CN206832464U - 一种精密减速机构刚性检测设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型揭示了一种精密减速机构刚性检测设备，其特征在于：所述精密减速机构刚性检测设备包括组合驱动单元、扭矩检测单元和角度检测单元；减速机构包括输入轴和输出轴；组合驱动单元的输出轴和减速机构的输出轴之间安装扭矩检测单元；角度检测单元包括第一固定盘、光栅、光栅读数头；光栅安装在第一固定盘上，第一固定盘安装在减速机构的输出轴上，光栅在光栅读数头的检测范围内。本实用新型的有益效果：该装置通过扭转检测单元和角度检测单元可以检测得出减速机的刚性指标，且角度精度可以达到1arcsec。

Description

一种精密减速机构刚性检测设备

技术领域：

本实用新型涉及一种工业机器人的检测领域，更具体地说，涉及一种精密减速机刚性检测设备。

背景技术：

精密减速机构是高新智能技术工业机器人的重要部件，它主要应用在工业机器人的关节上来完成精密的操作指令，是整个机器人控制的中间环节。一般使用弹簧常数和空转角这两个指标来衡量减速机构的刚性，这种精密减速机具有很优异的刚性，弹簧常数以N.m/arcmin为单位，空转角检测值则一般在1arcmin范围内，检测精度要求达到1arcsec级别，所以给相应的检测系统精度也提出了很高的要求。

实用新型内容：

针对现有技术存在的上述问题，本实用新型的目的是提供一种精密减速机构的刚性检测设备。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：一种精密减速机构刚性检测设备，其特征在于：所述精密减速机构刚性检测设备包括组合驱动单元、扭矩检测单元和角度检测单元；减速机构包括输入轴和输出轴；组合驱动单元的输出轴和减速机构的输出轴之间安装扭矩检测单元；角度检测单元包括第一固定盘、光栅、光栅读数头；光栅安装在第一固定盘上，第一固定盘安装在减速机构的输出轴上，光栅在光栅读数头的检测范围内。

在一个实施例中，所述扭矩检测单元包括扭矩传感器，所述第一固定盘与所述减速机构的输出轴同步转动。

在一个实施例中，所述精密减速机构刚性检测设备还包括第二固定盘，所述光栅读数头安装在第二固定盘上，第二固定盘安装在所述减速机构的外壳上静止不动；所述光栅为圆光栅。

在一个实施例中，所述精密减速机构刚性检测设备还包括锁紧单元，锁紧单元包括锁紧轴和平键，在所述减速机构的输入轴上设有与平键匹配的平键槽，平键安装在平键槽中；锁紧轴锁紧所述减速机构的输入轴的第一端面。

在一个实施例中，所述精密减速机构刚性检测设备还包括数据采集器和数据处理器，所述光栅读数头读出的数据通过数据采集器的采集后输入数据处理器进行处理；光栅读数头、数据采集器和数据处理器之间都为电性连接。

在一个实施例中，所述组合驱动单元和所述减速机构都水平安装在检测平台上。

在一个实施例中，所述圆光栅的分辨率为1--1.37arcsec范围之间。

本实用新型的有益效果：该装置通过扭转检测单元和角度检测单元可以检测得出减速机的刚性指标，且角度精度可以达到1-1.37arcsec之间。

附图说明

本实用新型上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变的更加明显，在附图中相同的附图标记始终表示相同的特征，其中：

图1为精密减速机刚性检测设备一实施例的装配示意图；

图2为精密减速机刚性检测设备一实施例的检测结果回滞曲线图：图2的图表中横坐标代表减速机构输出轴被施加的扭矩(单位：N.m)，纵坐标为减速机构输出轴转过的角度(单位：arcsec)

图中：1－组合驱动单元；2－扭矩检测单元；3－光栅固定盘；4－光栅；5－光栅读数头；6－读数头固定盘；7－减速机构；8－固定连接座；9－锁紧轴；10－平键，11－减速机构的输入轴，12－减速机构的输出轴；13－组合驱动单元的输出轴；14－螺纹件。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本实用新型。应理解，这些实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。此外应理解，在阅读了本实用新型讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本实用新型作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

参考图1并结合图2，图1揭示了精密减速机刚性检测设备一实施例的装配示意图；为了达到上述目的，一实施例中设计了一套精密减速机构刚性检测设备。首先，用过盈配合的平键(10)与锁紧轴(9)固定减速机构的输入轴(11)。减速机构的输入轴(11)上设有与平键(10)匹配的平键槽；平键(10)放入减速机构的输入轴的平键槽内，防止减速机构的输入轴(11)转动；锁紧轴(9)通过螺纹件(14)与固定连接座(8)连接，锁紧减速机构的输入轴(11)的第一端面，防止锁紧减速机构的输入轴(11)轴向窜动。

继续参考图1并结合图2，减速机构的输出轴(12)上配装光栅(4)以检出转动角度信号。在检测平台上水平对置安装一套减速机构(7)和组合驱动单元(1)，组合驱动单元的输出轴(13)与减速机构的输出轴(12)之间安装有扭转检测单元(2)以检出扭矩信号。控制组合驱动单元(1)向减速机构的输出轴(12)施加正、反相的交变扭矩，减速机构的输出轴(12)则以正、反向随动转过一定的角度。设定扭矩最大绝对值为减速机构的额定扭矩，同时采集扭矩检测单元(2)和光栅(4)的信号，经过数据处理终端进行运算，得出减速机构的一个完整运行周期(输出轴扭矩从反向额定扭矩连续减小到0，然后连续增大到正向额定扭矩，再连续减小到0，最后连续增大到反向额定扭矩)的回滞曲线，进而计算出减速机构的弹簧常数和空转角。弹簧常数是指在回滞曲线中输出轴扭转角与所施加扭矩的比值，空转角是指在额定扭矩的±5％处的回滞曲线宽度的中间点之间的角度。

作为一个优选，组合驱动单元(1)可以选择伺服电机配减速机来进行检测系统的扭矩输入。

作为一个优选，扭矩检测单元(2)可以选择扭矩传感器。组合驱动单元的输出轴(13)可以通过扭矩传感器与减速机构的输出轴(12)连接，要求装配后的同轴度达到Φ0.05mm以内。扭矩传感器负责采集减速机构的输出轴(12)被施加的扭矩信号。

作为一个优选，光栅(4)可以选择型号为雷尼绍RESM20USA150的圆光栅，用来检测系统采集输出轴转动角度信号。圆光栅可以通过光栅固定盘(3)与减速机构输出轴(12)连接并同步转动，此款圆光栅分辨率的范围为1--1.37arcsec之内，可以采用锥度定位安装，安装时需要手动调平，可确保数据采集误差在±1.49arcsec以内。

同时，光栅读数头(5)可以通过读数头固定盘(6)与减速机构(7)的外壳固定并保持静止。光栅读数头(5)可以将采集到的转动角度信号再经SI-NN-0400-100细分盒过滤处理后提供给数据处理终端。

检测系统安装完成后，向组合驱动单元(1)施加控制命令，对减速机构输出轴(12)进行正、反向交变转动，逐渐调节增大振幅，直到使采集到的回滞曲线中显示最大扭矩达到减速机构的额定扭矩为止，待系统运转平稳后，检出回滞曲线。然后按下列公式计算得出刚性指标：

1、弹簧常数α

α＝Ta/Am

Ta——被检测减速机的额定扭矩(回滞曲线中的最大扭矩值)；

Am——被检测减速机的输出轴承受正向额定扭矩时，转过的角度(回滞曲线中的最大角度值，见图2)。

2、空转角At

At＝A1–A2

A1——回滞曲线中横坐标+5％额定扭矩处两交点的中点，见图2；

A2——回滞曲线中横坐标-5％额定扭矩处两交点的中点，见图2。

上述实施例是提供给熟悉本领域内的人员来实现或使用本实用新型的，熟悉本领域的人员可在不脱离本实用新型的实用新型思想的情况下，对上述实施例做出种种修改或变化，因而本实用新型的保护范围并不被上述实施例所限，而应该是符合权利要求书提到的创新性特征的最大范围。

Claims (7)

1.一种精密减速机构刚性检测设备，其特征在于：所述精密减速机构刚性检测设备包括组合驱动单元、扭矩检测单元和角度检测单元；减速机构包括输入轴和输出轴；组合驱动单元的输出轴和减速机构的输出轴之间安装扭矩检测单元；角度检测单元包括第一固定盘、光栅、光栅读数头；光栅安装在第一固定盘上，第一固定盘安装在减速机构的输出轴上，光栅在光栅读数头的检测范围内。

2.根据权利要求1所述的精密减速机构刚性检测设备，其特征在于：所述扭矩检测单元包括扭矩传感器，所述第一固定盘与所述减速机构的输出轴同步转动。

3.根据权利要求2所述的精密减速机构刚性检测设备，其特征在于：所述精密减速机构刚性检测设备还包括第二固定盘，所述光栅读数头安装在第二固定盘上，第二固定盘安装在所述减速机构的外壳上静止不动；所述光栅为圆光栅。

4.根据权利要求3所述的精密减速机构刚性检测设备，其特征在于：所述精密减速机构刚性检测设备还包括锁紧单元，锁紧单元包括锁紧轴和平键，在所述减速机构的输入轴上设有与平键匹配的平键槽，平键安装在平键槽中；锁紧轴锁紧所述减速机构的输入轴的第一端面。

5.根据权利要求4所述的精密减速机构刚性检测设备，其特征在于：所述精密减速机构刚性检测设备还包括数据采集器和数据处理器，所述光栅读数头读出的数据通过数据采集器的采集后输入数据处理器进行处理；在所述光栅读数头、数据采集器和数据处理器之间都为电性连接。

6.根据权利要求1-5中任一所述的精密减速机构刚性检测设备，其特征在于：所述组合驱动单元和所述减速机构都水平安装在检测平台上。

7.根据权利要求3所述的精密减速机构刚性检测设备，其特征在于：所述圆光栅的分辨率为1-1.37arcsec之间。