CN111595581A - 谐波减速器专用交叉滚子轴承的动态扭矩测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种谐波减速器专用交叉滚子轴承的动态扭矩测试方法，包括如下步骤：扭矩加载盘紧配安装圆柱销，被测交叉滚子轴承空套到圆柱销上，该轴承外径、内径分别为55mm、90mm；升降电机正转使双夹爪下降就位；控制卧式气缸驱动二夹爪同步抱合该轴承外圈，抱紧夹持固定后的被测轴承与扭矩加载盘共圆心，抱合方式为挤包式；启动加载电机带动扭矩加载盘转动，驱动力矩传递至内圈，先顺时针转动720°再逆时针转动720°后，内圈停止转动，内圈转速控制在2rpm，当扭矩的极差值、平均值分别小于0.2N.m、1.2N.m时，分别表明该测试的交叉滚子轴承转动顺畅、转动松紧度合适。按本发明方法批量测试的轴承夹持工位一致性高且可省却夹持调同心工序，检测精度高。

Description

谐波减速器专用交叉滚子轴承的动态扭矩测试方法

【技术领域】

本发明涉及一种谐波减速器专用交叉滚子轴承的动态扭矩测试方法，属于谐波减速机用交叉滚子轴承的动态扭矩测试技术领域。

【背景技术】

谐波减速器所用交叉滚子轴承的动态扭矩，在现有技术中是靠人工模拟转动进行测试的。具体测试操作方式如下：

一手捏住交叉滚子轴承的外圈而另一只手尝试着转动内圈，凭手感是否觉得轻还是滞重，以及转动是否顺畅、整圈有无卡点，以作为试样产品是否合格的依据，但是仅靠人工方式检测存在随意性强、测试精度低和检测效率低下的不足，大规格交叉滚子轴承持续人工方式检测时，测试员的体力消耗大。

【发明内容】

本发明的目的是提供一种批量测试过程中夹持工位一致性高、检测精度高的谐波减速器专用交叉滚子轴承的动态扭矩测试方法，其可替代人工低效和克服测试粗略的技术不足。

为此，本发明提供如下技术方案：

谐波减速器专用交叉滚子轴承的动态扭矩测试方法，交叉滚子轴承是在扭矩测试机上进行动态扭矩测试的，包括如下步骤：

(1)待测试交叉滚子轴承上机安装

首先在扭矩加载盘的四个定位孔中逐一紧配安装圆柱销，接着交叉滚子轴承通过匀布于其内圈处的四个装配孔空套到圆柱销上，并且交叉滚子轴承其内圈水平地支承在扭力加载盘的顶面，而其外圈悬空，其中，交叉滚子轴承的外径、内径分别为55mm、90mm。

(2)启动升降电机正转以带动夹持机构、夹持引导机构竖直下移并伸出前机身，使下降就位后的二只夹爪位于被测交叉滚子轴承的外围。

(3)夹装固定交叉滚子轴承的外圈

控制卧式气缸驱动二夹爪同步抱合于交叉滚子轴承的外圈，以促使被夹持固定后的交叉滚子轴承与扭矩加载盘共圆心，其中，抱合方式为挤包式。

(4)测试

启动加载电机带动扭矩加载盘转动，驱动力矩传递至交叉滚子轴承的内圈，先顺时针转动720°再逆时针转动720°后，内圈停止转动，

内圈转速控制在2rpm，当扭矩的极差值、平均值分别小于0.2N.m、1.2N.m时，分别表明该测试的交叉滚子轴承转动顺畅、转动松紧度合适。

(5)扭矩测试机复位

先控制卧式气缸撤除气压使夹爪复位以解除对测试完毕交叉滚子轴承的夹持，接着将交叉滚子轴承从扭矩测试机上取离，最后启动升降减速电机反转以带动夹持机构和夹持引导机构上升并返回到前机身内，留出后续待测试交叉滚子轴承夹装所需的安装操作空间。

上述扭矩测试机包括工作台、安装在工作台上的机身、升降减速电机、减速传动机构、升降机构、导向机构、扭矩传感器、夹持机构、夹持引导机构和正反转加载机构，升降减速电机竖立安装在机身的后机身内，且其输出轴伸出机身上方，升降机构设置在机身的前机身内，其包括竖立布置的丝杆、供丝杆传动螺纹连接的螺套，螺套由装在机身顶部的轴承固定，丝杆上端伸出机身上方，减速传动机构设置在升降减速电机的输出轴与螺套之间，其包括固定在所述输出轴的主动带轮、固定在螺套其本体部的从动带轮，从动带轮套装在螺套的缩颈部上，且从动带轮与该缩颈部平键联接，从动带轮与主动带轮传动连接同步齿形带，导向机构包括分别固定在机身其前机身二侧的竖直导轨、与所述竖直导轨滑动配合的动横梁滑块部件，扭矩传感器其上端固定在动横梁滑块部件的底面上，夹持机构布置在动横梁滑块部件与工作台之间，夹持机构包括悬挂连接在扭矩传感器其下端的平衡横梁、固定在平衡横梁其底面的卧式气缸、布置在卧式气缸二侧的拖板和夹爪，卧式气缸配置有互为反向同步运动的二条活塞杆，二活塞杆的连接端分别连接在各自的拖板上，二活塞杆的自由端分别与各自拖板相面对的拖板所开设导孔的位置相对应，夹持引导机构包括位于二拖板外侧的二块夹爪转接板、布置在卧式气缸下方且位于二拖板内侧的二块滑条、前后相互平行且等高布置在卧式气缸下方的前后导柱、供前后导柱的端部分别固定连接的二块前端角板和二块后端角板，二块前端角板的顶部、二块后端角板的顶部分别对称固定在平衡横梁的前端面、后端面，前后导柱的二端分别固定在二块前端角板的底部、二块后端角板的底部，二夹爪转接板分别固定在对应拖板的下部外壁上，二夹爪分别直接固定在对应夹爪转接板的底部内壁上，二块滑条分别固定在对应拖板的下部内壁上，且二块滑条一起滑动套置在前后导柱上，以用于平稳引导二夹爪反向移动，正反转加载机构，包括扭矩加载盘以及集成有加载电机、角度编码器、减速器的三合一加载总成，扭矩加载盘固定在减速器其伸出工作台顶面的输出轴上，所述扭矩加载盘在其顶面所在的圆上均匀地开设有等孔径的四个定位孔以及分装在所述定位孔中的圆柱销，其中，所述圆柱销一方面与定位孔分别紧配，另一方面与待测交叉滚子轴承的装配孔分别具有游隙；二夹爪的内壁分别具有呈凹曲面形的且结构对称的抱合面，二夹爪的抱合面为同一个圆上的圆弧面，且二夹爪形成的圆与扭矩加载盘共圆心。

检测前，先将被测交叉滚子轴承安装到扭矩加载盘上，具体是通过匀布于交叉滚子轴承其内圈处的四个装配孔空套在圆柱销上；测试时，控制器给升降减速电机发出转动指令，升降减速电机启动后，夹持机构竖直下移并伸出前机身，下降就位后升降减速电机中停，此时夹爪位于交叉滚子轴承的外围；控制器给卧式气缸发出夹持指令，卧式气缸驱动夹爪夹持住交叉滚子轴承的外圈；控制器给加载电机发出正反转动指令，加载电机将驱动力矩传递至交叉滚子轴承的内圈，以2rpm转速内圈先顺时针转动720°，然后以相同的转速内圈逆时针转动720°后停止，由于外圈固定而内圈相对转动产生摩擦阻力，交叉滚子轴承的动态摩擦力矩通过夹爪传递至扭矩传感器的下端，扭矩传感器将采集到的扭矩数据传送给控制器，经控制器处理后显示出内圈正反转动二圈期间的一系列扭矩变化数据，测试完毕后卧式气缸撤除气压使夹爪复位以解除对交叉滚子轴承的夹持，最后启动升降减速电机反转，丝杆上升时带动夹持机构和夹持引导机构上升并进入前机身内，留出后续待测试交叉滚子轴承夹装所需的安装操作空间，从而实现了本测试机的高效批量化测试作业。

与现有技术相比，本发明具有如下优点和积极效果：

在本发明动态扭矩测试的过程中，上机安装步骤是将待测试交叉滚子轴承空套在圆柱销上，且内圈水平地支承在扭力加载盘的顶面，在此基础上的夹装步骤中，双夹爪采用同步挤抱的方式抱合浮动状态的交叉滚子轴承，如此可促使交叉滚子轴承自动地被校准到与加载盘同圆心，体现了多次夹装作业时交叉滚子轴承被抱紧夹持固定后的工位，可一直与扭矩加载盘保持高度一致的同心度，外圈夹装过程中，不但省却了批量待测轴承的夹装调同心工序，而且由于同心度高，从而提高了动态扭矩批量测试的精度。

综上，按本发明方法交叉滚子轴承的动态扭矩测试高效、精确，可满足批量测试任务的需求。

【附图说明】

图1是本发明测试方法所用到的扭矩测试机的立体图；

图2是本发明测试方法用到的扭矩测试机的主视图；

图3是图2中的机身后视图；

图4是图2中的机身俯视图；

图5是图2中的机身立体图；

图6是按本发明测试方法将交叉滚子轴承的外圈夹持固定的示意图；

图7是本测试机上所测试用礼帽形交叉滚子轴承的剖视图；

图8是图7的仰视图。

【具体实施方式】

请参阅图1～8所示，谐波减速器专用交叉滚子轴承的动态扭矩测试方法，交叉滚子轴承是在扭矩测试机上进行动态扭矩测试的，包括如下步骤：

(1)待测试交叉滚子轴承上机安装

首先在扭矩加载盘64的四个定位孔640中逐一紧配安装圆柱销H，接着交叉滚子轴承8通过匀布于其内圈处的四个装配孔810空套到圆柱销H上，并且交叉滚子轴承8其内圈81水平地支承在扭力加载盘64的顶面，而其外圈82悬空(即与扭力加载盘64的顶面具有间隔)，其中，交叉滚子轴承的外径、内径分别为55mm、90mm。

(2)启动升降电机11正转以带动夹持机构、夹持引导机构竖直下移并伸出前机身，使下降就位后的二只夹爪54、54’位于被测交叉滚子轴承8的外围。

(3)夹装固定交叉滚子轴承的外圈

控制卧式气缸51驱动二夹爪54、54’同步抱合交叉滚子轴承8的外圈82，以促使被抱紧夹持固定后的交叉滚子轴承8与扭矩加载盘64共圆心，其中，抱合方式为挤包式。

(4)测试

启动加载电机61正转，使扭矩加载盘64带动交叉滚子轴承8的内圈81按顺时针转动，然后控制加载电机反转，使扭矩加载盘带动交叉滚子轴承的内圈逆时针转动，其中，内圈81转速控制在2rpm。

当扭矩的极差值(扭矩的最大值减去最小值的差值)小于0.2N.m时，表明该测试的交叉滚子轴承转动顺畅、整圈无卡点；并且，当扭矩的平均值小于1.2N.m时，表明该测试的交叉滚子轴承转动松紧度合适，动态扭矩测试结果评价为合格。

(5)扭矩测试机复位

先控制卧式气缸51撤除气压使夹爪54、54’复位以解除对测试完毕交叉滚子轴承的夹持，接着将交叉滚子轴承从扭矩测试机上取离，最后启动升降减速电机11反转以带动夹持机构和夹持引导机构上升并返回到前机身内，留出后续待测试交叉滚子轴承夹装所需的安装操作空间。

扭矩测试机包括工作台W、分别安装在工作台左右二边的控制器9与机身B、罩设在机身B上的机身罩b4、升降减速电机、减速传动机构、升降机构、导向机构、扭矩传感器、夹持机构、夹持引导机构以及正反转加载机构。其中，机身B主要是由二块相同形状和规格的机身侧板b2、一块机身顶板b1焊接成机身骨架，二机身侧板之间焊接一块隔板(未画出)，从而将机身B分隔成前机身和后机身，二机身侧板的外壁分别固定导轨安装板b3；工作台W下方设置底座W1，底座与工作台之间连接机柜W2，机柜正面设有二扇机柜门W21。

升降减速电机1竖立安装在机身B的后机身内，升降减速电机1包括升降电机11和减速器12，减速器的输出轴12-1伸出机身其机身顶板b1上方。

升降机构设置在机身B的前机身内，升降机构包括竖立布置的丝杆32、供丝杆传动螺纹连接的螺套31，螺套31由装在机身顶部的轴承F固定，丝杆32的上端伸出机身上方。

详细地，轴承F的外圈F2固定在机身顶板b1中，螺套31压装紧配在轴承F的内圈F1后加以轴向固定，螺套31随该内圈F1回转；丝杆32的上端伸出机身顶板b1。

减速传动机构设置在升降减速电机其减速器12的输出轴12-1与螺套31之间，减速传动机构包括固定在输出轴12-1其轴端的主动带轮21、通过四颗紧定螺钉K固定在螺套31其本体部311的从动带轮22，从动带轮套装在螺套的缩颈部312上，且从动带轮22与该缩颈部312通过平键P联接，从动带轮与主动带轮传动连接同步齿形带23。

导向机构包括分别固定在机身B其前机身二侧的竖直导轨40、与竖直导轨40滑动配合的动横梁滑块部件41。具体地说，竖直导轨40固定在相同形状和规格的导轨安装板b3的前端内壁上；动横梁滑块部件41包括一条动横梁411和固定在动横梁二端的与竖直导轨40滑动连接配合的滑块412。

扭矩传感器S其上端刚性固定在动横梁滑块部件的底面上，具体是固定在动横梁411的底面；扭矩传感器S通过信号线与控制器9连接。

夹持机构布置在动横梁滑块部件41与工作台W之间，夹持机构包括悬挂连接在扭矩传感器S其下端的平衡横梁50、固定在平衡横梁其底面的卧式气缸51、布置在卧式气缸二侧的夹爪54与夹爪54’、布置在卧式气缸二侧的拖板53与拖板53’、卧式气缸配置有互为反向同步运动的活塞杆52与活塞杆52’，活塞杆52的连接端连接拖板53，活塞杆52的自由端与拖板53’开设的导孔530’位置相对应，并可进出导孔530’；而活塞杆52’的连接端连接拖板53’，活塞杆52’的自由端则与拖板53开设的导孔(图中看不见)位置相对应，并可进出该导孔。

卧式气缸51外接气源，气压值为0.2mpa；平衡横梁50中心悬挂连接在扭矩传感器S下端。

夹持引导机构包括位于拖板53外侧的夹爪转接板72以及位于拖板53’外侧的夹爪转接板72’、布置在卧式气缸51下方且位于拖板53内侧的滑条71以及布置在卧式气缸51下方且位于拖板53’内侧的滑条71’、前后相互平行且等高布置在卧式气缸51下方的前导柱70与后导柱70’、供前导柱70的二端部分别固定连接的前端角板73与前端角板73’，供后导柱70’的二端部分别固定连接的二后端角板(图中均看不见)，前端角板73、73’的顶部分别对称固定在平衡横梁50的前端面，二后端角板的顶部分别对称固定在平衡横梁50的后端面，前导柱70的二端分别固定在前端角板73的底部、前端角板73’的底部，后导柱70’的二端分别固定在二后端角板的底部，夹爪转接板72固定在拖板53的下部外壁上，夹爪转接板72’固定在拖板53’的下部外壁上，夹爪54直接固定在夹爪转接板72的底部内壁上，而夹爪54’则直接固定在夹爪转接板72’的底部内壁上，滑条71固定在拖板53的下部内壁上，而滑条71’固定在拖板53’的下部内壁上，且二块滑条一起滑动套置在前导柱70、后导柱70’上，以用于平稳引导二夹爪反向移动。

滑条71通过铜质衬套(未画出)分别与前导柱70、后导柱70’滑动配合；滑条71’通过铜质衬套分别与前导柱70、后导柱70’滑动配合。

正反转加载机构6，包括扭矩加载盘64以及集成有加载电机61、角度编码器62、减速器63的三合一加载总成6，扭矩加载盘64固定在减速器63其伸出工作台W顶面的输出轴63-1上，扭矩加载盘64在其顶面所在的圆(虚拟圆C1)上均匀地开设有等孔径的四个定位孔640以及分装在所述定位孔640中的四个圆柱销H，其中，圆柱销H下端与定位孔640分别紧配，圆柱销H上端与待测试交叉滚子轴承8的装配孔810分别具有游隙，即圆柱销H的上端供装配孔810空套；夹爪54的内壁具有呈凹曲面形的抱合面540，夹爪54’的内壁也具有呈凹曲面形的抱合面(图中被遮挡)，夹爪54的抱合面540与夹爪54’抱合面结构对称，二夹爪的抱合面为同一个圆上的圆弧面，且二夹爪形成的圆与扭矩加载盘共圆心。

角度编码器62用于检测加载电机61的转速(2rpm)和转动角度。

在图5中仅示意性地画出一个虚拟圆C1，在虚拟圆C1上均布有四个定位孔及装于这四个定位孔中的圆柱销H；上述游隙分别为0.3mm。

二夹爪在抱合至夹紧的过程中，二夹爪形成直径逐渐缩小的动圆。

本测试机上业已安装的待测试交叉滚子轴承8为礼帽形交叉滚子轴承(本企业型号为LHT-20)，请结合图7、8所示，图7所示的底面，内圈81是低于外圈82的，因此该底面朝下(与扭力加载盘的顶面相面对)装到测试机上，内圈上均布有等孔径的八个装配孔，测试时在图8中已标示出的中心对称的其中四个装配孔810空套到圆柱销H上即可(圆柱销的上端未触及装配孔的孔底)。

交叉滚子轴承8供安装到公知谐波减速器上，具体地，交叉滚子轴承8通过旋接于装配孔810的紧固件与谐波减速器的柔轮固定连接。

Claims (2)

1.一种谐波减速器专用交叉滚子轴承的动态扭矩测试方法，其特征在于：交叉滚子轴承是在扭矩测试机上进行动态扭矩测试的，包括如下步骤：

(1)待测试交叉滚子轴承上机安装

首先在扭矩加载盘的四个定位孔中逐一紧配安装圆柱销，接着交叉滚子轴承通过匀布于其内圈处的四个装配孔空套到圆柱销上，并且交叉滚子轴承其内圈水平地支承在扭力加载盘的顶面，而其外圈悬空，其中，

交叉滚子轴承的外径、内径分别为55mm、90mm；

(2)启动升降电机正转以带动夹持机构、夹持引导机构竖直下移并伸出前机身，使下降就位后的二只夹爪位于被测交叉滚子轴承的外围；

(3)夹装固定交叉滚子轴承的外圈

控制卧式气缸驱动二夹爪同步抱合交叉滚子轴承的外圈，以促使被抱紧夹持固定后的交叉滚子轴承与扭矩加载盘共圆心，其中，抱合方式为挤包式；

(4)测试

启动加载电机带动扭矩加载盘转动，驱动力矩传递至交叉滚子轴承的内圈，先顺时针转动720°再逆时针转动720°后，内圈停止转动，

内圈转速控制在2rpm，当扭矩的极差值、平均值分别小于0.2N.m、1.2N.m时，分别表明该测试的交叉滚子轴承转动顺畅、转动松紧度合适；

(5)扭矩测试机复位

先控制卧式气缸撤除气压使夹爪复位以解除对测试完毕交叉滚子轴承的夹持，接着将交叉滚子轴承从扭矩测试机上取离，最后启动升降减速电机反转以带动夹持机构和夹持引导机构上升并返回到前机身内，留出后续待测试交叉滚子轴承夹装所需的安装操作空间。

2.根据权利要求1所述的谐波减速器专用交叉滚子轴承的动态扭矩测试方法，其特征在于：所述扭矩测试机包括工作台、安装在工作台上的机身、升降减速电机、减速传动机构、升降机构、导向机构、扭矩传感器、夹持机构、夹持引导机构和正反转加载机构，

升降减速电机竖立安装在机身的后机身内，且其输出轴伸出机身上方，

升降机构设置在机身的前机身内，其包括竖立布置的丝杆、供丝杆传动螺纹连接的螺套，螺套由装在机身顶部的轴承固定，丝杆上端伸出机身上方，

减速传动机构设置在升降减速电机的输出轴与螺套之间，其包括固定在所述输出轴的主动带轮、固定在螺套其本体部的从动带轮，从动带轮套装在螺套的缩颈部上，且从动带轮与该缩颈部平键联接，从动带轮与主动带轮传动连接同步齿形带，

导向机构包括分别固定在机身其前机身二侧的竖直导轨、与所述竖直导轨滑动配合的动横梁滑块部件，

扭矩传感器其上端固定在动横梁滑块部件的底面上，

夹持机构布置在动横梁滑块部件与工作台之间，夹持机构包括悬挂连接在扭矩传感器其下端的平衡横梁、固定在平衡横梁其底面的卧式气缸、布置在卧式气缸二侧的拖板和夹爪，卧式气缸配置有互为反向同步运动的二条活塞杆，二活塞杆的连接端分别连接在各自的拖板上，二活塞杆的自由端分别与各自拖板相面对的拖板所开设导孔的位置相对应，

夹持引导机构包括位于二拖板外侧的二块夹爪转接板、布置在卧式气缸下方且位于二拖板内侧的二块滑条、前后相互平行且等高布置在卧式气缸下方的前后导柱、供前后导柱的端部分别固定连接的二块前端角板和二块后端角板，二块前端角板的顶部、二块后端角板的顶部分别对称固定在平衡横梁的前端面、后端面，前后导柱的二端分别固定在二块前端角板的底部、二块后端角板的底部，二夹爪转接板分别固定在对应拖板的下部外壁上，二夹爪分别直接固定在对应夹爪转接板的底部内壁上，二块滑条分别固定在对应拖板的下部内壁上，且二块滑条一起滑动套置在前后导柱上，以用于平稳引导二夹爪反向移动，

正反转加载机构，包括扭矩加载盘以及集成有加载电机、角度编码器、减速器的三合一加载总成，扭矩加载盘固定在减速器其伸出工作台顶面的输出轴上，所述扭矩加载盘在其顶面所在的圆上均匀地开设有等孔径的四个定位孔以及分装在所述定位孔中的圆柱销，其中，所述圆柱销一方面与定位孔分别紧配，另一方面与待测交叉滚子轴承的装配孔分别具有游隙；二夹爪的内壁分别具有呈凹曲面形的且结构对称的抱合面，二夹爪的抱合面为同一个圆上的圆弧面，且二夹爪形成的圆与扭矩加载盘共圆心。

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