精密行星減速器扭轉(zhuǎn)剛度及回差檢測裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種精密行星減速器扭轉(zhuǎn)剛度及回差檢測裝置，包括機身、加載單元、測量單元和與機身配合設(shè)置并用于與被測減速器輸入端連接將其鎖緊的鎖緊機構(gòu)；通過加載單元可以在大于額定載荷扭矩范圍內(nèi)實現(xiàn)連續(xù)施加加載，通過扭矩傳感器可以檢測施加在被測減速器輸出軸上的扭矩值，并且通過輸出軸上的角度傳感器檢測輸出軸的轉(zhuǎn)角變化情況，從而計算得出被測減速器的扭轉(zhuǎn)剛度及回差。
【專利說明】精密行星減速器扭轉(zhuǎn)剛度及回差檢測裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及精密齒輪傳動性能測量【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種精密行星減速器扭轉(zhuǎn) 剛度及回差檢測裝置。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著我國科技創(chuàng)新技術(shù)水平和科研實力的不斷提高，各個行業(yè)對精密減速器的性 能提出了更高的要求。目前，以擺線精密行星傳動機構(gòu)為例，如新型擺線行星減速器、RV減 速器等，以其高精度，大速比，大扭矩等優(yōu)點，而被廣泛應(yīng)用于工業(yè)機器人、航空航天、國防 軍事、工業(yè)自動化等領(lǐng)域。擺線精密行星減速器的傳動性能直接影響整個系統(tǒng)的性能，對其 扭轉(zhuǎn)剛度及回差的檢測至關(guān)重要。目前對擺線精密減速器的扭轉(zhuǎn)剛度及回差測試及檢測還 沒有成套化的專用設(shè)備，一般方法是搭建或組合安裝測試臺，采取靜態(tài)逐級施加外載荷的 方式。這種測試方式通常需要多次工裝和調(diào)整來完成，設(shè)備精度有限，扭矩加載不具有連續(xù) 性，且重復(fù)性不能保證，調(diào)試時間長，可靠性差，機電一體化程度不足，測試效率低。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 有鑒于此，本發(fā)明提供一種精密行星減速器扭轉(zhuǎn)剛度及回差檢測裝置，使其可以 實現(xiàn)連續(xù)施加加載，并可快速檢測施加在被測減速器輸出軸上的扭矩值和轉(zhuǎn)角變化，從而 提高測試效率。
[0004] 本發(fā)明的精密行星減速器扭轉(zhuǎn)剛度及回差檢測裝置，包括機身、加載單元、測量單 元和與機身配合設(shè)置并用于與被測減速器輸入端連接將其鎖緊的鎖緊機構(gòu)，加載單元包括 設(shè)置于機身內(nèi)用于連續(xù)施加荷載的驅(qū)動電機和與驅(qū)動電機軸向傳動配合的加載減速器；
[0005] 測量單元包括扭矩傳感器和角度傳感器，扭矩傳感器一端面與加載減速器動力輸 出端軸向連接，另一端面與被測減速器輸出軸軸向傳動配合，角度傳感器外套固定設(shè)置于 被測減速器輸出軸上并用于角度信號采集。
[0006] 進(jìn)一步，驅(qū)動電機、加載減速器、扭矩傳感器、角度傳感器與被測減速器的回轉(zhuǎn)中 心均設(shè)置在同一條偏差允許范圍內(nèi)的堅直軸心線上。
[0007] 進(jìn)一步，驅(qū)動電機與所述加載減速器通過第一聯(lián)軸器傳動連接，加載減速器與扭 矩傳感器通過第二聯(lián)軸器軸向連接，扭矩傳感器通過一傳動組件與被測減速器輸出軸傳動 配合，傳動組件包括法蘭軸10和與法蘭軸10的軸部通過漸開線花鍵連接的第三聯(lián)軸器，法 蘭軸10的法蘭部與扭矩傳感器上側(cè)端面連接，第三聯(lián)軸器與被測減速器輸出軸傳動配合。
[0008] 進(jìn)一步，扭矩傳感器與被測減速器之間還設(shè)置有一用于對法蘭軸10定位支撐的 定位組件，定位組件包括滾動軸承套和滾動軸承，滾動軸承套安裝于機身，滾動軸承與所述 法蘭軸10在圓周方向固定配合后安裝于滾動軸承套上。
[0009] 進(jìn)一步，鎖緊機構(gòu)包括鎖緊機構(gòu)本體和鎖緊螺釘，鎖緊機構(gòu)本體為凸形圓盤結(jié)構(gòu)， 沿圓周方向設(shè)有與被測減速器機體上部配合的接口，鎖緊機構(gòu)本體設(shè)有與被測減速器輸入 軸配合的中心孔，并通過鎖緊螺釘將輸入軸固定。
[0010] 進(jìn)一步，一鎖緊螺母與被測減速器輸出軸上設(shè)置的外螺紋配合將角度傳感器的轉(zhuǎn) 子與被測減速器輸出軸連接。
[0011] 進(jìn)一步，檢測裝置還包括一用于安裝被測減速器機體的安裝環(huán)，機身的頂部設(shè)置 有用于安裝所述安裝環(huán)和角度傳感器的安裝接口 I，鎖緊機構(gòu)本體通過螺釘與安裝環(huán)配合 設(shè)置。
[0012] 進(jìn)一步，機身為一體鑄造成型的堅直立體層次結(jié)構(gòu)，自上而下還設(shè)置有用于安裝 滾動軸承套的安裝接口 II、用于安裝驅(qū)動減速器的安裝接口III和用于安裝驅(qū)動電機的安裝 接口IV，四個安裝接口均同軸設(shè)置，每一安裝接口處均形成水平面環(huán)形支撐，對應(yīng)安裝部件 均沿所述堅直軸心線垂直于水平面方向放入機身對應(yīng)接口后形成定位安裝，所有安裝接口 由一次定位加工制成。
[0013] 進(jìn)一步，第二聯(lián)軸器為法蘭盤式聯(lián)軸器。
[0014] 進(jìn)一步，測量單元還包括信號接收裝置和信號處理終端，信號接收裝置分別與扭 矩傳感器和角度傳感器相連，并將接收自扭矩傳感器和角度傳感器的信號傳輸至信號處理 終端進(jìn)行處理。
[0015] 本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明的精密行星減速器扭轉(zhuǎn)剛度及回差檢測裝置，采用了 整體式機身結(jié)構(gòu)，通過加載單元可以在大于額定載荷扭矩范圍內(nèi)實現(xiàn)連續(xù)施加加載，通過 扭矩傳感器可以檢測施加在被測減速器輸出軸上的扭矩值，并且通過輸出軸上的角度傳感 器檢測輸出軸的轉(zhuǎn)角變化情況，從而計算得出被測減速器的扭轉(zhuǎn)剛度及回差；通過該檢測 裝置施加載荷實現(xiàn)對待測減速器大扭矩、微小轉(zhuǎn)角的檢測得到的被測減速器扭轉(zhuǎn)剛度及回 差比逐級加載狀態(tài)下獲得的減速器扭轉(zhuǎn)剛度及回差更有實際意義，獲得的扭轉(zhuǎn)剛度與轉(zhuǎn)角 曲線圖形更加準(zhǔn)確，還具有安裝操作簡便，測量精度高，穩(wěn)定性好、檢測效率高及機電一體 化程度高等特點，完全滿足工業(yè)機器人、航空航天、國防軍事、工業(yè)自動化領(lǐng)域?qū)苄行?減速器高精度、大扭矩、高可靠性特性的測試及檢測要求。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016] 下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步描述。
[0017] 圖1為本發(fā)明的精密行星減速器扭轉(zhuǎn)剛度及回差檢測裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018] 圖2為本發(fā)明的精密行星減速器扭轉(zhuǎn)剛度及回差檢測裝置結(jié)構(gòu)爆炸圖；
[0019] 圖3為本發(fā)明的精密行星減速器扭轉(zhuǎn)剛度及回差檢測裝置的機身的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實施方式】
[0020] 如圖所示：本實施例的精密行星減速器扭轉(zhuǎn)剛度及回差檢測裝置，包括機身1、加 載單元、測量單元和與機身1配合設(shè)置并用于與被測減速器2輸入端連接將其鎖緊的鎖緊 機構(gòu)3,加載單元包括設(shè)置于機身1內(nèi)用于連續(xù)施加荷載的驅(qū)動電機4和與驅(qū)動電機4軸向 傳動配合的加載減速器5 ;
[0021] 測量單元包括扭矩傳感器6和角度傳感器7,扭矩傳感器6 -端面與加載減速器5 動力輸出端軸向連接，另一端面與被測減速器輸出軸2a軸向傳動配合，角度傳感器7外套 固定設(shè)置于被測減速器2輸出軸上并用于角度信號采集。
[0022] 其中，驅(qū)動電機4為伺服電機，扭矩傳感器6為高精度數(shù)字式扭矩傳感器6,角度傳 感器7為高精度增量式角度編碼器，機身1為整體式結(jié)構(gòu)，機身1兩側(cè)為開放式結(jié)構(gòu)，便于 檢測設(shè)備的安裝拆卸和維護(hù)；本檢測裝置采取被測減速器2輸入端固定，輸出端加載的方 式工作，加載單元的驅(qū)動電機4安裝在機身1底部，加載減速器5通過驅(qū)動電機4帶動運轉(zhuǎn) 輸出扭矩，扭矩傳感器6安裝在機身1上，位于加載減速器5與角度傳感器7之間，以檢測 被測減速器2受到的加載作用力，鎖緊機構(gòu)3與被測減速器2輸入端配合連接，并與被測減 速器2 -起從機身1頂端向下安裝于機身1上，通過彈性夾緊固定被測減速器2輸入軸，以 反映輸出軸的角度變化，另外，角度傳感器7與被測減速器2輸出軸固連，以檢測被測減速 器2在受到加載扭矩作用下被測減速器2輸出軸的轉(zhuǎn)動角度。
[0023] 本實施例中，驅(qū)動電機4、加載減速器5、扭矩傳感器6、角度傳感器7與被測減速器 2的回轉(zhuǎn)中心均設(shè)置在同一條偏差允許范圍內(nèi)的堅直軸心線上；保持各部件的高同軸性。
[0024] 本實施例中，驅(qū)動電機4與所述加載減速器5通過第一聯(lián)軸器8傳動連接，加載減 速器5與扭矩傳感器6通過第二聯(lián)軸器9軸向連接，扭矩傳感器6通過一傳動組件與被測 減速器2輸出軸傳動配合，傳動組件包括法蘭軸10和與法蘭軸10的軸部通過漸開線花鍵 連接的第三聯(lián)軸器11，法蘭軸10的法蘭部與扭矩傳感器6上側(cè)端面連接，第三聯(lián)軸器11與 被測減速器2輸出軸傳動配合；如圖所示，被測減速器2輸出軸前端形成傳動配合鍵結(jié)構(gòu)， 該鍵結(jié)構(gòu)與第三聯(lián)軸器11端部設(shè)置的鍵槽配合進(jìn)行傳動連接，另外，由于設(shè)計了以漸開線 花鍵連接作為扭矩傳感器6和被測減速器2之間的第三聯(lián)軸器11，可以使扭矩傳感器6與 被測減速器2之間成為活動連接，便于安裝和拆遷，提高檢測效率，同時避免了剛性或柔性 連接預(yù)緊力對被測減速器2輸出軸造成的影響，提高了檢測設(shè)備的可靠性。
[0025] 本實施例中，扭矩傳感器6與被測減速器2之間還設(shè)置有一用于對法蘭軸10定位 支撐的定位組件，定位組件包括滾動軸承套12和滾動軸承13,滾動軸承套12安裝于機身 1，滾動軸承13與所述法蘭軸10在圓周方向固定配合后安裝于滾動軸承套12上。
[0026] 本實施例中，鎖緊機構(gòu)3包括鎖緊機構(gòu)本體14和鎖緊螺釘，鎖緊機構(gòu)本體14為凸 形圓盤結(jié)構(gòu)，沿圓周方向設(shè)有與被測減速器2機體上部配合的接口，鎖緊機構(gòu)本體14設(shè)有 與被測減速器2輸入軸配合的中心孔，并通過鎖緊螺釘將輸入軸固定。
[0027] 本實施例中，一鎖緊螺母15與被測減速器2輸出軸上設(shè)置的外螺紋配合將角度傳 感器7的轉(zhuǎn)子與被測減速器2輸出軸連接；該鎖緊螺母通過螺紋旋進(jìn)使角度傳感器7與輸 出軸連接緊固。
[0028] 本實施例中，檢測裝置還包括一用于安裝被測減速器2機體的安裝環(huán)16,機身1的 頂部設(shè)置有用于安裝所述安裝環(huán)16和角度傳感器7的安裝接口 I 17,鎖緊機構(gòu)本體14通 過螺釘與安裝環(huán)16配合設(shè)置；安裝環(huán)16通過軸孔配合在機身1上定位，并由螺釘固定于機 身1上；然后被測減速器2通過軸孔配合安裝在安裝環(huán)16上；接下來將鎖緊機構(gòu)與被測減 速器配合連接，并鎖緊輸入軸，最后通過螺釘將鎖緊機構(gòu)、被測減速器與安裝環(huán)固定連接； 將被測減速器2與鎖緊機構(gòu)3采取同一定位基準(zhǔn)，同一接口安裝的方式，減小了由于被測減 速器2與鎖緊機構(gòu)3分別安裝固定帶來了相對轉(zhuǎn)動誤差。
[0029] 本實施例中，機身1為一體鑄造成型的堅直立體層次結(jié)構(gòu)，自上而下還設(shè)置有用 于安裝滾動軸承套12的安裝接口 II 18、用于安裝驅(qū)動減速器的安裝接口III 19和用于安裝 驅(qū)動電機4的安裝接口 IV 20,四個安裝接口均同軸設(shè)置，每一安裝接口處均形成水平面環(huán) 形支撐，對應(yīng)安裝部件均沿所述堅直軸心線垂直于水平面方向放入機身1對應(yīng)接口后形成 定位安裝，所有安裝接口由一次定位加工制成；相比較與原有水平軸向安裝方式，避免了因 重力、水平彎曲內(nèi)力造成的安裝堅板剛性不足的問題，檢測裝置整體剛性更加優(yōu)越，穩(wěn)定性 更換，另外，所有安裝接口采取一次定位加工制成，保證了極高的同軸度和軸心線直線度。
[0030] 通過該機身結(jié)構(gòu)，設(shè)計了角度傳感器7和加載單元以并聯(lián)的方式直接與被測減速 器2輸出軸相連，角度傳感器7采樣信號直接測量被測減速器2輸出軸的轉(zhuǎn)角變化，同時降 低了對加載單元與被測減速器2之間連接的精度要求，對避免了間接測量引入的不穩(wěn)定變 量，造成對角度信號采樣數(shù)據(jù)產(chǎn)生的誤差，便于對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理。
[0031] 本實施例中，第二聯(lián)軸器9為法蘭盤式聯(lián)軸器；第二聯(lián)軸器9包括軸向圓周配合的 上部91和下部92,其中下部和上部均自帶法蘭結(jié)構(gòu)，下部上的法蘭結(jié)構(gòu)與加載減速器5的 動力輸出軸上設(shè)置的法蘭盤固定連接，同時動力輸出軸內(nèi)套設(shè)置在下部的軸部內(nèi)，第二聯(lián) 軸器9的上部的法蘭結(jié)構(gòu)與扭矩傳感器6的下側(cè)端面固定連接。
[0032] 本實施例中，測量單元還包括信號接收裝置和信號處理終端，信號接收裝置分別 與扭矩傳感器6和角度傳感器7相連，并將接收自扭矩傳感器6和角度傳感器7的信號傳 輸至信號處理終端進(jìn)行處理。其中，信號處理終端為計算機，本發(fā)明檢測裝置實施例在使用 時，首先將被測減速器2與鎖緊機構(gòu)3安裝于機身1上，固定被測減速器2輸入端，再講角 度傳感器7通過鎖緊螺母15擰緊，再連接第三聯(lián)軸器11，通過計算機設(shè)定加載裝置工作方 式，啟動本檢測裝置，通過信號接收裝置接收扭矩傳感器6和角度傳感器7的信號兵傳輸給 計算機進(jìn)行處理，計算被測減速器2的扭轉(zhuǎn)剛度及回差，并繪制轉(zhuǎn)角扭矩曲線，生成減速器 剛度及回差數(shù)據(jù)文件，并打印檢測結(jié)果。
[0033] 總而言之，根據(jù)本發(fā)明的實施例的精密行星減速器扭轉(zhuǎn)剛度及回差檢測裝置檢測 得到的精密擺線減速器扭轉(zhuǎn)剛度及回差更有實際意義，合理的減小了原有裝置測量不足之 處造成的系統(tǒng)誤差與隨機誤差，更準(zhǔn)確地反映了擺線減速器的剛度及回差特性，同時提高 了檢測的效率，有利于實驗研究和精密行星減速器的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。
[〇〇34] 最后說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較 佳實施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對本發(fā)明的技 術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的宗旨和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本 發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
【權(quán)利要求】
1. 一種精密行星減速器扭轉(zhuǎn)剛度及回差檢測裝置，其特征在于：包括機身、加載單元、 測量單元和與機身配合設(shè)置并用于與被測減速器輸入端連接將其鎖緊的鎖緊機構(gòu)，所述加 載單元包括設(shè)置于機身內(nèi)用于連續(xù)施加荷載的驅(qū)動電機和與所述驅(qū)動電機軸向傳動配合 的加載減速器； 所述測量單元包括扭矩傳感器和角度傳感器，所述扭矩傳感器一端面與加載減速器動 力輸出端軸向連接，另一端面與被測減速器輸出軸軸向傳動配合，所述角度傳感器外套固 定設(shè)置于被測減速器輸出軸上并用于角度信號采集。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的精密行星減速器扭轉(zhuǎn)剛度及回差檢測裝置，其特征在于：驅(qū) 動電機、加載減速器、扭矩傳感器、角度傳感器與被測減速器的回轉(zhuǎn)中心均設(shè)置在同一條偏 差允許范圍內(nèi)的堅直軸心線上。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的精密行星減速器扭轉(zhuǎn)剛度及回差檢測裝置，其特征在于：所 述驅(qū)動電機與所述加載減速器通過第一聯(lián)軸器傳動連接，所述加載減速器與所述扭矩傳感 器通過第二聯(lián)軸器軸向連接，所述扭矩傳感器通過一傳動組件與被測減速器輸出軸傳動配 合，所述傳動組件包括法蘭軸10和與法蘭軸10的軸部通過漸開線花鍵連接的第三聯(lián)軸器， 所述法蘭軸10的法蘭部與扭矩傳感器上側(cè)端面連接，所述第三聯(lián)軸器與被測減速器輸出 軸傳動配合。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的精密行星減速器扭轉(zhuǎn)剛度及回差檢測裝置，其特征在于：所 述扭矩傳感器與所述被測減速器之間還設(shè)置有一用于對法蘭軸10定位支撐的定位組件， 所述定位組件包括滾動軸承套和滾動軸承，所述滾動軸承套安裝于機身，所述滾動軸承與 所述法蘭軸10在圓周方向固定配合后安裝于所述滾動軸承套上。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的精密行星減速器扭轉(zhuǎn)剛度及回差檢測裝置，其特征在于：所 述鎖緊機構(gòu)包括鎖緊機構(gòu)本體和鎖緊螺釘，所述鎖緊機構(gòu)本體為凸形圓盤結(jié)構(gòu)，沿圓周方 向設(shè)有與被測減速器機體上部配合的接口，所述鎖緊機構(gòu)本體設(shè)有與被測減速器輸入軸配 合的中心孔，并通過鎖緊螺釘將輸入軸固定。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的精密行星減速器扭轉(zhuǎn)剛度及回差檢測裝置，其特征在于：一 鎖緊螺母與被測減速器輸出軸上設(shè)置的外螺紋配合將角度傳感器的轉(zhuǎn)子與被測減速器輸 出軸連接。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的精密行星減速器扭轉(zhuǎn)剛度及回差檢測裝置，其特征在于：所 述檢測裝置還包括一用于安裝被測減速器機體的安裝環(huán)，所述機身的頂部設(shè)置有用于安裝 所述安裝環(huán)和所述角度傳感器的安裝接口 I，所述鎖緊機構(gòu)本體通過螺釘與所述安裝環(huán)配 合設(shè)置。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的精密行星減速器扭轉(zhuǎn)剛度及回差檢測裝置，其特征在于：所 述機身為一體鑄造成型的堅直立體層次結(jié)構(gòu)，自上而下還設(shè)置有用于安裝滾動軸承套的安 裝接口 II、用于安裝驅(qū)動減速器的安裝接口III和用于安裝驅(qū)動電機的安裝接口 IV，四個安 裝接口均同軸設(shè)置，每一安裝接口處均形成水平面環(huán)形支撐，對應(yīng)安裝部件均沿所述堅直 軸心線垂直于水平面方向放入機身對應(yīng)接口后形成定位安裝，所有安裝接口由一次定位加 工制成。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的精密行星減速器扭轉(zhuǎn)剛度及回差檢測裝置，其特征在于：所 述第二聯(lián)軸器為法蘭盤式聯(lián)軸器。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的精密行星減速器扭轉(zhuǎn)剛度及回差檢測裝置，其特征在于：所 述測量單元還包括信號接收裝置和信號處理終端，所述信號接收裝置分別與扭矩傳感器和 角度傳感器相連，并將接收自扭矩傳感器和角度傳感器的信號傳輸至信號處理終端進(jìn)行處 理。
【文檔編號】G01M13/02GK104062121SQ201410333558
【公開日】2014年9月24日 申請日期:2014年7月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月14日
【發(fā)明者】陳兵奎, 彭昌琰, 李朝陽, 張玄, 李軒 申請人:重慶大學(xué)