CN110031219A - 一种悬挂式谐波减速器振动测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种悬挂式谐波减速器振动测试方法和测试装置，属于机器人测试技术领域。所述测试装置包括弹性绳、电机、环形框、测振传感器、龙门支架和输出法兰；将所述电机和谐波减速器分别固定在环形框上，并通过弹性绳将环形框悬挂在龙门支架上；所述电机的输出端与谐波减速器的输入端连接，谐波减速器的输出端连接输出法兰；所述测振传感器测振方向位于水平面上，垂直于弹性绳。调节电机转速，分别在每个转速下测量振动信号，数据采集设备实时检测测振传感器的振动信号，进行振动检验。本发明具有安装便捷，操作简单；外界因素对振动信号的干扰小；以及准确度高，足够真实地反映减速器的振动特性的优点。

Description

一种悬挂式谐波减速器振动测试方法

技术领域

本发明属于机器人测试技术领域，具体涉及一种悬挂式谐波减速器振动测试方法。

背景技术

谐波减速器的传递精度比较高，而且其传动比较大，在协作机器人中得到了广泛应用。谐波减速器的振动性能直接影响机器人的整体性能，所以选择振动小的谐波减速器在机器人开发阶段是至关重要的。由于影响谐波减速器的振动性能的因素众多，从使用谐波减速器的一方来说，进行来料检验时对谐波减速器进行振动检验是一种可执行的方案。谐波减速器振动检验的关键是振动测试方法和检验标准。

目前的测试方法是把谐波减速器1固定在一种工装2上，如图1所示，电机4和输出法兰5均固定在谐波减速器1上。在谐波减速器1的检测位置粘贴测振传感器3，通过测振传感器3所测数据来判断谐波减速器1的振动大小。目前这种测振方法能在一定程度上对谐波减速器1的振动进行判断，但是准确度不高，而且安装、拆卸比较繁琐。对于批量检测而言，这种检验方法效率很低，甚至会影响产线的生产效率。一方面，由于存在连接面，会引入很多非线性因素，这些非线性因素会对振动信号的频谱产生较大的干扰，应用这种方法测得的谐波减速器1振动信号的频谱如图2所示，图中的X坐标表示频率，单位是Hz，Y坐标是减速器的输出转速，单位是deg/s，Z坐标是振动幅值；另一方面，用于固定谐波减速器的工装本身存在固有频率，当谐波减速器的特征频率和工装的固有频率重合或接近时，会产生共振，这时测振传感器测得的数据不能准确反映谐波减速器的振动。从图2可见，在频率为310Hz的位置出现了一个固有频率，该固有频率不会随着电机转速的改变而改变，而是一直保持在310Hz，当谐波减速器的特征频率接近310Hz时，会发生共振，如图2中转速为100deg/s和140deg/s时，在310Hz附近的特征频率和谐波频率对应的振幅明显偏高，对准确判断谐波减速器振动产生影响。

发明内容

为解决现有技术中振动信号不能准确反映谐波减速器的振动特性的缺点，本发明提供一种悬挂式谐波减速器振动测试方法和测量装置，具体为将被测量对象(谐波减速器)进行悬挂，以排除非线性因素和测量工装固有频率对测量结果的影响。

本发明提供的所述一种悬挂式谐波减速器振动测试装置，包括弹性绳、电机、环形框、测振传感器和龙门支架；将所述电机和谐波减速器分别固定在环形框上，并通过弹性绳将环形框悬挂在龙门支架上。所述电机的输出端与谐波减速器的输入端连接，谐波减速器的输出端连接输出法兰。所述测振传感器测振方向位于水平面上，垂直于弹性绳。所述弹性绳的顶端固定在龙门支架上，末端固定连接在所述环形框上；所述测振传感器粘贴在所述谐波减速器的不转动部分上。所述测振传感器连接数据采集设备。

应用所述的测试装置，本发明提供的所述测试方法，具体包括步骤：

步骤一、将测试装置和测振对象组装并悬挂在龙门支架上，粘贴测振传感器；设置数据采集设备参数。所述的测振对象包括谐波减速器和输出法兰。

步骤二、电机通电，设置电机参数；

步骤三、调节电机转速，使谐波减速器输出转速从低速以固定的增量逐渐增加，分别在每个转速下测量振动信号，数据采集设备实时检测测振传感器的振动信号，进行振动检验。

步骤四、电机断电，测量结束。

本发明所提供的方法具有以下优点：

1、本发明所提供的谐波减速器振动测试方法和装置，安装便捷，操作简单。

2、外界因素对振动信号的干扰非常小。

3、准确度高，足够真实地反映减速器的振动特性。

附图说明

图1为现有技术一种谐波减速器振动测试方法实现方式的结构示意图。

图2为现有技术一种谐波减速器振动测试方法所测振动信号的频谱。

图3为本发明的一个实施例总体安装示意图。

图4为应用本发明悬挂式测振方法所测振动信号的频谱。

图中：

1.谐波减速器；2.工装；3.测振传感器；4.电机；

5.输出法兰；6.弹性绳；7.环形框；8.龙门支架；

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明所提供的一种悬挂式谐波减速器振动测试方法和测试装置做进一步详细说明。

本发明首先提供一种悬挂式谐波减速器振动测试装置，所述测试装置如图3所示，包括测振传感器3、电机4、弹性绳6、环形框7和龙门支架8，所述电机4与谐波减速器1分别固定连接在所述环形框7上，所述环形框7通过弹性绳6悬挂在龙门支架8上。

所述电机4的输出轴与所述谐波减速器1连接；所述弹性绳6的顶端固定在龙门支架8上，弹性绳6的末端固定连接在所述环形框7上；所述测振传感器3粘贴在所述谐波减速器1的测试位置，一般粘贴在不转动的本体部分；所述输出法兰5固定安装在所述谐波减速器1的输出端。

所述电机4用于驱动谐波减速器1，电机3和谐波减速器1通过环形框7连接在一起，具体是电机4的转子与谐波减速器1的输入轴连接。安装好电机4和谐波减速器1后，环形框7上有用于连接弹性绳6的孔，将环形框7与弹性绳6连接，弹性绳6的顶端需固定，如图3所示，一般固定在小型龙门支架8上，需保证龙门支架8不能有晃动。由于测振传感器3带有线束，所以测振传感器3需粘贴在谐波减速器1的不转动部分上，防止测振传感器3的线束发生缠绕，影响测量振动。

优选地，测振传感器3粘贴在谐波减速器1如图3所示部位处，即：测振传感器3粘贴在谐波减速器1的不转动部分上，而且测振传感器3的测振方向位于水平方向上，垂直于弹性绳6所在的方向。在谐波减速器1的输出端安装了输出法兰5。弹性绳6的弹性系数要足够低，但其强度足够承受电机4、环形框7和谐波减速器1的重量。

弹性绳6和环形框7、电机4和谐波减速器1组成了一个弹簧质量***，只要是弹簧质量***就会存在固有频率，且该固有频率与弹性绳6的弹性系数成正比。所以弹性绳6的弹性系数越小，在弹性绳6悬挂方向上弹簧质量***的固有频率最低。

上述弹簧质量***的固有频率只对弹性绳6悬挂方向(竖直方向)上的振动测量有干扰，与弹性绳6悬挂方向垂直的方向上所受影响很小，所以测振传感器3的测振方向应与弹性绳6的悬挂方向垂直。因而，测振传感器3的粘贴位置选择了如图3所示的位置上，这是由于采用的加速度传感器是单轴传感器，测量方向是垂直于测振传感器3安装面的，所以所述安装位置上切面的法线方向即为测振方向，该方向垂直于弹性绳6的悬挂方向，所以该位置是合理的。

基于所述的测试装置，本发明还提供了一种悬挂式谐波减速器振动测试方法，所述测试方法具体包括步骤：

步骤一、将测试装置和测振对象悬挂在龙门支架8上，粘贴测振传感器3，并将测振传感器3与数据采集设备连接，设置采样分辨率、采样时间和采样模式等参数，在本方法中采样模式为采集振动加速度幅值；所述的测振传感器为加速度传感器。

步骤二、电机4通电，设置电机4的加速度、转动速度等参数，本方法中电机加速度值设置越小越好，本发明中电机加速度设置为1500deg/s^2；

步骤三、调节电机转速，使谐波减速器1的输出转速从低速以一定的增量逐渐增加到最高工作转速，分别在每个转速下测量振动信号，并在数据采集设备上存储数据；

设置所述谐波减速器1的输出转速依次达到谐波减速器工作最高转速的30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％和100％。

在数据采集设备上对振动信号进行分析，记录相应频率对应的振动幅值，对谐波减速器振动做出评判；

步骤四、电机停转，测量结束。

应用本发明所提供的测试方法和测试装置，采用悬挂的方式，可以避免现有技术中的测试工装的固有频率对振动信号的干扰；可以排除众多非线性因素对振动信号的干扰；可以排除测试环境中电源频率(50Hz)对振动信号的干扰。

1、本发明所述悬挂式测振方法简单易实施；2、应用本发明的方法获得的振动信号更能准确反映减速器本身的振动特性，保证减速器振动检验结果的可靠性；

实施例：

第一步、通过环形框7连接电机4和谐波减速器1；

第二步、通过弹性绳6将电机4和谐波减速器1的装配体进行悬挂；

第三步、粘贴测振传感器3至谐波减速器1的不转动部分，然后给电机4上电；

第四步、调节电机4的转速，使谐波减速器1的输出转速从低速以一定的增量逐渐增加，增加至谐波减速器1要求的最大转速即可。在每个转速下测量振动信号。

第五步、电机4断电，测量结束。

应用本发明所述测试方法的实施例中，所测谐波减速器1振动信号的频谱图如图4所示，图中的X坐标表示频率，单位是Hz，Y坐标表示谐波减速器的输出转速，单位是deg/s，Z坐标是振动幅值，单位是m/s²。与图2对比可以发现，图4中振动幅值较明显的频率成分只有3种，没有因为非线性因素的影响而产生的众多谐波频率成分。而且在图2中频率为310Hz处存在一个固有频率，该频率不会随着转速的增加而增加，而是一直保持在310Hz，经过验证发现该频率是测试工装与被测对象组成***的固有频率。当谐波减速器的特征频率与该固有频率(310Hz)重合或相接近时会发生共振，对测量结果的判断造成影响。综上所述，图4的振动信号更清晰地反映了谐波减速器和电机的特征频率(1*Wb、2*Wb、2*P*Wb),其中Wb是谐波减速器输入轴的转动频率(Hz)，P是电机的极对数。还可以看出应用本发明所述方法的测量结果中非线性因素影响非常小，并且没有任何固有频率的影响。

可见，应用本发明所提测振方法，更能准确判断谐波减速器的振动特性。

Claims (3)

1.一种悬挂式谐波减速器振动测试方法，其特征在于：具体包括步骤，

步骤一、将测试装置和测振对象组装并悬挂在龙门支架上，粘贴测振传感器；设置数据采集设备参数；所述的测试装置包括弹性绳、电机、环形框、测振传感器、龙门支架；所述测振对象包括谐波减速器和输出法兰；将所述电机和谐波减速器分别固定在环形框上，并通过弹性绳将环形框悬挂在龙门支架上；所述电机的输出端与谐波减速器的输入端连接，谐波减速器的输出端连接输出法兰；所述弹性绳的顶端固定在龙门支架上，末端固定连接在所述环形框上；所述测振传感器粘贴在所述谐波减速器的不转动部分上，测振方向位于水平面上，垂直于弹性绳；

步骤二、电机通电，设置电机参数；

步骤三、调节电机转速，使谐波减速器输出转速从低速以固定的增量逐渐增加，分别在每个转速下测量振动信号，数据采集设备实时检测测振传感器的振动信号，进行振动检验；

步骤四、电机断电，测量结束。

2.根据权利要求1所述的一种悬挂式谐波减速器振动测试方法，其特征在于：设置所述谐波减速器的输出转速依次达到谐波减速器工作最高转速的30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％和100％。

3.一种悬挂式谐波减速器振动测试装置，其特征在于：包括弹性绳、电机、环形框、测振传感器、龙门支架；将电机和谐波减速器分别固定在环形框上，并通过弹性绳将环形框悬挂在龙门支架上；所述电机的输出端与谐波减速器的输入端连接，谐波减速器的输出端连接输出法兰；所述弹性绳的顶端固定在龙门支架上，末端固定连接在所述环形框上；所述测振传感器粘贴在所述谐波减速器的不转动部分上，测振方向位于水平面上，垂直于弹性绳。