CN111721530A - 一种减速器性能测试装置及测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种减速器性能测试装置及测试方法，测试设备包括测试系统和处理控制系统，测试系统包括加载台，加载台一侧固定安装伺服电机，伺服电机的输出轴与输入端扭矩传感器连接，输入端扭矩传感器与输入端角度传感器连接，输入端角度传感器与RV减速器的输入轴连接，RV减速器的输出端与输出端角度传感器连接，输出端角度传感器与输出端扭矩传感器连接，输出端扭矩传感器与磁粉制动器连接，处理控制系统包括数据采集模块、工业计算机和PLC控制器。本发明可以精确地控制伺服电机的旋转角度和扭矩，动态测试精度高、稳定性好，可实时、全面地反应RV减速器的传动精度和回差。
Description
技术领域
本发明涉及减速器领域，具体的是一种减速器性能测试装置及测试方法。
背景技术
随着工业自动化和机器换人计划的发展，工业机器人近年来高速增长。作为工业机器人核心零部件的精密摆线行星减速器得到了广泛的研究。目前，在全球范围内，机器人行业应用的精密减速机可分为RV减速机、谐波减速机和SPINEA减速机，其中，RV减速器和谐波减速器是工业机器人最主流的精密减速器。机器人等领域所应用减速器具有很高的精度和可靠性要求，机器人精密减速器要求很高的传动精度和很小的回差，对相关的检测试验装置提出了很高的要求。
传统减速器加载试验台所具有的扭矩、转速、效率等指标测试功能，但是对传动精度、回差的测试缺不够精确，无法满足机器人精密减速器测试需求。公开号为CN105784351B的专利公开了一种RV减速器传动回差测试装置。本发明的装置由底座、加载装置、测量装置和锁紧装置组成。加载装置由伺服电机、电机支架及电机端联轴器构成；测量装置由转矩转速传感器、输入端联轴器、编码器、输入端法兰、联轴器支座及传感器支座构成，锁紧装置由锁紧销钉、输出端锁紧法兰及减速器支座构成。该装置可进行静态及动态回差的测试，效率比传统的回差测试方法高，但是该装置将输出端锁紧法兰孔与减速器支座孔对齐，通过锁紧销钉锁紧输出端，需要人工操作，存在较大的弊端。
发明内容
为解决上述背景技术中提到的不足，本发明的目的在于提供一种减速器性能测试装置及测试方法，本发明可以精确地控制伺服电机的旋转角度和扭矩，动态测试精度高、稳定性好，可实时、全面地反应RV减速器的传动精度和回差。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种减速器性能测试装置，包括测试系统和处理控制系统，测试系统包括加载台，加载台一侧固定安装伺服电机，伺服电机的输出轴通过第一联轴器与输入端扭矩传感器连接，输入端扭矩传感器通过第一联轴器与输入端角度传感器连接，输入端角度传感器与RV减速器的输入轴连接，RV减速器的输出端通过第二联轴器与输出端角度传感器连接，输出端角度传感器通过第二联轴器与输出端扭矩传感器连接，输出端扭矩传感器通过第二联轴器与磁粉制动器连接；
处理控制系统包括数据采集模块、工业计算机和PLC控制器。
进一步优选地，伺服电机、输入端扭矩传感器、输入端角度传感器、RV减速器、输出端角度传感器、输出端扭矩传感器和磁粉制动器水平同轴安装。
进一步优选地，伺服电机固定安装在电机座上，输入端扭矩传感器和输出端扭矩传感器固定安装在扭矩传感器支座上，输入端角度传感器和输出端角度传感器固定安装在角度传感器支座上，RV减速器固定安装在减速器支座上，电机座、矩传感器支座、角度传感器支座和减速器支座均固定安装在底座上。
进一步优选地，输入端扭矩传感器、输入端角度传感器、输出端角度传感器和输出端扭矩传感器均与数据采集模块电性连接，数据采集模块与工业计算机电性连接，工业计算机与PLC控制器电性连接，PLC控制器分别与伺服电机和磁粉制动器电性连接。
进一步优选地，工业计算机内设有控制系统、软件系统和数据库系统。
一种减速器性能测试方法，包括回程误差测试方法和传动误差测试方法。
进一步优选地，回程误差测试方法包括以下步骤：
S1、RV减速器在进行试验前，应进行30min的空载跑合；
S2、利用负载电机对RV减速器进行加载，加载到3％额定转矩；
S3、控制伺服电机以10r/min的低速以正方向运行两圈后再以负方向运行两圈，通过角度传感器可以测得输入轴和输出轴的角度变化；
S4、重复试验，存取有效试验数据，根据如下公式(Ⅰ)计算RV减速器的回差：
式中：Y为RV减速器回程误差；
θ+入为输入端正向角度变化值；
θ-入为输入端负向角度变化值；
θ+出为输出端正向角度变化值；
θ-出为输出端负向角度变化值；
i为减速器的传动比。
进一步优选地，传动误差测试方法包括以下步骤：
A、按照试验测试方案安装好试验装置，在待测RV减速器内加入所规定的润滑剂；
B、RV减速器在进行试验前，应进行30min的空载跑合；
C、测控系统编程可控制电机使RV减速器的输出端每次转过5°，即RV减速器的输入轴转过5°×i，利用角度编码器测得每次的实际输出角度，输出端转动一周为一组；
D、重复试验，存取有效试验数据，根据如下公式(Ⅱ)计算RV减速器的传动误差：
式中：E为减速器传动误差；
i为减速器传动比；
根据如下公式(Ⅲ)计算RV减速器的传动精度：
θ＝Emax-Emin 公式(Ⅲ)；
式中：θ为减速器传动精度；
Emax为同一组内减速器传动误差的最大值；
Emin为减速器传动误差的最小值。
本发明的有益效果：
本发明提供了用于检测减速器的传动精度、回差、转速、扭矩和效率等参数的加载测试设备，利用测试设备的处理控制系统，精确地控制伺服电机的旋转角度和扭矩，带动RV减速器连续转动，通过磁粉制动器提供的载荷，通过高精度扭矩编码器和角度编码器动态采集输入轴和输出轴的扭矩和角度值，动态测试精度高、稳定性好，可实时、全面地反应RV减速器的传动精度和回差。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1是本发明测试系统的结构示意图；
图2是本发明减速器性能测试装置的整体结构示意图。
图中：
1-伺服电机，2-输入端扭矩传感器，3-输入端角度传感器，4-RV减速器，5-输出端角度传感器，6-输出端扭矩传感器，7-磁粉制动器，8-加载台，9-第一联轴器，10-第二联轴器，11-电机座，12-扭矩传感器支座，13-角度传感器支座，14-减速器支座。
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它实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“开孔”、“上”、“下”、“厚度”、“顶”、“中”、“长度”、“内”、“四周”等指示方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的组件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发明的限制。
如图1-2所示，一种减速器性能测试装置，包括测试系统和处理控制系统，测试系统包括加载台8，加载台8一侧固定安装伺服电机1，伺服电机1的输出轴通过第一联轴器9与输入端扭矩传感器2连接，输入端扭矩传感器2通过第一联轴器9与输入端角度传感器3连接，输入端角度传感器3与RV减速器4的输入轴连接，RV减速器4的输出端通过第二联轴器10与输出端角度传感器5连接，输出端角度传感器5通过第二联轴器10与输出端扭矩传感器6连接，输出端扭矩传感器6通过第二联轴器10与磁粉制动器7连接；处理控制系统包括数据采集模块、工业计算机和PLC控制器。
伺服电机1、输入端扭矩传感器2、输入端角度传感器3、RV减速器4、输出端角度传感器5、输出端扭矩传感器6和磁粉制动器7水平同轴安装。
伺服电机1固定安装在电机座11上，输入端扭矩传感器2和输出端扭矩传感器6固定安装在扭矩传感器支座12上，输入端角度传感器3和输出端角度传感器5固定安装在角度传感器支座13上，RV减速器4固定安装在减速器支座14上，电机座11、矩传感器支座12、角度传感器支座13和减速器支座14均固定安装在底座1上。
输入端扭矩传感器2、输入端角度传感器3、输出端角度传感器5和输出端扭矩传感器6均与数据采集模块电性连接，数据采集模块与工业计算机电性连接，工业计算机与PLC控制器电性连接，PLC控制器分别与伺服电机1和磁粉制动器7电性连接。在PLC的控制下，伺服电机1可以实现自动起停、调节转速、正反转变换等功能，转矩传感器可以测量RV减速器输入轴和输出轴的转速及转矩，角度传感器可以测量RV减速器输入轴和输出轴试验中角度变化的值，传感器所传出的信号会被数据采集模块接收，工业计算机将所得到的数据进行处理和分析。
工业计算机内设有控制系统、软件系统和数据库系统。
一种减速器性能测试方法，包括回程误差测试方法和传动误差测试方法。
回程误差测试方法包括以下步骤：
S1、RV减速器在进行试验前，应进行30min的空载跑合；
S2、利用负载电机对RV减速器进行加载，加载到3％额定转矩；
S3、控制伺服电机以10r/min的低速以正方向运行两圈后再以负方向运行两圈，通过角度传感器可以测得输入轴和输出轴的角度变化；
S4、重复试验，存取有效试验数据，根据如下公式计算RV减速器的回差：
式中：Y为RV减速器回程误差；
θ+入为输入端正向角度变化值；
θ-入为输入端负向角度变化值；
θ+出为输出端正向角度变化值；
θ-出为输出端负向角度变化值；
i为减速器的传动比。
传动误差测试方法包括以下步骤：
A、按照试验测试方案安装好试验装置，在待测RV减速器内加入所规定的润滑剂；
B、RV减速器在进行试验前，应进行30min的空载跑合；
C、测控系统编程可控制电机使RV减速器的输出端每次转过5°，即RV减速器的输入轴转过5°×i，利用角度编码器测得每次的实际输出角度，输出端转动一周为一组；
D、重复试验，存取有效试验数据，根据如下公式(Ⅱ)计算RV减速器的传动误差：
式中：E为减速器传动误差；
i为减速器传动比；
根据如下公式(Ⅲ)计算RV减速器的传动精度：
θ＝Emax-Emin 公式(Ⅲ)；
式中：θ为减速器传动精度；
Emax为同一组内减速器传动误差的最大值；
Emin为减速器传动误差的最小值。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。
Claims (8)
1.一种减速器性能测试装置，其特征在于，包括测试系统和处理控制系统，所述测试系统包括加载台(8)，所述加载台(8)一侧固定安装伺服电机(1)，所述伺服电机(1)的输出轴通过第一联轴器(9)与输入端扭矩传感器(2)连接，所述输入端扭矩传感器(2)通过第一联轴器(9)与输入端角度传感器(3)连接，所述输入端角度传感器(3)与RV减速器(4)的输入轴连接，所述RV减速器(4)的输出端通过第二联轴器(10)与输出端角度传感器(5)连接，所述输出端角度传感器(5)通过第二联轴器(10)与输出端扭矩传感器(6)连接，所述输出端扭矩传感器(6)通过第二联轴器(10)与磁粉制动器(7)连接；
所述处理控制系统包括数据采集模块、工业计算机和PLC控制器。
2.根据权利要求1所述的减速器性能测试装置，其特征在于，所述伺服电机(1)、输入端扭矩传感器(2)、输入端角度传感器(3)、RV减速器(4)、输出端角度传感器(5)、输出端扭矩传感器(6)和磁粉制动器(7)水平同轴安装。
3.根据权利要求1所述的减速器性能测试装置，其特征在于，所述伺服电机(1)固定安装在电机座(11)上，所述输入端扭矩传感器(2)和输出端扭矩传感器(6)固定安装在扭矩传感器支座(12)上，所述输入端角度传感器(3)和输出端角度传感器(5)固定安装在角度传感器支座(13)上，所述RV减速器(4)固定安装在减速器支座(14)上，所述电机座(11)、矩传感器支座(12)、角度传感器支座(13)和减速器支座(14)均固定安装在底座(1)上。
4.根据权利要求1所述的减速器性能测试装置，其特征在于，所述输入端扭矩传感器(2)、输入端角度传感器(3)、输出端角度传感器(5)和输出端扭矩传感器(6)均与数据采集模块电性连接，所述数据采集模块与工业计算机电性连接，所述工业计算机与PLC控制器电性连接，所述PLC控制器分别与伺服电机(1)和磁粉制动器(7)电性连接。
5.根据权利要求4所述的减速器性能测试装置，其特征在于，所述工业计算机内设有控制系统、软件系统和数据库系统。
6.一种基于权利要求1所述的减速器性能测试装置的减速器性能测试方法，其特征在于，包括回程误差测试方法和传动误差测试方法。
7.根据权利要求6所述的减速器性能测试方法，其特征在于，所述回程误差测试方法包括以下步骤：
S1、RV减速器在进行试验前，应进行30min的空载跑合；
S2、利用负载电机对RV减速器进行加载，加载到3％额定转矩；
S3、控制伺服电机以10r/min的低速以正方向运行两圈后再以负方向运行两圈，通过角度传感器可以测得输入轴和输出轴的角度变化；
S4、重复试验，存取有效试验数据，根据如下公式(Ⅰ)计算RV减速器的回差：
式中：Y为RV减速器回程误差；
θ+入为输入端正向角度变化值；
θ-入为输入端负向角度变化值；
θ+出为输出端正向角度变化值；
θ-出为输出端负向角度变化值；
i为减速器的传动比。
8.根据权利要求6所述的减速器性能测试方法，其特征在于，所述传动误差测试方法包括以下步骤：
A、按照试验测试方案安装好试验装置，在待测RV减速器内加入所规定的润滑剂；
B、RV减速器在进行试验前，应进行30min的空载跑合；
C、测控系统编程可控制电机使RV减速器的输出端每次转过5°，即RV减速器的输入轴转过5°×i，利用角度编码器测得每次的实际输出角度，输出端转动一周为一组；
D、重复试验，存取有效试验数据，根据如下公式(Ⅱ)计算RV减速器的传动误差：
式中：E为减速器传动误差；
i为减速器传动比；
根据如下公式(Ⅲ)计算RV减速器的传动精度：
θ＝Emax-Emin 公式(Ⅲ)；
式中：θ为减速器传动精度；
Emax为同一组内减速器传动误差的最大值；
Emin为减速器传动误差的最小值。
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