CN111912371B - 一种rv减速器行星架卡圈槽加工精度测量系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种RV减速器行星架卡圈槽加工精度测量系统及方法，测量装置设置在待测工件的圆周等分孔中，包括位移传感器和Z型结构的测量旋台，测量装置的底面与圆周等分孔的底面B贴合，测量旋台的尾部顶面与圆周等分孔的卡圈槽顶面A贴合，测量旋台的端部与位移传感器的接触面为坡面结构，能够旋转压缩位移传感器，位移传感器经数据采集系统与计算机模块连接。本发明准确度高，测量速度快，在标准件标定后，能在生产线上快速测量被测工件卡圈槽顶面至圆周等分孔底面距离，保证了生产线的高效工作。

Description

一种RV减速器行星架卡圈槽加工精度测量系统及方法

技术领域

本发明属于RV减速器行星架测量技术领域，具体涉及一种RV减速器行星架卡圈槽加工精度测量系统及方法。

背景技术

我国工业机器人与国外先进制造厂商相比，缺乏整体核心技术的突破，特别是在制造工艺与整套装备方面，缺乏高精密、高速与高效的关键零部件生产线。工业机器人核心零部件包含关节减速器、伺服电动机、驱动器和控制器。用作传动部分的关节减速器作为机器人的关键零部件之一，决定了机器人的性能指标，其成本占到整机成本的30％以上，而其中RV减速器应用最为广泛。

RV减速器由一个行星齿轮减速器的前级和一个摆线针轮减速器的后级组成，其中二级针摆传动部分由曲柄轴、摆线轮、针轮、针齿壳和行星架组件等组成。行星架圆周等分孔中需要安装轴承、偏心轴等高精度零部件，其中卡圈槽顶面至圆周等分孔底面距离的误差关乎着减速器整体的装配精度，进而影响RV减速器的传动精度和传动效率。同时，较大的距离误差会使减速器运行过程中产生周期应力，影响减速器寿命。因此，对RV减速器行星架卡圈槽加工精度的测量至关重要。

传统的测量方法以手动测量为主。手动测量操作过程比较繁琐，基本都是离线测量，检测精度不高，检测效率也比较低。面向生产线大批量行星架的在线测量技术有待进一步的研究。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种准确度高、测量速度快、面向生产线的RV减速器行星架卡圈槽加工精度测量系统，采用设计精巧的测量装置，结合比较式测量法和数字滤波算法，实现对RV减速器行星架卡圈槽加工精度的准确测量。

本发明采用以下技术方案：

一种RV减速器行星架卡圈槽加工精度测量系统，包括测量装置，测量装置设置在待测工件的圆周等分孔中，包括位移传感器和Z型结构的测量旋台，测量装置的底面与圆周等分孔的底面B贴合，测量旋台的尾部顶面与圆周等分孔的卡圈槽顶面A贴合，测量旋台的端部与位移传感器的接触面为坡面结构，能够旋转压缩位移传感器，位移传感器经数据采集系统与计算机模块连接。

具体的，测量装置包括测量座，测量旋台设置在测量座的内孔中，通过旋杆及连接螺杆连接，旋杆与连接螺杆之间设置有弹簧。

进一步的，本发明的特点还在于，测量旋台与测量座之间设置有间隙。

进一步的，本发明的特点还在于，测量座的上方设置有手柄球，手柄球通过手柄杆与测量座连接。

进一步的，本发明的特点还在于，测量座上设置有能够限定测量旋台旋转角度的限位销。

进一步的，本发明的特点还在于，位移传感器通过固定铜套设置在测量座的内孔中。

本发明的另一技术方案是，一种RV减速器行星架卡圈槽加工精度测量方法，利用所述的RV减速器行星架卡圈槽加工精度测量系统，包括以下步骤：

S1、安装位移传感器，使位移传感器的触头与测量旋台的端部底面贴合连接，并通过数据采集系统与计算机模块连接；

S2、使用一个标准件进行标定；

S3、将测量装置放入待测工件的圆周等分孔中，使测量装置的测量座底部与待测工件的圆周等分孔底面B贴合，此时位移传感器的触头为自由状态；然后按压测量旋台，直至测量旋台与测量座贴合，在此状态下旋转测量旋台，使测量旋台的尾部滑入待测工件的卡圈槽中，使测量旋台的尾部顶面与卡圈槽顶面A贴合；此时位移传感器的触头为压缩状态，读取位移传感器示数Out_待测工件；取出测量装置；

S4、采用比较式测量法，计算待测工件卡圈槽顶面至圆周等分孔底面的距离H，完成测量。

具体的，步骤S3中，数据采集系统采用数字滤波算法对数据进行采样，具体为：

首先输入数据DATA[i]；然后根据经验设置两次采样信号所允许的最大偏差值A，连续两次采样值之差小于A时视为有效值，当连续两次采样值之差大于等于A时，将数据DATA[i]丢弃并使用上个数据DATA[i-1]代替此次数据DATA[i]；根据经验设置队列长度N，将连续取得的N个数据视为一个队列，随后每采集到一个新数据就放在队列末位，并去掉队列首位数据；接着将DATA[N]丢掉，对队列中的N个数据进行算术平均运算，得到其均值；最后输出均值作为采样的有效值。

具体的，步骤S4中，待测工件卡圈槽顶面至圆周等分孔底面距离H计算如下：

H＝h₀+Out_标准件-Out_待测工件

其中，h₀为已知的标准件卡圈槽顶面至圆周等分孔底面距离，Out_标准件为标准件标定时位移传感器的示数，Out_待测工件为待测工件测量时位移传感器的示数。

与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：

本发明提出了一种RV减速器行星架卡圈槽加工精度测量系统，由于测量座的圆柱形设计，可以将测量装置从任意角度放入待测工件的圆周等分孔中进行测量，且测量座底面为精加工，在测量时可作为测量基准；测量旋台可旋转一定的角度，在不同的旋转角度下可进行工件测量、测量装置的装入及取出等操作，且测量旋台头部与位移传感器接触的侧面有一定的坡度，能够使其在旋转的过程中顺滑地压缩位移传感器；位移传感器通过固定铜套及紧定螺钉共同固定，可保证位移传感器与测量座内孔的平行度。

进一步的，测量座为测量装置的框架，旋杆与连接螺杆之间设置有弹簧，在其弹力的作用下使连接螺杆与测量座紧密贴合，且使测量旋台与测量座之间有一定的间隙。

进一步的，由于测量旋台与测量座之间有一定的间隙，在待测量状态时，间隙较大，位移传感器触头为自由状态；在测量状态时，间隙变小，位移传感器触头为压缩状态。

进一步的，手柄球与手柄杆相连，安装在测量座上方，方便移动测量装置。

进一步的，限位销可限制测量旋台的旋转角度，并确保每次处于测量状态时位移传感器触头与测量旋台端部均在相同点接触，保证了测量精度。

本发明公开了一种RV减速器行星架卡圈槽加工精度的测量方法，分别对标准件和待测工件进行测量，采用比较式测量法，在保证测量效率的前提下提高了测量精度。

进一步的，采用数字滤波算法，结合了限幅滤波和滑动平均滤波的优点，即能有效克服偶然因素导致的脉冲干扰，又对周期性干扰有良好的抑制作用。

综上所述，本发明提供了一种准确度高、测量速度快、面向生产线的RV减速器行星架卡圈槽加工精度测量系统及方法，在标准件标定后，就能在生产线上快速测量被测工件卡圈槽顶面至圆周等分孔底面距离，保证了生产线的高效工作。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明的整体示意图；

图2为本发明的待测工件测量目标示意图；

图3为本发明的测量装置结构示意图；

图4为本发明的测量状态剖视图；

图5为本发明的测量状态俯视图；

图6为本发明的数字滤波算法流程图。

其中：1.待测工件；2.测量装置；3.数据采集系统；4.计算机模块；11.卡圈槽；21.测量座；22.位移传感器；23.紧定螺钉；24.固定铜套；25.手柄杆；26.手柄球；27.测量旋台；28.限位销；29.旋杆；210.弹簧；211连接螺杆。

具体实施方式

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“一侧”、“一端”、“一边”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，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装置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。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“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；可以是机械连接，也可以是电连接；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发明中的具体含义。

在附图中示出了根据本发明公开实施例的各种结构示意图。这些图并非是按比例绘制的，其中为了清楚表达的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。

请参阅图1，本发明提供了一种RV减速器行星架卡圈槽加工精度测量系统，包括测量装置2、数据采集系统3及计算机模块4。

测量时测量装置2放置在待测工件1的圆周等分孔中，测量装置2通过其内部的位移传感器传输线与数据采集系统3相连，将位移传感器采集到的电信号传递给数据采集系统3；数据采集系统3接收位移传感器的电信号，将其放大一定倍率并进行滤波后，通过数据线传递给计算机模块4，最终测量结果以数字的形式显示并储存在计算机模块4中。

请参阅图2，待测工件1中设置有卡圈槽11，卡圈槽11的上部设置有卡圈槽顶面A，下部设置有圆周等分孔底面B，本发明测量系统的测量目标为卡圈槽顶面A与圆周等分孔底面B之间的待测距离H。

请参阅图3，测量装置2包括测量座21、位移传感器22、紧定螺钉23、固定铜套24、手柄杆25、手柄球26、测量旋台27、限位销28、旋杆29、弹簧210及连接螺杆211。

测量旋台27为Z型结构，与旋杆29及连接螺杆211相连，安装在测量座21的内孔中，能够在内孔中旋转一定的角度，在不同的旋转角度下实现测量装置2对待测工件1的测量、装入及取出等操作，且测量旋台27头部与位移传感器22接触的侧面有一定的坡度，能够使其在旋转的过程中顺滑地压缩位移传感器22。

旋杆29与连接螺杆211两者之间装有弹簧210，在弹簧210弹力的作用下能够使连接螺杆211与测量座21紧密贴合，且使测量旋台27与测量座21之间保持一定的间隙。对测量旋台27施加一定量向下的压力时，可使弹簧210压缩，从而使测量旋台27向下进行小段位移，进而与测量座21贴合。

测量座21上方设置有方便移动测量装置2的手柄球26，手柄球26通过手柄杆25安装在测量座21上方。

限位销28安装在测量座21上，位于测量旋台27一侧，用以限定测量旋台27的旋转角度，并确保每次处于测量状态时位移传感器22触头与测量旋台27头部均在相同点接触，保证了测量精度。

位移传感器22的主体部分通过固定铜套24安装在测量座21的内孔中，可通过拧紧固定铜套24外侧的紧定螺钉23来固定位移传感器22，同时保证了位移传感器22与测量座21内孔的平行度。位移传感器22的尾部传输线则通过测量座21的另一内孔延伸至外部，与数据采集系统3相连。

请参阅图4，当测量系统处于测量状态时，测量装置2位于待测工件1的圆周等分孔中。

此时，测量装置2的底面与待测工件1的圆周等分孔底面B贴合，测量旋台27的尾部位于待测工件1的卡圈槽11中，且在弹簧22弹力的作用下，测量旋台27的尾部顶面与卡圈槽顶面A贴合。

请参阅图5，当测量装置2准备放入待测工件1的圆周等分孔时，需要将测量旋台27旋转至图5a所示位置，此时测量旋台27的尾部不会与待测工件1的圆周等分孔干涉。将测量装置2放至图4所示的位置时，即可在按压状态下旋转测量旋台27至图5b所示位置，此时测量旋台27与限位销28贴合，为测量状态，可读取测量数据。待测量数据读取完成后，在按压状态下旋转测量旋台27至图5a所示位置，即可取出测量装置2。

本发明一种RV减速器行星架卡圈槽加工精度测量方法，采用比较式测量，首先需要用一个标准件进行标定，待标定完成后才能进行待测工件的测量。具体步骤如下：

S1、测量准备工作

首先将位移传感器22按图3所示位置进行安装，使位移传感器22触头与测量旋台27的端部底面贴合，按压测量旋台27能向下进行小段位移。然后将位移传感器22的传输线与数据采集系统3相连，而数据采集系统3则通过数据线与计算机模块4相连，启动测量软件。将测量旋台27旋转至图5a所示位置。

S2、标准件标定阶段

选用与待测工件型号相同的标准件，标准件卡圈槽顶面至圆周等分孔底面距离h₀在计量室中测得。将测量装置2放入标准件的圆周等分孔中，使测量座21的底部与标准件的圆周等分孔底面B贴合。此时位移传感器22触头为自由状态。然后按压测量旋台27，直至其与测量座21贴合，在此状态下旋转测量旋台27，使其尾部滑入卡圈槽11中，直至测量旋台27与限位销28接触(如图5b所示位置)，然后松开测量旋台27，此时测量旋台27的尾部顶面与卡圈槽顶面A贴合。此时位移传感器22触头为压缩状态，读取位移传感器示数Out_标准件。然后按压测量旋台27，直至其与测量座21贴合，在此状态下旋转测量旋台27至图5a所示位置，取出测量装置2。

S3、待测工件测量阶段

完成标准件标定后，选用待测工件，将测量装置2放入待测工件的圆周等分孔中，使测量座21的底部与待测工件的圆周等分孔底面B贴合。此时位移传感器22触头为自由状态。然后按压测量旋台27，直至其与测量座21贴合，在此状态下旋转测量旋台27，使其尾部滑入卡圈槽11中，直至测量旋台27与限位销28接触(如图5b所示位置)，然后松开测量旋台27，此时测量旋台27的尾部顶面与卡圈槽顶面A贴合。此时位移传感器22触头为压缩状态，读取位移传感器示数Out_待测工件。然后按压测量旋台27，直至其与测量座21贴合，在此状态下旋转测量旋台27至图5a所示位置，取出测量装置2。

S4、测量数据处理阶段：

采用比较式测量法，待测工件卡圈槽顶面至圆周等分孔底面距离H计算如下：

H＝h₀+Out_标准件-Out_待测工件

其中，h₀为已知的标准件卡圈槽顶面至圆周等分孔底面距离，Out_标准件为标准件标定时位移传感器的示数，Out_待测工件为待测工件测量时位移传感器的示数。

请参阅图6，数字滤波算法具体为：

首先输入数据DATA[i]；然后根据经验设置两次采样信号所允许的最大偏差值A，连续两次采样值之差小于A时视为有效值，当连续两次采样值之差大于等于A时，将数据DATA[i]丢弃并使用上个数据DATA[i-1]代替此次数据DATA[i]；在以上条件下，根据经验设置队列长度N，将连续取得的N个数据视为一个队列，随后每采集到一个新数据就放在队列末位，并去掉队列首位数据；接着将DATA[N]丢掉，对队列中的N个数据进行算术平均运算，得到其均值；最后输出均值作为采样的有效值。

本发明的实施例中，经过多次测量，得到测量结果的重复性精度≤3μm，测量节拍≤30s，满足生产线上的测量精度和测量节拍，可实现在线测量。

综上所述，本发明提供了一种RV减速器行星架卡圈槽加工精度测量系统及方法，在标准件标定后，能在生产线上快速、准确地测量RV减速器行星架卡圈槽顶面至圆周等分孔底面距离，保证了生产线的高效工作。

以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种RV减速器行星架卡圈槽加工精度测量方法，其特征在于，利用RV减速器行星架卡圈槽加工精度测量系统，RV减速器行星架卡圈槽加工精度测量系统，包括测量装置(2)，测量装置(2)设置在待测工件(1)的圆周等分孔中，包括位移传感器(22)和Z型结构的测量旋台(27)，测量装置(2)的底面与圆周等分孔的底面B贴合，测量旋台(27)的尾部顶面与圆周等分孔的卡圈槽顶面A贴合，测量旋台(27)的端部与位移传感器(22)的接触面为坡面结构，能够旋转压缩位移传感器(22)，位移传感器(22)经数据采集系统(3)与计算机模块(4)连接；

测量装置(2)包括测量座(21)，测量旋台(27)设置在测量座(21)的内孔中，通过旋杆(29)及连接螺杆(211)连接，旋杆(29)与连接螺杆(211)之间设置有弹簧(210)；测量旋台(27)与测量座(21)之间设置有间隙；测量座(21)的上方设置有手柄球(26)，手柄球(26)通过手柄杆(25)与测量座(21)连接；测量座(21)上设置有能够限定测量旋台(27)旋转角度的限位销(28)；位移传感器(22)通过固定铜套(24)设置在测量座(21)的内孔中，包括以下步骤：

S1、安装位移传感器，使位移传感器的触头与测量旋台的端部底面贴合连接，并通过数据采集系统与计算机模块连接；

S2、使用一个标准件进行标定；

S3、将测量装置放入待测工件的圆周等分孔中，使测量装置的测量座底部与待测工件的圆周等分孔底面B贴合，此时位移传感器的触头为自由状态；然后按压测量旋台，直至测量旋台与测量座贴合，在此状态下旋转测量旋台，使测量旋台的尾部滑入待测工件的卡圈槽中，使测量旋台的尾部顶面与卡圈槽顶面A贴合；此时位移传感器的触头为压缩状态，读取位移传感器示数Out_待测工件；取出测量装置；

S4、采用比较式测量法，计算待测工件卡圈槽顶面至圆周等分孔底面的距离H，完成测量。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S3中，数据采集系统采用数字滤波算法对数据进行采样，具体为：

首先输入数据DATA[i]；然后根据经验设置两次采样信号所允许的最大偏差值A，连续两次采样值之差小于A时视为有效值，当连续两次采样值之差大于等于A时，将数据DATA[i]丢弃并使用上个数据DATA[i-1]代替此次数据DATA[i]；根据经验设置队列长度N，将连续取得的N个数据视为一个队列，随后每采集到一个新数据就放在队列末位，并去掉队列首位数据；接着将DATA[N]丢掉，对队列中的N个数据进行算术平均运算，得到其均值；最后输出均值作为采样的有效值。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S4中，待测工件卡圈槽顶面至圆周等分孔底面距离H计算如下：

H＝h₀+Out_标准件-Out_待测工件

其中，h₀为已知的标准件卡圈槽顶面至圆周等分孔底面距离，Out_标准件为标准件标定时位移传感器的示数，Out_待测工件为待测工件测量时位移传感器的示数。

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