CN213209459U

CN213209459U - 具有可变惯量飞轮的测试装置

Info

Publication number: CN213209459U
Application number: CN202022295972.1U
Authority: CN
Inventors: 朱显宇; 沈毅; 李建韬; 黄知寿; 徐文才
Original assignee: KUKA Robotics Guangdong Co Ltd
Current assignee: KUKA Robotics Guangdong Co Ltd
Priority date: 2020-10-15
Filing date: 2020-10-15
Publication date: 2021-05-14
Anticipated expiration: 2030-10-15

Abstract

本实用新型提供了一种具有可变惯量飞轮的测试装置，所述装置包括减速机以及固定于减速机输出端的飞轮，所述飞轮包括：安装座；轴承座；轴承；滚珠丝杠，所述滚珠丝杠设于所述飞轮的旋转轴上；丝杠螺母，所述丝杠螺母套设于所述滚珠丝杠上；限位件，所述限位件用于围设出垂直于所述飞轮的旋转轴且与所述安装座的内部空间相通的中空区域；推杆，所述推杆设于所述中空区域；连杆，所述连杆的第一端与所述丝杠螺母铰接，所述连杆的第二端与所述推杆靠近滚珠丝杠的一端铰接；配重，所述配重固定于所述推杆；驱动器，所述驱动器用于驱动所述滚珠丝杠。本实用新型能够随时改变该飞轮的惯量，而且对减速机输出端的倾覆力矩所产生的影响较小。

Description

具有可变惯量飞轮的测试装置

技术领域

本实用新型涉及机器人减速机测试领域，更具体涉及一种具有可变惯量飞轮的测试装置。

背景技术

减速机作为机器人的核心零部件，在机器人投入应用前对减速机进行测试有着重要意义，主要测试手段是在减速机输出端连接带有负载的飞轮，由电机驱动减速机转动从而实现测试。现有技术中，测试过程中减速机定转速的情况下飞轮的转动惯量也是固定的。而机器人投入应用后的实际工况中，机器人关节在定转速的情况下，由于机器人姿态的改变质量重心也会随之改变，从而导致减速机在定转速的情况下其所承受的惯量也会发生改变。由此可见，为使测试工况与实际工况趋于一致，提高测试可靠性，需要提供一种具有可变惯量飞轮的测试装置。而且现有技术中的可变惯量结构在调节惯量的过程中会对减速机输出端的倾覆力矩产生较大影响，从而对测试结果造成不良影响。

实用新型内容

本实用新型的一个目的在于提出一种具有可变惯量飞轮的测试装置，能够模拟实际工况随时改变该飞轮的惯量，而且对减速机输出端的倾覆力矩所产生的影响较小。

本实用新型公开了一种具有可变惯量飞轮的测试装置，所述装置包括减速机以及固定于减速机输出端的飞轮，所述飞轮包括：

安装座，所述安装座中空且呈套筒状，所述安装座的底面固定于所述减速机输出端；

轴承座，所述轴承座固定于所述安装座的敞口；

轴承，所述轴承在所述轴承座的支撑下固定于所述安装座内且平行于所述安装座的底面；

滚珠丝杠，所述滚珠丝杠在所述轴承的支撑下固定于所述安装座内，且所述滚珠丝杠设于所述飞轮的旋转轴上；

丝杠螺母，所述丝杠螺母套设于所述滚珠丝杠上，所述滚珠丝杠相对于所述轴承的旋转运动带动所述丝杠螺母沿所述飞轮的旋转轴运动；

限位件，所述限位件固定于所述安装座的外部，用于围设出垂直于所述飞轮的旋转轴且与所述安装座的内部空间相通的中空区域；

推杆，所述推杆在所述限位件的夹持下设于所述中空区域；

连杆，所述连杆的第一端与所述丝杠螺母铰接，所述连杆的第二端与所述推杆靠近所述滚珠丝杠的一端铰接，所述丝杠螺母沿所述飞轮的旋转轴运动带动所述连杆支撑所述推杆在所述中空区域垂直所述飞轮的旋转轴运动；

配重，所述配重固定于所述推杆远离所述滚珠丝杠的一端；

驱动器，所述驱动器与所述滚珠丝杠相连，用于驱动所述滚珠丝杠相对于所述轴承作旋转运动。

根据本实用新型的一个实施例，所述轴承包括：

第一轴承，所述第一轴承固定于所述安装座的内底面，用于支撑所述滚珠丝杠的第一端；

第二轴承，所述第二轴承固定于所述轴承座，用于支撑所述滚珠丝杠的第二端。

根据本实用新型的一个实施例，所述装置还包括：轴套，所述轴套设于所述中空区域的边缘，所述推杆通过固定于所述轴套中被所述限位件所夹持。

根据本实用新型的一个实施例，所述限位件为内部中空的轮盘。

根据本实用新型的一个实施例，所述驱动器具有抱闸功能。

根据本实用新型的一个实施例，所述装置还包括：联轴器，所述联轴器用于将所述驱动器与所述滚珠丝杠相连。

根据本实用新型的一个实施例，所述驱动器为接收外部的电气信号的伺服电机。

根据本实用新型的一个实施例，所述装置还包括：

套筒，所述套筒固定于所述轴承座，并将所述伺服电机容纳入所述套筒的内部空间；

电气旋转接头，所述电气旋转接头固定于所述套筒的外底面，所述伺服电机的电气接线通过所述套筒的底面的贯穿孔从所述电气旋转接头的接头穿出，以接收外部的电气信号。

根据本实用新型的一个实施例，所述装置还包括：连杆座，所述连杆座固定于所述丝杠螺母，所述连杆的第一端与所述连杆座铰接。

根据本实用新型的一个实施例，所述配重通过螺接固定于所述推杆远离所述滚珠丝杠的一端。

本实用新型至少具有以下优点和积极效果：

本实用新型提供的具有可变惯量飞轮的测试装置，通过驱动器提供驱动力，经由滚珠丝杠、丝杠螺母、连杆以及推杆的依次传递，推动于推杆上所固定的配重垂直该飞轮的旋转轴运动，从而能够模拟实际工况随时改变该飞轮的惯量；而且由于在惯量改变的过程中，只有丝杠螺母以及连杆会沿该飞轮的旋转轴运动，而丝杠螺母以及连杆的质量一般较小，从而使得在模拟实际工况随时改变飞轮的惯量的同时，对减速机输出端的倾覆力矩所产生的影响较小。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本实用新型。

附图说明

通过参考附图详细描述其示例实施例，本实用新型的上述和其它目标、特征及优点将变得更加显而易见。

图1示出了根据本实用新型一个实施例的具有可变惯量飞轮的测试装置的外部示意图。

图2示出了根据本实用新型一个实施例的具有可变惯量飞轮的测试装置的内部结构剖视图。

附图标记说明如下：

1-电气旋转接头，2-接头，3-套筒，4-电机安装座，5-轴承座，6-轴套， 7-伺服电机，8-联轴器，9-第二轴承，10-螺母，11-配重，12-轮盘，13-推杆， 14-连杆，15-连杆座，16-丝杠螺母，17-滚珠丝杠，18-第一轴承，19-安装座， 20-减速机，21-减速机电机，22-L型座。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些示例实施方式使得本实用新型的描述将更加全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。附图仅为本实用新型的示意性图解，并非一定是按比例绘制。图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。

本实用新型提出了一种具有可变惯量飞轮的测试装置，该装置包括减速机以及固定于减速机输出端的飞轮，该飞轮包括：

安装座，该安装座中空且呈套筒状，该安装座的底面固定于该减速机输出端；

轴承座，该轴承座固定于该安装座的敞口；

轴承，该轴承在该轴承座的支撑下固定于该安装座内且平行于该安装座的底面；

滚珠丝杠，该滚珠丝杠在该轴承的支撑下固定于该安装座内，且该滚珠丝杠设于该飞轮的旋转轴上；

丝杠螺母，该丝杠螺母套设于该滚珠丝杠上，该滚珠丝杠相对于该轴承的旋转运动带动该丝杠螺母沿该飞轮的旋转轴运动；

限位件，该限位件固定于该安装座的外部，用于围设出垂直于该飞轮的旋转轴且与该安装座的内部空间相通的中空区域；

推杆，该推杆在该限位件的夹持下设于该中空区域；

连杆，该连杆的第一端与该丝杠螺母铰接，该连杆的第二端与该推杆靠近该滚珠丝杠的一端铰接，该丝杠螺母沿该飞轮的旋转轴运动带动该连杆支撑该推杆在该中空区域垂直该飞轮的旋转轴运动；

配重，该配重固定于该推杆远离该滚珠丝杠的一端；

驱动器，该驱动器与该滚珠丝杠相连，用于驱动该滚珠丝杠相对于该轴承作旋转运动。

具体的，安装座是一中空的套筒结构，用于在该安装座的支撑下设置轴承座、轴承、滚珠丝杠、丝杠螺母、限位件、推杆、连杆、配重以及驱动器。安装座的底面固定于减速机输出端，该减速机输出端的旋转带动该安装座作旋转运动，从而该带动该飞轮做旋转运动。在减速机输出端的转速固定的情况下，即可通过驱动器提供驱动力改变该飞轮的惯量，从而可以测试减速机在定转速且惯量发生改变的情况下的表现，从而可以得到模拟实际工况中机器人的减速机的测试结果。其中，安装座可以是圆柱形的套筒结构，也可以是方柱形的套筒结构。

限位件用于将推杆的活动区域限制在飞轮的旋转轴的垂直方向。限位件通过夹持住推杆，向推杆提供垂直飞轮的旋转轴的支撑力的同时，使得推杆能够垂直飞轮的旋转轴运动。优选的，可以进一步在限位件与推杆之间设置润滑油或者润滑件，使得推杆能够更顺畅地在限位件内来回滑动，即，使得推杆在被限位件夹持的同时能够更顺畅地垂直飞轮的旋转轴运动。

推杆是用于推动其上所设配重的杆结构。当该推杆在该限位件的夹持下垂直该飞轮的旋转轴运动时，会推动配重垂直该飞轮的旋转轴运动以改变该飞轮的惯量。其中，该配重固定于该推杆远离滚珠丝杠的一端，即，该配重设于该飞轮的边缘；该配重与推杆成对设置，在飞轮中可以设置两组或者两组以上的配重与推杆。

丝杠螺母则用于向推杆提供垂直该飞轮的旋转轴运动的推动力。具体的，该推杆是通过连杆的铰接被丝杠螺母推动，从而在该限位件的夹持下垂直该飞轮的旋转轴运动。该连杆是用于连接推杆与丝杠螺母的杆结构。其中，该连杆的第一端与该丝杆螺母铰接，该连杆的第二端与该推杆靠近滚珠丝杠的一端铰接。从而在该连杆的铰接作用下，丝杠螺母沿该飞轮的旋转轴远离该推杆运动时，会带动该推杆垂直该飞轮的旋转轴靠近滚珠丝杠；丝杠螺母沿该飞轮的旋转轴靠近该推杆运动时，会带动该推杆垂直该飞轮的旋转轴远离滚珠丝杠。

该丝杠螺母沿该飞轮的旋转轴运动则通过滚珠丝杠进行带动。具体的，该丝杠螺母套设于滚珠丝杠上，从而滚珠丝杠相对于轴承的旋转运动将带动该丝杠螺母在该滚轮丝杠上来回运动。由于滚珠丝杠设于该飞轮的旋转轴上，因此在滚珠丝杠的带动下该丝杠螺母沿该飞轮的旋转轴运动。

该滚珠丝杠相对于轴承的旋转运动则是在该轴承的支撑以及驱动器的驱动下实现的。

具体的，滚珠丝杠用于驱动丝杠螺母沿飞轮的旋转轴运动。该滚珠丝杠在该轴承的支撑下固定于该安装座的内部空间。优选的，该飞轮的旋转轴为垂直于该安装座的底面且通过该安装座的底面的几何中心的轴，该滚珠丝杠即在该轴承的支撑下设于该轴上。

轴承用于支撑滚珠丝杠作旋转运动。该轴承固定于轴承座，且平行于该安装座的底面。轴承座固定于安装座的敞口。

在与该滚珠丝杠相连的驱动器的驱动下以及在该轴承的支撑下，该滚珠丝杠相对于该轴承进行旋转运动。

由此可见，本实用新型提供的具有可变惯量飞轮的测试装置，通过驱动器提供驱动力，经由滚珠丝杠、丝杠螺母、连杆以及推杆的依次传递，推动于推杆上所固定的配重垂直该飞轮的旋转轴运动，从而能够模拟实际工况随时改变该飞轮的惯量；而且由于在惯量改变的过程中，只有丝杠螺母以及连杆会沿该飞轮的旋转轴运动，而丝杠螺母以及连杆的质量一般较小，从而使得在模拟实际工况随时改变飞轮的惯量的同时，对减速机输出端的倾覆力矩所产生的影响较小。

在一实施例中，该轴承包括：

第一轴承，该第一轴承固定于该安装座的内底面，用于支撑该滚珠丝杠的第一端；

第二轴承，该第二轴承固定于该轴承座，用于支撑该滚珠丝杠的第二端。

该实施例中，用于支撑滚珠丝杠的轴承有两个，分别是第一轴承与第二轴承。其中，第一轴承固定于安装座的内底面，用于支撑滚珠丝杠的位于安装座底面的第一端；第二轴承固定于该轴承座，用于支撑滚珠丝杠的位于安装座敞口的第二端。

在一实施例中，该装置还包括：轴套，该轴套设于该中空区域的边缘，该推杆通过固定于该轴套中被该限位件所夹持。

该实施例中，通过设置承担润滑件功能的轴套使得推杆在被限位件夹持的同时能够在限位件内来回滑动。具体的，轴套设于限位件围出的中空区域的边缘，即，轴套设于限位件的内壁。制成轴套的材料相比于通常为刚性材料的限位件以及推杆更加柔软。推杆则通过固定于该轴套中被该限位件所夹持，从而可以垂直于飞轮的旋转轴运动。

该实施例的优点在于，通过轴套的设置，避免了通常为刚性材料的限位件与刚性材料的推杆直接接触，降低了限位件与推杆之间的机械摩擦损耗。

在一实施例中，该限位件为内部中空的轮盘。

该实施例中，限位件为中空的轮盘结构。具体的，配合推杆的位置沿轮盘的辐设置贯通的中空区域，轮盘的辐垂直飞轮的旋转轴；推杆设于该中空区域。从而在该轮盘的夹持下推杆可以垂直于飞轮的旋转轴运动。

需要说明的是，本实用新型中的限位件除了可以为轮盘结构外，还可以为其他具有稳定夹持功能的结构，例如：支架结构。

在一实施例中，该驱动器具有抱闸功能。

该实施例中，用于提供驱动力的驱动器具有抱闸功能。当该驱动器断电后锁定该驱动器的输出端，从而锁定丝杠螺母的位置，避免断电后丝杠螺母的位置无法固定，从而避免断电后飞轮的惯量在无主动控制的情况下自动发生改变。

在一实施例中，该装置还包括：联轴器，该联轴器用于将该驱动器与该滚珠丝杠的第二端相连。

该实施例中，驱动器通过联轴器与该滚珠丝杠的位于安装座敞口的第二端相连。

在一实施例中，该驱动器为接收外部的电气信号的伺服电机。

该实施例中，用于提供驱动力的驱动器为接收外部的电气信号(例如：外部的计算机设备的电气信号)的伺服电机。具体的，该伺服电机通过接收外部的电力以及外部的控制信号来驱动滚珠丝杠相对于轴承作旋转运动。

在一实施例中，该装置还包括：

套筒，该套筒固定于该轴承座，并将该伺服电机容纳入该套筒的内部空间；

电气旋转接头，该电气旋转接头固定于该套筒的外底面，该伺服电机的电气接线通过该套筒的底面的贯穿孔从该电气旋转接头的接头穿出，以接收外部的电气信号。

该实施例中，套筒固定于轴承座，且套筒的敞口朝向与安装座的敞口朝向相对，从而套筒将伺服电机容纳入该套筒的内部空间。

于套筒的外底面固定电气旋转接头，从而将该电气旋转接头置于套筒的外部。在该套筒的底面还设置有贯穿孔，以供套筒内部的伺服电机的电气接线穿过该贯穿孔，再穿出该电气旋转接头，从而接收外部的电气信号。具体的，伺服电机的电气接线包括伺服电机的用于接收电力的电源线以及用于接收控制信号的控制线。

需要说明的是，本实用新型中的驱动器除了可以为接收外部的电气信号的伺服电机外，还可以为具备独立能源以及独立控制能力的动力设备。

在一实施例中，该装置还包括：连杆座，该连杆座固定于该丝杠螺母，该连杆的第一端与该连杆座铰接。

该实施例中，丝杠螺母上固定有连杆座，连杆的第一端与该连杆座铰接，从而实现连杆与丝杠螺母的铰接。

在一实施例中，该配重通过螺接固定于该推杆远离该滚珠丝杠的一端。

该实施例中，配重通过螺接固定于推杆远离滚珠丝杠的一端。从而，可以根据需要将该配重从推杆上卸下，再将质量不同的配重螺接在该推杆远离滚珠丝杠的一端。

参考图1所示，该实施例中，减速机20固定于L型座21上。通过减速机电机21的驱动，减速机20的输出端旋转，从而带动固定于减速机20 的输出端的飞轮旋转。

具体的，飞轮中的安装座19固定于减速机20的输出端上。在安装座 19与套筒3之间为轮盘12以及配重11。在套筒3的外底面固定有电气旋转接头1；在电气旋转接头1上设置有用于穿出电气接线的接头2。

参考图2所示，该实施例中，减速机电机21与减速机20相连，减速机20固定于L型座22上。

飞轮的安装座19固定于减速机20的输出端。

在安装座19的内表面固定有第一轴承18，在安装座19的敞口固定有第二轴承9，第一轴承18与第二轴承9共同支撑起滚珠丝杠17。其中，第二轴承9固定于轴承座5上。

丝杠螺母16套设于滚珠丝杠17上，连杆座15固定于丝杠螺母16上，连杆14与连杆座15铰接的同时与推杆13铰接。

推杆13在轴套6的包裹下被轮盘12所夹持，推杆13远离滚珠丝杠17 的一端上通过螺母10螺接有配重11。

轴承座5上固定有电机安装座4，伺服电机7固定于电机安装座4上；同时，伺服电机7通过联轴器8与滚珠丝杠17相连。

轴承座5上还固定有套筒3，联轴器8、电机安装座4以及伺服电机7 容纳在套筒3的内部空间。

套筒3的外底面固定有电气旋转接头1，且套筒3的底面设有贯穿孔。伺服电机7的电气接线通过该贯穿孔穿出电气旋转接头1的接头2，从而接收外部的电力或者控制信号。

需要说明的是，图1以及图2只是示例性地展示了本实用新型的一种具有可变惯量飞轮的测试装置的结构示意图，并不代表本实用新型所提供的具有可变惯量飞轮的测试装置只能如图1以及图2所示。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的实用新型后，将容易想到本实用新型的其它实施方案。本申请旨在涵盖本实用新型的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本实用新型的一般性原理并包括本实用新型未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本实用新型的真正范围和精神由所附的权利要求指出。

Claims

1.一种具有可变惯量飞轮的测试装置，其特征在于，所述装置包括减速机以及固定于减速机输出端的飞轮，所述飞轮包括：

轴承座，所述轴承座固定于所述安装座的敞口；

推杆，所述推杆在所述限位件的夹持下设于所述中空区域；

配重，所述配重固定于所述推杆远离所述滚珠丝杠的一端；

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述轴承包括：

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：轴套，所述轴套设于所述中空区域的边缘，所述推杆通过固定于所述轴套中被所述限位件所夹持。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述限位件为内部中空的轮盘。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述驱动器具有抱闸功能。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：联轴器，所述联轴器用于将所述驱动器与所述滚珠丝杠相连。

7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述驱动器为接收外部的电气信号的伺服电机。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：连杆座，所述连杆座固定于所述丝杠螺母，所述连杆的第一端与所述连杆座铰接。

10.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述配重通过螺接固定于所述推杆远离所述滚珠丝杠的一端。