CN117232820A - 一种精密行星减速器最大回程误差检测方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种精密行星减速器最大回程误差检测方法及装置。本发明中行星减速器的输入端固定，采用带有T型槽结构的加载杆与行星减速器的输出端相连，当齿轮转到任意位置时，均可通过水平仪调整加载杆至水平位置，便于检测到行星减速器的最大回程误差；加载杆两端采用液压缸和球头法兰加载，保证液压缸施加的力方向与力臂垂直，可确保施加力矩的精度；采用角度测量装置测量行星减速器输出端的扭转角，通过滞回曲线法获取该位置下的行星减速器的回程误差；将齿轮旋转一定的角度后，通过螺钉在加载杆T型槽内滑动和水平仪调整加载杆至水平位置，可测量齿轮任意旋转位置下的回程误差，提高行星减速器最大回程误差的检测精度。

Description

一种精密行星减速器最大回程误差检测方法及装置

技术领域

本发明涉及精密齿轮传动系统的精度测试技术领域，具体而言，尤其涉及一种精密行星减速器最大回程误差检测方法及装置。

背景技术

精密行星减速器是伺服系统的核心基础部件，其回程精度直接影响伺服系统的使役性能。回程精度是评价精密行星减速器双向传动过程中运动传递准确性的重要指标，由齿轮各旋转位置所对应的回程误差最大值(最大回程误差)决定，其中回程误差是指减速器输入轴在某个回转位置处由正向变为反向转动时输出轴运动的滞后量。

回程误差的检测一般采用滞回曲线方法，该方法是将减速器的输入端固定，输出端施加扭矩并测量转角，回程误差为±3％额定扭矩处扭转角均值之差。由于齿轮偏心误差、齿距误差等误差因素的影响，当齿轮旋转至不同位置时所测得的回程误差不同，为此需要将齿轮/输入端旋转至若干个位置后，反复检测减速器的回程误差，然而为了保证施加力矩的精度，需要保持输出端的加载杆水平，限制了齿轮旋转的位置(一般是输出端转整数圈，或者按照加载杆上螺钉的数量旋转)，致使行星减速器最大回程误差所对应的位置可能检测不到，因此亟需要一种精密行星减速器最大回程误差的检测方法及装置，便于检测到行星减速器的最大回程误差，提高最大回程误差的检测精度。

发明内容

根据上述提出的技术问题，而提供一种精密行星减速器最大回程误差检测方法及装置，便于在任意齿轮旋转位置上检测回程误差，提高最大回程误差的检测精度。

本发明采用的技术手段如下：

一种精密行星减速器最大回程误差检测装置，包括：输入端固定装置、行星减速器、行星减速器机架、角度测量装置、加载装置和工作台，所述行星减速器固定于行星减速器机架上，所述行星减速器机架通过螺栓固定在工作台上；所述行星减速器的输入轴与输入端固定装置通过刚性联轴器连接，所述输入端固定装置通过螺栓固定在工作台上；所述行星减速器的输出端与加载装置相连，所述加载装置用于对行星减速器的输出端施加扭矩，所述角度测量装置与行星减速器的输出端相连，用于测量行星减速器输出端的扭转角。

进一步地，还包括加载杆，所述行星减速器的输出端与加载杆通过螺栓连接，所述加载杆的另一侧与角度测量装置通过螺栓连接，所述加载装置设有两组，分别安装于加载杆的两侧。

进一步地，所述加载装置包括驱动机构、球头法兰和力传感器，所述驱动机构通过螺栓固定在工作台上，所述力传感器与驱动机构的输出端连接，所述球头法兰的一侧与力传感器相连，另一侧用于与加载杆的端部接触连接。

进一步地，所述加载装置所施加的力与加载杆力臂的乘积即为施加的扭矩，通过水平仪保证加载杆保持水平，并且球头法兰与加载杆的平面相切，以确保驱动机构施加的力与加载杆的力臂垂直，进一步保证施加力矩的精度，确保回程误差检测的准确性。

进一步地，所述驱动机构为液压缸。

进一步地，所述加载杆与行星减速器输出端的连接处采用T型槽结构，用于使螺栓在T型槽内滑动，确保齿轮旋转到任意位置时均可将加载杆调整至水平，即可便于检测到行星减速器的最大回程误差，提高最大回程误差的检测精度。

进一步地，所述角度测量装置包括圆光栅编码器和编码器固定机架，所述编码器固定机架的一侧与行星减速器机架相连，另一侧与圆光栅编码器的外圈相连，所述圆光栅编码器的内圈通过螺钉与加载杆相连。

进一步地，所述编码器固定机架为L型弹性支撑板，所述L型弹性支撑板的水平端与行星减速器机架通过螺钉相连，垂直端与圆光栅编码器的外圈通过螺钉相连，所述L型弹性支撑板的轴向位置根据圆光栅编码器外圈的位置进行调整，便于圆光栅编码器的安装。

本发明还提供了一种精密行星减速器最大回程误差检测装置的检测方法，包括如下步骤：

步骤1：将行星减速器、输入端固定装置、行星减速器机架、加载杆、角度测量装置和加载装置安装后，通过水平仪调整加载杆至水平位置，之后拧紧加载杆与行星减速器输出端之间连接的螺钉；

步骤2：加载杆一侧的液压缸施加力，通过力传感器和液压缸控制并记录输出扭矩，输出扭矩逐渐增加至额定扭矩，同时角度测量装置记录输出端扭转角，记录点不少于100个；

步骤3：液压缸逐渐卸力，通过力传感器和液压缸控制并记录输出扭矩，输出扭矩逐渐减小至0，同时角度测量装置记录输出端的扭转角，记录点不少于100个；

步骤4：加载杆另一侧的液压缸施加力，重复步骤2和步骤3，绘制滞回曲线，该位置下的回程误差为±3％额定扭矩处扭转角均值之差；

步骤5：将输入端固定装置、角度测量装置和加载装置整体拆卸，将加载杆与行星减速器输出端之间连接的螺钉拆卸后，旋转行星减速器输出轴一定的角度，将加载杆安装在行星减速器输出端，螺钉在加载杆T型槽内滑动，通过水平仪调整加载杆至水平位置，之后拧紧加载杆与行星减速器输出端之间连接的螺钉；

步骤6：重复步骤1-步骤5，获取该位置下的行星减速器回程误差；

步骤7：重复以上步骤，测试多个位置下的行星减速器的回程误差，最大回程误差用于评价行星减速器的回程精度。

较现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、本发明加载杆的T型槽结构可使螺栓在滑道内任意调整位置，当齿轮转到任意位置时，均可通过水平仪调整加载杆至水平位置，便于检测到行星减速器的最大回程误差，提高最大回程误差的检测精度。

2、在加载装置方面，本发明采用球头方式进行加载，保证液压缸施加的力方向与力臂垂直，可确保施加力矩的精度，提高行星减速器最大回程误差的检测精度。

3、本发明采用角度测量装置测量减速器输出端的扭转角，通过滞回曲线法获取该位置下的行星减速器的回程误差；将齿轮旋转一定的角度后，通过螺栓在加载杆T型槽内滑动和水平仪调整加载杆至水平位置，可测量齿轮任意旋转位置下的回程误差，提高行星减速器最大回程误差的检测精度。

基于上述理由本发明可在精密齿轮传动系统的精度测试等领域广泛推广。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明中的一种行星减速器最大回程误差检测装置的装配示意图。

图2为本发明中的带有T型槽结构的加载杆和球头法兰结构示意图，其中(a)为加载杆结构示意图，(b)为球头法兰结构示意图。

图3为本发明中具体实施案例中的滞回曲线示意图。

图4为本发明中具体实施案例中的回程误差曲线示意图。

图中：1、输入端固定装置；2、行星减速器；3、行星减速器机架；4、加载杆；5、圆光栅编码器；6、L型弹性支撑板；7、球头法兰；8、力传感器；9、液压缸；10、工作台。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当清楚，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员己知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是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，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制：方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其位器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

本发明提供了一种精密行星减速器最大回程误差检测装置，便于在任意齿轮旋转位置上检测回程误差，提高最大回程误差的检测精度。本发明中行星减速器的输入端固定，采用带有T型槽结构的加载杆与行星减速器的输出端相连，当齿轮转到任意位置时，均可通过水平仪调整加载杆至水平位置，便于检测到行星减速器的最大回程误差；加载杆两端采用液压缸和球头法兰加载，保证液压缸施加的力方向与力臂垂直，可确保施加力矩的精度；采用角度测量装置测量行星减速器输出端的扭转角，通过滞回曲线法获取该位置下的行星减速器的回程误差；将齿轮旋转一定的角度后，通过螺栓在加载杆T型槽内滑动和水平仪调整加载杆至水平位置，可测量齿轮任意旋转位置下的回程误差，提高行星减速器最大回程误差的检测精度。

本发明的精密行星减速器最大回程误差检测装置，包括输入端固定装置1、行星减速器2、行星减速器机架3、加载杆4、角度测量装置、加载装置和工作台10；角度测量装置包括圆光栅编码器5和L型弹性支撑板6；加载装置包括球头法兰7、力传感器8和液压缸9，装配图如图1所示。

将行星减速器2固定于行星减速器机架3上，行星减速器机架3通过螺栓固定在工作台10上；行星减速器2的输入轴与输入端固定装置1通过刚性联轴器连接，输入端固定装置1通过螺栓固定在工作台10上；行星减速器2的输出端与加载杆4通过螺栓连接，加载杆4的另一侧与角度测量装置通过螺栓连接，加载装置安装于加载杆4的两侧；由加载装置对行星减速器施加扭矩，由角度测量装置测量行星减速器输出端的扭转角。

加载装置包括球头法兰7、力传感器8和液压缸9，液压缸9通过螺栓固定在工作台10上，力传感器8与液压缸9的输出端连接，球头法兰7的下部与力传感器8相连，上方的球头用于与加载杆4的端部接触连接。两组加载装置依次安装于加载杆4的两侧，所施加的力与加载杆4力臂的乘积即为施加的扭矩，为了保证施加力矩的精度，通过水平仪保证加载杆4保持水平，并且球头法兰7与加载杆4的平面相切，可确保液压缸9施加的力与加载杆4的力臂垂直，可进一步保证施加力矩的精度，确保回程误差检测的准确。

加载杆4与行星减速器2输出端的连接处，采用T型槽结构，如图2所示，可使螺栓在T型槽内滑动，可确保齿轮旋转到任意位置时都可以将加载杆4调整至水平，即可便于检测到行星减速器2的最大回程误差，提高最大回程误差的检测精度。

角度测量装置包括圆光栅编码器5和编码器固定机架，编码器固定机架为L型弹性支撑板6，圆光栅编码器5的内圈通过螺钉与加载杆4相连，外圈通过螺钉与L型弹性支撑板6的垂直端相连，并且L型弹性支撑板6的水平端通过螺钉固定于行星减速器机架3上，L型弹性支撑板6的轴向位置可根据圆光栅编码器5外圈的位置进行调整，便于圆光栅编码器5的安装。

本发明还提供了一种精密行星减速器最大回程误差检测方法，行星减速器最大回程误差的检测步骤为：

步骤1：将行星减速器最大回程误差检测装置的行星减速器2、输入端固定装置1、行星减速器机架3、加载杆4、角度测量装置和加载装置按照图1安装后，通过水平仪调整加载杆4至水平位置，然后拧紧加载杆4与行星减速器2输出端之间连接的螺钉；

步骤2：加载杆4一侧的液压缸9施加力，通过力传感器8和液压缸9控制并记录输出扭矩，输出扭矩逐渐增加至额定扭矩，同时圆光栅编码器5记录输出端扭转角，记录点不少于100个；

步骤3：液压缸9逐渐卸力，通过力传感器8和液压缸9控制并记录输出扭矩，输出扭矩逐渐减小至0，同时圆光栅编码器5记录输出端的扭转角，记录点不少于100个；

步骤4：加载杆4另一侧的液压缸9施加力，重复步骤2和步骤3，绘制滞回曲线，如图3所示，该位置下的回程误差为±3％额定扭矩处扭转角均值之差；

步骤5：将输入端固定装置1、角度测量装置和加载装置整体拆卸，将加载杆4与行星减速器2输出端之间连接的螺钉拆卸后，旋转行星减速器2输出轴一定的角度，将加载杆4安装在行星减速器2输出端，螺钉可在加载杆T型槽内滑动，通过水平仪调整加载杆4至水平位置，然后拧紧加载杆4与行星减速器2输出端之间连接的螺钉；

步骤6：重复步骤1-步骤5，获取该位置下的行星减速器2回程误差；

步骤7：重复以上步骤，测试多个位置下的行星减速器2的回程误差，绘制回程误差曲线如图4所示，最大回程误差用于评价行星减速器2的回程精度。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (9)

1.一种精密行星减速器最大回程误差检测装置，其特征在于，包括：输入端固定装置(1)、行星减速器(2)、行星减速器机架(3)、角度测量装置、加载装置和工作台(10)，所述行星减速器(2)固定于行星减速器机架(3)上，所述行星减速器机架(3)通过螺栓固定在工作台(10)上；所述行星减速器(2)的输入轴与输入端固定装置(1)通过刚性联轴器连接，所述输入端固定装置(1)通过螺栓固定在工作台(10)上；所述行星减速器(2)的输出端与加载装置相连，所述加载装置用于对行星减速器(2)的输出端施加扭矩，所述角度测量装置与行星减速器(2)的输出端相连，用于测量行星减速器(2)输出端的扭转角。

2.根据权利要求1所述的精密行星减速器最大回程误差检测装置，其特征在于，还包括加载杆(4)，所述行星减速器(2)的输出端与加载杆(4)通过螺栓连接，所述加载杆(4)的另一侧与角度测量装置通过螺栓连接，所述加载装置设有两组，分别安装于加载杆(4)的两侧。

3.根据权利要求2所述的精密行星减速器最大回程误差检测装置，其特征在于，所述加载装置包括驱动机构、球头法兰(7)和力传感器(8)，所述驱动机构通过螺栓固定在工作台(10)上，所述力传感器(8)与驱动机构的输出端连接，所述球头法兰(7)的一侧与力传感器(8)相连，另一侧用于与加载杆(4)的端部接触连接。

4.根据权利要求3所述的精密行星减速器最大回程误差检测装置，其特征在于，所述加载装置所施加的力与加载杆(4)力臂的乘积即为施加的扭矩，通过水平仪保证加载杆(4)保持水平，并且球头法兰(7)与加载杆(4)的平面相切，以确保驱动机构施加的力与加载杆(4)的力臂垂直，进一步保证施加力矩的精度，确保回程误差检测的准确性。

5.根据权利要求3或4所述的精密行星减速器最大回程误差检测装置，其特征在于，所述驱动机构为液压缸(9)。

6.根据权利要求2、3或4所述的精密行星减速器最大回程误差检测装置，其特征在于，所述加载杆(4)与行星减速器(2)输出端的连接处采用T型槽结构，用于使螺栓在T型槽内滑动，确保齿轮旋转到任意位置时均可将加载杆(4)调整至水平，即可便于检测到行星减速器(2)的最大回程误差，提高最大回程误差的检测精度。

7.根据权利要求2所述的精密行星减速器最大回程误差检测装置，其特征在于，所述角度测量装置包括圆光栅编码器(5)和编码器固定机架，所述编码器固定机架的一侧与行星减速器机架(3)相连，另一侧与圆光栅编码器(5)的外圈相连，所述圆光栅编码器(5)的内圈通过螺钉与加载杆(4)相连。

8.根据权利要求7所述的精密行星减速器最大回程误差检测装置，其特征在于，所述编码器固定机架为L型弹性支撑板(6)，所述L型弹性支撑板(6)的水平端与行星减速器机架(3)通过螺钉相连，垂直端与圆光栅编码器(5)的外圈通过螺钉相连，所述L型弹性支撑板(6)的轴向位置根据圆光栅编码器(5)外圈的位置进行调整，便于圆光栅编码器(5)的安装。

9.一种如权利要求1-8任意一项权利要求所述的精密行星减速器最大回程误差检测装置的检测方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：将行星减速器(2)、输入端固定装置(1)、行星减速器机架(3)、加载杆(4)、角度测量装置和加载装置安装后，通过水平仪调整加载杆(4)至水平位置，之后拧紧加载杆(4)与行星减速器(2)输出端之间连接的螺钉；

步骤2：加载杆(4)一侧的液压缸(9)施加力，通过力传感器(8)和液压缸(9)控制并记录输出扭矩，输出扭矩逐渐增加至额定扭矩，同时角度测量装置记录输出端扭转角，记录点不少于100个；

步骤3：液压缸(9)逐渐卸力，通过力传感器(8)和液压缸(9)控制并记录输出扭矩，输出扭矩逐渐减小至0，同时角度测量装置记录输出端的扭转角，记录点不少于100个；

步骤4：加载杆(4)另一侧的液压缸(9)施加力，重复步骤2和步骤3，绘制滞回曲线，该位置下的回程误差为±3％额定扭矩处扭转角均值之差；

步骤5：将输入端固定装置(1)、角度测量装置和加载装置整体拆卸，将加载杆(4)与行星减速器(2)输出端之间连接的螺钉拆卸后，旋转行星减速器(2)输出轴一定的角度，将加载杆(4)安装在行星减速器(2)输出端，螺钉在加载杆(4)T型槽内滑动，通过水平仪调整加载杆(4)至水平位置，之后拧紧加载杆(4)与行星减速器(2)输出端之间连接的螺钉；

步骤6：重复步骤1-步骤5，获取该位置下的行星减速器(2)回程误差；

步骤7：重复以上步骤，测试多个位置下的行星减速器(2)的回程误差，最大回程误差用于评价行星减速器(2)的回程精度。