專利名稱:基于雙伺服電機(jī)的齒輪箱傳動(dòng)精度測(cè)量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及齒輪副傳動(dòng)精度檢測(cè)技術(shù),特別涉及一種采用雙伺服電機(jī)的齒輪箱傳動(dòng)精度測(cè)量裝置。
背景技術(shù):
早期的齒輪箱傳動(dòng)精度測(cè)量往往采用傳感器分別測(cè)量齒輪箱輸入轉(zhuǎn)角和輸出轉(zhuǎn)角并結(jié)合人工判讀的方法,進(jìn)行的是靜態(tài)誤差的測(cè)量。這種方法精度低,操作復(fù)雜,測(cè)量不夠全面。目前齒輪變速箱的傳動(dòng)精度測(cè)量方法多利用高精度編碼器或角度傳感器,如將兩個(gè)編碼器(或角度傳感器)通過(guò)聯(lián)軸器分別連接在變速箱的輸入軸和輸出軸上,輸入軸的轉(zhuǎn)動(dòng)有電機(jī)通過(guò)皮帶輪帶動(dòng),聯(lián)軸器和皮帶輪會(huì)給系統(tǒng)引入兩級(jí)外來(lái)誤差,降低測(cè)量的精確性。、
采用這種方法,帶動(dòng)輸入軸轉(zhuǎn)動(dòng)的電機(jī)僅僅作為動(dòng)力存在,浪費(fèi)資源;通過(guò)皮帶輪帶動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)的方式,機(jī)械結(jié)構(gòu)復(fù)雜,不夠穩(wěn)定,會(huì)引入外來(lái)誤差。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是簡(jiǎn)化機(jī)械結(jié)構(gòu),提高器件利用率,減小編碼器與齒輪箱同軸度誤差和傳統(tǒng)傳動(dòng)精度測(cè)量通過(guò)帶輪副傳遞動(dòng)力引入的誤差,提高測(cè)量精度而提供一種基于雙伺服電機(jī)的齒輪箱傳動(dòng)精度測(cè)量裝置。本發(fā)明技術(shù)方案如下
基于雙伺服電機(jī)的齒輪箱傳動(dòng)精度測(cè)量裝置,包括輸入輸出部分和測(cè)量數(shù)據(jù)采集處理部分。所述的輸入輸出部分包括主動(dòng)伺服電機(jī)和負(fù)載伺服電機(jī),主動(dòng)伺服電機(jī)輸出軸與齒輪箱輸入軸經(jīng)由第一精密聯(lián)軸器連接;負(fù)載伺服電機(jī)輸出軸與齒輪箱輸出軸經(jīng)由第二精密聯(lián)軸器連接。所述的主動(dòng)伺服電機(jī)、主動(dòng)伺服電機(jī)編碼器與主動(dòng)伺服電機(jī)輸出軸為一體;負(fù)載伺服電機(jī)、負(fù)載伺服電機(jī)編碼器與負(fù)載伺服電機(jī)輸出軸為一體。所述的測(cè)量數(shù)據(jù)采集處理部分,由主動(dòng)伺服放大器、負(fù)載伺服放大器、數(shù)據(jù)采集卡和計(jì)算機(jī)組成,主動(dòng)伺服放大器、負(fù)載伺服放大器通過(guò)通訊線與數(shù)據(jù)采集卡信號(hào)連接,數(shù)據(jù)采集卡與計(jì)算機(jī)信號(hào)連接。所述的主動(dòng)伺服放大器、負(fù)載伺服放大器分別與主動(dòng)伺服電機(jī),負(fù)載伺服電機(jī)配套。本發(fā)明的有益效果伺服電機(jī)集成有編碼器,同軸度誤差小,無(wú)需使用帶輪傳遞動(dòng)力,不會(huì)引入帶輪副傳動(dòng)誤差,提高測(cè)量精度,利用采集卡從伺服放大器取得編碼器信號(hào),直接傳送回計(jì)算機(jī),不需另外設(shè)計(jì)的電路板進(jìn)行信號(hào)處理,沒(méi)有單獨(dú)設(shè)計(jì)的機(jī)械結(jié)構(gòu),結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。電器部分都放入電氣箱,使用十分方便。測(cè)量精度好,分辨率高。角度檢測(cè)精度可達(dá)5角秒以內(nèi),識(shí)別誤差達(dá)I角秒以內(nèi)。伺服電機(jī)的啟停和轉(zhuǎn)速控制利用按鈕和電位器控制,簡(jiǎn)單實(shí)用。測(cè)量裝置升級(jí)方便,采用的伺服電機(jī)為成熟產(chǎn)品,需要提高測(cè)量精度和檢測(cè)速度只需更換相應(yīng)的產(chǎn)品即可。裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,維護(hù)方便。
圖I為測(cè)量平臺(tái)示意 圖2為測(cè)量原理 圖3為各路信號(hào)對(duì)比 圖中1.主動(dòng)伺服電機(jī)編碼器,2.主動(dòng)伺服電機(jī),3.主動(dòng)伺服電機(jī)輸出軸,4.第一精密聯(lián)軸器,5.齒輪箱輸入軸,6.齒輪箱,7齒輪箱輸出軸,8.第二精密聯(lián)軸器,9.負(fù)載伺服電機(jī)輸出軸,10.負(fù)載伺服電機(jī),11.負(fù)載伺服電機(jī)編碼器,12.主動(dòng)伺服放大器,13.數(shù)據(jù)采集卡,14.負(fù)載伺服放大器,15.計(jì)算機(jī),16.通訊線,17.高頻時(shí)鐘信號(hào)CLK,18.高速端空間脈 沖信號(hào)H,19.低速端空間脈沖信號(hào)L,20.小數(shù)部分信號(hào)X。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。如圖I所示本發(fā)明包括主動(dòng)伺服電機(jī)編碼器1,主動(dòng)伺服電機(jī)2,主動(dòng)伺服電機(jī)輸出軸3,負(fù)載伺服電機(jī)輸出軸9,負(fù)載伺服電機(jī)10,負(fù)載伺服電機(jī)編碼器11,主動(dòng)伺服放大器12,數(shù)據(jù)采集卡13和負(fù)載伺服放大器14。所述的主動(dòng)伺服電機(jī)編碼器I與主動(dòng)伺服電機(jī)2及主動(dòng)伺服電機(jī)輸出軸3為整體封裝。負(fù)載伺服電機(jī)輸出軸9與負(fù)載伺服電機(jī)10及負(fù)載伺服電機(jī)編碼器11為整體封裝。伺服電機(jī)為日本三菱MR-J3系列,伺服放大器選用MR-J3 20A型。所述的主動(dòng)伺服電機(jī)輸出軸3經(jīng)由第一精密聯(lián)軸器4與齒輪箱輸入軸5相連。齒輪箱輸出軸7經(jīng)由第二精密聯(lián)軸器8與負(fù)載伺服電機(jī)輸出軸9相連。所述的主動(dòng)伺服放大器12通過(guò)通訊線16分別與主動(dòng)伺服電機(jī)編碼器I和數(shù)據(jù)采集卡13相連。負(fù)載伺服放大器14通過(guò)通訊線16分別與負(fù)載伺服電機(jī)編碼器11和數(shù)據(jù)采集卡13相連。所述的數(shù)據(jù)采集卡13使用通訊線16與計(jì)算機(jī)15相連。如圖2所示,為測(cè)量裝置的原理圖。齒輪箱6傳動(dòng)精度測(cè)量分為傳動(dòng)誤差測(cè)量與
回差測(cè)量。所述的齒輪箱的動(dòng)態(tài)傳動(dòng)誤差測(cè)量,原理如下輸入端轉(zhuǎn)速與理論傳動(dòng)比I1的比值竺,與輸入端轉(zhuǎn)速與實(shí)際傳動(dòng)比的比值p,即芒_#。
I1p.1流程如下主動(dòng)伺服電機(jī)的控制由一個(gè)外接的電位器和一個(gè)帶自保持的按鈕作為控制開(kāi)關(guān),控制主動(dòng)伺服電機(jī)的啟停和轉(zhuǎn)速。主動(dòng)伺服電機(jī)編碼器將高速端空間脈沖信號(hào)H 18經(jīng)由主動(dòng)伺服放大器傳遞給數(shù)據(jù)采集卡;主動(dòng)伺服電機(jī)通過(guò)齒輪箱將動(dòng)力傳遞給負(fù)載伺服電機(jī)。負(fù)載伺服電機(jī)編碼器將低速端空間脈沖信號(hào)L 19經(jīng)由負(fù)載伺服放大器傳遞給數(shù)據(jù)采集卡。數(shù)據(jù)采集卡將兩路信號(hào)傳輸至計(jì)算機(jī),由計(jì)算機(jī)完成信號(hào)的比較,細(xì)分,獲得動(dòng)態(tài)傳動(dòng)誤差曲線。所述的信號(hào)的比較、細(xì)分,采用了微機(jī)脈沖細(xì)分技術(shù)。如圖3所示,以高速端空間脈沖信號(hào)H為時(shí)鐘插補(bǔ)單位,在一個(gè)低速端空間脈沖信號(hào)L內(nèi)包含高速端空間脈沖信號(hào)H的個(gè)數(shù),即為減速箱的實(shí)際傳動(dòng)比。傳動(dòng)比非整數(shù)時(shí),其小數(shù)部分提取較復(fù)雜。所述的實(shí)際傳動(dòng)比的小數(shù)部分,其提取過(guò)程如下小數(shù)部分信號(hào)X 20在低速端空間脈沖信號(hào)L上升沿時(shí)變?yōu)榈碗娖?,在高速端空間脈沖信號(hào)H為上升沿時(shí)變?yōu)楦唠娖健R愿哳l時(shí)鐘信號(hào)CLK 17為插補(bǔ)時(shí)鐘單位,分別計(jì)算出高速端空間脈沖信號(hào)H與低速端空間脈沖信號(hào)L中一個(gè)脈沖包含高頻時(shí)鐘信號(hào)CLK的時(shí)鐘數(shù)H_count、L_count,就可得到兩者在此脈沖段的時(shí)間為H_count/ fCLK> L_count/ faK,高速端、低速端一個(gè)空間脈沖在空間角位移上,只跟光柵傳感器的刻線有關(guān),測(cè)試過(guò)程為一個(gè)定值,從而可分別推算出高速、低速端此時(shí)的單端轉(zhuǎn)動(dòng)速度。以高頻時(shí)鐘信號(hào)CLK為時(shí)鐘或一個(gè)更高的時(shí)鐘為基準(zhǔn),同樣計(jì)算 出小數(shù)部分信號(hào)X每個(gè)脈沖低電平部分包含的時(shí)鐘數(shù)。得到小數(shù)部分脈沖段的時(shí)間為X_count/ fCLK,,將其轉(zhuǎn)化為速度后與整數(shù)部分相加后,算的低速端轉(zhuǎn)速,就可得到總的實(shí)際傳動(dòng)比。所述動(dòng)態(tài)傳動(dòng)誤差曲線,采用直觀的坐標(biāo)曲線(直角坐標(biāo)和極坐標(biāo))顯示傳動(dòng)誤差,利用數(shù)值的方式顯示最大誤差,及最大誤差所在的角度。所述的回差測(cè)量的原理為扭矩大小一致的情況下,正反向加載時(shí)的輸出軸角度的差值即為回差值。將各個(gè)扭矩下,收到的脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù),并換算成角度。最終將大小一致,方向相反的扭矩加載下的角度相減,得到該扭矩下的回差,并列表顯示。所述的回差測(cè)量采用的方法是,固定齒輪箱輸入軸,對(duì)負(fù)載伺服電機(jī)進(jìn)行加載,由零逐步加載至額定扭矩,然后卸載至零,依此進(jìn)行反向加載,同時(shí)負(fù)載伺服電機(jī)編碼器的信號(hào),通過(guò)數(shù)據(jù)采集卡采集并傳送至計(jì)算機(jī),由其進(jìn)行信號(hào)處理,測(cè)得各個(gè)扭矩下的回差。并以坐標(biāo)曲線的形式直觀的顯示,并利用數(shù)值的方式顯示最大扭矩下的回差。
權(quán)利要求
1.基于雙伺服電機(jī)的齒輪箱傳動(dòng)精度測(cè)量裝置,包括輸入輸出部分和測(cè)量數(shù)據(jù)采集處理部分,其特征在于 所述的輸入輸出部分包括主動(dòng)伺服電機(jī)(2)和負(fù)載伺服電機(jī)(10),主動(dòng)伺服電機(jī)輸出軸(3)與齒輪箱輸入軸(5)經(jīng)由第一精密聯(lián)軸器(4)連接;負(fù)載伺服電機(jī)輸出軸(9)與齒輪箱輸出軸(7)經(jīng)由第二精密聯(lián)軸器(8)連接; 所述的主動(dòng)伺服電機(jī)(2)、主動(dòng)伺服電機(jī)編碼器(I)與主動(dòng)伺服電機(jī)輸出軸(3)為一體;負(fù)載伺服電機(jī)(10)、負(fù)載伺服電機(jī)編碼器(11)與負(fù)載伺服電機(jī)輸出軸(9)為一體; 所述的測(cè)量數(shù)據(jù)采集處理部分,由主動(dòng)伺服放大器(12)、負(fù)載伺服放大器(14)、數(shù)據(jù)采集卡(13)和計(jì)算機(jī)(15)組成,主動(dòng)伺服放大器(12)、負(fù)載伺服放大器(14)通過(guò)通訊線(16)與數(shù)據(jù)采集卡(13)信號(hào)連接,數(shù)據(jù)采集卡(13)與計(jì)算機(jī)(15)信號(hào)連接; 所述的主動(dòng)伺服放大器(12)、負(fù)載伺服放大器(14)分別與主動(dòng)伺服電機(jī)(2),負(fù)載伺 服電機(jī)(10)配套。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于雙伺服電機(jī)的齒輪箱傳動(dòng)精度測(cè)量裝置。現(xiàn)有的裝置精度低,操作復(fù)雜,測(cè)量不夠全面。本發(fā)明包括輸入輸出部分和測(cè)量數(shù)據(jù)采集處理部分。所述的輸入輸出部分包括主動(dòng)伺服電機(jī)和負(fù)載伺服電機(jī),主動(dòng)伺服電機(jī)輸出軸與齒輪箱輸入軸經(jīng)由第一精密聯(lián)軸器連接;負(fù)載伺服電機(jī)輸出軸與齒輪箱輸出軸經(jīng)由第二精密聯(lián)軸器連接。所述的測(cè)量數(shù)據(jù)采集處理部分,由主動(dòng)伺服放大器、負(fù)載伺服放大器、數(shù)據(jù)采集卡和計(jì)算機(jī)組成,主動(dòng)伺服放大器、負(fù)載伺服放大器通過(guò)通訊線與數(shù)據(jù)采集卡信號(hào)連接,數(shù)據(jù)采集卡與計(jì)算機(jī)信號(hào)連接。本發(fā)明伺服電機(jī)集成有編碼器,同軸度誤差小,無(wú)需使用帶輪傳遞動(dòng)力,不會(huì)引入帶輪副傳動(dòng)誤差,提高測(cè)量精度。
文檔編號(hào)G01M13/02GK102735445SQ201210236848
公開(kāi)日2012年10月17日 申請(qǐng)日期2012年7月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月10日
發(fā)明者周建軍, 姜寅, 林阿斌, 馬天文 申請(qǐng)人:杭州電子科技大學(xué)