CN106441883A - 一种精密减速器综合性能测试实验台 - Google Patents

一种精密减速器综合性能测试实验台 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种精密减速器综合性能测试实验台，由伺服电机、输入端转矩转速传感器、高精度编码器、被测减速器、振动噪音及温度传感器、输出端转矩转速传感器、磁粉制动器的主要部件及底座、水平滑台、联轴器、减速器安装座等连接固定的辅助部件构成，采用磁粉制动器提供输出端负载，伺服电机输入端加载，中间添加角度、转速、温度、振动、噪音测试装置的方式，以此测试精密减速器的综合性能。本发明能够在同一台实验台上完成传动效率、扭转刚度、振动、噪音及温升等性能的测试，能够测试不同型号的精密减速器综合性能。本发明具有结构简单、测试精度高、自动化程度高等优点，能够满足精密减速器综合性能的测试及检测要求。

Description

一种精密减速器综合性能测试实验台
技术领域
本发明涉及精密减速器综合性能测试技术领域，特别涉及一种工业机器人关节用精密减速器综合性能测试实验台。
背景技术
随着我国老龄化人口的到来，劳动力成本不断增高，工业机器人以越来越广泛地应用于工业生产中，尤其是汽车行业。目前，常见的工业机器人有焊接机器人、码垛机器人、装配机器人等。作为工业机器人关节零部件的精密减速器，其综合性能对工业机器人的产品质量具有极其重要的影响。
精密减速器综合性能主要包括回差、传动效率、噪音、振动、温升等指标。回差是指输入轴反转时，输出轴在运动上滞后于输入轴的现象，回差可通过扭转刚度曲线计算。在机械臂的实际工况中，需要大量的高精度往复运动，因此，对精密减速器回差的测试及检测至关重要。传动效率是指减速器输出端功率与输入端功率的比值，振动、噪音、温升是指减速器工作时的性能指标，是衡量减速器产品质量的重要标准。
目前，国内已有一些关于减速器性能参数的测试装置，但大多是只能测试某个或某几个性能参数，能够综合测试传动效率、扭转刚度、振动噪音及温升等参数的测试实验台还很少。专利号为CN102901625A的专利公开了一种机器人关节用减速器综合性能测试***，包括伺服电机、被测减速器、角度测量装置、扭矩传感器、负载手臂等机械部分以及电气控制部分。此方法采用负载手臂对被测减速器输出端进行添加负载，采用伺服电机对被测减速器输入端进行加载，根据专利描述，该***不能测试指定负载下减速器的传动效率，不能测试指定某个角度点的扭转刚度，不能测试多种型号精密减速器的性能，不能在同一台装置上测试扭转刚度及传动效率，且扭转刚度测试范围小，测试效率低，安装拆卸不方便。
发明内容
为了弥补现有技术中的不足，本发明提供了一种精密减速器综合性能测试实验台，采用磁粉制动器提供输出端负载，伺服电机输入端加载，中间添加角度、转速、温度、振动、噪音测试装置的方式，以此测试精密减速器的综合性能，综合性能主要包括静态性能与动态性能，其中静态性能包括扭转刚度性能，动态性能包括传动效率、振动、噪音及温升性能。
本发明提供的精密减速器综合性能测试实验台，包括伺服电机、输入端转矩转速传感器、高精度编码器、被测减速器、振动噪音及温度传感器、输出端转矩转速传感器、磁粉制动器的主要部件及底座、水平滑台、联轴器、减速器安装座等连接固定的辅助部件，其特征在于：所述伺服电机通过输入端转矩转矩传感器与被测减速器输入轴联接，所述高精度编码器安装于被测减速器输入轴上，高精度编码器用于读取被测减速器输入端的角度信息，所述的磁粉制动器通过输出端转矩转速传感器与被测减速器输出端联接，磁粉制动器用于固定被测减速器输出端或为被测减速器输出端提供指定负载，所述的被测减速器旁边安装有振动噪音及温度传感器，所述的伺服电机、输入端转矩转速传感器、高精度编码器、输出端转矩转速传感器、磁粉制动器、振动噪音及温度传感器均与工业控制计算机相连，所述的伺服电机、输入端转矩转速传感器、高精度编码器与被测减速器同轴连接并固定安装于水平滑台上。
本发明提供的精密减速器综合性能测试实验台，其特征在于：所述的高精度编码器安装于被测减速器输入端，磁粉制动器安装于被测减速器输出端，通过磁粉制动器固定被测减速器输出端不同角度位置、伺服电机加载输入端、高精度编码器读取角度量及输入端转矩转速传感器读取扭矩量的方式，实现测试被测减速器不同角度位置的扭转刚度特性。
本发明提供的精密减速器综合性能测试实验台，其特征在于：所述的伺服电机、高精度编码器、输入端转矩转速传感器安装于被测减速器输入端，输出端转矩转速传感器、磁粉制动器安装于被测减速器输出端，用以实现同一台实验台完成静态性能及动态性能测试。
本发明提供的精密减速器综合性能测试实验台，其特征在于：所述的高精度编码器安装于被测减速器输入端，磁粉制动器安装于被测减速器输出端，通过磁粉制动器提供不同负载，伺服电机提供不同加载转速，实现对被测减速器不同负载不同转速下的动态性能测试。
本发明提供的精密减速器综合性能测试实验台，其特征在于：所述的水平滑台下方安装有齿轮齿条机构，齿条安装于水平滑台侧面，齿轮与手轮连接并安装于基座上，通过旋转手轮移动水平滑台，实现安装拆卸被测减速器。
本发明提供的精密减速器综合性能测试实验台，其特征在于：所述的被测减速器通过减速器安装座固定安装于水平滑台上，通过采用不同型号的安装座，实现不同型号精密减速器的性能测试。
本发明提供的精密减速器综合性能测试实验台，其特征在于：所述的振动、噪音、温度传感器采用磁吸方式吸附在被测减速器安装座上，用以测试减速器的振动、噪音、温升性能。
本发明提供的精密减速器综合性能测试实验台，静态性能测试工作流程为：(1)、锁紧，通过伺服电机旋转被测减速器输入轴，使输出端处于指定角度位置，通过程序控制磁粉制动器锁紧被测减速器输出端；(2)、正反向加载，通过程序控制伺服电机先正向旋转加载至输入端预设扭矩+N，然后反向旋转加载至输入端预设扭矩-N，然后再正向旋转回到初始位置；(3)、测试，在正反向加载的同时，通过编码器和转矩转速传感器读取数据，并将通过工业控制计算机将数据显示出来，至此该点传动回差测试完毕；(4)、锁紧下一测试点，通过程序控制松开磁粉制动器，旋转伺服电机使输出端处于下一指定角度位置，磁粉制动器再锁紧；(5)、如上进行正反向加载并对该点进行测试；(6)、以此类推，测试输出端所需其他点的扭转刚度，并对测试数据进行综合分析。
本发明提供的精密减速器综合性能测试实验台，动态性能测试工作流程为：(1)、添加负载，通过程序控制磁粉制动器对被测减速器输出端添加指定负载；(2)、加载，通过程序控制伺服电机按照指定转速加载；(3)、测试及数据读取，读取被测减速器输入输出端的转矩转速值，读取振动、噪音、温度传感器信号，并通过程序使数据在触摸屏中显示并记录；(4)、以此类推，测试不同转速、不同负载下被测减速器的动态性能，并对测试数据进行综合分析。
本发明的有益效果在于：可在同一台实验台上进行动态性能测试及静态性能测试，简化了测试方法，提高了测试效率。减速器安装座更换型号，可对不同型号的精密减速器进行性能测试。采用伺服电机进行程序加载，磁粉制动器负载，测试范围广，自动化程度高。采用转矩转速传感器和高精度编码器测量输入端的转矩及旋转角度，测量精度高。编码器安装于减速器输入端，通过速比转换，提高了测量精度。本发明可对精密减速器进行扭转刚度、传动效率、振动、噪音、温升等性能进行测试，具有结构简单，测试精度高，自动化程度高，测试稳定性好等优点，满足工业机器人对精密减速器的高精度性能测试及检测要求。
附图说明
图1为本发明的精密减速器综合性能测试实验台的原理简图。
图2为本发明的精密减速器综合性能测试实验台的总体结构示意图。
图3为本发明的精密减速器综合性能测试实验台的正视图。
图4为本发明的精密减速器综合性能测试实验台中水平滑台的结构示意图。
图5为本发明的精密减速器综合性能测试实验台中可更换型号减速器支座的结构示意图。
图6为本发明的精密减速器综合性能测试实验台中磁吸式传感器安装示意图。
图2中，
1-伺服电机；2-输入端转矩转速传感器；3-高精度编码器；4-被测减速器；5-振动噪音及温升传感器；6-输出端转矩转速传感器；7-磁粉制动器；8-底座；9-水平滑台；10-联轴器；11-减速器安装座。
图4中，
91-齿条；92-齿轮；93-手轮。
图6中，
51-振动传感器；52-噪音传感器；53-温度传感器。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施做进一步说明。
如图1、图2、图3所示，本发明提供的精密减速器综合性能测试实验台，由伺服电机1、输入端转矩转速传感器2、高精度编码器3、被测减速器4、振动噪音及温度传感器5、输出端转矩转速传感器6、磁粉制动器7的主要部件及底座8、水平滑台9、联轴器10、减速器安装座11等连接固定的辅助部件构成，其特征在于：所述伺服电机1通过输入端转矩转矩传感器2与被测减速器4输入轴联接，所述高精度编码器3安装于被测减速器4输入轴上，高精度编码器3用于读取被测减速器4输入端的角度信息，所述的磁粉制动器7通过输出端转矩转速传感器9与被测减速器4输出端联接，磁粉制动器7用于固定被测减速器4输出端或为被测减速器4输出端提供指定负载，所述的减速器安装座11旁边安装有振动噪音及温度传感器5，所述的伺服电机1、输入端转矩转速传感器2、高精度编码器3、输出端转矩转速传感器6、磁粉制动器7及振动噪音及温度传感器5均与工业控制计算机相连，所述的伺服电机1、输入端转矩转速传感器2、高精度编码器3与被测减速器4同轴连接并固定安装于水平滑台9上。
如图1、图2、图3所示，本发明提供的精密减速器综合性能测试实验台，其特征在于：所述的高精度编码器3安装于被测减速器4输入端，磁粉制动器7安装于被测减速器4输出端，通过磁粉制动器7固定被测减速器4输出端不同角度位置、伺服电机1加载输入端、高精度编码器3读取角度量及输入端转矩转速传感器2读取扭矩量的方式，实现测试被测减速器4不同角度位置的扭转刚度特性。
如图1、图2所示，本发明提供的精密减速器综合性能测试实验台，其特征在于：所述的伺服电机1、高精度编码器3、输入端转矩转速传感器2安装于被测减速器4输入端，输出端转矩转速传感器6、磁粉制动器7安装于被测减速器4输出端，用以实现同一台实验台完成静态性能及动态性能测试。
如图1、图2所示，本发明提供的精密减速器综合性能测试实验台，其特征在于：所述的高精度编码器3安装于被测减速器4输入端，磁粉制动器7安装于被测减速器4输出端，通过磁粉制动器7提供不同负载、伺服电机1提供不同加载转速，可实现测试被测减速器4不同负载不同转速下的动态性能。
如图2、图4所示，本发明提供的精密减速器综合性能测试实验台，其特征在于：所述的水平滑台9下方安装有齿轮齿条机构，齿条91安装于水平滑台9侧面，齿轮92与手轮93连接并安装于底座8上，通过旋转手轮93移动水平滑台9，实现安装拆卸被测减速器4。
如图2、图4所示，本发明提供的精密减速器综合性能测试实验台，其特征在于：所述的被测减速器4通过减速器安装座11固定安装于水平滑台9上，通过改变减速器安装座11内孔直径φ，如φ1变成φ2，实现不同型号精密减速器的性能测试。
如图2、图5所示，本发明提供的精密减速器综合性能测试实验台，其特征在于：所述的振动噪音及温度传感器5采用磁吸方式吸附在减速器安装座11上，用以测试减速器的振动、噪音、温升性能；
本发明提供的精密减速器综合性能测试实验台，静态性能测试工作流程为：(1)、锁紧，通过伺服电机1旋转被测减速器4输入轴，使输出端处于指定角度位置，通过程序控制磁粉制动器7锁紧被测减速器4输出端；(2)、正反向加载，通过程序控制伺服电机1先正向旋转加载至输入端预设扭矩+N，然后反向旋转加载至输入端预设扭矩-N，然后再正向旋转回到初始位置；(3)、测试，在正反向加载的同时，通过编码器3和转矩转速传感器2读取数据，并将通过工业控制计算机将数据显示出来，至此该点传动回差测试完毕；(4)、锁紧下一测试点，通过程序控制松开磁粉制动器7，旋转伺服电机1使输出端处于下一指定角度位置，磁粉制动器7再锁紧；(5)、如上进行正反向加载并对该点进行测试；(6)、以此类推，测试输出端所需其他点的扭转刚度，并对测试数据进行综合分析。
本发明提供的精密减速器综合性能测试实验台，动态性能测试工作流程为：(1)、添加负载，通过程序控制磁粉制动器7对被测减速器4输出端添加指定负载；(2)、加载，通过程序控制伺服电机1按照指定转速加载；(3)、测试及数据读取，读取被测减速器4输入输出端的转矩转速值，读取振动噪音及温度传感器5信号，并通过程序使数据在触摸屏中显示并记录；(4)、以此类推，测试不同转速、不同负载下被测减速器4的动态性能，并对测试数据进行综合分析。

Claims (7)

1.一种精密减速器综合性能测试实验台，由伺服电机(1)、输入端转矩转速传感器(2)、高精度编码器(3)、被测减速器(4)、振动噪音及温度传感器(5)、输出端转矩转速传感器(6)、磁粉制动器(7)的主要部件及底座(8)、水平滑台(9)、联轴器(10)、减速器安装座(11)等连接固定的辅助部件构成，其特征在于：伺服电机(1)通过输入端转矩转矩传感器(2)与被测减速器(4)输入轴联接，高精度编码器(3)安装于被测减速器(4)输入轴上，高精度编码器(3)用于读取被测减速器(4)输入端的角度信息，磁粉制动器(7)通过输出端转矩转速传感器(9)与被测减速器(4)输出端联接，磁粉制动器(7)用于固定被测减速器(4)输出端或为被测减速器(4)输出端提供指定负载，减速器安装座(11)旁边安装有振动噪音及温度传感器(5)，伺服电机(1)、输入端转矩转速传感器(2)、高精度编码器(3)与被测减速器(4)同轴连接并固定安装于水平滑台(9)上，伺服电机(1)、输入端转矩转速传感器(2)、高精度编码器(3)、输出端转矩转速传感器(6)、磁粉制动器(7)及振动噪音及温度传感器(5)均与工业控制计算机相连。
2.根据权利要求1所述的精密减速器综合性能测试实验台，其特征在于：高精度编码器(3)安装于被测减速器(4)输入端，磁粉制动器(7)安装于被测减速器(4)输出端，通过磁粉制动器(7)固定被测减速器(4)输出端不同角度位置、伺服电机(1)加载输入端、高精度编码器(3)读取角度量及输入端转矩转速传感器(2)读取扭矩量，实现测试被测减速器(4)不同角度位置的扭转刚度特性。
3.根据权利要求1或2所述的精密减速器综合性能测试实验台，其特征在于：伺服电机(1)、高精度编码器(3)、输入端转矩转速传感器(2)安装于被测减速器(4)输入端，输出端转矩转速传感器(6)、磁粉制动器(7)安装于被测减速器(4)输出端，用以实现同一台实验台完成静态性能及动态性能测试。
4.根据权利要求1所述的精密减速器综合性能测试实验台，其特征在于：高精度编码器(3)安装于被测减速器(4)输入端，磁粉制动器(7)安装于被测减速器(4)输出端，通过磁粉制动器(7)提供不同负载、伺服电机(1)提供不同加载转速，可实现测试被测减速器(4)不同负载不同转速下的动态性能。
5.根据权利要求1所述的精密减速器综合性能测试实验台，其特征在于：水平滑台(9)下方安装有齿轮齿条机构，齿条(91)安装于水平滑台(9)侧面，齿轮(92)与手轮(93)连接并安装于底座(8)上，通过旋转手轮(93)移动水平滑台(9)，实现安装拆卸被测减速器(4)。
6.根据权利要求1所述的精密减速器综合性能测试实验台，其特征在于：被测减速器(4)通过减速器安装座(11)固定安装于水平滑台(9)上，通过改变减速器安装座(11)内孔直径φ，实现不同型号精密减速器的性能测试。
7.根据权利要求1所述的精密减速器综合性能测试实验台，其特征在于：振动噪音及温度传感器(5)采用磁吸方式吸附在减速器安装座(11)上，用以测试减速器的振动、噪音、温升性能。
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