諧波減速器傳動鏈誤差測量儀及其測量誤差的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了諧波減速器傳動鏈誤差測量儀，包括工作臺、主軸部件、輸入軸角度傳感器及輸出軸角度傳感器，其中，主軸部件固定在工作臺上，主軸部件設有驅動電機、具有主軸的精密軸系、以及連接主軸與驅動電機輸出軸的減速機構，主軸部件的主軸與諧波減速器的輸入軸連接，輸入軸角度傳感器安裝在主軸上用于記錄諧波減速器輸入軸的瞬間回轉角，輸出軸角度傳感器與諧波減速器的輸出軸連接用于記錄諧波減速器輸出軸的瞬間回轉角。本發(fā)明還公開了上述諧波減速器傳動鏈誤差測量儀測量誤差的方法。本發(fā)明的測量儀應用時操作便捷，省時省力，能提升測量精度和測量效率，便于分析誤差來源。
【專利說明】諧波減速器傳動鏈誤差測量儀及其測量誤差的方法

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及諧波減速器測量技術，具體是諧波減速器傳動鏈誤差測量儀及其測量誤差的方法。

【背景技術】
[0002]諧波減速器因具有傳動比大、結構緊湊、外形小巧等優(yōu)點，其成為軍工領域和機器人行業(yè)的重要傳動部件。諧波減速器的傳動誤差和回程誤差直接影響著其使用效果，是諧波減速器的重要技術指標。為了保證產品質量，每套諧波減速器出廠前都要進行傳動誤差和回程誤差的檢測。傳統(tǒng)測量諧波減速器傳動誤差和回程誤差的方法基本都是采用人工靜態(tài)、間斷測量，將諧波減速器裝在一固定支架上，測傳動誤差時將諧波減速器輸入軸和一光學讀數(shù)頭連接，輸出端接一多面體(一般用24面體或36面體)，通過一平行光管間斷地讀出輸出軸的固定回轉角(15°或10° )，然后，由光學讀數(shù)頭讀出輸入軸對應的回轉角，再根據(jù)讀出的輸入軸回轉角與根據(jù)傳動比計算的輸入軸的理論回轉角的差值得到傳動誤差。采用上述方式測量傳動誤差一般需二人以上操作，一個人手搖讀數(shù)頭回轉，帶動諧波減速器輸入軸回轉，進而驅動輸出軸回轉，當輸出軸恰好轉過一個讀數(shù)間隔15°或10°時(另一人通過平行光管目鏡讀出)，再記下此時光學讀數(shù)頭的讀數(shù)，即輸入軸轉過的角度。一般測完一個產品(輸出軸轉過一整圈360° )，光學讀數(shù)頭的手把往往要搖幾千轉。測另一側的誤差還要經過同樣過程，只測正反轉傳動誤差就需要2至3人手工操作3至4小時，費時又費力，且輸出軸測量點有限(一般只有幾十點)，測量結果不全面，不能反映產品誤差全貌，也就不能用其正確評定產品質量。諧波減速器的回程誤差傳統(tǒng)測量方法是在輸出軸上裝一百分表，通過手搖讀數(shù)頭，由讀數(shù)頭和百分表讀數(shù)得出某個相位的回程差數(shù)值，由于安裝讀數(shù)麻煩，測量費時費力，一般只能在輸出軸一轉內測幾個點，很難找到其最大值和最小值，無法反映諧波減速器回程差的真實值。


【發(fā)明內容】

[0003]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術的不足，提供了一種諧波減速器傳動鏈誤差的動態(tài)連續(xù)測量方法及儀器，其用于測量諧波減速器傳動鏈誤差和回程誤差時操作便捷，省時省力，能提升測量精度，并能提升測量效率，便于分析誤差來源。
[0004]本發(fā)明解決上述問題主要通過以下技術方案實現(xiàn):諧波減速器傳動鏈誤差測量儀，包括工作臺、主軸部件、輸入軸角度傳感器及輸出軸角度傳感器，所述主軸部件固定在工作臺上,主軸部件設有驅動電機、具有主軸的精密軸系、以及連接主軸與驅動電機輸出軸的減速機構，主軸部件的主軸與諧波減速器的輸入軸連接，輸入軸角度傳感器安裝在主軸上用于記錄諧波減速器輸入軸的瞬間回轉角，輸出軸角度傳感器與諧波減速器的輸出軸連接用于記錄諧波減速器輸出軸的瞬間回轉角。
[0005]進一步的，所述輸入軸角度傳感器和輸出軸角度傳感器均采用圓光柵傳感器。本發(fā)明在具體應用時，輸入軸角度傳感器和輸出軸角度傳感器還可采用其它能動態(tài)讀數(shù)的角度傳感器。
[0006]進一步的，諧波減速器傳動鏈誤差測量儀，還包括輸入軸聯(lián)軸器和輸出軸聯(lián)軸器，所述主軸部件的主軸通過輸入軸聯(lián)軸器與諧波減速器的輸入軸連接，所述輸出軸角度傳感器通過輸出軸聯(lián)軸器與諧波減速器輸出軸連接。如此，本發(fā)明的測量儀應用時便于將主軸和輸出軸角度傳感器與諧波減速器連接。
[0007]進一步的，諧波減速器傳動鏈誤差測量儀，還包括支承諧波減速器的減速器支架和支承輸出軸角度傳感器的傳感器支架，所述減速器支架和傳感器支架均固定在工作臺上。
[0008]進一步的，所述工作臺上端面構成有多條T型槽，所述主軸部件、減速器支架及傳感器支架均通過嵌入T型槽內的定位鍵固定在工作臺上。如此，本發(fā)明應用時，通過定位鍵與T型槽精確配合，便于保證主軸部件、諧波減速器及輸出軸角度傳感器的精確位置，能適應輸出軸和輸入軸同軸或成90°分布及任意角度分布的諧波減速器的測量。
[0009]進一步的，諧波減速器傳動鏈誤差測量儀，還包括數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、輸入軸光柵信號處理系統(tǒng)、輸出軸光柵信號處理系統(tǒng)、電機驅動系統(tǒng)及計算機系統(tǒng)，所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和電機驅動系統(tǒng)均與計算機系統(tǒng)連接，電機驅動系統(tǒng)與驅動電機連接；所述輸入軸光柵信號處理系統(tǒng)接收輸入軸角度傳感器采集的信號并整形、細分后傳至數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，輸出軸光柵信號處理系統(tǒng)接收輸出軸角度傳感器采集的信號并整形、細分后傳至數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)用于接收計算機系統(tǒng)的指令，并在接收到計算機系統(tǒng)發(fā)出的指令后獲取輸入軸光柵信號處理系統(tǒng)和輸出軸光柵信號處理系統(tǒng)兩者整形、細分后的信號，然后再對采集信號進行處理后傳至計算機系統(tǒng)；所述電機驅動系統(tǒng)用于接收計算機系統(tǒng)發(fā)出的控制指令并對驅動電機進行啟停控制；所述計算機系統(tǒng)用于發(fā)出控制指令，并接收數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)處理后的信號進行再次處理以直觀的方式輸出。
[0010]諧波減速器傳動鏈誤差測量儀測量誤差的方法，包括以下步驟:
步驟一、安裝諧波減速器；
步驟二、由驅動電機驅動主軸部件的主軸連續(xù)回轉,諧波減速器輸入軸連續(xù)回轉，由輸入軸角度傳感器連續(xù)動態(tài)記錄諧波減速器輸入軸的瞬時回轉角，并由輸出軸角度傳感器連續(xù)動態(tài)記錄諧波減速器輸出軸的回轉角；
步驟三、根據(jù)諧波減速器輸入軸和輸出軸動態(tài)瞬間回轉角，得出諧波減速器的實際瞬時傳動比，與理論值比較，得出諧波減速器的傳動鏈誤差；
步驟四、連續(xù)測出諧波減速器的正轉和反轉的傳動鏈誤差，采用脈沖相位比對法得到諧波減速器輸出軸一轉內各個相位的回程差，得到連續(xù)回程差曲線。其中，諧波減速器的傳動鏈誤差一般以輸出軸回轉角表不。
[0011]進一步的，所述脈沖相位比對法的具體操作步驟如下:在諧波減速器輸出軸相同的各個相位測量出諧波減速器輸入軸正反轉的對應回轉角，計算各個相位正反轉回轉角的差值得到各個相位的回程誤差值，從而得到回程誤差曲線。
[0012]綜上所述，本發(fā)明具有以下有益效果:本發(fā)明較傳統(tǒng)方法操作便捷，省時省力，能提升測量效率，采樣點全，在計算傳動鏈誤差和回程誤差時獲取的誤差全面，能提升測量精度，便于分析誤差來源。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1為本發(fā)明測量儀一個具體實施例的結構示意圖；
圖2為本發(fā)明測量儀一個具體實施例的硬件結構示意圖。
[0014]附圖中附圖標記所對應的名稱為:1、工作臺，2、諧波減速器，3、主軸部件，4、減速器支架，5、輸入軸角度傳感器,6、輸出軸角度傳感器,7、輸入軸聯(lián)軸器,8、輸出軸聯(lián)軸器,9、傳感器支架。

【具體實施方式】
[0015]下面結合實施例及附圖，對本發(fā)明做進一步地的詳細說明，但本發(fā)明的實施方式不限于此。
[0016]實施例1:
如圖1所示，諧波減速器傳動鏈誤差測量儀，包括工作臺1、主軸部件3、輸入軸角度傳感器5及輸出軸角度傳感器6，其中，主軸部件3包括外殼、驅動電機、具有主軸的精密軸系、以及連接主軸與驅動電機輸出軸的減速機構，主軸部件3的外殼固定在工作臺I上，主軸穿過外殼，驅動電機和減速機構均設于外殼內，驅動電機用于驅動主軸轉動。本實施例的輸入軸角度傳感器5和輸出軸角度傳感器6均采用圓光柵傳感器，輸入軸角度傳感器5安裝在主軸部件3的主軸上。
[0017]本實施例諧波減速器傳動鏈誤差測量儀測量誤差的方法，包括以下步驟:步驟一、將待測諧波減速器2的輸入軸與主軸部件3的主軸連接，輸出軸連接輸出軸角度傳感器6 ；步驟二、由驅動電機驅動主軸部件3的主軸連續(xù)回轉，由輸入軸角度傳感器5連續(xù)動態(tài)記錄諧波減速器2輸入軸的瞬時回轉角，并由輸出軸角度傳感器6連續(xù)動態(tài)記錄諧波減速器2輸出軸的回轉角；步驟三、根據(jù)諧波減速器2輸入軸和輸出軸動態(tài)瞬間回轉角，得出諧波減速器2的實際瞬時傳動比，與理論值比較，得出諧波減速器2的傳動鏈誤差；步驟四、連續(xù)測出諧波減速器2的正轉和反轉的傳動鏈誤差，采用脈沖相位比對法得到諧波減速器2輸出軸一轉內各個相位的回程差，得到連續(xù)回程差曲線。其中，脈沖相位比對法的具體操作步驟如下:在諧波減速器2輸出軸相同的各個相位測量出諧波減速器2輸入軸正反轉的對應回轉角，計算各個相位正反轉回轉角的差值得到各個相位的回程誤差值，從而得到回程誤差曲線。脈沖相位比對法的具體計算公式如下:將諧波減速器2的輸出軸的圓周上等間距設置η個相位點，分別正向和反向順序編號為1，2，……，η-1，η，其中，正向編號的第I點對應反向編號的第η點，正向編號的第2點對應反向編號的第η-1點,依次類推,正向編號的第η點則對應反向編號的第I點，正向測量數(shù)據(jù)采用X表示，正向測量數(shù)據(jù)為Xl、X2>……Xn-PXn，反向測量數(shù)據(jù)采用y表示，反向測量數(shù)據(jù)為y1、y2、……Y1^yn，則回程數(shù)據(jù)為:x「yn，
Χ2_Υη-1，......，Χη-1_又2，Χη_Υ?。
[0018]實施例2:
本實施例在實施例1的基礎上做出了如下進一步限定:本實施例還包括輸入軸聯(lián)軸器7和輸出軸聯(lián)軸器8，主軸部件3的主軸通過輸入軸聯(lián)軸器7與諧波減速器2的輸入軸連接，輸出軸角度傳感器6通過輸出軸聯(lián)軸器8與諧波減速器2輸出軸連接。
[0019]實施例3:
本實施例在實施例1或實施例2的基礎上做出了如下進一步限定:本實施例還包括減速器支架4和傳感器支架9，減速器支架4和傳感器支架9均固定在工作臺I上，減速器支架4和傳感器支架9均構成有貫穿各自相對兩端面的定位孔，諧波減速器2和輸出軸角度傳感器6均設有定位凸臺，諧波減速器2通過其定位凸臺嵌入減速器支承4的定位孔內，進而由減速器支架4完成對諧波減速器4的支承；輸出軸角度傳感器6通過其定位凸臺嵌入傳感器支架9的定位孔內，進而由傳感器支架9完成對輸出軸角度傳感器6的支承。
[0020]實施例4:
本實施例在實施例3的基礎上做出了如下進一步限定:本實施例的工作臺I上端面構成有多條T型槽，主軸部件3、減速器支架4及傳感器支架9均通過嵌入T型槽內的定位鍵固定在工作臺I上。如此，本實施例便于實現(xiàn)輸出軸和輸入軸同軸或成90°分布及任意角度分布的諧波減速器的測量。
[0021]實施例5:
如圖2所示,本實施例在實施例1?實施例4中任意一個實施例的基礎上做出了如下進一步限定:本實施例還包括數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、輸入軸光柵信號處理系統(tǒng)、輸出軸光柵信號處理系統(tǒng)、電機驅動系統(tǒng)及計算機系統(tǒng)，其中，計算機系統(tǒng)配備有鍵盤、鼠標、顯示器及打印機，顯示器提供可視操作界面，對計算機系統(tǒng)處理后的輸出信號進行顯示。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和電機驅動系統(tǒng)均與計算機系統(tǒng)連接，電機驅動系統(tǒng)與驅動電機連接。輸入軸光柵信號處理系統(tǒng)接收輸入軸角度傳感器采集的信號并整形、細分后傳至數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，輸出軸光柵信號處理系統(tǒng)接收輸出軸角度傳感器采集的信號并整形、細分后傳至數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)用于接收計算機系統(tǒng)的指令，并在接收到計算機系統(tǒng)發(fā)出的指令后獲取輸入軸光柵信號處理系統(tǒng)和輸出軸光柵信號處理系統(tǒng)兩者整形、細分后的信號，然后再對采集信號進行處理后傳至計算機系統(tǒng)。電機驅動系統(tǒng)用于接收計算機系統(tǒng)發(fā)出的控制指令并經電機控制模塊對驅動電機進行啟?？刂?。計算機系統(tǒng)用于發(fā)出控制指令，并接收數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)處理后的信號進行再次處理以直觀的方式輸出。本實施例在具體設置時，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、輸入軸光柵信號處理系統(tǒng)、輸出軸光柵信號處理系統(tǒng)及電機驅動系統(tǒng)均集成在計算機系統(tǒng)內。為了便于對信號進行分析處理，本實施例中輸入軸角度轉感器5與輸入軸光柵信號處理處理系統(tǒng)之間、輸出軸角度傳感器6與輸出軸光柵信號處理系統(tǒng)之間均設置有前置放大器。
[0022]本實施例的計算機系統(tǒng)內設有諧波減速器誤差測量軟件系統(tǒng)，該軟件系統(tǒng)包括監(jiān)控模塊及與監(jiān)控模塊連接的參數(shù)管理模塊、儀器設置模塊、數(shù)據(jù)采集和控制模塊、測量結果管理模塊，其中，監(jiān)控模塊接收輸入信號并完成人機交互；參數(shù)管理模塊用于完成對被測量減速器參數(shù)的輸入、修改、存儲及讀??；儀器設置模塊用于完成測量密度(測量點數(shù))、放大比等測量參數(shù)的設定；數(shù)據(jù)采集模塊根據(jù)減速器的參數(shù)和設置的測量參數(shù)，對減速器運轉時的輸入軸和輸出軸的回轉角進行動態(tài)采集和處理，得出傳動鏈誤差和回程誤差曲線，此夕卜，還要完成對驅動電機的正反轉及停止操作；測量結果管理模塊用于完成測量結果的顯示，打印、存儲和讀取。
[0023]本實施例中軟件系統(tǒng)的用戶主界面設有四個下拉菜單，分別為參數(shù)管理菜單、儀器設置菜單、誤差測量菜單及結果輸出菜單，其中，參數(shù)管理菜單用于輸入被測諧波減速器的基本參數(shù)，其下拉項包括工作圖號、傳動速比、測量密度、誤差曲線放大倍數(shù)、誤差曲線拉長長度、取參數(shù)、存參數(shù)等。儀器設置菜單下拉項包括操作人、工件編號、打印時輸出格式、廠名等。誤差測量菜單的下拉項包括選定測量諧波減速器正轉時的傳動鏈誤差、諧波減速器反轉時的傳動鏈誤差等。結果輸出菜單的下拉項包括輸出正轉傳動鏈誤差結果、輸出反轉傳動鏈誤差結果、輸出正轉傳動鏈頻譜分析、輸出反轉傳動鏈頻譜分析、輸出回程誤差結果、統(tǒng)計測量結果、取測量結果、存測量結果等。本實施例的測量儀在配備有諧波減速器誤差測量軟件系統(tǒng)后，可通過計算機處理繪出連續(xù)的傳動鏈誤差曲線，給出傳動鏈誤差數(shù)值，顯示器顯示出或打印機打出測量結果報告單，并可通過計算機對誤差結果作頻譜分析，給出幅值較大的諧波的頻率和幅值，找出傳動鏈誤差主要來源于傳動鏈中哪個環(huán)節(jié)，從而能指出進一步提1?諧波減速器精度的途徑。
[0024]如上所述，可較好的實現(xiàn)本發(fā)明。
【權利要求】
1.諧波減速器傳動鏈誤差測量儀，其特征在于，包括工作臺(I)、主軸部件(3)、輸入軸角度傳感器(5)及輸出軸角度傳感器(6)，所述主軸部件(3)固定在工作臺(I)上，主軸部件(3)設有驅動電機、具有主軸的精密軸系、以及連接主軸與驅動電機輸出軸的減速機構，主軸部件(3)的主軸與諧波減速器(2)的輸入軸連接，輸入軸角度傳感器(5)安裝在主軸上用于記錄諧波減速器(2)輸入軸的瞬間回轉角，輸出軸角度傳感器(6)與諧波減速器(2)的輸出軸連接用于記錄諧波減速器(2 )輸出軸的瞬間回轉角。
2.根據(jù)權利要求1所述的諧波減速器傳動鏈誤差測量儀，其特征在于，所述輸入軸角度傳感器(5)和輸出軸角度傳感器(6)均米用圓光柵傳感器。
3.根據(jù)權利要求1所述的諧波減速器傳動鏈誤差測量儀，其特征在于，還包括輸入軸聯(lián)軸器(7)和輸出軸聯(lián)軸器(8)，所述主軸部件(3)的主軸通過輸入軸聯(lián)軸器(7)與諧波減速器(2)的輸入軸連接，所述輸出軸角度傳感器(6)通過輸出軸聯(lián)軸器(8)與諧波減速器(2)輸出軸連接。
4.根據(jù)權利要求1所述的諧波減速器傳動鏈誤差測量儀，其特征在于，還包括支承諧波減速器(2)的減速器支架(4)和支承輸出軸角度傳感器(6)的傳感器支架(9)，所述減速器支架(4)和傳感器支架(9)均固定在工作臺(I)上。
5.根據(jù)權利要求4所述的諧波減速器傳動鏈誤差測量儀，其特征在于，所述工作臺(I)上端面構成有多條T型槽，所述主軸部件(3)、減速器支架(4)及傳感器支架(9)均通過嵌入T型槽內的定位鍵固定在工作臺(I)上。
6.根據(jù)權利要求1?5中任意一項所述的諧波減速器傳動鏈誤差測量儀，其特征在于，還包括數(shù)據(jù)米集系統(tǒng)、輸入軸光柵信號處理系統(tǒng)、輸出軸光柵信號處理系統(tǒng)、電機驅動系統(tǒng)及計算機系統(tǒng)，所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和電機驅動系統(tǒng)均與計算機系統(tǒng)連接，電機驅動系統(tǒng)與驅動電機連接；所述輸入軸光柵信號處理系統(tǒng)接收輸入軸角度傳感器(5)采集的信號并整形、細分后傳至數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，輸出軸光柵信號處理系統(tǒng)接收輸出軸角度傳感器(6)采集的信號并整形、細分后傳至數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)用于接收計算機系統(tǒng)的指令，并在接收到計算機系統(tǒng)發(fā)出的指令后獲取輸入軸光柵信號處理系統(tǒng)和輸出軸光柵信號處理系統(tǒng)兩者整形、細分后的信號，然后再對采集信號進行處理后傳至計算機系統(tǒng)；所述電機驅動系統(tǒng)用于接收計算機系統(tǒng)發(fā)出的控制指令并對驅動電機進行啟?？刂?；所述計算機系統(tǒng)用于發(fā)出控制指令，并接收數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)處理后的信號進行再次處理以直觀的方式輸出。
7.諧波減速器傳動鏈誤差測量儀測量誤差的方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟一、安裝諧波減速器(2); 步驟二、由驅動電機驅動主軸部件(3)的主軸連續(xù)回轉，諧波減速器(2)輸入軸連續(xù)回轉，由輸入軸角度傳感器(5)連續(xù)動態(tài)記錄諧波減速器(2)輸入軸的瞬時回轉角，并由輸出軸角度傳感器(6)連續(xù)動態(tài)記錄諧波減速器(2)輸出軸的回轉角； 步驟三、根據(jù)諧波減速器(2)輸入軸和輸出軸動態(tài)瞬間回轉角，得出諧波減速器(2)的實際瞬時傳動比，與理論值比較，得出諧波減速器(2)的傳動鏈誤差； 步驟四、連續(xù)測出諧波減速器(2)的正轉和反轉的傳動鏈誤差，采用脈沖相位比對法得到諧波減速器(2)輸出軸一轉內各個相位的回程差，得到連續(xù)回程差曲線。
8.根據(jù)權利要求7所述的諧波減速器傳動鏈誤差測量儀測量誤差的方法，其特征在于，所述脈沖相位比對法的具體操作步驟如下:在諧波減速器(2)輸出軸相同的各個相位測量出諧波減速器(2)輸入軸正反轉的對應回轉角，計算各個相位正反轉回轉角的差值得到各個相位的回程誤差值，從而得到回程誤差曲線。
【文檔編號】G01M13/02GK104359673SQ201410729871
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2014年12月5日 優(yōu)先權日:2014年12月5日
【發(fā)明者】王紹忠, 王洪, 申偉, 張彥昌 申請人:成都斯瑞工具科技有限公司