專利名稱：諧波減速器動(dòng)態(tài)性能綜合檢測(cè)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種諧波減速器動(dòng)態(tài)性能的綜合檢測(cè)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著高精度運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)的不斷發(fā)展，導(dǎo)彈、衛(wèi)星位姿控制、機(jī)器人關(guān) 節(jié)傳動(dòng)、機(jī)床轉(zhuǎn)動(dòng)等領(lǐng)域越來(lái)越需要高可靠性的諧波減速器。高可靠性的諧 波減速器需要有相應(yīng)的檢測(cè)手段對(duì)其進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn)。諧波減速器的動(dòng)態(tài)特性 包括效率、壽命、傳動(dòng)精度、超載能力、啟動(dòng)力矩、剛度與回差、靈敏度與 回零精度、過(guò)渡過(guò)程等，上述特性決定了諧波減速器的工作能力。傳統(tǒng)的諧 波減速器性能檢測(cè)裝置一般只能對(duì)減速器的一種或兩種動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行檢測(cè)， 通用性差，而且使用傳統(tǒng)測(cè)試手段對(duì)諧波減速器的上述動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行檢測(cè)， 需要多次工裝，人為因素影響很大，很難保證測(cè)試精度。另外，傳統(tǒng)檢測(cè)裝 置在檢驗(yàn)過(guò)程中大多需要操作者進(jìn)行大量操作，自動(dòng)化程度低。正因?yàn)樯鲜?缺點(diǎn)，使得傳統(tǒng)的檢測(cè)設(shè)備在實(shí)際使用中受到了限制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為解決傳統(tǒng)檢測(cè)裝置所存在的述問(wèn)題，提供了一種高效、高精度、
使用范圍廣、通用性強(qiáng)的諧波減速器動(dòng)態(tài)特性檢測(cè)系統(tǒng)。
為達(dá)到以上目的，本發(fā)明是采取如下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)的-一種諧波減速器動(dòng)態(tài)性能綜合檢測(cè)系統(tǒng)，包括機(jī)械部分和電氣控制部分，
其特征在于，
所述機(jī)械部分包括安裝在底板上的x導(dǎo)軌，該導(dǎo)軌上設(shè)置有第一伺服電機(jī)、隨動(dòng)減速器、第一扭矩傳感器、角度編碼器，所述第一伺服電機(jī)通過(guò)第 一支架固定在X導(dǎo)軌上，與隨動(dòng)減速器軸向相連；隨動(dòng)減速器通過(guò)第二支架 固定在X導(dǎo)軌上，并通過(guò)一加載組件與第一扭矩傳感器軸向相連；第一扭矩 傳感器通過(guò)第一支座安裝在X導(dǎo)軌上，并與角度編碼器軸向相連，角度編碼 器通過(guò)第三支架固定在X導(dǎo)軌上，并與第一連接軸相連；被測(cè)諧波減速器通 過(guò)第四支架安裝在X導(dǎo)軌上；被測(cè)諧波減速器輸出軸與第一連接軸連接，輸 入軸與第二連接軸連接；第二連接軸上設(shè)有能隨其轉(zhuǎn)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)編碼器，旋轉(zhuǎn) 編碼器通過(guò)第五支架安裝在X導(dǎo)軌上；并與第二扭矩傳感器軸向連接；第二 扭矩傳感器通過(guò)第二支座安裝在X導(dǎo)軌上，并與第二伺服電機(jī)軸向連接，第 二伺服電機(jī)通過(guò)第六支架安裝在X導(dǎo)軌上；
所述電氣控制部分包括工業(yè)控制計(jì)算機(jī)及其插在PCI卡槽中的運(yùn)動(dòng)控 制卡、數(shù)據(jù)采集卡、計(jì)數(shù)卡；運(yùn)動(dòng)控制卡雙向信號(hào)連接一個(gè)控制電路的輸出 端；該控制電路的輸入端分別與第一伺服控制器和第二伺服控制器信號(hào)連接， 第一伺服控制器與第一伺服電機(jī)雙向控制連接；第二伺服控制器與第二伺服 電機(jī)雙向控制連接；數(shù)據(jù)采集卡的輸入端分別與第一扭矩傳感器、第二扭矩 傳感器信號(hào)連接；計(jì)數(shù)卡的輸入端分別與角度編碼器、旋轉(zhuǎn)編碼器信號(hào)連接。
上述方案中，所述底板上安裝有一個(gè)與X導(dǎo)軌處于同一平面的Y導(dǎo)軌，， 該Y導(dǎo)軌垂直于X導(dǎo)軌安裝在底板上靠近被測(cè)諧波減速器的一端。當(dāng)被測(cè)諧 波減速器為直角型減速器時(shí)，所述旋轉(zhuǎn)編碼器通過(guò)第五支架安裝在Y導(dǎo)軌上； 并與第二扭矩傳感器軸向連接；第二扭矩傳感器通過(guò)第二支座安裝在Y導(dǎo)軌
上，并與第二伺服電機(jī)軸向連接，第二伺服電機(jī)通過(guò)第六支架安裝在Y導(dǎo)軌 上，被測(cè)諧波減速器的輸出軸與第一連接軸X向連接，輸入軸與第二連接軸 Y向連接。
所述第一伺服電機(jī)和第二伺服電機(jī)均自帶有編碼器，其輸出連接相應(yīng)的 伺服控制器的輸入端。
所述第一扭矩傳感器與角度編碼器軸向連接是采用一個(gè)加載聯(lián)軸器實(shí)現(xiàn)的。被測(cè)諧波減速器在不需要加載時(shí)，脫開(kāi)第一扭矩傳感器與角度編碼器軸 向連接用加載聯(lián)軸器。被測(cè)諧波減速器在進(jìn)行剛度測(cè)試時(shí)，將第二連接軸與 被測(cè)諧波減速器輸入軸脫開(kāi)，用專用諧波減速器堵頭使被測(cè)諧波減速器輸入 軸堵轉(zhuǎn)；或者不脫開(kāi)連接，通過(guò)第二伺服電機(jī)的停機(jī)自鎖功能對(duì)被測(cè)諧波減
速器的輸入軸進(jìn)行堵轉(zhuǎn)。
需進(jìn)行加載時(shí)，利用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)和高精度運(yùn)動(dòng)控制卡組成運(yùn)動(dòng)控制
系統(tǒng)控制第一電機(jī)和第二電機(jī)的運(yùn)動(dòng)，使測(cè)試系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)可重復(fù)性達(dá)到士3 分以內(nèi)。通過(guò)程序改變第一伺服電機(jī)和第二伺服電機(jī)的角度差值，使加載組 件產(chǎn)生的力矩對(duì)被測(cè)諧波減速器輸出軸進(jìn)行加載，并完成測(cè)試所需的負(fù)載運(yùn) 動(dòng)；不需進(jìn)行加載時(shí)，利用控制系統(tǒng)控制交流伺服電機(jī)帶動(dòng)被測(cè)諧波減速器 完成測(cè)試所需的同步運(yùn)動(dòng)。
加載過(guò)程中通過(guò)角度編碼、旋轉(zhuǎn)編碼器測(cè)量被測(cè)諧波減速器的輸入端輸 出端角度，通過(guò)兩個(gè)扭矩傳感器測(cè)量被測(cè)諧波減速器輸入端輸出端的轉(zhuǎn)矩等 信息，計(jì)算機(jī)根據(jù)不同的測(cè)試目的對(duì)信息進(jìn)行處理，通過(guò)與測(cè)試系統(tǒng)配套的 專用軟件計(jì)算出減速器的相應(yīng)參數(shù)。
本發(fā)明機(jī)械部分針對(duì)被測(cè)減速器的型號(hào)以及不同的測(cè)試項(xiàng)目，選擇直線 型或直角型導(dǎo)軌安裝形式以及被測(cè)諧波減速器與不同的傳感器連接/脫開(kāi)，可 以完成上述多種動(dòng)態(tài)特性的測(cè)試，達(dá)到了同一測(cè)試平臺(tái)完成多種測(cè)試的目的， 增強(qiáng)了通用性。
與傳統(tǒng)檢測(cè)裝置相比，本發(fā)明自動(dòng)化程度高、測(cè)試特性范圍廣、系統(tǒng)測(cè) 試精度高的特點(diǎn)。


圖1是本發(fā)明機(jī)械部分的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖2是本發(fā)明電氣控制部分的結(jié)構(gòu)框圖。
圖1、圖2中l(wèi)-第一伺服電機(jī)；2-第一支架；3-聯(lián)軸器；4-第二支架；
65-隨動(dòng)減速器；6-加載組件；7-第一扭矩傳感器；8-第一支座；9-聯(lián)軸器； 10-角度編碼器；ll-第三支架；12-第一連接軸；13-第四支架；14-被測(cè)諧波 減速器；15-第五支架；16-第二連接軸；17-旋轉(zhuǎn)編碼器；18-聯(lián)軸器；19-第二 扭矩傳感器；20-第二支座；21-聯(lián)軸器；22-第六支架；23-第二伺服電機(jī)24-Y 導(dǎo)軌；25-底板；26-X導(dǎo)軌。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理和工作原理作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。 本發(fā)明包括兩部分機(jī)械部分和電氣控制部分。參見(jiàn)圖1，機(jī)械部分包 括交流伺服電機(jī)1，通過(guò)第一支架2固定在X導(dǎo)軌26上。伺服電機(jī)1的輸出 軸通過(guò)聯(lián)軸器3與隨動(dòng)減速器5相連，隨動(dòng)減速器5通過(guò)第二支架4固定在 X導(dǎo)軌26上。隨動(dòng)減速器5的輸出軸與加載組件6—端相連，加載組件的另 一端與扭矩傳感器7相連，扭矩傳感器7安裝在第一支座8上，支座8安裝 在X導(dǎo)軌26上。連接軸12的一端通過(guò)聯(lián)軸器9與扭矩傳感器7連接。角度 編碼器10的光柵固定在連接軸12上，其外殼安裝在第三支架11上，第三支 架11固定在X導(dǎo)軌上。連接軸12的另一端與被測(cè)諧波減速器14的輸出軸相 連，被測(cè)諧波減速器14安裝在第四支架13上，第四支架13固定在X導(dǎo)軌 上。被測(cè)諧波減速器14的輸入軸與連接軸16相連，編碼器17安裝在連接軸 16上，并可隨軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)，編碼器17的外殼固定在第五支架15上，支架15 固定在X導(dǎo)軌上。連接軸16的另一端通過(guò)聯(lián)軸器18與扭矩傳感器19相連。 扭矩傳感器19安裝在第二支座20上，支座20固定在X導(dǎo)軌上。扭矩傳感 器19的另一端通過(guò)聯(lián)軸器21與交流伺服電機(jī)23相連，交流伺服電機(jī)安裝在 第六支架22上，支架22安裝在X導(dǎo)軌上，X導(dǎo)軌26安裝在底板25上。底 板25上安裝有一個(gè)與X導(dǎo)軌處于同一平面的Y導(dǎo)軌24，該Y導(dǎo)軌垂直于X 導(dǎo)軌安裝在底板上靠近被測(cè)諧波減速器的一端。
當(dāng)被測(cè)諧波減速器14為直角型減速器時(shí)，被測(cè)諧波減速器14右側(cè)的部件都可垂直挪到Y(jié)導(dǎo)軌上，即旋轉(zhuǎn)編碼器通過(guò)第五支架15安裝在Y導(dǎo)軌上； 并與第二扭矩傳感器19軸向連接；第二扭矩傳感器通過(guò)第二支座20安裝在 Y導(dǎo)軌上，并與第二伺服電機(jī)23軸向連接，第二伺服電機(jī)通過(guò)第六支架22 安裝在Y導(dǎo)軌上，被測(cè)諧波減速器14的輸出軸與第一連接軸12在X導(dǎo)軌上 軸向連接，被測(cè)諧波減速器的輸入軸與第二連接軸16在Y導(dǎo)軌上軸向連接。 參見(jiàn)圖2，電氣控制部分包括工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，以及插在工業(yè)控制計(jì) 算機(jī)PCI卡槽中的高精度運(yùn)動(dòng)控制卡、計(jì)數(shù)卡、多通道數(shù)據(jù)采集卡。運(yùn)動(dòng)控 制卡通過(guò)電纜與機(jī)械測(cè)試臺(tái)架中的第一、第二伺服控制器相連，第一、第二 伺服控制器分別控制連接伺服電機(jī)1、伺服電機(jī)23。數(shù)據(jù)采集卡的輸入端通 過(guò)端子座信號(hào)連接第一扭矩傳感器、第二扭矩傳感器；計(jì)數(shù)卡的輸入端通過(guò) 端子座信號(hào)連接角度編碼器、旋轉(zhuǎn)編碼器。工業(yè)計(jì)算機(jī)和運(yùn)動(dòng)控制卡構(gòu)成高 精度運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，控制伺服電機(jī)和加載裝置做精密運(yùn)動(dòng)。角度測(cè)量裝置(角 度編碼器和旋轉(zhuǎn)編碼器)和扭矩測(cè)量裝置(第一、第二扭矩傳感器)、多通道 數(shù)據(jù)釆集卡、計(jì)數(shù)卡構(gòu)成數(shù)據(jù)采集回路，采集被測(cè)諧波減速器的角度、扭矩 等信息。
在工業(yè)計(jì)算機(jī)中安裝有專用測(cè)試軟件，運(yùn)動(dòng)控制卡執(zhí)行專用軟件的運(yùn)行 命令輸出模擬量控制機(jī)械部分的交流伺服電機(jī)1、 23運(yùn)行；數(shù)據(jù)采集卡和計(jì) 數(shù)卡執(zhí)行專用軟件的數(shù)據(jù)采集命令，采集機(jī)械部分中傳感器的測(cè)試信息。伺 服電機(jī)23通過(guò)扭矩傳感器20、連接軸16帶動(dòng)被測(cè)諧波減速器14運(yùn)動(dòng)，構(gòu) 成完整的傳動(dòng)鏈。伺服電機(jī)l，隨動(dòng)減速器5，加載組件6和扭矩傳感器7構(gòu) 成加載裝置，通過(guò)連接軸12，在電氣控制部分的控制下對(duì)被測(cè)諧波減速器進(jìn) 行加載。
根據(jù)不同的測(cè)試目的，電氣控制部分中的運(yùn)動(dòng)控制卡控制伺服電機(jī)帶動(dòng) 被測(cè)諧波減速器進(jìn)行各種模式的運(yùn)動(dòng)，數(shù)據(jù)采集卡、計(jì)數(shù)卡采集相應(yīng)的被測(cè) 諧波減速器運(yùn)行數(shù)據(jù)，以完成不同的測(cè)試項(xiàng)目。本測(cè)試系統(tǒng)可以完成的測(cè)試 項(xiàng)目有傳動(dòng)效率測(cè)試、運(yùn)行壽命測(cè)試、超載能力測(cè)試、啟動(dòng)力矩測(cè)試、剛度與回差測(cè)試、靈敏度與回零精度測(cè)試、傳動(dòng)精度測(cè)試、過(guò)渡過(guò)程測(cè)試等8 項(xiàng)。上述測(cè)試功能完全包括《軍用諧波傳動(dòng)變速器通用規(guī)范》(GJB2593-95) 中所規(guī)定的B組第8-12項(xiàng)和第14項(xiàng)檢驗(yàn)項(xiàng)目的檢測(cè)，但不限于GJB2593-95 所規(guī)定的項(xiàng)目。進(jìn)行具體測(cè)試時(shí)，需要根據(jù)不同的項(xiàng)目選擇連接機(jī)械結(jié)構(gòu)中 不同的測(cè)量傳感器。
被測(cè)諧波減速器效率測(cè)試、壽命測(cè)試及超載能力測(cè)試時(shí)需要測(cè)量輸入、 輸出端力矩；啟動(dòng)力矩測(cè)試時(shí)需要測(cè)量輸入端力矩；靈敏度與回差測(cè)試和傳 動(dòng)精度測(cè)試需要測(cè)量輸入輸出端角度；過(guò)渡過(guò)程需要測(cè)量輸入端角度；剛度 與回差需要測(cè)量輸出端角度和力矩。
本發(fā)明的測(cè)試能力如下測(cè)量力矩范圍O到lOOON.m，角度測(cè)量精度10 秒以內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種諧波減速器動(dòng)態(tài)性能綜合檢測(cè)系統(tǒng)，包括機(jī)械部分和電氣控制部分，其特征在于所述機(jī)械部分包括安裝在底板上的X導(dǎo)軌，該導(dǎo)軌上設(shè)置有第一伺服電機(jī)、隨動(dòng)減速器、第一扭矩傳感器、角度編碼器；所述第一伺服電機(jī)通過(guò)第一支架固定在X導(dǎo)軌上，與隨動(dòng)減速器軸向相連；隨動(dòng)減速器通過(guò)第二支架固定在X導(dǎo)軌上，并通過(guò)一加載組件與第一扭矩傳感器軸向相連；第一扭矩傳感器通過(guò)第一支座安裝在X導(dǎo)軌上，并與角度編碼器軸向相連，角度編碼器通過(guò)第三支架固定在X導(dǎo)軌上，并與第一連接軸相連；被測(cè)諧波減速器通過(guò)第四支架安裝在X導(dǎo)軌上；被測(cè)諧波減速器輸出軸與第一連接軸連接，輸入軸與第二連接軸連接；第二連接軸上設(shè)有能隨其轉(zhuǎn)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)編碼器，旋轉(zhuǎn)編碼器通過(guò)第五支架安裝在X導(dǎo)軌上；并與第二扭矩傳感器軸向連接；第二扭矩傳感器通過(guò)第二支座安裝在X導(dǎo)軌上，并與第二伺服電機(jī)軸向連接，第二伺服電機(jī)通過(guò)第六支架安裝在X導(dǎo)軌上；所述電氣控制部分包括工業(yè)控制計(jì)算機(jī)及其插在PCI卡槽中的運(yùn)動(dòng)控制卡、數(shù)據(jù)采集卡、計(jì)數(shù)卡；運(yùn)動(dòng)控制卡雙向信號(hào)連接一個(gè)控制電路的輸出端；該控制電路的輸入端分別與第一伺服控制器和第二伺服控制器信號(hào)連接，第一伺服控制器與第一伺服電機(jī)雙向控制連接；第二伺服控制器與第二伺服電機(jī)雙向控制連接；數(shù)據(jù)采集卡的輸入端分別與第一扭矩傳感器、第二扭矩傳感器信號(hào)連接；計(jì)數(shù)卡的輸入端分別與角度編碼器、旋轉(zhuǎn)編碼器信號(hào)連接。
2、 如權(quán)利要求1所述的諧波減速器動(dòng)態(tài)性能綜合檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于， 所述底板上安裝有一個(gè)與X導(dǎo)軌處于同一平面的Y導(dǎo)軌，該Y導(dǎo)軌垂直于 X導(dǎo)軌安裝在底板上靠近被測(cè)諧波減速器的一端。
3、 如權(quán)利要求1所述的諧波減速器動(dòng)態(tài)性能綜合檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于， 第一伺服電機(jī)和第二伺服電機(jī)均自帶有編碼器，其輸出連接相應(yīng)的伺服控制 器的輸入端。
4、 如權(quán)利要求1所述的諧波減速器動(dòng)態(tài)性能綜合檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于， 所述第一扭矩傳感器與角度編碼器軸向連接是采用一個(gè)加載聯(lián)軸器實(shí)現(xiàn)的。
5、 如權(quán)利要求4所述的諧波減速器動(dòng)態(tài)性能綜合檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于， 被測(cè)諧波減速器在不需要加載時(shí)，脫開(kāi)第一扭矩傳感器與角度編碼器軸向連 接用加載聯(lián)軸器。
6、 如權(quán)利要求1所述的諧波減速器動(dòng)態(tài)性能綜合檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在 于，被測(cè)諧波減速器在進(jìn)行剛度測(cè)試時(shí)，將第二連接軸與被測(cè)諧波減速器輸 入軸脫開(kāi)，用專用諧波減速器堵頭使被測(cè)諧波減速器輸入軸堵轉(zhuǎn)；或者不脫 開(kāi)連接，通過(guò)第二伺服電機(jī)的停機(jī)自鎖功能對(duì)被測(cè)諧波減速器的輸入軸進(jìn)行 堵轉(zhuǎn)。
7、 如權(quán)利要求2所述的諧波減速器動(dòng)態(tài)性能綜合檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在 于，當(dāng)被測(cè)諧波減速器為直角型減速器時(shí)，所述旋轉(zhuǎn)編碼器通過(guò)第五支架安 裝在Y導(dǎo)軌上；并與第二扭矩傳感器軸向連接；第二扭矩傳感器通過(guò)第二支 座安裝在Y導(dǎo)軌上，并與第二伺服電機(jī)軸向連接，第二伺服電機(jī)通過(guò)第六支 架安裝在Y導(dǎo)軌上，被測(cè)諧波減速器的輸出軸與第一連接軸X向連接，輸入 軸與第二連接軸Y向連接。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種諧波減速器動(dòng)態(tài)性能綜合檢測(cè)系統(tǒng)，包括機(jī)械部分和電氣控制部分，機(jī)械部分包括安裝在底板上的X導(dǎo)軌，該導(dǎo)軌上通過(guò)支架設(shè)置有依次同軸連接的第一伺服電機(jī)、隨動(dòng)減速器、加載組件、第一扭矩傳感器、角度編碼器、第一連接軸、被測(cè)諧波減速器、第二連接軸、旋轉(zhuǎn)編碼器、第二扭矩傳感器、第二伺服電機(jī)；電氣控制部分包括工業(yè)控制計(jì)算機(jī)及其插在PCI卡槽中的運(yùn)動(dòng)控制卡、數(shù)據(jù)采集卡、計(jì)數(shù)卡；運(yùn)動(dòng)控制卡通過(guò)控制電路以及第一、第二伺服控制器分別與第一伺服電機(jī)和第二伺服電機(jī)控制連接；數(shù)據(jù)采集卡與第一、第二扭矩傳感器信號(hào)連接；計(jì)數(shù)卡的角度及旋轉(zhuǎn)編碼器信號(hào)連接。本發(fā)明具有測(cè)試精度高、測(cè)試范圍廣，系統(tǒng)運(yùn)行自動(dòng)化程度高等特點(diǎn)。
文檔編號(hào)G01M13/02GK101587016SQ20091002322
公開(kāi)日2009年11月25日 申請(qǐng)日期2009年7月7日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月7日
發(fā)明者余新木, 梅雪松, 云 章, 許睦旬, 飛 趙, 濤 陶 申請(qǐng)人:西安交通大學(xué)