CN111623984A - 谐波减速器用交叉滚子轴承的动态扭矩测试机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种谐波减速器用交叉滚子轴承的动态扭矩测试机，其升降减速电机具有输出轴且竖装在后机身，升降机构包括装于前机身呈传动螺纹连接的竖立丝杆、螺套，减速传动机构包括齿形带、固定在输出轴的主动带轮、固定在螺套的从动带轮，导向机构包括竖直导轨和供扭矩传感器上端固定的动横梁滑块部件，夹持机构包括悬挂在扭矩传感器下端的平衡横梁、配置有反向同步运动活塞杆的卧式气缸、布置在气缸二侧的拖板、与拖板分别连接的夹爪，二活塞杆的连接端连接拖板，二活塞杆的自由端与所连接拖板相面对的拖板开设导孔的相对应，正反转加载机构，包括扭矩加载盘和供其连接的带输出轴的加载总成。本发明结构紧凑，克服了测试低效、粗略的不足。

Description

谐波减速器用交叉滚子轴承的动态扭矩测试机

【技术领域】

本发明涉及一种谐波减速器用交叉滚子轴承的动态扭矩测试机，属于谐波减速机用交叉滚子轴承的动态扭矩测试设备领域。

【背景技术】

在现有技术中，谐波减速器所用交叉滚子轴承的动态扭矩，是靠人工模拟转动进行测试的。具体测试时，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，以及是否转动顺畅整圈无卡点，以作为试样产品是否合格的依据，但是仅靠人工检测存在随意性强、测试精度低和检测效率低下的不足，大规格交叉滚子轴承人工持续检测时，测试员的体力消耗大。

【发明内容】

本发明的目的是提供一种结构紧凑、传动紧凑的谐波减速器用交叉滚子轴承的动态扭矩测试机，其可替代人工低效和克服测试粗略的技术不足。

本发明的另一目的是提供一种夹持交叉滚子轴承的夹爪开合运行平稳的谐波减速器用交叉滚子轴承的动态扭矩测试机。

本发明的又一目的是提供一种夹爪的抱合面大且批量测试前夹持工位一致性高的谐波减速器用交叉滚子轴承的动态扭矩测试机。

为此，本发明提供如下技术方案：

谐波减速器用交叉滚子轴承的动态扭矩测试机，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，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，丝杆的上端伸出机身上方，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、与所述拖板分别固定连接的夹爪，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，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。

作为进一步补充和完善，本发明还包括夹持引导机构，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。

上述扭矩加载盘在其顶面所在的各同心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，另一方面与相应规格的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，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，而其外圈架空；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。

当扭矩的极差值(最大值与最小值之差)小于给定值，表示测试产品转动顺畅、无卡点，当扭矩的平均值小于给定值；表明测试产品的转动松紧度符合测试要求。

与现有技术相比，本发明具有如下优点和积极效果：

结构紧凑，传动紧凑：升降减速电机、减速传动机构、升降机构、导向机构、夹持机构和加载机构整体呈“门”型布局，体现了整机占地面积小的优点；本发明实现了交叉滚子轴承的动态扭矩快速、相对精确的测试，从而满足了批量测试任务的需求。

增设滑条和供其滑套的固定式前后导柱，提升了夹爪互为开合运动的平稳性，利于引导夹爪稳固地抱合、夹持待测交叉滚子轴承。

采用大抱合面、共圆弧的双夹爪与扭矩加载盘同圆心配合设计并结合圆柱销与相应规格的待测交叉滚子轴承内圈其装配孔间具有游隙的空套配合结构，一方面克服了点夹持结构的不足，另一方面由于待测交叉滚子轴承是浮动状态下被二夹爪同步挤抱的，因此双夹爪构成的动圆能够促进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，不但省却了批量的同规格和/或不同规格待测交叉滚子轴承的夹装调同心时间，而且由于同心度高，相应地进一步提高了扭矩批量检测精度。

【附图说明】

图1是本发明谐波减速器用交叉滚子轴承的动态扭矩测试机的立体图；

图2是本发明的主视图(已折离右手边的机柜门)；

图3是拆离机身罩后的机身后视图(未装同步齿形带)；

图4是机身的俯视图(拆离机身罩后)；

图5是拆离机身罩后的机身立体图(丝杆高位，具有夹装所需操作空间)；

图6是拆离机身罩后的机身主视图(夹爪夹持交叉滚子轴承的状态)；

图7是本测试机上所测试用礼帽形交叉滚子轴承的平面图；

图8是杯形交叉滚子轴承的剖视图。

【具体实施方式】

请参阅图1～7所示，谐波减速器用交叉滚子轴承的动态扭矩测试机，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伸出机身顶板b1。

在升降减速电机中，升降电机11采用伺服电机；减速器12采用摆线针轮减速器。

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拖板53与拖板53’、与所述拖板分别固定连接的夹爪54与夹爪54’，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；平衡横梁50中心悬挂连接在扭矩传感器S下端。

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。

角度编码器62用于检测加载电机61的转速和转动角度。

在加载总成6中，加载电机61采用伺服电机；减速器63采用摆线针轮减速器。

本发明还包括夹持引导机构，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。

扭矩加载盘64在其顶面所在的各同心圆(虚拟圆)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上端与相应规格的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。

在图5中仅示意性地画出二个虚拟圆C1、C2，其中在虚拟圆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所示，图7所示的面，内圈81是高出外圈82的，因此该面朝下装到测试机上，内圈上均布有等孔径的八个装配孔(盲孔)，测试时中心对称的其中四个装配孔810空套到定位销H上即可(圆柱销上端未触及装配孔810的孔底)。

各规格的交叉滚子轴承8(礼帽形)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；装配孔810的孔径随交叉滚子轴承8的规格增大而相应增大。

本测试机可测试礼帽形交叉滚子轴承的规格在44～122mm(相隔的二装配孔的中心间距即斜对角的二装配孔中心间距)，与之相对应，扭矩加载盘64上布置的多个直径不一的同心圈上分别均匀地开设四个定位孔，测试一种规格交叉滚子轴承时用到的定位销数量为四个，且随交叉滚子轴承规格增大时相应的定位销直径也随之增大。

当然，本测试机还适用于杯形交叉滚子轴承8a(本企业型号为LSS-20)的动态扭矩测试，其剖视结构请参见图8所示，图示内圈81a的底面低于外圈82a的底面(该底面与测试机的扭矩加载盘的顶面相面对)，内圈81a上分布有四个装配孔，图中仅可见其中二个装配孔810a。

各规格杯形交叉滚子轴承8a供安装到公知谐波减速器上，具体地，杯形交叉滚子轴承8a通过旋接于装配孔810a的紧固件依次与谐波减速器的柔轮、内垫块固定连接，内垫块的缩口部置于杯形交叉滚子轴承8a的中心孔中；装配孔810a的孔径随杯形交叉滚子轴承8a的规格增大而相应增大。

本测试机可测试的杯形交叉滚子轴承8a的规格在40～64mm(相隔的二装配孔的中心间距即斜对角的二装配孔中心间距)。

Claims (3)

1.一种谐波减速器用交叉滚子轴承的动态扭矩测试机，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、夹持机构和正反转加载机构，其特征在于：

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、与所述拖板分别固定连接的夹爪，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，

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。

2.根据权利要求1所述的谐波减速器用交叉滚子轴承的动态扭矩测试机，其特征在于：还包括夹持引导机构，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。

3.根据权利要求1或2所述的谐波减速器用交叉滚子轴承的动态扭矩测试机，其特征在于：所述扭矩加载盘在其顶面所在的各同心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，另一方面与相应规格的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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