴器之间。

3.根据权利要求1所述的机器人用减速器测试实验装置，其特征在于：

所述力矩传感机构通过联轴器与电机相连。

4.根据权利要求1所述的机器人用减速器测试实验装置，其特征在于：

所述机器人模拟摆臂包括摆动杆、配重轴以及多个配重块；

所述摆动杆的一端与所述被测减速器的输出端传动连接，所述配重轴贯穿所述摆动杆的另一端；

多个所述配重块分别与所述配重轴可拆卸地配合。

5.根据权利要求4所述的机器人用减速器测试实验装置，其特征在于：

所述配重轴的外周壁设置有外螺纹，所述配重轴的一端固定于所述摆动杆的壁面，所述配重轴的另一端穿设于所述摆动杆的壁面；

每一个所述配重块的中心开设有通孔，所述配重块套设于所述配重轴上，所述配重轴的远离所述摆动杆的一端设置有螺母，所述螺母与所述配重块之间设置有间隔套。

6.根据权利要求1所述的机器人用减速器测试实验装置，其特征在于，包括：

适配盘，所述适配盘安装于所述容纳腔内，所述被测减速器安装于所述适配盘中。

7.根据权利要求6所述的机器人用减速器测试实验装置，其特征在于：

所述基座包括第一基壳和第二基壳，所述第一基壳和所述第二基壳均为两端贯穿的中空结构，所述第一基壳和所述第二基壳可拆卸地配合并共同限定容纳腔；

所述适配盘安装于所述第一基壳内；

所述第二基壳远离所述第一基壳的一端设置有电机安装盘，所述电机固定于所述电机安装盘上。

8.根据权利要求7所述的机器人用减速器测试实验装置，其特征在于：

所述适配盘通过螺钉固定在第一基壳内，所述第一基壳通过螺钉与所述第二基壳连接。

9.根据权利要求7所述的机器人用减速器测试实验装置，其特征在于：

所述力矩传感机构固定于所述第二基壳的内壁。