CN112881012A - 一种减速器检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种减速器检测装置，包括检测台以及固定在检测台上的动力加载系统、扭矩测量系统、刚性联轴器、角度测量系统、被测减速器系统和转接件，所述动力加载系统的输出端连接扭矩测量系统输入端，所述扭矩测量系统的输出端通过刚性联轴器连接角度测量系统的输入端，所述角度测量系统的输出端连接被测减速器系统，所述被测减速器系统的输入端与被测减速器系统的固定端之间还连接所述转接件。本发明的优点在于，该检测装置转配难度低，扭转刚度大，动态响应快，在数据处理时消除该固有扭转变形角度及回转间隙对测量结果的影响，有助于提高该检测装置的检测精度。

Description

一种减速器检测装置

技术领域

本发明涉及减速器检测技术领域，具体为一种减速器检测装置。

背景技术

随着当今科技的飞速发展，减速器作为一种通用的传动部件越来越多的应用于机器人、航空航天等领域，尤其是高精密减速器如RV减速器及谐波减速器作为工业机器人三大核心零部件之一，其传递精度、传动效率、可靠性等在相当程度上直接影响着各种关键装备的功能和寿命。因此对减速器的检测变得尤为重要。针对精密机器人减速器的传递误差、传动效率、扭转刚度、空程、回差等性能参数的检测，国内学者对其做了大量研究，并发明了相应的减速器性能检测试验平台。例如中国专利公开号为CN108204894A公开了一种基于双电机伺服加载的谐波减速器综合性能测试平台、中国发明专利公开号为CN106679968A公开了种精密减速器综合性能立式多自由度高精度检测仪；中国发明专利公开号为CN104880314A公开了一种RV减速器综合性能测试仪中的新型结构。

目前，大多数减速器综合性能试验台在检测减速器空程回差时，采取将减速器输入端和外壳固定，减速器输出端加载，先逐渐加载至额定转矩，再逐渐卸载至0后，反向逐渐加载至额定转矩，再逐渐卸载至0，试验过程实时同步采集转矩及转角数值。减速器输出端检测装置的配置如下：从减速器输出端依次布置角度编码器、轴式扭矩传感器、加载系统，角度编码器与扭矩传感器、扭矩传感器与加载系统之间采用弹性联轴器连接。但上述配置具有如下缺点：

1、角度编码器与轴式扭矩传感器、轴式扭矩传感器与加载系统之间采用弹性联轴器连接，弹性联轴器连接的两轴若对中不好，则会造成如下不良影响：增大传递轴系中轴承的受力，降低轴承的寿命；增大联轴器的磨损；传递轴系运转时，振动和噪声增大，运转不稳定；增大传递轴系的挠度。为消除以上不良影响，保证测试系统稳定运转，延长系统的使用寿命，需进行两次轴与轴对中误差调整，但增加了测试系统装配难度。

2、轴式扭矩传感器与两弹性联轴器的配置，因其扭转刚性低，导致其动态响应慢，即扭矩传递时会产生一个滞后角，扭矩不是立刻传递到弹性联轴器输出轴系上，而是有一个时间差，该时间差的存在造成了真实施加在减速器上的扭矩往往大于或小于扭矩传感器实际测得的扭矩，也即角度编码器测得的减速器输出轴的偏转角度(真实施加在减速器上的转矩造成的偏转角度)与轴式扭矩传感器的测量值不能同步对应，从而影响减速器滞回曲线的准确度，滞回曲线不准确，则减速器空程、回差、扭转刚度等参数也不准确，无法保证系统检测精度。

3、角度编码器测得的角度包含了减速器的扭转变形，同时还包含了减速器安装支架、减速器输出轴系等部件的扭转变形，同时陪试减速器本身的回差也会被计入，从而引入系统测量误差，同样也无法保证系统检测精度。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于如何降低系统装配难度以及提高系统检测精度。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

一种减速器检测装置，包括检测台以及固定在检测台上的动力加载系统、扭矩测量系统、刚性联轴器、角度测量系统、被测减速器系统和转接件，所述动力加载系统的输出端连接扭矩测量系统输入端，所述扭矩测量系统的输出端通过刚性联轴器连接角度测量系统的输入端，所述角度测量系统的输出端连接被测减速器系统，所述被测减速器系统的输入端与被测减速器系统的固定端之间还连接所述转接件。

该检测装置只需要一个刚性联轴器，取代了原有两个弹性联轴器的配置，进而将原有的对中误差调整次数由两次改变为一次，降低了装配难度；由于减少了一个联轴器，缩短了检测装置传递轴系的轴向尺寸，有利于保证检测装置的整体同心度，改善检测装置的受力情况，延长检测装置的使用寿命。同时，通过刚性联轴器的设置，其扭转刚度大，动态响应快，可保证减速器所承受扭矩的测量与因该扭矩而造成的扭转变形角度测量的同步性，从而保证减速器滞回曲线的准确性，滞回曲线准确，则减速器空程、回差、扭转刚度等参数也准确，进而保证了该检测装置的检测精度。

另外，通过转接件将被测减速器系统的输入端与被测减速器系统的固定端之间连接，可以直接测量出被测减速器系统输入端传递轴系的固有扭转变形角度及回转间隙，在数据处理时消除该固有扭转变形角度及回转间隙对测量结果的影响，有助于提高该检测装置的检测精度。

优选地，所述动力加载系统包括第一安装支架、电机、陪试减速器和动力输出法兰，所述第一安装支架固定在所述检测台上，所述第一安装支架上固定所述电机和陪试减速器，所述电机的输出端连接陪试减速器，所述陪试减速器的输出端通过动力输出法兰连接所述扭矩测量系统的输入端。

优选地，所述扭矩测量系统包括固定座、扭矩传感器定子、扭矩传感器转子和扭矩传感器输出轴，所述固定座固定在检测台上，所述固定座顶部固定扭矩传感器定子，所述扭矩传感器定子顶部固定有扭矩传感器转子，所述扭矩传感器转子的输入端连接所述动力加载系统的输出端，所述扭矩传感器转子的输出端通过扭矩传感器输出轴连接所述刚性联轴器输入端。

通过扭矩测量系统的输入端和输出端分别与动力加载系统的输出端和刚性联轴器的输入端设置为法兰连接，提高了该检测装置传动轴系的扭转刚度，降低了传动轴系的扭转变形角度，从而降低了扭矩的波动；同时提高了该检测装置的动态响应，保证了扭矩测量和角度测量的同步性，提高了该检测装置的检测精度；同时还由于法兰型转子轴向尺寸短，以及刚性联轴器扭转刚度高且只有一个，大大提高了该检测装置传动轴系的扭转刚性，另外，高刚性意味着高动态响应，即扭矩传递没有时间差，保证了减速器所承受扭矩的测量与因该扭矩而造成的扭转变形角度测量的同步性，保证了减速器滞回曲线的准确性，提高了扭转刚度、空程、回差等参数测量的准确性，大大提高了该检测装置的检测精度。

优选地，所述角度测量系统包括第二安装支架、动力传递轴、第一连接法兰和角度编码器，所述第二安装支架固定在所述检测台上，所述第二安装支架上固定所述动力传递轴，所述动力传递轴的输入端连接所述刚性联轴器输出端，所述动力传递轴的输出端通过第一连接法兰连接所述被测减速器系统输入端，所述动力传递轴上设置有角度编码器。

优选地，所述动力传递轴包括传递芯轴和传递孔轴，所述传递芯轴通过交叉滚子轴承固定在第二安装支架上，所述传递芯轴的输入端连接所述刚性联轴器输出端，所述传递芯轴的输出端外侧套设所述传递孔轴，所述传递芯轴和传递孔轴输出端侧面通过第一连接法兰连接所述被测减速器系统输入端，所述角度编码器设置在传递孔轴上。

优选地，所述传递芯轴通过交叉滚子轴承固定在第二安装支架上。

优选地，所述第二安装支架上还固定有密封罩。

优选地，所述被测减速器系统包括第三安装支架、被测减速器和第二连接法兰，所述第三安装支架能够移动的固定在检测台上，所述第三安装支架上设置所述被测减速器，所述被测减速器的输入端通过第二连接法兰连接所述角度测量系统的输出端，所述转接件固定在第三安装支架和第二连接法兰之间；通过转接件将被第三安装支架和第二连接法兰间连接，可以直接测量出被测减速器系统输入端传递轴系的固有扭转变形角度及回转间隙，在数据处理时消除该固有扭转变形角度及回转间隙对测量结果的影响，有助于提高该检测装置的检测精度。

优选地，所述检测台上固定有平行的导轨，所述导轨上固定有能够移动的滑块，所述滑块顶部固定有底板，所述底板上表面固定第三安装支架，所述底板下表面固定有能够锁紧导轨的导轨锁紧器。

优选地，所述检测台上设置能够与动力加载系统、扭矩测量系统以及角度测量系统固定端配合的导向平键和多个水平调节支架；保证该检测装置在安装时严格对中，工作时轴之间不产生相对偏移，提高检测装置的精度和寿命。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、该检测装置只需要一个刚性联轴器，取代了原有两个弹性联轴器的配置，进而将原有的对中误差调整次数由两次改变为一次，降低了装配难度；由于减少了一个联轴器，缩短了检测装置传递轴系的轴向尺寸，有利于保证检测装置的整体同心度，改善检测装置的受力情况，延长检测装置的使用寿命。同时，通过刚性联轴器的设置，其扭转刚度大，动态响应快，可保证减速器所承受扭矩的测量与因该扭矩而造成的扭转变形角度测量的同步性，从而保证减速器滞回曲线的准确性，滞回曲线准确，则减速器空程、回差、扭转刚度等参数也准确，进而保证了该检测装置的检测精度。

另外，通过转接件将被测减速器系统的输入端与被测减速器系统的固定端之间连接，可以直接测量出被测减速器系统输入端传递轴系的固有扭转变形角度及回转间隙，在数据处理时消除该固有扭转变形角度及回转间隙对测量结果的影响，有助于提高该检测装置的检测精度。

2、通过扭矩测量系统的输入端和输出端分别与动力加载系统的输出端和刚性联轴器的输入端设置为法兰连接，提高了该检测装置传动轴系的扭转刚度，降低了传动轴系的扭转变形角度，从而降低了扭矩的波动；同时提高了该检测装置的动态响应，保证了扭矩测量和角度测量的同步性，提高了该检测装置的检测精度；同时还由于法兰型转子轴向尺寸短，以及刚性联轴器扭转刚度高且只有一个，大大提高了该检测装置传动轴系的扭转刚性，另外，高刚性意味着高动态响应，即扭矩传递没有时间差，保证了减速器所承受扭矩的测量与因该扭矩而造成的扭转变形角度测量的同步性，保证了减速器滞回曲线的准确性，提高了扭转刚度、空程、回差等参数测量的准确性，大大提高了该检测装置的检测精度。

3、通过导向平键和水平调节支架的设置，保证该检测装置在安装时严格对中，工作时轴之间不产生相对偏移，提高检测装置的精度和寿命。

附图说明

图1为本发明实施例的一种减速器检测装置的结构示意图；

图2为本发明实施例的另一结构示意图；

图3为图2的主视图；

图4为本实施例角度测量系统的剖视图。

具体实施方式

为便于本领域技术人员理解本发明技术方案，现结合说明书附图对本发明技术方案做进一步的说明。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是通信；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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

参阅图1至图3，本实施例公开了一种减速器检测装置，包括检测台1以及固定在检测台1上的动力加载系统2、扭矩测量系统3、刚性联轴器4、角度测量系统5、被测减速器系统6和转接件7，所述动力加载系统2的输出端连接扭矩测量系统3的输入端，所述扭矩测量系统3的输出端通过刚性联轴器4连接角度测量系统5的输入端，在本实施例中，所述刚性联轴器4为夹壳式联轴器；所述角度测量系统5的输出端连接被测减速器系统6，所述被测减速器系统6的输入端与被测减速器系统6的固定端之间还连接所述转接件7。

该检测装置只需要一个刚性联轴器4，取代了原有两个弹性联轴器的配置，进而将原有的对中误差调整次数由两次改变为一次，降低了装配难度；由于减少了一个联轴器，缩短了检测装置传递轴系的轴向尺寸，有利于保证检测装置的整体同心度，改善检测装置的受力情况，延长检测装置的使用寿命。同时，通过刚性联轴器4的设置，其扭转刚度大，动态响应快，可保证减速器所承受扭矩的测量与因该扭矩而造成的扭转变形角度测量的同步性，从而保证减速器滞回曲线的准确性，滞回曲线准确，则减速器空程、回差、扭转刚度等参数也准确，进而保证了该检测装置的检测精度。

另外，通过转接件7将被测减速器系统6的输入端与被测减速器系统6的固定端之间连接，可以直接测量出被测减速器系统6输入端传递轴系的固有扭转变形角度及回转间隙，在数据处理时消除该固有扭转变形角度及回转间隙对测量结果的影响，有助于提高该检测装置的检测精度。

所述动力加载系统2包括第一安装支架21、电机22、陪试减速器23和动力输出法兰24，所述第一安装支架21固定在所述检测台1上，所述第一安装支架21上固定所述电机22和陪试减速器23，所述电机22的输出端连接陪试减速器23，所述陪试减速器23的输出端通过动力输出法兰24连接所述扭矩测量系统3的输入端。

所述扭矩测量系统3包括固定座31、扭矩传感器定子32、扭矩传感器转子33和扭矩传感器输出轴34，所述固定座31固定在检测台1上，所述固定座31顶部固定扭矩传感器定子32，所述扭矩传感器定子32顶部固定有扭矩传感器转子33，在本实施例中，所述扭矩传感器转子33为法兰型转子，所述扭矩传感器转子33的输入端连接动力输出法兰24，所述扭矩传感器转子33的输出端通过扭矩传感器输出轴34连接所述刚性联轴器4输入端，通过扭矩测量系统3的输入端和输出端分别与动力加载系统2的输出端和刚性联轴器4的输入端设置为法兰连接，提高了该检测装置传动轴系的扭转刚度，降低了传动轴系的扭转变形角度，从而降低了扭矩的波动；同时提高了该检测装置的动态响应，保证了扭矩测量和角度测量的同步性，提高了该检测装置的检测精度；同时还由于法兰型转子轴向尺寸短，以及刚性联轴器4扭转刚度高且只有一个，大大提高了该检测装置传动轴系的扭转刚性，另外，高刚性意味着高动态响应，即扭矩传递没有时间差，保证了减速器所承受扭矩的测量与因该扭矩而造成的扭转变形角度测量的同步性，保证了减速器滞回曲线的准确性，提高了扭转刚度、空程、回差等参数测量的准确性，大大提高了该检测装置的检测精度。

参阅图4，所述角度测量系统5包括第二安装支架51、交叉滚子轴承52、动力传递轴53、第一连接法兰54、角度编码器55和密封罩56，所述第二安装支架51固定在所述检测台1上，所述第二安装支架51上通过交叉滚子轴承52固定所述动力传递轴53，所述动力传递轴53的输入端连接所述刚性联轴器4的输出端，所述动力传递轴53的输出端通过第一连接法兰54连接所述被测减速器系统6的输入端，所述动力传递轴53上设置有角度编码器55，所述第二安装支架51上还固定有用于密封角度编码器55的密封罩56。

进一步的，所述动力传递轴53包括传递芯轴531和传递孔轴532，所述传递芯轴531通过交叉滚子轴承52固定在第二安装支架51上，所述传递芯轴531的输入端连接所述刚性联轴器4的输出端，所述传递芯轴531的输出端外侧套设所述传递孔轴532，所述传递芯轴531和传递孔轴532输出端侧面通过第一连接法兰54连接所述被测减速器系统6的输入端，所述角度编码器55设置在传递孔轴532外侧上。

所述被测减速器系统6包括导轨61、滑块62、底板63、第三安装支架64、导轨锁紧器65、被测减速器66和第二连接法兰67，所述检测台1上固定有平行的导轨61，所述导轨61上固定有能够移动的滑块62，所述滑块62顶部固定有底板63，所述底板63上表面固定第三安装支架64致使所述第三安装支架64能够移动的固定在检测台1上，所述底板63下表面固定有能够锁紧导轨61的导轨锁紧器64，用于限制底板63在导轨61上的位置；所述第三安装支架64上设置所述被测减速器66，所述被测减速器66的输入端通过第二连接法兰67连接第一连接法兰54。

所述转接件7固定在第三安装支架64和第二连接法兰67之间，通过转接件7将被第三安装支架64和第二连接法兰67间连接，可以直接测量出被测减速器系统6输入端传递轴系的固有扭转变形角度及回转间隙，在数据处理时消除该固有扭转变形角度及回转间隙对测量结果的影响，有助于提高该检测装置的检测精度。

进一步的，所述检测台1上设置能够与第一安装支架21、固定座31以及第二安装支架51底面配合的导向平键8以及侧面配合的多个水平调节支架9，所述水平调节支架9包括支架座91和调节螺丝92，所述支架座91固定在第一安装支架21、固定座31以及第二安装支架51底部两侧的检测台1上，所述支架座91上设置有能够抵接第一安装支架21、固定座31以及第二安装支架51的调节螺丝92。具体的，在第一安装支架21、固定座31以及第二安装支架51安装时，通过导向平键8对其水平轴向方向进行误差预调整，然后通过转动调节螺丝92对第一安装支架21、固定座31以及第二安装支架51的水平纵向方向进行误差精确调整，另外，第一安装支架21、固定座31以及第二安装支架51的竖直对中误差通过人工刮研或垫垫片的方式改变其高度来调整，进而保证该检测装置在安装时严格对中，工作时轴之间不产生相对偏移，提高检测装置的精度和寿命。

本实施例的检测过程如下：

步骤1：先通过导向平键8对其水平轴向方向进行误差预调整，然后通过转动调节螺丝92对第一安装支架21、固定座31以及第二安装支架51的水平纵向方向进行误差精确调整，完成第一安装支架21、固定座31以及第二安装支架51；

步骤2：将被测减速器66安装在第三安装支架64上，再将第二连接法兰67与被测减速器66输出端连接，通过滑块62在导轨61上移动，进而通过底板63带动第三安装支架64向角度测量系统5上的第一连接法兰54移动；

步骤3：当第二连接法兰67与第一连接法兰54连接后，通过导轨锁紧器64对底板63进行锁紧固定，进而对第三安装支架64进行锁紧固定；

步骤4：驱动电机22带动陪试减速器23对被测减速器66进行加载，逐渐加载至额定转矩，再逐渐卸载至0后，反向逐渐加载至额定转矩，再逐渐卸载至0，试验过程通过扭矩测量系统3和角度编码器55实时同步采集转矩及转角数值，根据转矩对应转角数值，绘制以转矩载荷为纵坐标，以扭转角度为纵坐标的滞回曲线。

步骤5：从滞回曲线中读出被测减速器66的扭转刚度、空程、回差等数值。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

以上所述实施例仅表示发明的实施方式，本发明的保护范围不仅局限于上述实施例，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明保护范围。

Claims (10)

1.一种减速器检测装置，其特征在于：包括检测台以及固定在检测台上的动力加载系统、扭矩测量系统、刚性联轴器、角度测量系统、被测减速器系统和转接件，所述动力加载系统的输出端连接扭矩测量系统输入端，所述扭矩测量系统的输出端通过刚性联轴器连接角度测量系统的输入端，所述角度测量系统的输出端连接被测减速器系统，所述被测减速器系统的输入端与被测减速器系统的固定端之间还连接所述转接件。

2.根据权利要求1所述的一种减速器检测装置，其特征在于：所述动力加载系统包括第一安装支架、电机、陪试减速器和动力输出法兰，所述第一安装支架固定在所述检测台上，所述第一安装支架上固定所述电机和陪试减速器，所述电机的输出端连接陪试减速器，所述陪试减速器的输出端通过动力输出法兰连接所述扭矩测量系统的输入端。

3.根据权利要求1所述的一种减速器检测装置，其特征在于：所述扭矩测量系统包括固定座、扭矩传感器定子、扭矩传感器转子和扭矩传感器输出轴，所述固定座固定在检测台上，所述固定座顶部固定扭矩传感器定子，所述扭矩传感器定子顶部固定有扭矩传感器转子，所述扭矩传感器转子的输入端连接所述动力加载系统的输出端，所述扭矩传感器转子的输出端通过扭矩传感器输出轴连接所述刚性联轴器输入端。

4.根据权利要求1所述的一种减速器检测装置，其特征在于：所述角度测量系统包括第二安装支架、动力传递轴、第一连接法兰和角度编码器，所述第二安装支架固定在所述检测台上，所述第二安装支架上固定所述动力传递轴，所述动力传递轴的输入端连接所述刚性联轴器输出端，所述动力传递轴的输出端通过第一连接法兰连接所述被测减速器系统输入端，所述动力传递轴上设置有角度编码器。

5.根据权利要求4所述的一种减速器检测装置，其特征在于：所述动力传递轴包括传递芯轴和传递孔轴，所述传递芯轴通过交叉滚子轴承固定在第二安装支架上，所述传递芯轴的输入端连接所述刚性联轴器输出端，所述传递芯轴的输出端外侧套设所述传递孔轴，所述传递芯轴和传递孔轴输出端侧面通过第一连接法兰连接所述被测减速器系统输入端，所述角度编码器设置在传递孔轴上。

6.根据权利要求5所述的一种减速器检测装置，其特征在于：所述传递芯轴通过交叉滚子轴承固定在第二安装支架上。

7.根据权利要求5所述的一种减速器检测装置，其特征在于：所述第二安装支架上还固定有密封罩。

8.根据权利要求1所述的一种减速器检测装置，其特征在于：所述被测减速器系统包括第三安装支架、被测减速器和第二连接法兰，所述第三安装支架能够移动的固定在检测台上，所述第三安装支架上设置所述被测减速器，所述被测减速器的输入端通过第二连接法兰连接所述角度测量系统的输出端，所述转接件固定在第三安装支架和第二连接法兰之间。

9.根据权利要求8所述的一种减速器检测装置，其特征在于：所述检测台上固定有平行的导轨，所述导轨上固定有能够移动的滑块，所述滑块顶部固定有底板，所述底板上表面固定第三安装支架，所述底板下表面固定有能够锁紧导轨的导轨锁紧器。

10.根据权利要求1所述的一种减速器检测装置，其特征在于：所述检测台上设置能够与动力加载系统、扭矩测量系统以及角度测量系统固定端配合的导向平键和多个水平调节支架。

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