CN208443578U - 机器人用减速器角位移测量装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种机器人用减速器角位移测量装置，其特征在于，包括设于工作台上依次排列的零角度修正电机、旋转编码器一、被测减速器、旋转编码器二及加载系统，零角度修正电机、旋转编码器一、被测减速器、旋转编码器二、加载系统均可在工作台上沿轴运动，且测试时通过轴连接，加载系统的轴外端垂直连接加载力臂，加载力臂任意一端的底部设有悬挂砝码，悬挂砝码设于电动升降装置上。本实用新型针对机器人用减速器的空程、背隙、扭转刚度等微量角位移性能的测试，通过上位机控制升降装置，自动完成多量程加载过程；加载过程中无冲击，加载力臂倾斜时能通过驱动电机进行水平修正，保证加载力矩的精度；可分别测量输入端和输出端的角位移数据。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种机器人用减速器角位移测量装置，属于齿轮或传动机构的测试技术领域。
背景技术
如1-3为现有机器人用减速器角位移测量装置的主视图，其包括设于工作台1上依次通过轴连接的制动装置9、被测减速器4、旋转编码器一3，旋转编码器一3的轴的外端与加载力臂8的中部固定连接，测试时(如图3所示)，加载力臂8任意一端的底部设有砝码10。这种结构的减速器角位移测量装置存在以下缺陷：
1.需要人工搬取砝码进行加减负载操作，加载操作不便；
2.在加载过程中容易产生震荡，影响测试精度；
3.只采用一个旋转编码器，只能进行部分角位移测试项目；
4.在安装被测减速器时，需要大量的工作量进行被测减速器的定位安装。
此外，现有减速器角位移测量装置还有以下结构：
公开号为CN104567741B的专利《一种新型角位移测量装置及其测量方法》公开了一种角位移测量装置，属于测量装置领域。本发明的优点有：1、测试精度高；2、制作难度低；3、生产周期短；4、生产成本低。该系统组成为：转轴、激光光源、遮光器、面阵感光器件组及数据处理模块。该角位移测量装置虽然具有角位移测量的功能，但是其主要的测量对象针对的是小型的光学转角编码器类，在工作状态时无需加载的传感器设备。其功能不适用于机器人用减速器测试这类，既需要高精度的角位移测量功能，同时也能够对测量对象施加稳定的转矩类负载功能的应用场合。
公开号为CN102692195B的专利《一种转角测量装置》公开了一种转角测量装置，应用于被测目标的转角及转速的测量。该装置由：偏心装置和测量系统组成。本发明的优点有：1、结构简单，安装便捷；2、算法简单数据处理量小；3、可360°连续角位移测量；4、可测量高速主轴转速。该转角测量装置主要应用的测试对象也是微型的角位移传感器和转速传感器，其测试原理和测试功能均针对的是无需加载的测量状态。与专利一的情况相同，本专利二的测试功能不适用于机器人用减速器的测试需求。由于其安装位置有限，无法适用于机器人用减速器的测量安装，且其垂直安装的测量方式，无法适应机器人用减速器稳定加载的需要。
公开号为CN103091102B的专利《一种机器人减速器传动性能综合测试装置》公开了一种机器人减速器传动性能综合测试装置。其构成包括：底座、驱动电机、第一联轴器、减速器输入端扭矩角位移传感器、第二联轴器、待试减速器、第三联轴器、减速器输出端扭矩角位移传感器、第四联轴器和制动器。本发明优点有：1、测试功能完善；2、测试精度高。该机器人减速器传动性能综合测试装置虽然具有对机器人用减速器的输入输出转矩和转速的测量功能，但是经过对其工装结构和应用的主要测量器件进行分析后可以得出结论。由于本专利应用的转矩转速传感器主要测测量对象为稳定的转矩和较高的转速，但转矩转速传感器由于其测量转速用的每转脉冲数一般在1024pul/r以内。同时本测量装置的加载设备为磁粉制动器，低速电机与磁粉制动器的组合无法达到稳定的静态加载功能。故本专利涉及的测量设备不适用于机器人用减速器的角位移测量，而更适合于机器人用减速器在高转速驱动下的性能测试分析。
现有具有类似功能的产品使用单编码器结构，只能测量减速器的扭矩刚度。通过人工在平衡臂上挂砝码进行加载。加载产生的震荡会干扰平衡臂的稳定，降低了测量的精度。
发明内容
本实用新型所要解决的问题是：提供一种机器人用减速器角位移测量装置。通过使用该测量装置，可以降低减速器角位移测试的安装工作强度、简化测试过程、提高测试精度、扩展测试功能。
为了解决上述问题，本实用新型提供了一种机器人用减速器角位移测量装置，其特征在于，包括设于工作台上依次排列的零角度修正电机、旋转编码器一、被测减速器、旋转编码器二及加载系统，零角度修正电机、旋转编码器一、被测减速器、旋转编码器二、加载系统均可在工作台上沿轴运动，且测试时通过轴连接，加载系统的轴外端垂直连接加载力臂，加载力臂任意一端的底部设有悬挂砝码，悬挂砝码设于电动升降装置上；被测减速器的输入端与旋转编码器一连接，输出端与旋转编码器二连接。
该机器人用减速器角位移测量装置由“定位驱动部分”、“测量部分”、“工装部分”、“加载部分”和“控制系统”组成。
1.定位驱动部分：本部分由伺服电机驱动的减速器搭配制动器组成。该部分不仅具有修正减速器初始角度的功能(用于修正测量零位)，还可以驱动减速器的输入端，按设定的转速匀速运转。
2.测量部分：本部分由2台高精度角位移传感器组成，分别安装在减速器的2端。通过2台角位移传感器，可以分别测量机器人用减速器输入输出端的角位移数值用于试验分析。
3.工装部分：本部分装置由三维安装平台及数种不同规格的安装轴连接件组成。三维安装平台便于有机座的机器人传感器的工装定位。
4.加载部分：本部分通过数台伺服系统控制的升降机构，可控制力臂上悬挂的砝码加载状态，实现电动多量程加载并可通过专用安装机构实现与负载的连接和脱离。当与负载机构连接时，可以进行机器人用减速器的带载试验项，如：扭矩刚度、启动转矩和背隙等。当与负载机构脱开连接时，可以进行：空程、传动误差(动态法)等项目的测试。
5.控制系统：本部分由配电柜和控制柜及上位工控机组成。通过工控机上的测控软件，可以实现：整个测量系统的运行状态控制、减速器初始零位角度的调整、驱动减速器运转、对减速器加载控制、读取角位移及加载数值的读取等功能。将试验时所需的参数及测量装置的状态直观的反映在上位工控机的主界面上。
本实用新型主要针对的测量功能为机器人用减速器的空程、背隙、扭转刚度等微量角位移性能的测试，与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：
1.通过上位机控制升降装置，自动完成多量程加载过程；
2.加载过程中无冲击，加载力臂倾斜时能通过驱动电机进行水平修正，保证加载力矩的精度；
3.使用了2个弧秒级的角位移传感器，可以分别测量输入端和输出端的角位移数据，应用试验项目更广泛；
4.被测减速器安装位置三维可调节，减速器正反位置可翻转，各部件之间采用可拆卸的刚性连接。降低了安装强度，减小了传动误差。
附图说明
图1为现有机器人用减速器角位移测量装置的主视图；
图2为图1的右视图；
图3为现有机器人用减速器角位移测量装置测量时的右视图；
图4为本实用新型提供的机器人用减速器角位移测量装置的主视图；
图5、6为机器人用减速器角位移测试装置加载过程的示意图。
具体实施方式
为使本实用新型更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。
实施例
如图4所示，为本实用新型提供的一种机器人用减速器角位移测量装置，其包括设于工作台1上依次排列的零角度修正电机2、旋转编码器一3、被测减速器4、旋转编码器二5及加载系统6，零角度修正电机2、旋转编码器一3、被测减速器4、旋转编码器二5、加载系统6的底部均设有滚轮，与工作台1上沿轴设置的轨道相配合。测试时，各部件通过轴连接，加载系统6的轴外端垂直连接加载力臂8，加载力臂8任意一端的底部设有悬挂砝码11，悬挂砝码11设于电动升降装置7上；被测减速器4的输入端与旋转编码器一3连接，输出端与旋转编码器二5连接。初始状态时(如图5所示)，悬挂砝码11为非承重状态，其悬挂长度1为最小值；测试时(如图6所示)，随着电动升降装置7的下降(如图6中箭头所示)，悬挂砝码11逐渐开始承重，其悬挂长度1慢慢变大。
测试过程如下：
1、减速器空程测试
a.将被测减速器4安装在三维安装平台；
b.将被测减速器4的输入端与旋转编码器一3连接，输出端与旋转编码器二5连接；
c.使用零角度修正电机2，驱动被测减速器4以≤10”/s逆时针旋转并在工控机界面进行角位移值清零；
d.使用零角度修正电机2，驱动被测减速器4的输入端以＜0.5”/s的速度顺时针旋转；
e.当旋转编码器二5测到数值变化的瞬间，上位机自动读取并记录旋转编码器一3的角位移数值；
d.被测减速器4的逆时针旋转方向的空程试验步骤与上述步骤一致，仅旋转方向相反。
2、减速器背隙测试
a.将被测减速器4安装在三维安装平台；
b.将被测减速器4的输出端与旋转编码器一3连接，输入端与旋转编码器二5连接；
c.将旋转编码器二5与加载系统连接；
d.使用零角度修正电机2，驱动被测减速器4以≤10”/s逆时针旋转并在工控机界面进行角位移值清零；
e.通过上位机控制电动升降装置7，对被测减速器4的输入端，按照试验要求的转矩进行顺时针加载；
f.当加载转矩达到试验要求值时，上位机自动读取并记录旋转编码器二5的角位移数值；
g.被测减速器4的逆时针旋转方向的背隙试验步骤与上述步骤一致，仅加载方向相反。
3、减速器扭转刚度测试
a.将被测减速器4安装在三维安装平台；
b.将被测减速器4的输出端与旋转编码器一3连接，输入端与旋转编码器二5连接，将旋转编码器二5与加载系统连接；
c.使用零角度修正电机2，驱动被测减速器4以≤10”/s逆时针旋转并在工控机界面进行角位移值清零；
d.通过上位机控制电动升降装置7，对被测减速器4的输出端，按照试验要求的K1转矩进行顺时针加载；
e.当加载转矩达到试验要求值K1时，上位机读取并记录旋转编码器2(角位移传感器2)的角位移数值；
f.上位机控制零角度修正电机，对加载力臂8进行水平修正，修正后读取并记录旋转编码器一3的数值，并将该数值与修正前旋转编码器二5的数值进行比对确认，确认后记录该K1位置的扭转刚度；
g.通过上位机控制电动升降装置7，对被测减速器4的输出端，按照试验要求的K2转矩继续顺时针加载；
h.当加载转矩达到试验要求值K2时，上位机读取并记录旋转编码器二5的角位移数值；
i.上位机控制零角度修正电机2，对加载力臂8进行水平修正，修正后读取并记录旋转编码器一3的数值，并将该数值与修正前旋转编码器二5的数值进行比对确认，确认后记录该K2位置的扭转刚度；
j.被测减速器4的逆时针旋转方向的扭转刚度试验步骤与上述步骤一致，仅加载方向相反。
4、减速器传动误差测试
a.将被测减速器4安装在三维安装平台；
b.将被测减速器4的输入端与旋转编码器一3连接，输出端与旋转编码器二5连接；
c.使用零角度修正电机2，驱动被测减速器4以≤10”/s逆时针旋转并在工控机界面进行角位移值清零；
d.使用零角度修正电机2，驱动被测减速器4的输入端以试验要求的转速顺时针旋转；
e.上位机自动读取并记录旋转编码器一3与旋转编码器二5的实测转速，并通过测试到的参数绘制输入转速曲线、输出转速曲线与实测减速比曲线；
d.被测减速器4的逆时针旋转方向的传动误差测试步骤与上述步骤一致，仅旋转方向相反。
Claims (1)
1.一种机器人用减速器角位移测量装置，其特征在于，包括设于工作台(1)上依次排列的零角度修正电机(2)、旋转编码器一(3)、被测减速器(4)、旋转编码器二(5)及加载系统(6)，零角度修正电机(2)、旋转编码器一(3)、被测减速器(4)、旋转编码器二(5)、加载系统(6)均可在工作台(1)上沿轴运动，且测试时通过轴连接，加载系统(6)的轴外端垂直连接加载力臂(8)，加载力臂(8)任意一端的底部设有悬挂砝码(11)，悬挂砝码(11)设于电动升降装置(7)上；被测减速器(4)的输入端与旋转编码器一(3)连接，输出端与旋转编码器二(5)连接。
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| CN110487479A (zh) * | 2019-09-23 | 2019-11-22 | 中航电测仪器股份有限公司 | 一种扭矩传感器检测装置及方法 |
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| CN114034241A (zh) * | 2022-01-11 | 2022-02-11 | 四川永星电子有限公司 | 一种精密同轴四联角位移传感器 |
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