本發(fā)明涉及精密檢測計量技術以及精密傳動領域，特別涉及一種精密行星減速器扭轉(zhuǎn)剛度及回差測量系統(tǒng)。

背景技術：

精密行星減速器作為高精尖機械傳動裝備的核心機構，其傳動性能是評價高精尖傳動裝備優(yōu)劣的重要標志。隨著我國科技創(chuàng)新技術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。其中以rv減速器、擺線精密減速器為代表的精密傳動以其高精度、大速比、大扭矩等優(yōu)點，在工業(yè)機器人、航空航天、國防軍事、工業(yè)自動化等領域中有良好的應用前景。扭轉(zhuǎn)剛度和回差是減速器的兩項重要性能指標，可以直接反映出整機的傳動性能。因此，對減速器的扭轉(zhuǎn)剛度和回差進行全面而精確的檢測，不僅是生產(chǎn)環(huán)節(jié)中重要的一環(huán)，更是其產(chǎn)品質(zhì)量和性能的有效監(jiān)測和重要保證。

目前，對精密減速器的扭轉(zhuǎn)剛度及回差測試還沒有成熟的成套化專用設備?，F(xiàn)有的扭轉(zhuǎn)剛度與回差測試裝置一般采用搭建或組合安裝測試臺，采取靜態(tài)逐級施加外載荷方式，輸出轉(zhuǎn)角采用角度編碼器測量。然而，采用該類試驗臺的缺陷是，在測試時通常需要多次調(diào)整來完成，扭矩加載不具有連續(xù)性，且角度編碼器的測量精度很難滿足高精密減速器的測試要求；同時現(xiàn)有的測試設備適用產(chǎn)品的型號比較單一，且自動化程度較低，測試效率低下，測試成本高，無法滿足精密減速器制造領域?qū)Υ笈俊⒏咝实臏y試需求。同時現(xiàn)有精密減速器扭轉(zhuǎn)剛度及回差測量的扭矩加載主要采用砝碼杠桿加載、滑輪組加載以及力矩電機直驅(qū)加載，其中杠桿加載與滑輪組加載存在加載精度不高，無法連續(xù)加載的不足；力矩電機加載可實現(xiàn)連續(xù)加載，但成本高，經(jīng)濟性不足。

因此，需要提供一種可測量多種精密減速器在額定扭矩范圍內(nèi)的扭轉(zhuǎn)剛度和回差，且具備連續(xù)穩(wěn)定加載、儀器化程度高、測量精度高、操作簡易、適用范圍廣的精密行星減速器扭轉(zhuǎn)剛度及回差測量系統(tǒng)。

技術實現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種精密行星減速器扭轉(zhuǎn)剛度及回差測量系統(tǒng)，可測量多種精密減速器在額定扭矩范圍內(nèi)的扭轉(zhuǎn)剛度和回差，且具備連續(xù)穩(wěn)定加載、儀器化程度高、測量精度高、操作簡易、適用范圍廣。

本發(fā)明的精密行星減速器扭轉(zhuǎn)剛度及回差測量系統(tǒng)，包括基座、加載單元、測量單元、用于安裝被測減速器的安裝總成以及測量軟件模塊，所述加載單元和安裝總成分別設置在基座橫向兩側(cè)，所述加載單元包括驅(qū)動電機、第一加載減速器和第二加載減速器，所述驅(qū)動電機輸出端與第一加載減速器輸入端連接，第一加載減速器輸出端與第二加載減速器輸入端連接，所述安裝總成包括用于裝入被測減速器的安裝盤i、用于鎖緊固定被測減速器的鎖緊機構以及與被測減速器輸出端連接的輸出軸，所述第二加載減速器輸出端通過連接機構與輸出軸連接，所述測量單元包括用于測量被測減速器扭矩的扭矩傳感器和用于測量被測減速器輸出端角度的測角組件，所述扭矩傳感器設置于第二加載減速器輸出端，所述測角組件包括同軸安裝于輸出軸上的正多面棱體、用于讀取正多面棱體角度數(shù)據(jù)的自準直儀以及用于安放自準直儀的底座，所述自準直儀放置在底座上，且正對正多面棱體，所述測量軟件模塊包括用于采集測量單元所測角度數(shù)據(jù)并對該數(shù)據(jù)進行處理的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和用于控制加載單元和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)工作的控制系統(tǒng)，所述扭矩傳感器、自準直儀與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)電連接。

進一步，所述驅(qū)動電機設置有自動和手動驅(qū)動方式，驅(qū)動電機輸出端通過聯(lián)軸器i與第一加載減速器輸入端連接，第一加載減速器輸出端通過聯(lián)軸器ii與第二加載減速器輸入端連接，所述連接機構包括連接法蘭盤、法蘭軸、聯(lián)軸器iii，所述連接法蘭盤一端固定于第二加載減速器輸出端側(cè)，另一端與法蘭軸一端連接，法蘭軸另一端通過聯(lián)軸器iii與輸出軸連接，所述第二加載減速器輸出端穿過連接法蘭盤與法蘭軸周向固定連接，所述扭矩傳感器設置在第二加載減速器輸出端上，且固定于連接法蘭盤與法蘭軸之間。

進一步，所述驅(qū)動電機和第一加載減速器固定在基座一側(cè)設置的安裝支架上，所述第二加載減速器通過安裝盤ii固定于基座上設有的支撐板i上的安裝孔i中，所述法蘭軸通過軸承組件以可轉(zhuǎn)動的方式設置于基座上設有的支撐板ii上的安裝孔ii中，所述安裝盤i通過安裝襯套固定于基座上設有的支撐板iii上的安裝孔iii中，所述鎖緊機構固定在基座另一側(cè)設置的安裝平板上。

進一步，所述第一加載減速器為蝸輪蝸桿減速器，該蝸輪蝸桿減速器的輸入端與輸出端相垂直，所述第二加載減速器為rv減速器，所述驅(qū)動電機的輸出端與蝸輪蝸桿減速器的輸入端同軸設置，所述蝸輪蝸桿減速器的輸出端、rv減速器的輸入輸出端、法蘭軸、輸出軸同軸設置。

進一步，所述安裝孔i、安裝孔ii、安裝孔iii的中心位于同一水平軸線上，所述基座為一體鑄造成型的整體式結(jié)構；所述鎖緊機構為自定心臺虎鉗。

進一步，所述測量軟件模塊還包括用于消除測量過程中非被測減速器部分引入的角度測量的誤差誤差補償系統(tǒng)和扭轉(zhuǎn)剛度滯回曲線實時顯示系統(tǒng)。

本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明的精密行星減速器扭轉(zhuǎn)剛度及回差測量系統(tǒng)，首先，通過采用雙加載減速器的加載方式，可實現(xiàn)正向扭矩放大和方向角度方法的功能，同時具備反向自鎖特性，可實現(xiàn)大扭矩范圍內(nèi)正反向的連續(xù)加載，同時實際加載扭矩值由扭矩傳感器直接測量獲得，加載精度高，穩(wěn)定性好；其次，針對測量時扭轉(zhuǎn)角極小的特點，采用高精度自準直儀與正多面棱體相配合的測量方式，提高了測量分辨率和精度，角度測量精度可達±0.1″；同時采用自準直儀進行測量具有輸出軸安裝誤差不敏感性，有效補償了安裝誤差帶來的測量誤差。最后，本發(fā)明從儀器角度出發(fā)，對測量系統(tǒng)機械部分采用整體式鑄造基座，同時對測量系統(tǒng)進行誤差補償修正，保證了測量時的系統(tǒng)剛度和重復測量精度，測量時，只需安裝和拆卸被測減速器即可，有效提高了測量效率以及測量可靠性。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步描述：

圖1為本發(fā)明的工作原理圖；

圖2為本發(fā)明的結(jié)構示意圖；

圖3為圖2的右視圖；

圖4為圖2的俯視圖。

具體實施方式

如圖1至圖4所示：本實施例的精密行星減速器扭轉(zhuǎn)剛度及回差測量系統(tǒng)，包括基座1、加載單元、測量單元、用于安裝被測減速器的安裝總成以及測量軟件模塊，所述加載單元和安裝總成分別設置在基座1橫向兩側(cè)，所述加載單元包括驅(qū)動電機23、第一加載減速器18和第二加載減速器16，所述驅(qū)動電機23輸出端與第一加載減速器18輸入端連接，第一加載減速器18輸出端與第二加載減速器16輸入端連接，所述安裝總成包括用于裝入被測減速器3的安裝盤i4、用于鎖緊固定被測減速器3的鎖緊機構2以及與被測減速器3輸出端連接的輸出軸6，所述第二加載減速器16輸出端通過連接機構與輸出軸6連接，所述測量單元包括用于測量被測減速器扭矩的扭矩傳感器13和用于測量被測減速器輸出端角度的測角組件，所述扭矩傳感器13設置于第二加載減速器16輸出端，所述測角組件包括同軸安裝于輸出軸6上的正多面棱體7、用于讀取正多面棱體7角度數(shù)據(jù)的自準直儀19以及用于安放自準直儀19的底座20，所述自準直儀19放置在底座20上，且正對正多面棱體7，所述測量軟件模塊包括用于采集測量單元所測角度數(shù)據(jù)并對該數(shù)據(jù)進行處理的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和用于控制加載單元和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)工作的控制系統(tǒng)，所述扭矩傳感器13、自準直儀19與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)電連接，通過設置雙加載減速器，實現(xiàn)了扭矩的連續(xù)平穩(wěn)加載以及加載過程中的反向自鎖；并通過設置扭矩傳感器13，以實時獲取加載的扭矩值，同時利用正多面棱體7和自準直儀19相互配合進行角度測量，實現(xiàn)了扭轉(zhuǎn)角的高精度非接觸式測量，通過設置安裝盤i4，可實現(xiàn)對不同型號尺寸的被測減速器3快速安裝和精確定位；通過數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集測量數(shù)據(jù)并將采集到的數(shù)據(jù)傳輸至處理終端進行處理，實現(xiàn)扭轉(zhuǎn)剛度及回差測量。本實施例中測角組件的測量精度為0.1角秒，正多面棱體7采用正十二面棱體，底座20為可調(diào)式大理石底座，測試時使自準直儀19的光管軸線對準正多面棱體7的一個面，保證光管軸線與正多面棱體7的回轉(zhuǎn)中心軸線垂直，通過自準直儀19數(shù)顯器上的調(diào)零按鈕和對底座20同時調(diào)整使自準直儀19十字光標與分化板上零位重合，采用這種非接觸式角度測量方式，避免了角度傳感器安裝帶來的誤差和光柵式角度編碼器無法現(xiàn)場校準的缺陷，提高了角度測量的精確性。

本實施例中，所述驅(qū)動電機23設置有自動和手動驅(qū)動方式，驅(qū)動電機23輸出端通過聯(lián)軸器i22與第一加載減速器18輸入端連接，第一加載減速器18輸出端通過聯(lián)軸器ii17與第二加載減速器16輸入端連接，本實施例的驅(qū)動電機23為伺服電機，通過自動與手動驅(qū)動方式的選擇，可實現(xiàn)大扭矩范圍的連續(xù)平穩(wěn)雙向加載以及加載過程中的反向自鎖；所述連接機構包括連接法蘭盤14、法蘭軸12、聯(lián)軸器iii8，所述連接法蘭盤14一端固定于第二加載減速器16輸出端側(cè)，另一端與法蘭軸12一端連接，法蘭軸12另一端通過聯(lián)軸器iii8與輸出軸6連接，所述第二加載減速器16輸出端穿過連接法蘭盤14與法蘭軸12周向固定連接，所述扭矩傳感器13設置在第二加載減速器16輸出端上，且固定于連接法蘭盤14與法蘭軸12之間，以實現(xiàn)從驅(qū)動端到被測減速器輸出端具備扭矩放大的功能，從被測減速器輸出端到驅(qū)動端具備角度放大的功能。本實施例中，扭矩傳感器13軸向兩端分別通過螺釘與連接法蘭盤14和法蘭軸12固定連接；法蘭軸14軸端與聯(lián)軸器iii采用花鍵配合連接；聯(lián)軸器i22為膜片式彈性聯(lián)軸器，聯(lián)軸器ii17為剛性法蘭盤式聯(lián)軸器，聯(lián)軸器iii8為可分離式彈性聯(lián)軸器，以提高同軸度和保證測量穩(wěn)定性。

本實施例中，所述驅(qū)動電機23和第一加載減速器18固定在基座1一側(cè)設置的安裝支架21上，所述第二加載減速器16通過安裝盤ii15固定于基座1上設有的支撐板i上的安裝孔i中，所述法蘭軸12通過軸承組件以可轉(zhuǎn)動的方式設置于基座1上設有的支撐板ii上的安裝孔ii中，所述安裝盤i4通過安裝襯套5固定于基座1上設有的支撐板iii上的安裝孔iii中，所述鎖緊機構2固定在基座1另一側(cè)設置的安裝平板24上。本實施例中驅(qū)動電機23和第一加載減速器18分別通過螺釘固定在安裝支架21上；第二加載減速器16通過螺釘固定在安裝盤ii15中；安裝盤ii15通過螺釘固定在安裝孔i中；軸承組件包括用于支撐法蘭軸12的深溝球軸承10、用于對深溝球軸承10軸向定位的軸承支撐套11以及對深溝球軸承10端面定位的圓螺母9，軸承支撐套11設置于深溝球軸承10與安裝孔ii之間，且通過螺釘固定于安裝孔ii側(cè)面；安裝襯套5內(nèi)孔為分段圓弧，安裝襯套5沿徑向開有一個螺紋通孔，且圓弧直徑大于與之安裝配合的安裝盤i4的外徑，測試時通過安裝襯套5內(nèi)壁下端的兩段圓弧和頂部的鎖緊螺釘，可以實現(xiàn)對被測減速器3快速定位。

本實施例中，所述第一加載減速器18為蝸輪蝸桿減速器，該蝸輪蝸桿減速器的輸入端與輸出端相垂直，所述第二加載減速器16為rv減速器，所述驅(qū)動電機23的輸出端與蝸輪蝸桿減速器的輸入端同軸設置，所述蝸輪蝸桿減速器的輸出端、rv減速器的輸入輸出端、法蘭軸12、輸出軸6同軸設置，大大節(jié)省測試空間，利用蝸輪蝸桿減速器大速比、大扭矩的特性，更容易實現(xiàn)扭矩的加載，利用rv減速器自身大速比、高剛性、耐過載和輕量化的特點，實現(xiàn)測試加載過程的平穩(wěn)性。

本實施例中，所述安裝孔i、安裝孔ii、安裝孔iii的中心位于同一水平軸線上，且一次加工成型，有效減少加工帶來的誤差，保證了各安裝孔的同軸度，提高了測量精度，所述基座1為一體鑄造成型的整體式結(jié)構，本實施例中各支撐板垂直于基座1，且與基座1一體鑄造成型，基座1為截面為h型結(jié)構，結(jié)構增強了整體剛性，同時基座1按靜強度校核設計，以滿足測量系統(tǒng)對基座1的強度和剛度要求；所述鎖緊機構2為自定心臺虎鉗，用于對被測減速器3輸入端進行鎖緊定位。

本實施例中，所述測量軟件模塊還包括用于消除測量過程中非被測減速器部分引入的角度測量的誤差誤差補償系統(tǒng)和扭轉(zhuǎn)剛度滯回曲線實時顯示系統(tǒng)，能夠根據(jù)輸出軸6的尺寸，建立誤差補償函數(shù)，對所測量的角度數(shù)據(jù)進行誤差修正。

本實施例中，當對不同型號尺寸的精密行星減速器進行測試時，僅需更換與被測減速器3配套的安裝盤i4，即可啟動測試系統(tǒng)進行下一型號精密行星減速器的測試。

最后說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案而非限制，盡管參照較佳實施例對本發(fā)明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發(fā)明的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術方案的宗旨和范圍，其均應涵蓋在本發(fā)明的權利要求范圍當中。