CN211824970U

CN211824970U - 一种机械臂关节模组性能测试工装

Info

Publication number: CN211824970U
Application number: CN201922248505.0U
Authority: CN
Inventors: 邵立伟; 黄德皇; 吴洪德; 欧建国; 苏潮; 陈庆武
Original assignee: Zhongshan Waseda Technology Co ltd; Zhongshan Research Institute Beijing Institute Of Technology
Current assignee: Zhongshan Waseda Technology Co ltd; Zhongshan Research Institute Beijing Institute Of Technology
Priority date: 2019-12-12
Filing date: 2019-12-12
Publication date: 2020-10-30
Anticipated expiration: 2029-12-12

Abstract

本实用新型公开了一种机械臂关节模组性能测试工装，属于一种电机测试工装，其包括测试底座、扭矩传感器以及测试杆；测试底座上形成有用于安装待测试关节模组的定子的安装部；扭矩传感器的一端形成第一连接端，第一连接端用于与待测试关节模组的转子同轴连接，扭矩传感器的另一端形成第二连接端，第二连接端与测试杆固定连接；测试杆上设置有可与外部配重块可拆式连接的配重部；测试杆上设置有有定位部，测试底座上设置有可与定位部相配合以使扭矩传感器周向固定的固定部。无需采用磁粉制动器及光学分度头这两种比较昂贵的仪器，同一个工装可以测试力矩和定位精度，可以添加不同的负载测试关节模组的实际工况，大大降底了测试成本及测试时间。

Description

一种机械臂关节模组性能测试工装

技术领域

本实用新型涉及一种电机测试工装，尤其涉及一种机械臂关节模组性能测试工装。

背景技术

关节式机械手是一种适用于靠近机体操作的传动形式。它像人手一样有肘关节，可实现多个自由度，动作比较灵活，适于在狭窄空间工作。

现在的关节式机械手的核心部件是机械人转动关节，关节模组就是转动关节的核心，关节模组的性能直接影响到机械人的性能。而现在的关节模组测试在测试力矩时需要采用磁粉制动器，在测试定位精度时需要采用光学分度头而且不能在同一个测试仪上分别测试扭矩以及定位精度这两个重要的参数。

实用新型内容

为了克服现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种机械臂关节模组性能测试工装，通过设置配重部、定位部与固定部，以实现扭矩、实际运动工况以及定位精度测试的功能。

本实用新型的目的采用如下技术方案实现：

一种机械臂关节模组性能测试工装，包括测试底座、扭矩传感器以及测试杆；所述测试底座上形成有用于安装待测试关节模组的定子的安装部；所述扭矩传感器的一端形成第一连接端，所述第一连接端用于与所述待测试关节模组的转子同轴连接，所述扭矩传感器的另一端形成第二连接端，所述第二连接端与所述测试杆固定连接；所述测试杆上设置有可与外部配重块可拆式连接的配重部；所述测试杆上设置有有定位部，所述测试底座上设置有可与所述定位部相配合以使所述扭矩传感器周向固定的固定部。

进一步地，所述机械臂关节模组性能测试工装还包括支承部件，所述支承部件一端与所述扭矩传感器的第二连接端连接，所述支承部件的另一端与所述测试杆固定连接；所述支承部件包括带座轴承以及测试轴；所述带座轴承具有轴承座以及设置在所述轴承座上的支撑轴承，所述测试轴与所述支撑轴承的内圈固定配合，所述支撑轴承的外圈预定在所述轴承座上。

进一步地，所述支撑轴承为调心滚子轴承。

进一步地，所述安装部包括开设在所述测试底座上的安装孔以及安装法兰；所述安装法兰的直径大于所述安装孔的直径，所述安装法兰安装在所述安装孔上并覆盖所述安装孔；所述安装法兰上开有供待测试关节模组的转子穿出的轴孔。

进一步地，所述配重部包括分置于所述测试杆相对两端的第一配重孔组和第二配重孔组，所述第一配重孔组和所述第二配重孔组分别包括至少一个配重孔。

进一步地，所述测试杆的旋转轴心位于所述第一配重孔组和所述第二配重孔组之间；所述第一配重孔组和所述第二配重孔组分别包括多个所述配重孔，多个所述配重孔均沿所述测试杆的长度方向间隔排列设置。

进一步地，所述定位部包括至少一个定位孔，所述固定部包括至少一个固定孔以及可与所述定位孔和所述固定孔插接配合的插销；所述测试杆包括转动状态和固定状态，当所述测试杆处于转动状态时，所述插销脱离所述定位孔和所述固定孔，当所述测试杆处于固定状态时，所述插销与所述定位孔和所述固定孔插接配合。

进一步地，所述定位孔为腰型孔。

进一步地，所述定位孔为圆孔；在所述机械臂关节模组性能测试工装的正向投影方向上，所述定位孔到所述测试杆的旋转轴心距离与所述固定孔到所述测试杆的旋转轴心距离相同。

进一步地，所述固定孔和所述定位孔均为两个；两所述固定孔均设置在所述测试底座上并分置于所述测试轴的旋转轴心的两侧；两所述定位孔分置于所述测试杆相对的两端，所述测试杆的旋转轴心位于两所述定位孔之间。

相比现有技术，本实用新型的有益效果在于：

在机械臂关节模组性能测试工装的测试底座上形成有用于安装待测试关节模组的定子的安装部；扭矩传感器的一端形成第一连接端，第一连接端用于与待测试关节模组的转子同轴连接，扭矩传感器的另一端形成第二连接端，第二连接端与测试杆固定连接，通过千分表配合测试观测测试杆的往复定位偏差以获取关节模组的定位精度数值。

测试杆上设置有可与外部配重块可拆式连接的配重部，通过在配重部上设置不同重量的配重块(负载)，再启动待测试关节模组，从而获取待测试关节模组的各种数值。

测试杆上设置有有定位部，测试底座上设置有可与定位部相配合以使扭矩传感器周向固定的固定部，通过定位部与固定部相互配合以使待测试关节模组形成堵转状态，从而获得待测试关节模组在堵转状态下的各项数值。

本实用新型结构简单无需采用磁粉制动器及光学分度头这两种比较昂贵的仪器，不但同一个工装可以测试力矩和定位精度，而且可以添加不同的负载测试关节模组的实际工况，大大降底了测试成本及测试时间。

附图说明

图1为本实用新型机械臂关节模组性能测试工装整体结构示意图；

图2为本实用新型机械臂关节模组性能测试工装主视图；

图3为本实用新型机械臂关节模组性能测试工装侧视图。

图中：10、测试底座；11、测试底板；111、固定部；1111、固定孔；1112、插销；12、测试支架；121、安装部；1211、安装孔；1212、安装法兰；20、扭矩传感器；21、第一连接端；22、第二连接端；30、测试杆；31、配重部；311、第一配重孔组；312、第二配重孔组；32、定位部；321、定位孔；40、支承部件；41、带座轴承；42、测试轴；50、千分表。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本实用新型做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

如图1～图3所示，为了节省机械臂关节模组的测试成本，本实用新型提供一种机械臂关节模组性能测试工装，其包括测试底座10、扭矩传感器20以及测试杆30；测试底座10上形成有用于安装待测试关节模组的定子的安装部121，在测试关节模组之前，需要先将待测试关节模组安装在测试底座10上，本例中，测试底座10包括测试底板11以及支设在测试底板11上的测试支架12，具体的，待测试关节模组的定子固定于测试支架12上，使其转子可位于测试支架12上自由转动。进一步，扭矩传感器20的一端形成第一连接端21，第一连接端21 用于与待测试关节模组的转子同轴连接，扭矩传感器20的另一端形成第二连接端22，第二连接端22与测试杆30固定连接，在进行测试之前，第一连接端21 需要与待测试模组的转子同轴连接，使其转子能够通过扭矩传感器20带动测试杆30转动，本例中，测试杆30为条形板状结构，位于测试杆30的旋转轴心的两端长度以及宽度一致。

测试杆30上设置有可与外部配重块可拆式连接的配重部31。

测试杆30上设置有有定位部32，测试底座10上设置有可与定位部32相配合以使扭矩传感器20周向固定的固定部111，具体的，固定部111设置在测试底板11上。

通过在扭矩传感器20上设置测试杆30、在测试杆30上设置配重部31、在测试杆30上设置定位部32以及在测试底座10上设置固定部111，使本实用新型的机械臂关节模组性能测试工装能够给待测试关节模组测试静态扭矩、实际运动工况以及定位精度。

以下为静态扭矩测试方法：

通过定位部32以及固定部111相互配合，把测试杆30固定在测底座上，扭力传感器连上智能显示控制仪，待测试关节模组用数据线与外部电脑连接，启动待测试关节模组利用关节模组的控制软件可操纵关节模组，通过给定关节模组电机电流的方法控制关节模组的输出扭矩，再通过扭力传感器测量出关节模组的最大输出扭矩再用智能显示控制仪读出扭矩的实际数值。

以下为实际运动工况测试方法：

测试关节模组的实际运动工况时需要让测试杆30可随关节模组转动，即定位部32和固定部111相互分离，根据不同型号的关节模组，在配重部31上安装上相应重量的负载(砝码或一定重量的物件)，关节模组用数据线与电脑连接，启动关节模组利用关节模组的控制软件可操纵关节模组，给定关节模组的速度、力矩和位置控制关节模组作无限循环往复运动，再通过电脑可读出关节模组的各种数值包括电流、力矩、温度等。同时也可以通过观觉关节的运动状态、发热情况判断关节模组运动是否正常。

以下为定位精度的测试方法：

测试定位精度时需要让测试杆30可随关节模组转动，即定位部32和固定部111相互分离。(以要测试0.001度的精度为例，如果关节模组定位精度是0.001 度，在半径300mm的圆周上位置的精度偏差就是2x300xπ/360/1000≈0.005mm) 把千分表50的测量点固定在测试杆30与旋转中心半径300的位置上，并记录下千分表50当前表针的位置；关节模组用数据线与电脑连接，启动关节模组利用关节模组的控制软件可操纵关节模组，给定关节模组的速度和位置控制关节模组作无限循环往复运动，再从千分表50中读出关节模组每次往复动的位置偏差从而测量出关节模组的定位精度。

本实用新型结构简单省去了磁粉制动器及光学分度头这两种比较昂贵的仪器，不但同一个工装可以测试力矩和定位精度，而且可以添加不同的负载测试关节模组的实际工况，一个工装能测试关节模组的主要性能，大大降底了测试成本及测试时间。

作为更具体的实施方式，机械臂关节模组性能测试工装还包括支承部件40，支承部件40具体设置在测试底板11上且其轴心与测试支架12上的安装部121 圆心重合，支承部件40能够为扭矩传感器20的第二连接端22提供支承能力，避免扭矩传感器20悬臂安装，提高测试工装的测试精度。

支承部件40一端与扭矩传感器20的第二连接端22连接，支承部件40的另一端与测试杆30固定连接；支承部件40包括带座轴承41以及测试轴42，带座轴承41具有轴承座以及设置在轴承座上的支撑轴承，测试轴42与支撑轴承的内圈固定配合，支撑轴承的外圈预定在轴承座上。

为了避免待测试关节模组在运行过程中震动过大导致的偏心问题，支撑轴承为调心滚子轴承。

安装部121包括开设在测试底座10上的安装孔1211以及安装法兰1212；安装法兰1212的直径大于安装孔1211的直径，安装法兰1212安装在安装孔1211 上并覆盖安装孔1211；安装法兰1212上开有供待测试关节模组的转子穿出的轴孔。通过更换不同大小的安装法兰1212可以实现不同型号的关节模组的安装测试。

具体的，配重部31包括分置于测试杆30相对两端的第一配重孔组311和第二配重孔组312，第一配重孔组311和第二配重孔组312分别包括至少一个配重孔。

测试杆30的旋转轴心位于第一配重孔组311和第二配重孔组312之间；第一配重孔组311和第二配重孔组312分别包括多个配重孔，多个配重孔均沿测试杆30的长度方向间隔排列设置。使本实用新型能够适应更多不同型号的关节模组的测试，根据测试不同型号的关节模组，可在不同位置的配重孔上设置配重块，以满足具体的测试要求。

定位部32包括至少一个定位孔321，固定部111包括至少一个固定孔1111 以及可与定位孔321和固定孔1111插接配合的插销1112；测试杆30包括转动状态和固定状态，当测试杆30处于转动状态时，插销1112脱离定位孔321和固定孔1111，当测试杆30处于固定状态时，插销1112与定位孔321和固定孔 1111插接配合。另外，插销1112也可以是螺杆，固定孔1111内设置有与螺杆螺纹配合的内螺纹，也同样可以达到相应堵转效果。

其中，定位孔321为腰型孔，腰型孔的两端沿测试杆30的长度方向延伸，可避免固定孔1111与定位孔321的定位偏差。

定位孔321也可以为圆孔；在机械臂关节模组性能测试工装的正向投影方向上，定位孔321到测试杆30的旋转轴心距离与固定孔1111到测试杆30的旋转轴心距离相同，优选的，定位孔321直径大于固定孔1111。

固定孔1111和定位孔321均为两个；两固定孔1111均设置在测试底座10 上并分置于测试轴42的旋转轴心的两侧；两定位孔321分置于测试杆30相对的两端，测试杆30的旋转轴心位于两定位孔321之间。

通过上述的技术方案，可在一个机械臂关节模组性能测试工装上实现至少三种对关节模组的测试方法，降低了测试关节模组所需要的设备成本、时间成本以及人力成本，提高了关节模组的测试效率。

上述实施方式仅为本实用新型的优选实施方式，不能以此来限定本实用新型保护的范围，本领域的技术人员在本实用新型的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本实用新型所要求保护的范围。

Claims

1.一种机械臂关节模组性能测试工装，其特征在于：

包括测试底座、扭矩传感器以及测试杆；所述测试底座上形成有用于安装待测试关节模组的定子的安装部；

所述扭矩传感器的一端形成第一连接端，所述第一连接端用于与所述待测试关节模组的转子同轴连接，所述扭矩传感器的另一端形成第二连接端，所述第二连接端与所述测试杆固定连接；

所述测试杆上设置有可与外部配重块可拆式连接的配重部；

所述测试杆上设置有有定位部，所述测试底座上设置有可与所述定位部相配合以使所述扭矩传感器周向固定的固定部。

2.如权利要求1所述的机械臂关节模组性能测试工装，其特征在于：所述机械臂关节模组性能测试工装还包括支承部件，所述支承部件一端与所述扭矩传感器的第二连接端连接，所述支承部件的另一端与所述测试杆固定连接；

所述支承部件包括带座轴承以及测试轴；所述带座轴承具有轴承座以及设置在所述轴承座上的支撑轴承，所述测试轴与所述支撑轴承的内圈固定配合，所述支撑轴承的外圈预定在所述轴承座上。

3.如权利要求2所述的机械臂关节模组性能测试工装，其特征在于：所述支撑轴承为调心滚子轴承。

4.如权利要求1所述的机械臂关节模组性能测试工装，其特征在于：所述安装部包括开设在所述测试底座上的安装孔以及安装法兰；

所述安装法兰的直径大于所述安装孔的直径，所述安装法兰安装在所述安装孔上并覆盖所述安装孔；所述安装法兰上开有供待测试关节模组的转子穿出的轴孔。

5.如权利要求1所述的机械臂关节模组性能测试工装，其特征在于：所述配重部包括分置于所述测试杆相对两端的第一配重孔组和第二配重孔组，所述第一配重孔组和所述第二配重孔组分别包括至少一个配重孔。

6.如权利要求5所述的机械臂关节模组性能测试工装，其特征在于：所述测试杆的旋转轴心位于所述第一配重孔组和所述第二配重孔组之间；

所述第一配重孔组和所述第二配重孔组分别包括多个所述配重孔，多个所述配重孔均沿所述测试杆的长度方向间隔排列设置。

7.如权利要求2所述的机械臂关节模组性能测试工装，其特征在于：所述定位部包括至少一个定位孔，所述固定部包括至少一个固定孔以及可与所述定位孔和所述固定孔插接配合的插销；

所述测试杆包括转动状态和固定状态，当所述测试杆处于转动状态时，所述插销脱离所述定位孔和所述固定孔，当所述测试杆处于固定状态时，所述插销与所述定位孔和所述固定孔插接配合。

8.如权利要求7所述的机械臂关节模组性能测试工装，其特征在于：所述定位孔为腰型孔。

9.如权利要求7所述的机械臂关节模组性能测试工装，其特征在于：所述定位孔为圆孔；在所述机械臂关节模组性能测试工装的正向投影方向上，所述定位孔到所述测试杆的旋转轴心距离与所述固定孔到所述测试杆的旋转轴心距离相同。

10.如权利要求7所述的机械臂关节模组性能测试工装，其特征在于：所述固定孔和所述定位孔均为两个；

两所述固定孔均设置在所述测试底座上并分置于所述测试轴的旋转轴心的两侧；两所述定位孔分置于所述测试杆相对的两端，所述测试杆的旋转轴心位于两所述定位孔之间。