CN110487545A - 一种高精度rv减速器综合测试装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高精度RV减速器综合测试装置，包括底座、第一滑动平台、第二滑动平台、第一电机、第一扭矩传感器、第二电机、第二扭矩传感器、第一角度传感器、输入轴支架和输出轴支架。与现有技术相比，本发明设计了可实现快速拆装的滑动平台组件，使得待测试RV减速器的装配和拆卸过程更加的便捷、快速；输出轴支架和输入轴支架既可用于适应不同规格传感器的需求；滑动平台的限位部件，提升了测试的精度；双量程扭矩传感器可以适应不同系列型号减速器的测量，还能实现传动精度在轻载下测试；待测试RV减速器的输入轴安装于共水平轴线的两个轴承内圈中，有利于调整轴承游隙；双读数头的圆光栅角度传感器满足传动精度在高速状态下测试。
Description
技术领域
本发明涉及一种减速器综合测试装置，尤其是涉及一种高精度RV减速器综合测试装置。
背景技术
RV减速器是一种两级传动的减速器，第一级为行星传动，第二级为摆线针轮传动，RV减速器是由摆线针轮和行星支架组成，因其体积小，抗冲击力强，扭矩大，定位精度高，振动小，减速比大等诸多优点被广泛应用于工业机器人、机床、医疗检测设备和卫星接收系统等领域。它较机器人中常用的谐波传动具有高得多的疲劳强度、刚度和寿命，而且回差精度稳定，不像谐波传动那样随着使用时间增长运动精度就会显著降低，故世界上许多国家高精度机器人传动多采用RV减速器，为确保其产品性能，在生产过程中，需要对回差、齿隙、扭转刚度、角传递误差、传动效率和寿命进行检测。
公布号为CN207336073U的实用新型专利公开了一种RV减速器综合测试装置，可以对不同型号的RV减速器进行综合性能测试，但不包括寿命测试，另外，该方案中的梅花型联轴器和滑轨滑块结构虽然带来了装配的便利却牺牲了系统精度。公布号为CN206399652U的实用新型专利公开了一种综合测试装置，虽然方案可以测量多种参数，但由于磁粉制动器不能够主动加载，无法对滞回曲线进行测试，从而无法得到精确的回差、齿隙和扭转刚度。
此外现有RV减速器综合测试装置还存在多种缺陷：1)RV减速器的装配和拆卸过程更加的复杂，装配过程精确度不高，容易造成系统误差；2)传感器的适配度低，整体装置上传感器的预留安装位较少，无法实现多种传感器的适应性更换；3)扭矩传感器无法适配小量程的测量，导致精度下降，无法实现轻载下测试；4)输入轴在支架上的设置位置导致轴承游隙难以均衡，导致系统误差；5)现有技术中的柱型杆孔配合难以实现输入端完全的固定；6)输入轴与联轴器的传递稳定性需要进一步提高；7)减速器输入端第一角度传感器不能满足传动精度在高速状态下测试。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种拆装待测试件迅速、系统误差小、稳定性高的高精度RV减速器综合测试装置。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
本发明中高精度RV减速器综合测试装置，包括以下各部分：
底座，其上设有第一滑轨和第二滑轨；
第一滑动平台，设于第一直线滑轨上，并可沿第一直线滑轨直线位移；
第二滑动平台，设于第二直线滑轨上，并可沿第二直线滑轨直线位移，待测试RV减速器设于第一滑动平台与第二滑动平台之间；
第一电机，设于第一滑动平台上；
第一扭矩传感器，设于第一滑动平台上，其一端与第一电机的输出轴连接，另一端与待测试RV减速器的输入轴连接；
第二电机，设于第二滑动平台上；
第二扭矩传感器，其一端与待测试RV减速器的输出轴连接，另一端与第二电机的输出轴连接；
第一角度传感器，设于待测试RV减速器的输入轴上；
输入轴支架，设于第一滑动平台上，待测试RV减速器的输入轴贯穿输入轴支架；
输出轴支架，设于底座上，待测试RV减速器的输出端贯穿输出轴支架；该输出轴支架既可用于适应不同规格传感器的需求，还有利于传感器简化装配的过程，主要是因为输出端设置得到角度传感器需要根据待测试的项目进行即时更换，所以此处单独设置输出轴支架，有利于提供更多的安装空间和安装位，以此适应不同规格传感器的需求，还有利于简化装配的过程。
第二角度传感器，设于输出轴支架上。
进一步地，底座的两端分别设有一个轴杆组件，分别实现第一滑动平台和第二滑动平台的水平位置调整，其杆部设有外螺纹，与第一滑动平台和第二滑动平台下方的螺纹配合，通过拧动轴杆端部的手柄，分别实现第一滑动平台和第二滑动平台的水平位置调整，在待测试RV减速器装配之前使得第一滑动平台和第二滑动平台向底座的两侧移动，装配后使得第一滑动平台和第二滑动平台靠拢并完成装配，拆卸时逆向操作。如此使得待测试RV减速器的装配和拆卸过程更加的便捷、快速。
进一步地，所述的第二扭矩传感器和第二电机间还设有小传动比的第二减速器，第二减速器的一端与第二扭矩传感器连接，另一端与第二电机的输出轴连接。
进一步地，第一电机与第一扭矩传感器间、第一扭矩传感器与待测试RV减速器间、待测试RV减速器与第二减速器间均通过联轴器连接。
进一步地，所述的第一扭矩传感器为轴式扭矩传感器；所述的第二扭矩传感器为双量程扭矩传感器。双量程扭矩传感器在电机测试系统进行小扭矩测试时，将测试量程切换到小量程档，这样做的好处就是让测试更加精准，采用双量程扭矩传感器，既可以适应不同系列型号减速器的测量，还能实现传动精度在轻载下测试。
进一步地，所述的待测试RV减速器输入轴与联轴器平键连接。采用平键连接进一步保证了输入扭矩的稳定性，避免在动力输入过程中产生系统误差。
进一步地，所述的底座上设有定位块，定位块可向上顶出并抵压于第一滑动平台和/或第二滑动平台的底面，使得第一滑动平台和/或第二滑动平台被水平限位。
进一步地，所述的待测试RV减速器的输入轴上设有过渡法兰，所述的第一角度传感器设于过渡法兰上；可用于适应不同规格传感器的需求，还有利于传感器简化装配的过程。
所述的第一角度传感器为包括两个双读数头的圆光栅角度传感器。其可以满足传动精度在高速状态下测试。
进一步地，所述的两个圆光栅角度传感器的设置位置与轴心的连线呈90度夹角。
进一步地，所述的输入轴支架中设有两个同轴线的轴承，待测试RV减速器的输入轴穿套于两个轴承的内圈，两个轴承的内圈均固定于输入轴支架上。待测试RV减速器的输入轴安装于共水平轴线的两个轴承内圈中，有利于调整轴承游隙，实现轴的同轴度。
进一步地，所述的输入轴支架上设有限位盖板，所述的限位盖板和RV减速器的输入轴上分别开设有通孔和限位孔，所述的输入轴支撑架上活动设有可贯穿通孔和限位孔的固定销，所述的固定销为锥销，所述的通孔和限位孔均为锥孔。该处结构用于固定限位轴，可用于滞回曲线的测量，输入端的固定方式采用锥销与轴上的锥孔配合，完全防止了两个待固定件之间的相对扭转易位，较现有技术中的柱型杆孔配合更加稳定，可实现输入端完全的固定，可更准确测量减速器滞回曲线。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1)本技术方案设计了可实现快速拆装的滑动平台组件，在待测试RV减速器装配之前使得第一滑动平台和第二滑动平台向底座的两侧移动，装配后使得第一滑动平台和第二滑动平台靠拢并完成装配，拆卸时逆向操作。如此使得待测试RV减速器的装配和拆卸过程更加的便捷、快速。
2)本技术方案中的输出轴支架和输入轴支架既可用于适应不同规格传感器的需求，还有利于传感器简化装配的过程，主要是因为输出端设置得到角度传感器需要根据待测试的项目进行即时更换，所以此处单独设置轴支架，有利于提供更多的安装空间和安装位，以此适应不同规格传感器的需求，还有利于简化装配的过程。
3)本技术方案设计了设计了滑动平台的限位部件，在RV减速器装配完成后使得第一滑动平台和/或第二滑动平台被水平轴向限位，提升了测试的精度。
4)第二扭矩传感器采用了双量程扭矩传感器，双量程扭矩传感器在电机测试系统进行小扭矩测试时，将测试量程切换到小量程档，这样做的好处就是让测试更加精准，采用双量程扭矩传感器，既可以适应不同系列型号减速器的测量，还能实现传动精度在轻载下测试。
5)本技术方案中的输入轴支架中设置了两个同轴线的轴承，待测试RV减速器的输入轴穿套于两个轴承的内圈，两个轴承的内圈均固定于输入轴支架上。待测试RV减速器的输入轴安装于共水平轴线的两个轴承内圈中，有利于调整轴承游隙，实现轴的同轴度。
6)本技术方案中输入轴支架上设有锥面固定组件，锥销与轴上的锥孔配合，完全防止了两个待固定件之间的相对扭转易位，较现有技术中的柱型杆孔配合更加稳定，可实现输入端完全的固定，可更准确测量减速器滞回曲线。
7)本技术方案中待测试RV减速器输入轴与联轴器平键连接，采用平键连接进一步保证了输入扭矩的稳定性，避免在动力输入过程中产生系统误差。
8)本技术方案中第一角度传感器包括两个双读数头的圆光栅角度传感器，可以满足传动精度在高速状态下测试。
附图说明
图1为本发明中高精度RV减速器综合测试装置的平面结构示意图；
图2为本发明中高精度RV减速器综合测试装置的立体结构示意图；
图3为本发明中第一角度传感器的位置设置示意图；
图4为本发明中输入轴支架的剖面结构示意图。
图中：1、底座，2、第一滑动平台，3、第二滑动平台，4、第一电机，5、第一扭矩传感器，6、待测试RV减速器，7、第二扭矩传感器，8、第二减速器，9、第二电机，10、第一角度传感器，101、圆光栅角度传感器，11、第一直线滑轨，12、第二直线滑轨，13、第二角度传感器，14、输入轴支架，141、限位盖板，142、固定销，143、轴承，15、输出轴支架，16、过渡法兰。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例
本发明中高精度RV减速器综合测试装置，包括以下各部分：
底座1部分：其上设有第一滑轨11和第二滑轨12。第一滑动平台2设于第一直线滑轨11上，并可沿第一直线滑轨11直线位移；第二滑动平台3设于第二直线滑轨12上，并可沿第二直线滑轨12直线位移，待测试RV减速器6设于第一滑动平台2与第二滑动平台3之间。底座1的两端分别设有一个轴杆组件，分别实现第一滑动平台2和第二滑动平台3的水平位置调整，其杆部设有外螺纹，与第一滑动平台2和第二滑动平台3下方的螺纹配合，通过拧动轴杆端部的手柄，分别实现第一滑动平台2和第二滑动平台3的水平位置调整，在待测试RV减速器6装配之前使得第一滑动平台2和第二滑动平台3向底座1的两侧移动，装配后使得第一滑动平台2和第二滑动平台3靠拢并完成装配，拆卸时逆向操作。如此使得待测试RV减速器6的装配和拆卸过程更加的便捷、快速。底座1上设有定位块13，定位块13可向上顶出并抵压于第一滑动平台2和/或第二滑动平台3的底面，使得第一滑动平台2和/或第二滑动平台3被水平限位。
电机部分：第一电机4设于第一滑动平台2上；第二电机9设于第二滑动平台3上。
支架部分：输入轴支架14设于第一滑动平台2上，待测试RV减速器6的输入轴贯穿输入轴支架14。输出轴支架15设于底座1上，待测试RV减速器6的输出端贯穿输出轴支架15；该输出轴支架15既可用于适应不同规格传感器的需求，还有利于传感器简化装配的过程，主要是因为输出端设置得到角度传感器需要根据待测试的项目进行即时更换，所以此处单独设置输出轴支架15，有利于提供更多的安装空间和安装位，以此适应不同规格传感器的需求，还有利于简化装配的过程。
输入轴支架14上设有限位盖板141，所述的限位盖板141和RV减速器的输入轴上分别开设有通孔和限位孔，所述的输入轴支撑架上活动设有可贯穿通孔和限位孔的固定销142，所述的固定销142为锥销，所述的通孔和限位孔均为锥孔。该处结构用于固定限位轴，可用于滞回曲线的测量，输入端的固定方式采用锥销与轴上的锥孔配合，完全防止了两个待固定件之间的相对扭转易位，较现有技术中的柱型杆孔配合更加稳定，可实现输入端完全的固定，可更准确测量减速器滞回曲线。
输入轴支架14中设有两个同轴线的轴承143，待测试RV减速器6的输入轴穿套于两个轴承143的内圈，两个轴承的内圈均固定于输入轴支架14上。待测试RV减速器6的输入轴安装于共水平轴线的两个轴承内圈中，有利于调整轴承游隙，实现轴的同轴度。待测试RV减速器6输入轴与联轴器平键连接。采用平键连接进一步保证了输入扭矩的稳定性，避免在动力输入过程中产生系统误差。待测试RV减速器6的输入轴上设有过渡法兰16，第一角度传感器10设于过渡法兰16上。可用于适应不同规格传感器的需求，还有利于传感器简化装配的过程。
扭矩传感器部分：第一扭矩传感器5设于第一滑动平台2上，其一端与第一电机4的输出轴连接，另一端与待测试RV减速器6的输入轴连接；第二扭矩传感器7，其一端与待测试RV减速器6的输出轴连接，另一端与第二电机9的输出轴连接。第二扭矩传感器7和第二电机9间还设有第二减速器8，第二减速器8的一端与第二扭矩传感器7连接，另一端与第二电机9的输出轴连接。第一扭矩传感器5为轴式扭矩传感器，第二扭矩传感器7为双量程扭矩传感器。双量程扭矩传感器在电机测试系统进行小扭矩测试时，将测试量程切换到小量程档，这样做的好处就是让测试更加精准，采用双量程扭矩传感器，既可以适应不同系列型号减速器的测量，还能实现传动精度在轻载下测试。第一电机4与第一扭矩传感器5间、第一扭矩传感器5与待测试RV减速器6间、待测试RV减速器6与第二减速器8间均通过联轴器连接。
角度传感器部分：第一角度传感器10设于待测试RV减速器6的输入轴上；第二角度传感器13设于输出轴支架15上。第一角度传感器10为包括两个双读数头的圆光栅角度传感器101。其可以满足传动精度在高速状态下测试。两个圆光栅角度传感器101的设置位置与轴心的连线呈90度夹角。
RV减速器的回差、齿隙和扭转刚度的具体测试：
1、输入轴固定：三者需通过其滞回曲线计算得到，在进行滞回曲线测绘时需要固定RV减速器输入轴，本实施例中RV减速器输入轴通过固定销142固定，将固定销贯穿通孔和限位孔，限制输入轴的转动。
2、加载测量：将第二电机9作为驱动，经过第二减速器8对力矩进行放大，完成对输出轴的加载。在加载过程中时刻记录第二扭矩传感器7和第二角度传感器63的数值，按照滞回曲线的标准测试方法控制第二电机9加载力矩的幅值和方向，测得多组转矩和角度数据，从而绘制出滞回曲线。
3、滞回曲线的测试：固定输入轴，对输出轴按照“正向加载至100％额定转矩，反向卸载，然后反向加载至-100％额定转矩，正向卸载”的流程测试。按照特定的步长逐步增加或减小扭矩，记录每个扭矩下的输出轴的旋转角度。在测试完成后，应用滞回曲线的数据求得回差和齿隙，最后拟合曲线。
最后通过滞回曲线得到RV减速器的回差、齿隙和扭转刚度。
需要说明的是，在进行除以上三者外的测试时，需要松开固定销142。
角传递误差的具体测试：
以第二电机9作为负载，即作为发电机工作，以第一电机4作为驱动，即作为电动机工作。保证第一电机4在低速下运转，在输出轴旋转一周过程中，多次同时读取第一角度传感器10和第二角度传感器13的数据，通过数据处理，可求得角传递误差。
效率的具体测试：
以第二电机9作为负载，即作为发电机工作，以第一电机4作为驱动，即作为电动机工作。使得第二电机9提供恒定转矩输出，同时读取第一扭矩传感器5和第二扭矩传感器7的数值进行计算可求得效率，其中电机的转速可从电机驱动器中读取。最后改变电机转速和输出扭矩绘制出不同转速下的效率扭矩曲线。
寿命的具体测试：
即采用过载测试的方法，通过第二电机9配合第二减速器8可以输出高于被测减速器额定输出转矩的数值，并且电机的运动方式可以在上位机根据待测减速器实际运行方式进行程序设置，实现加速、减速和匀速工况的模拟，从而进行加速的寿命试验。
启动扭矩测试：
将第二电机9设置为上电放空模式，使得第二电机提供零负载，以第一电机4作为驱动，第一电机4通过一定的扭矩梯度加载，待测减速器从静止状态转变为突然转动的状态后，第一电机4停止加载，同时读取第一扭矩传感器5每一个扭矩下的数值，绘制出减速器启动过程的扭矩曲线。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种高精度RV减速器综合测试装置，其特征在于，包括：
底座(1)，其上设有第一滑轨(11)和第二滑轨(12)；
第一滑动平台(2)，设于第一直线滑轨(11)上，并可沿第一直线滑轨(11)直线位移；
第二滑动平台(3)，设于第二直线滑轨(12)上，并可沿第二直线滑轨(12)直线位移，待测试RV减速器(6)设于第一滑动平台(2)与第二滑动平台(3)之间；
第一电机(4)，设于第一滑动平台(2)上；
第一扭矩传感器(5)，设于第一滑动平台(2)上，其一端与第一电机(4)的输出轴连接，另一端与待测试RV减速器(6)的输入轴连接；
第二电机(9)，设于第二滑动平台(3)上；
第二扭矩传感器(7)，其一端与待测试RV减速器(6)的输出轴连接，另一端与第二电机(9)的输出轴连接；
第一角度传感器(10)，设于待测试RV减速器(6)的输入轴上；
输入轴支架(14)，设于第一滑动平台(2)上，待测试RV减速器(6)的输入轴贯穿输入轴支架(14)；
输出轴支架(15)，设于底座(1)上，待测试RV减速器(6)的输出端贯穿输出轴支架(15)；
第二角度传感器(13)，设于输出轴支架(15)上。
2.根据权利要求1所述的一种高精度RV减速器综合测试装置，其特征在于，所述的第二扭矩传感器(7)和第二电机(9)间还设有第二减速器(8)，第二减速器(8)的一端与第二扭矩传感器(7)连接，另一端与第二电机(9)的输出轴连接。
3.根据权利要求2所述的一种RV减速器综合测试装置，其特征在于，第一电机(4)与第一扭矩传感器(5)间、第一扭矩传感器(5)与待测试RV减速器(6)间、待测试RV减速器(6)与第二减速器(8)间均通过联轴器连接。
4.根据权利要求1所述的一种RV减速器综合测试装置，其特征在于，所述的第一扭矩传感器(5)为轴式扭矩传感器；
所述的第二扭矩传感器(7)为双量程扭矩传感器。
5.根据权利要求1所述的一种高精度RV减速器综合测试装置，其特征在于，所述的待测试RV减速器(6)输入轴与联轴器平键连接。
6.根据权利要求1所述的一种高精度RV减速器综合测试装置，其特征在于所述的底座(1)上设有定位块(13)，定位块(13)可向上顶出并抵压于第一滑动平台(2)和/或第二滑动平台(3)的底面，使得第一滑动平台(2)和/或第二滑动平台(3)被水平轴向限位。
7.根据权利要求1所述的一种高精度RV减速器综合测试装置，其特征在于，所述的待测试RV减速器(6)的输入轴上设有过渡法兰(16)，所述的第一角度传感器(10)设于过渡法兰(16)上；
所述的第一角度传感器(10)为包括两个双读数头的圆光栅角度传感器(101)。
8.根据权利要求1所述的一种高精度RV减速器综合测试装置，其特征在于，所述的两个圆光栅角度传感器(101)的设置位置与轴心的连线呈90度夹角。
9.根据权利要求1所述的一种高精度RV减速器综合测试装置，其特征在于，所述的输入轴支架(14)中设有两个同轴线的轴承，待测试RV减速器(6)的输入轴穿套于两个轴承的内圈，两个轴承的内圈均固定于输入轴支架(14)上。
10.根据权利要求1所述的一种高精度RV减速器综合测试装置，其特征在于，所述的输入轴支架(14)上设有限位盖板(141)，所述的限位盖板(141)和RV减速器的输入轴上分别开设有通孔和限位孔，所述的输入轴支撑架上活动设有可贯穿通孔和限位孔的固定销(142)，所述的固定销(142)为锥销，所述的通孔和限位孔均为锥孔。
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