減速器測試設備的製作方法
2023-05-29 01:43:51 1
減速器測試設備的製作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種減速器測試設備，用於測試待測減速器的回差與彈性常數。該減速器測試設備包括支撐平臺以及設置在支撐平臺上的伺服電機、輸入轉輪、輸出轉輪、負載設備以及角度傳感器，其中伺服電機的輸出軸與輸入轉輪的相對設置的第一側軸和第二側軸中的一個連接，以驅動輸入轉輪繞由第一側軸和第二側軸定義的第一轉軸轉動，待測減速器與角度傳感器分別連接輸出轉輪的相對設置的第三側軸與第四側軸，輸出轉輪與輸入轉輪嚙合，進而繞由第三側軸與第四側軸所定義的且平行於第一轉軸的第二轉軸同步轉動，角度傳感器用於獲得待測減速器的轉矩角。通過上述方式，本實用新型的減速器測試設備提高了其對待測減速器的角度測量精度。
【專利說明】減速器測試設備
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及工程機械【技術領域】，特別是涉及一種減速器測試設備。
【背景技術】
[0002]高精密的擺線針輪減速器在工業機器人，精密加工設備，造紙印刷機械，醫療器械等領域都有廣闊的應用，其性能的優劣直接影響了最終產品的性能指標。以工業機器人為例，中國目前是世界上工業機器人需求增長率最高的國家，2011年新增工業機器人約2萬臺，按每套配備減速器4臺計算，則需要減速器8萬臺，並且這一數字預計以後每年將以5%的速度增長，因此研發和製造出能夠滿足要求的高性能的擺線減速器是十分必要和緊迫的。我國目前高精密的擺線針輪減速器技術一直被國外壟斷，為了打破國外對該技術的長期壟斷，自主研發該類減速器，相應的建立一套高精密擺線針輪減速器的測試系統，對其關鍵性能指標角度傳遞誤差、回差與彈性常數等進行評估，對於及時反應減速器研發過程中出現的問題，使該類減速器研發更加快捷的向前推進，儘早擺脫國外對該類減速器的壟斷，具有重要的意義。
[0003]現有的減速器測試設備，待測減速器的輸出端與加載機構同軸連接，輸入端通過角度編碼器等設備與伺服電機輸入軸同軸連接，角度編碼器安裝在一根與伺服電機輸出軸同軸的連接軸上，因此該連接軸必然會受到伺服電機所傳輸過來的轉動力矩的作用，會產生由連接軸自身轉矩變形帶來的誤差，導致角度編碼器測試到的轉矩角與待測減速器的實際轉矩角之間存在較大誤差，從而降低了角度編碼器的測量精度。以日本的高精密擺線減速器RV-320E3-219.46為例，其額定轉矩3136Nm，彈性常數為980Nm/arcmin，當連接軸的直徑為100mm，材料是45鋼，施加3136Nm轉矩時，連接軸本身的轉矩角為1.37角分，而待測減速器18本身轉矩角為3.35角分，由此可見，由於軸本身的轉矩角已經引入了大約25%的誤差。
實用新型內容
[0004]本實用新型主要解決的技術問題是提供一種減速器測試設備，能夠使角度編碼器與待測減速器分別位於輸出轉輪的相對兩側，並不與待測減速器直接連接，因此不受到轉動力矩的作用，消除了通過連接軸連接待測減速器時連接軸自身轉矩變形帶來的誤差。
[0005]為解決上述技術問題，本實用新型採用的一個技術方案是:提供一種減速器測試設備，用於測試待測減速器的回差與彈性常數。該減速器測試設備包括支撐平臺以及設置在支撐平臺上的伺服電機、輸入轉輪、輸出轉輪、負載設備以及角度傳感器，其中伺服電機的輸出軸與輸入轉輪的相對設置的第一側軸和第二側軸中的一個連接，以驅動輸入轉輪繞由第一側軸和第二側軸定義的第一轉軸轉動，待測減速器與角度傳感器分別連接輸出轉輪的相對設置的第三側軸與第四側軸，輸出轉輪與輸入轉輪嚙合，進而繞由第三側軸與第四側軸所定義的且平行於第一轉軸的第二轉軸同步轉動，角度傳感器用於獲得待測減速器的轉矩角。[0006]其中，減速器測試設備還包括位於伺服電機與輸入轉輪之間的增加轉矩減速器和轉矩傳感器，增加轉矩減速器一端連接伺服電機，另一端連接轉矩傳感器，用於增加伺服電機的輸出轉矩，轉矩傳感器的另一端連接輸入轉輪的第一側軸或者第二側軸，用於檢測輸入轉輪的輸入轉矩。
[0007]其中，減速器測試設備進一步包括設置在支撐平臺上且能夠沿支撐平臺滑動的伺服電機支架、轉矩傳感器支架以及待測減速器支架，伺服電機、轉矩傳感器以及待測減速器分別設置於伺服電機支架、轉矩傳感器支架以及待測減速器支架上。
[0008]其中，負載設備為設置在待測減速器支架上的固定端蓋，待測減速器的輸入軸通過固定端蓋固定於待測減速器支架上。
[0009]其中，減速器測試設備進一步包括固定於支撐平臺上且位於輸入轉輪兩側的第一輸入轉輪支架以及第二輸入轉輪支架，輸入轉輪的第一側軸和第二側軸分別轉動支撐於第一輸入轉輪支架以及第二輸入轉輪支架上。
[0010]其中，減速器測試設備進一步包括固定於支撐平臺上的增加轉矩減速器支架和角度傳感器支架，增加轉矩減速器和角度傳感器分別設置於增加轉矩減速器支架和角度傳感器支架上。
[0011]其中，支撐平臺上設置有兩條平行的水平導軌，伺服電機支架、增加轉矩減速器支架、轉矩傳感器支架、第一輸入轉輪支架和第二輸入轉輪支架設置於其中一條水平導軌上，角度傳感器支架以及待測減速器支架設置於另外一條水平導軌上。
[0012]其中，水平導軌上設置有若干個滑軌凹槽，待測減速器支架、轉矩傳感器支架和伺服電機支架與水平導軌相對的一端設置有支架凹槽，每一對支架凹槽和滑軌凹槽內設置有一個定位塊。
[0013]其中，減速器測試設備進一步包括工控機、數據採集卡以及計數卡，數據採集卡與工控機、伺服電機以及轉矩傳感器連接，工控機通過數據採集卡控制伺服電機，以及通過數據採集卡獲得轉矩傳感器的數據，計數卡與工控機以及角度傳感器連接，用於對角度傳感器進行計數以及將該計數發送至工控機。
[0014]其中，減速器測試設備進一步包括驅動器，驅動器連接於數據採集卡與伺服電機之間，數據採集卡發送控制信號至驅動器，由驅動器驅動伺服電機。
[0015]本實用新型的有益效果是:伺服電機的動力通過輸入轉輪和輸出轉輪的嚙合傳遞給與伺服電機不同軸的待測減速器。輸出轉輪一端連接待測減速器，待測減速器的另一端連接有負載設備，因此連接輸出轉輪和待測減速器的第三側軸必然會受到轉動力矩的作用，輸出轉輪的另一側連接角度編碼器，角度編碼器的另一端沒有連接負載設備，因此連接角度編碼器和輸出轉輪的第四側軸不會受到轉動力矩的作用，也不會扭曲變形，自然也不會給與其連接的角度編碼器的測試帶來誤差，因而提高了減速器測試設備的角度測量精度。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0016]圖1是本實用新型第一實施例的減速器測試設備的正視結構示意圖；
[0017]圖2是圖1中的減速器測試設備的俯視結構示意圖；
[0018]圖3是圖1中的減速器測試設備的電氣結構示意圖。【具體實施方式】
[0019]下面結合附圖與實施例對本實用新型進行詳細說明。
[0020]參閱圖1與圖2，圖1是本實用新型第一實施例的減速器測試設備的正視結構示意圖；圖2是圖1中的減速器測試設備的俯視結構示意圖。減速器測試設備的主要部件包括支撐平臺24以及設置在支撐平臺24上的伺服電機1、增加轉矩減速器5、轉矩傳感器8、輸入轉輪12、輸出轉輪17以及角度傳感器15。另外，減速器測試設備還包括輔助部件，例如伺服電機支架2、第一連接軸3、增加轉矩減速器支架4、第二連接軸6、第一聯軸器7、轉矩傳感器支架9、第二聯軸器10、角度傳感器支架14、第三連接軸16、待測減速器支架19、固定端蓋20、第一定位塊21、第二定位塊22以及第三定位塊23。伺服電機1、增加轉矩減速器5和角度傳感器15分別設置於伺服電機支架2、增加轉矩減速器支架4和角度傳感器支架14上。
[0021]其中，伺服電機I與增加轉矩減速器5通過第一連接軸3連接，增加轉矩減速器5與轉矩傳感器8通過第二連接軸6及第一聯軸器7連接，轉矩傳感器8與輸入轉輪12通過第二聯軸器10連接。即伺服電機I的輸出軸經第一連接軸3、增加轉矩減速器5、第二連接軸6、第一聯軸器7、轉矩傳感器8以及第二聯軸器10與輸入轉輪12的相對設置的第一側軸和第二側軸(第一側軸和第二側軸可任意定義，並不進行具體限定)中的一個連接。具體來說，是與輸入轉輪12朝向伺服電機I 一側的側軸連接。在本實施例中，上述各部件均為同軸，由伺服電機I帶動轉動，並驅動輸入轉輪12繞由第一側軸和第二側軸定義的第一轉軸轉動。同理，輸出轉輪17上相對設置有第三側軸與第四側軸，輸入轉輪12與輸出轉輪17嚙合，進而繞由第三側軸與第四側軸所定義的且平行於第一轉軸的第二轉軸同步轉動。待測減速器18與角度傳感器15分別連接輸出轉輪17的相對設置的第三側軸與第四側軸。其中，待測減速器18與輸出轉輪17直接連接，角度傳感器15與輸出轉輪17通過第三連接軸16連接。或者，在其他實施例中，角度傳感器15可以設置於第三連接軸16上。
[0022]其中，增加轉矩減速器5用於增加將伺服電機I提供的輸出轉矩，常用的伺服電機輸出轉矩大約在200Nm，經過增加轉矩減速器5後可以達到5000Nm。這樣用最大輸出轉矩為200Nm的伺服電機就可以測試200Nm?5000Nm範圍內的減速器。角度編碼器15用於獲得待測減速器18的轉矩角，由於角度編碼器與待測減速器的輸出端連接，而待測減速器輸出端的轉速很低，特別是對於擺線針輪減速器的輸出端來說，因此需要採用高精度的角度編碼器，本實施例採用的角度編碼器是36000線，Ivpp的正弦波信號，並且通過所選擇的技數卡41，可以進行最高4096倍的新號細分，其系統精度達到±1角秒。轉矩傳感器8用於檢測經增加轉矩減速器5增加後的輸出轉矩。所述輸出轉輪和輸出轉輪為能在兩個平行的轉軸之間實現力矩傳遞的機構，比如可以採用齒輪組、皮帶輪組。本實施例採用的是齒輪組，因為齒輪組傳動更為平穩一些。為使得轉矩傳感器測得的轉矩就是待測減速器的輸入轉矩，本實施例將輸入轉輪和輸出轉輪尺寸等參數設置成一致，避免因這些參數的變化引起輸入轉輪和輸出轉輪轉速的變化，進而導致輸入齒輪處的轉矩傳感器測得的轉矩和輸入齒輪輸出給待測減速器的轉矩不同。
[0023]第一輸入轉輪支架11以及第二輸入轉輪支架13固定於支撐平臺24上且位於輸入轉輪12兩側，輸入轉輪12的第一側軸和第二側軸分別轉動支撐於第一輸入轉輪支架11以及第二輸入轉輪支架13上。在其他實施例中，也可省略輸入轉輪12連接第二聯軸器10一側的第一輸入轉輪支架11。
[0024]伺服電機支架2、轉矩傳感器支架9以及待測減速器支架19設置在支撐平臺24上且能夠沿支撐平臺24滑動。具體來說，支撐平臺24上設置有兩條平行的滑軌(未標示)，滑軌中設置有滑軌凹槽，伺服電機支架2、轉矩傳感器支架9以及待測減速器支架19上設置有支架凹槽，第一定位塊21、第二定位塊22以及第三定位塊23設置於滑軌凹槽與支架凹槽中。待測減速器支架19通過第一定位塊21固定於支撐平臺24上，轉矩傳感器支架9通過第二定位塊22固定於支撐平臺24上，伺服電機支架2通過第三定位塊23固定於支撐平臺24上。採用定位塊與支架凹槽、滑軌凹槽相配合的方式，可以將上述支架的中心軸線控制在垂直於所述導軌且沿所述導軌長度方向延伸的平面上，並且與所述導軌平行，只是在高度方向上不同。這樣在安裝上述支架時，只需要調整它們中心軸線的高度就行，大大加快了減速器測試設備的裝配速度，節省該測試設備在測試待測減速器的準備時間，且可以將測試系統各零件的同軸度調整到很高的精度，本實施例已經能將測試系統各零件的同軸度控制在0.0lmm以下。
[0025]伺服電機1、轉矩傳感器8以及待測減速器18分別設置於伺服電機支架2、轉矩傳感器支架9以及待測減速器支架19上。在本實施例中，有固定端蓋20設置在待測減速器支架19上，待測減速器18的輸入軸通過固定端蓋20固定於待測減速器支架19上，待測減速器18的輸出軸與輸出轉輪17的第三側軸連接。另外，固定端蓋20即為待測減速器18的負載設備。也就是說，待測減速器18的輸入端固定，輸出端連接輸出轉輪17。或者，在其他實施例中，待測減速器18的輸入端固定，輸出端通過一連接軸連接輸出轉輪17的第三側軸。
[0026]由圖2可以看出，支撐平臺24上設置有兩條平行的水平導軌，伺服電機支架2、增加轉矩減速器支架4、轉矩傳感器支架9、第一輸入轉輪支架11和第二輸入轉輪12支架設置於其中一條水平導軌上，角度傳感器支架14以及待測減速器支架19設置於另外一條水平導軌上。
[0027]參閱圖3，圖3是圖1中的減速器測試設備的電氣結構示意圖。在本實施例中，減速器測試設備進一步包括用於驅動伺服電機I的驅動器31以及電氣結構部分的計數卡41、數據採集卡42以及工控機43。
[0028]如圖所示，驅動器31連接於數據採集卡42與伺服電機I之間，數據採集卡42發送控制信號至驅動器31，由驅動器31驅動伺服電機I。計數卡41與工控機43以及角度傳感器15連接，用於對角度傳感器15進行計數以及將該計數發送至工控機43。在本實施例中，數據米集卡 42 與計數卡 41 通過 PCI (Peripheral Component Interconnection,周邊元件擴展接口)總線51連接工控機43。本實用新型的電氣部分器件少，數據採集方便，只需要數據採集卡42和計數卡41。這是因為對於本測試系統中伺服電機I的控制而言，主要是轉矩和轉速控制，故可以通過帶有模擬量(電壓)輸出埠的數據採集卡42，通過調整電壓的大小來實現轉矩和轉速自動控制，不需要運動控制卡。轉矩傳感器8的信息通過數據採集卡42的記數埠來實現轉矩採集。
[0029]在其他實施例中，也可如圖3所示，省略各連接軸，伺服電機I依次通過增加轉矩減速器5、第一聯軸器7、轉矩傳感器8、第二聯軸器10連接輸入轉輪12,輸入轉輪12與輸出轉輪17嚙合，輸出轉輪12兩側軸分別連接待測減速器18與角度編碼器15。或者，在其他實施例中，也可省略第一聯軸器7、第二聯軸器10。
[0030]本實用新型的有益效果是:伺服電機的動力通過輸入轉輪和輸出轉輪的嚙合傳遞給與伺服電機不同軸的待測減速器。輸出轉輪一端連接待測減速器，待測減速器的另一端連接有負載設備，因此連接輸出轉輪和待測減速器的第三側軸必然會受到轉動力矩的作用，輸出轉輪的另一側連接角度編碼器，角度編碼器的另一端沒有連接負載設備，因此連接角度編碼器和輸出轉輪的第四側軸不會受到轉動力矩的作用，也不會扭曲變形，自然也不會給與其連接的角度編碼器的測試帶來誤差，因而角度編碼器反映了待測減速器的真實角度。
[0031]以上所述僅為本實用新型的實施例，並非因此限制本實用新型的專利範圍，凡是利用本實用新型說明書及附圖內容所作的等效結構或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關的【技術領域】，均同理包括在本實用新型的專利保護範圍內。
【權利要求】
1.一種減速器測試設備，用於測試待測減速器的回差與彈性常數，其特徵在於，所述減速器測試設備包括支撐平臺以及設置在所述支撐平臺上的伺服電機、輸入轉輪、輸出轉輪、負載設備以及角度傳感器，其中所述伺服電機的輸出軸與所述輸入轉輪的相對設置的第一側軸和第二側軸中的一個連接，以驅動所述輸入轉輪繞由所述第一側軸和所述第二側軸定義的第一轉軸轉動，所述待測減速器與所述角度傳感器分別連接所述輸出轉輪的相對設置的第三側軸與第四側軸，所述輸出轉輪與所述輸入轉輪嚙合，進而繞由所述第三側軸與所述第四側軸所定義的且平行於所述第一轉軸的第二轉軸同步轉動，所述角度傳感器用於獲得所述待測減速器的轉矩角。
2.根據權利要求1所述的減速器測試設備，其特徵在於，所述減速器測試設備還包括位於伺服電機與輸入轉輪之間的增加轉矩減速器和轉矩傳感器，所述增加轉矩減速器一端連接所述伺服電機，另一端連接所述轉矩傳感器，用於增加所述伺服電機的輸出轉矩，所述轉矩傳感器的另一端連接所述輸入轉輪的第一側軸或者第二側軸，用於檢測輸入轉輪的輸入轉矩。
3.根據權利要求2所述的減速器測試設備，其特徵在於，所述減速器測試設備進一步包括設置在所述支撐平臺上且能夠沿所述支撐平臺滑動的伺服電機支架、轉矩傳感器支架以及待測減速器支架，所述伺服電機、所述轉矩傳感器以及所述待測減速器分別設置於所述伺服電機支架、所述轉矩傳感器支架以及所述待測減速器支架上。
4.根據權利要求3所述的減速器測試設備，其特徵在於，所述負載設備為設置在所述待測減速器支架上的固定端蓋，所述待測減速器的輸入軸通過所述固定端蓋固定於所述待測減速器支架上。
5.根據權利要求3 所述的減速器測試設備，其特徵在於，所述減速器測試設備進一步包括固定於所述支撐平臺上且位於所述輸入轉輪兩側的第一輸入轉輪支架以及第二輸入轉輪支架，所述輸入轉輪的第一側軸和第二側軸分別轉動支撐於所述第一輸入轉輪支架以及所述第二輸入轉輪支架上。
6.根據權利要求5所述的減速器測試設備，其特徵在於，所述減速器測試設備進一步包括固定於所述支撐平臺上的增加轉矩減速器支架和角度傳感器支架，所述增加轉矩減速器和所述角度傳感器分別設置於所述增加轉矩減速器支架和所述角度傳感器支架上。
7.根據權利要求6所述的減速器測試設備，其特徵在於，所述支撐平臺上設置有兩條平行的水平導軌，所述伺服電機支架、所述增加轉矩減速器支架、所述轉矩傳感器支架、所述第一輸入轉輪支架和所述第二輸入轉輪支架設置於其中一條水平導軌上，所述角度傳感器支架以及所述待測減速器支架設置於另外一條水平導軌上。
8.根據權利要求7所述的減速器測試設備，其特徵在於，所述水平導軌上設置有若干個滑軌凹槽，所述待測減速器支架、所述轉矩傳感器支架和所述伺服電機支架與水平導軌相對的一端設置有支架凹槽，每一對支架凹槽和滑軌凹槽內設置有一個定位塊。
9.根據權利要求2所述的減速器測試設備，其特徵在於，所述減速器測試設備進一步包括工控機、數據採集卡以及計數卡，所述數據採集卡與所述工控機、所述伺服電機以及所述轉矩傳感器連接，所述工控機通過所述數據採集卡控制所述伺服電機，以及通過所述數據採集卡獲得所述轉矩傳感器的數據，所述計數卡與所述工控機以及所述角度傳感器連接，用於對所述角度傳感器進行計數以及將該計數發送至所述工控機。
10.根據權利要求9所述的減速器測試設備，其特徵在於，所述減速器測試設備進一步包括驅動器，所述驅動器連接於所述數據採集卡與所述伺服電機之間，所述數據採集卡發送控制信號至所述 驅動器，由所述驅動器驅動所述伺服電機。
【文檔編號】G01B21/22GK203745198SQ201320877817
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2013年12月26日 優先權日:2013年12月26日
【發明者】王春曉 申請人:北京配天大富精密機械有限公司