CN113267335B - 一种精密减速器回差测试装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种精密减速器回差测试装置，包括从左到右依次同轴连接的伺服电机、联轴器一、转矩传感器、联轴器二、角度传感器、被测精密减速器、锁紧装置，所述伺服电机、转矩传感器、角度传感器分别通过伺服电机支架、转矩传感器支架、角度传感器支架固定连接在滑板二上；锁紧装置固定连接在滑板一上；本发明通过控制电磁离合器的接合和分离来实现被测精密减速器输入端的固定和释放，通过控制伺服电机改变精密减速器输出端转角来切换测试位置，通过转矩闭环控制实现伺服电机的精确加载，整个测试过程通过工控机程控实现，实现了测试过程的全自动化，且能够准确、高效地获取精密减速器输出端任意位置的回差。

Description

一种精密减速器回差测试装置
技术领域
本发明涉及精密齿轮传动装置性能测试技术领域，更具体地说是一种精密减速器回差测试装置。
背景技术
随着我国传统产业转型升级的持续推进，以及企业自身提质降成增效的内在需求，工业机器人在生产现场的应用越来越广泛。精密减速器是工业机器人的核心部件，其回差的大小将影响整机的重复定位精度和动态性能。精密减速器的回差是指输入端方向改变时，输出端在转角上的滞后量。由于工业机器人经常做往复运动，因此精密减速器的回差对整机性能带来的影响就显得特别突出。
国家标准《GB/T 35089—2018机器人用精密齿轮传动装置试验方法》规定，采用滞回曲线法获取精密减速器的回差：将输入端锁紧，给输出端逐渐加载至额定转矩后卸载，再反向逐渐加载至额定转矩后卸载，记录输出端对应的转矩、转角值，从而可以绘制出转角关于转矩的滞回曲线，在该曲线上，取±3％额定转矩处两组交点的中点的转角差的绝对值，即为回差。由于零件的加工精度、装配工艺等因素的影响，在精密减速器输出端的不同转角处测试得到的回差大小不一定相等，因此在实际测试中，往往在其输出端一转范围内进行多处测试，且测试位置均匀分布，取测试结果的平均值或最大值作为精密减速器的回差。
现有的精密减速器回差测试装置，在精密减速器输出端一转范围内，回差的测试位置数有限，当供需双方商定的测试位置数很多时，会出现回差测试装置的测试位置数满足不了需求的情况，而且在切换测试位置的过程中，都是采用人工操作，在输出端一转范围内，存在某些测试位置未被测试而某些测试位置被重复测量的风险，导致粗大误差的产生，工业现场亟需一种可以准确、高效地获取精密减速器输出端任意位置回差的测试装置。
发明内容
本发明的目的是提供一种精密减速器回差测试装置及测试方法，本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种用于精密减速器回差测试的装置，能够克服人工切换测试位置操作繁琐的不足，准确、高效地获取精密减速器输出端任意位置的回差。
本发明的目的通过以下技术方案来实现：
一种精密减速器回差测试装置，包括从左到右依次同轴连接的伺服电机、联轴器一、转矩传感器、联轴器二、角度传感器、被测精密减速器、锁紧装置，所述伺服电机、转矩传感器、角度传感器分别通过伺服电机支架、转矩传感器支架、角度传感器支架固定连接在滑板二上；锁紧装置固定连接在滑板一上；滑板一、滑板二分别固定连接在滑块导轨组一、滑块导轨组二上，滑块导轨组一、滑块导轨组二均固定连接在平台上；被测精密减速器固定连接在安装盘上，安装盘通过精密减速器支架固定连接在平台上；转矩传感器通过转矩信号变送器与伺服电机控制器相连；伺服电机通过伺服电机驱动器与伺服电机控制器相连；角度传感器通过角度数据采集卡与工控机相连；线圈通过电磁离合控制器与工控机相连；所述伺服电机控制器与工控机相连，两者可以进行双向通信。
作为本技术方案的进一步优化，本发明一种精密减速器回差测试装置，所述锁紧装置，包括安装板、外壳、线圈、摩擦板、轴套、弹簧片、衔铁、限位体、压环、精密锁紧螺母、旋转轴、轴承一、内隔套、外隔套、轴承二、隔圈、限位机构支架、手轮、输入轴和法兰盘；外壳、线圈和摩擦板组成电磁离合器定子组件，固定连接在安装板上；衔铁通过弹簧片固定连接在轴套上，共同组成电磁离合器转子组件，轴套通过热套配合固定在旋转轴上；电磁离合器定子组件和电磁离合器转子组件之间，留有微小的间隙；限位体、压环、精密锁紧螺母、旋转轴、轴承一、内隔套、外隔套、轴承二和隔圈组成限位机构；所述限位机构，限位体固定连接在限位机构支架上，压环固定连接在限位体上，精密锁紧螺母固定连接在旋转轴上；旋转轴与轴承一和轴承二的内圈通过过盈配合安装，轴承一和轴承二安装在限位体内；轴承一和轴承二的外圈通过外隔套隔离，轴承一和轴承二的内圈通过内隔套隔离；限位体的内孔台阶和旋转轴的轴肩分别抵住轴承一的外圈和内圈，精密锁紧螺母抵住轴承二的外圈，轴承二和压环之间的间隙通过隔圈调整；输入轴通过法兰盘和限位机构的旋转轴固定连接；手轮安装在旋转轴的末端。
作为本技术方案的进一步优化，本发明一种精密减速器回差测试装置，所述转矩传感器、转矩信号变送器、伺服电机控制器、伺服电机驱动器、伺服电机之间，构成转矩闭环控制。
作为本技术方案的进一步优化，本发明一种精密减速器回差测试装置，所述工控机，在切换回差测试位置时，在伺服电机输出轴带动被测精密减速器输出端同步旋转的同时，通过角度数据采集卡获取角度传感器采集到的被测精密减速器输出端的角度实时值，形成角度闭环控制。
作为本技术方案的进一步优化，本发明一种精密减速器回差测试装置，所述滑块导轨组一和滑块导轨组二均对称设置有两个，分别固定连接在平台的上表面，滑块导轨组一和滑块导轨组二导轨上的滑块数量可根据需求设置为多个。
本发明有以下显著特点：通过控制电磁离合器的接合和分离来实现被测精密减速器输入端的固定和释放，通过控制伺服电机改变精密减速器输出端转角来切换测试位置，通过转矩闭环控制实现伺服电机的精确加载，整个测试过程通过工控机程控实现，实现了测试过程的全自动化，且能够准确、高效地获取精密减速器输出端任意位置的回差。
附图说明
下面结合附图和具体实施方法对本发明做进一步详细的说明。
图1是本发明的精密减速器回差测试装置整体结构示意图；
图2是本发明的精密减速器输入端锁紧装置结构示意图；
图3是本发明的精密减速器输入端锁紧装置中限位机构的装配结构示意图；
图4是本发明的精密减速器输入端锁紧装置中输入轴、法兰盘、旋转轴和电磁离合器转子组件的装配结构示意图；
图5是本发明的精密减速器输入端锁紧装置中电磁离合器定子组件的装配结构示意图；
图6是本发明的安装盘结构示意图；
图7是本发明的测控系统框图；
图8是本发明的回差测试流程图。
附图中标记：1、伺服电机；2、伺服电机支架；3、联轴器一；4、转矩传感器；5、联轴器二；6、角度传感器；7、安装盘；8、被测精密减速器；9、锁紧装置；9-1、安装板；9-2、外壳；9-3、线圈；9-4、摩擦板；9-5、轴套；9-6、弹簧片；9-7、衔铁；9-8、限位体；9-9、压环；9-10、精密锁紧螺母；9-11、旋转轴；9-12、轴承一；9-13、内隔套；9-14、外隔套；9-15、轴承二；9-16、隔圈；9-17、限位机构支架；9-18、手轮；9-19、输入轴；9-20、法兰盘；9-21、间隙；10、滑板一；11、滑块导轨组一；12、精密减速器支架；13、滑块导轨组二；14、角度传感器支架；15、转矩传感器支架；16、滑板二；17、平台；18、伺服电机驱动器；19、转矩信号变送器；20、角度数据采集卡；21、电磁离合控制器；22、伺服电机控制器；23、工控机。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明。为避免重复性语言，文中所述“固定连接”，可以是通过螺栓、铆钉和焊接等方式进行固定连接，本领域技术人员可以根据自身需求进行选择。
如图1至图7所示，本发明的一种精密减速器输入端锁紧装置，包括从左到右依次同轴连接的伺服电机1、联轴器一3、转矩传感器4、联轴器二5、角度传感器6、被测精密减速器8、锁紧装置9，所述伺服电机1、转矩传感器4、角度传感器6分别通过伺服电机支架2、转矩传感器支架15、角度传感器支架14固定连接在滑板二16上，所述锁紧装置9固定连接在滑板一10上，所述滑板一10、滑板二16分别固定连接在滑块导轨组一11、滑块导轨组二13上，所述滑块导轨组一11、滑块导轨组二13均固定连接在平台17上，所述被测精密减速器8固定连接在安装盘7上，安装盘7通过精密减速器支架12固定连接在平台17上。所述转矩传感器4通过转矩信号变送器19与伺服电机控制器22相连；所述伺服电机1通过伺服电机驱动器18与伺服电机控制器22相连；所述角度传感器6通过角度数据采集卡20与工控机23相连；所述线圈9-3通过电磁离合控制器21与工控机23相连；所述伺服电机控制器22与工控机23相连，两者可以进行双向通信。
所述锁紧装置9，包括安装板9-1、外壳9-2、线圈9-3、摩擦板9-4、轴套9-5、弹簧片9-6、衔铁9-7、限位体9-8、压环9-9、精密锁紧螺母9-10、旋转轴9-11、轴承一9-12、内隔套9-13、外隔套9-14、轴承二9-15、隔圈9-16、限位机构支架9-17、手轮9-18、输入轴9-19和法兰盘9-20；外壳9-2、线圈9-3和摩擦板9-4组成电磁离合器定子组件，固定连接在安装板9-1上；衔铁9-7通过弹簧片9-6固定连接在轴套9-5上，共同组成电磁离合器转子组件，轴套9-5通过热套配合固定在旋转轴9-11上；电磁离合器定子组件和电磁离合器转子组件之间，留有微小的间隙9-21；限位体9-8、压环9-9、精密锁紧螺母9-10、旋转轴9-11、轴承一9-12、内隔套9-13、外隔套9-14、轴承二9-15和隔圈9-16组成限位机构；所述限位机构，限位体9-8固定连接在限位机构支架9-17上，压环9-9固定连接在限位体9-8上，精密锁紧螺母9-10固定连接在旋转轴9-11上；旋转轴9-11与轴承一9-12和轴承二9-15的内圈通过过盈配合安装，轴承一9-12和轴承二9-15安装在限位体9-8内；轴承一9-12和轴承二9-15的外圈通过外隔套9-14隔离，轴承一9-12和轴承二9-15的内圈通过内隔套9-13隔离；限位体9-8的内孔台阶和旋转轴9-11的轴肩分别抵住轴承一9-12的外圈和内圈，精密锁紧螺母9-10抵住轴承二9-15的外圈，轴承二9-15和压环9-9之间的间隙通过隔圈9-16调整；输入轴9-19通过法兰盘9-20和旋转轴9-11固定连接；手轮9-18安装在旋转轴9-11的末端。
所述被测精密减速器8通过安装盘7固定在精密减速器支架12上的设置，有利于适配不同规格的精密减速器，在安装不同规格精密减速器时，只需要更换安装盘7。
所述转矩传感器4、转矩信号变送器19、伺服电机控制器22、伺服电机驱动器18、伺服电机1之间，构成转矩闭环控制：有利于伺服电机1加载转矩时更加精准，保证回差测试结果的精确度。
所述工控机23，在切换回差测试位置时，在伺服电机1的输出轴带动被测精密减速器8的输出端同步旋转的同时，通过角度数据采集卡20获取角度传感器6采集到的被测精密减速器8的输出端的角度实时值，形成角度闭环控制：有利于工控机23在切换回差测试位置时对转角的控制更加精准。
所述将滑板一10、滑板二16分别固定安装在滑块导轨组一11、滑块导轨组二13的设置：有助于方便被测精密减速器8的装卸，从安装盘7中卸下已完成测试的精密减速器，先断开该精密减速器的输入输出端与外界的连接，推离滑板一10和滑板二16，就可为更换新的待测精密减速器留出充足的操作空间。
所述固定连接在平台上表面的滑块导轨组一11和滑块导轨组二13均对称设置有两个：有利于滑板一10和滑板二16沿导轨方向的移动更加平稳。
所述滑块导轨组一11和滑块导轨组二12导轨上的滑块数量可根据需求设置为多个：可利于根据不同的使用需求和滑板一10和滑板二16上所装载的零部件的质量进行调整。
本发明的一种精密减速器回差测试装置，其工作原理为：
整个测试过程通过工控机23程控实现，设置回差测试的起始角度A，设置被测精密减速器8输出端一转范围内需要测试的位置数N；工控机23通过伺服电机控制器22控制伺服电机1，使伺服电机1的输出轴带动被测精密减速器8的输出端旋转A角度，到达回差测试的起始位置；工控机23通过电磁离合控制器21接通线圈9-3的电源，线圈9-3通电后产生磁场，衔铁9-7被磁场吸引，电磁离合器接合，此时，弹簧片9-6发生弹性变形，产生弹性恢复力，衔铁9-7与摩擦板9-4结合产生摩擦力阻止输入轴9-19转动，被测精密减速器8的输入端被锁紧；工控机23通过伺服电机控制器22控制伺服电机1在被测精密减速器8的输出端逐渐加载至额定转矩后卸载，再反向逐渐加载至额定转矩后卸载，工控机23记录通过转矩传感器4和角度传感器6采集到的输出端对应的转矩、转角值，绘制出转角关于转矩的滞回曲线，求出回差并保存该转角处的测试结果；工控机23通过电磁离合控制器21断开线圈9-3的电源，线圈9-3断电后磁场消失，弹簧片9-6的弹性恢复力使电磁离合器分离，被测精密减速器8输入端被释放；伺服电机1带动被测精密减速器8的输出端旋转360°/N角度，到达新的回差测试位置后进行该转角处的回差测试；当已完成测试的测试位置数等于N时，回差测试完成。
以上所述仅为本发明的优选实施方式，并不仅限于上述举例。本领域的普通技术人员，在本发明的实质范围内所做出的改进和变型，也属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种精密减速器回差测试装置，其特征在于：包括从左到右依次同轴连接的伺服电机、联轴器一、转矩传感器、联轴器二、角度传感器、被测精密减速器和锁紧装置；所述伺服电机、转矩传感器、角度传感器分别通过伺服电机支架、转矩传感器支架、角度传感器支架固定连接在滑板二上；锁紧装置固定连接在滑板一上；滑板一、滑板二分别固定连接在滑块导轨组一、滑块导轨组二上，滑块导轨组一、滑块导轨组二均固定连接在平台上；被测精密减速器固定连接在安装盘上，安装盘通过精密减速器支架固定连接在平台上；转矩传感器通过转矩信号变送器与伺服电机控制器相连；伺服电机通过伺服电机驱动器与伺服电机控制器相连；角度传感器通过角度数据采集卡与工控机相连；线圈通过电磁离合控制器与工控机相连；所述伺服电机控制器与工控机相连，能够进行双向通信；
所述锁紧装置，包括安装板、外壳、线圈、摩擦板、轴套、弹簧片、衔铁、限位体、压环、精密锁紧螺母、旋转轴、轴承一、内隔套、外隔套、轴承二、隔圈、限位机构支架、手轮、输入轴和法兰盘；外壳、线圈和摩擦板组成电磁离合器定子组件，固定连接在安装板上；衔铁通过弹簧片固定连接在轴套上，共同组成电磁离合器转子组件，轴套通过热套配合固定在旋转轴上；电磁离合器定子组件和电磁离合器转子组件之间，留有微小的间隙；限位体、压环、精密锁紧螺母、旋转轴、轴承一、内隔套、外隔套、轴承二和隔圈组成限位机构；所述限位机构，限位体固定连接在限位机构支架上，压环固定连接在限位体上，精密锁紧螺母固定连接在旋转轴上；旋转轴与轴承一和轴承二的内圈通过过盈配合安装，轴承一和轴承二安装在限位体内；轴承一和轴承二的外圈通过外隔套隔离，轴承一和轴承二的内圈通过内隔套隔离；限位体的内孔台阶和旋转轴的轴肩分别抵住轴承一的外圈和内圈，精密锁紧螺母抵住轴承二的外圈，轴承二和压环之间的间隙通过隔圈调整；输入轴通过法兰盘和限位机构的旋转轴固定连接；手轮安装在旋转轴的末端。
2.根据权利要求1所述的一种精密减速器回差测试装置，其特征在于：所述转矩传感器、转矩信号变送器、伺服电机控制器、伺服电机驱动器、伺服电机之间，构成转矩闭环控制。
3.根据权利要求1所述的一种精密减速器回差测试装置，其特征在于：所述工控机，在切换回差测试位置时，在伺服电机输出轴带动被测精密减速器输出端同步旋转的同时，通过角度数据采集卡获取角度传感器采集到的被测精密减速器输出端的角度实时值，形成角度闭环控制。
4.根据权利要求1所述的一种精密减速器回差测试装置，其特征在于：所述滑块导轨组一和滑块导轨组二均对称设置有两个，分别固定连接在平台的上表面；滑块导轨组一和滑块导轨组二导轨上的滑块数量根据需求设置为多个。
5.根据权利要求1所述的一种精密减速器回差测试装置，其特征在于：整个测试过程通过工控机程控实现，设置回差测试的起始角度A，设置被测精密减速器输出端一转范围内需要测试的位置数N；工控机通过伺服电机控制器控制伺服电机，使伺服电机的输出轴带动被测精密减速器的输出端旋转A角度，到达回差测试的起始位置；工控机通过电磁离合控制器接通线圈的电源，线圈通电后产生磁场，衔铁被磁场吸引，电磁离合器接合，此时，弹簧片发生弹性变形，产生弹性恢复力，衔铁与摩擦板结合产生摩擦力阻止输入轴转动，被测精密减速器的输入端被锁紧；工控机通过伺服电机控制器控制伺服电机在被测精密减速器的输出端逐渐加载至额定转矩后卸载，再反向逐渐加载至额定转矩后卸载，工控机记录通过转矩传感器和角度传感器采集到的输出端对应的转矩、转角值，绘制出转角关于转矩的滞回曲线，求出回差并保存该转角处的测试结果；工控机通过电磁离合控制器断开线圈的电源，线圈断电后磁场消失，弹簧片的弹性恢复力使电磁离合器分离，被测精密减速器输入端被释放；伺服电机带动被测精密减速器的输出端旋转360°/N角度，到达新的回差测试位置后进行该转角处的回差测试；当已完成测试的测试位置数等于N时，回差测试完成。
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