專利名稱：一種伺服減速器性能參數(shù)的測(cè)試裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于機(jī)電一體化技術(shù)領(lǐng)域，涉及齒輪傳動(dòng)測(cè)量技術(shù)，尤其是伺服減速
器性能參數(shù)的測(cè)試裝置，主要應(yīng)用于控制電機(jī)用齒輪減速器行業(yè)對(duì)伺服減速器靜態(tài)技術(shù)指 標(biāo)的測(cè)量。
背景技術(shù)：
伺服減速器具有體積小、重量輕、剛性好、傳遞扭矩大、傳動(dòng)精度高、傳動(dòng)效率高、 運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)等優(yōu)點(diǎn)，主要用于與專業(yè)數(shù)控工業(yè)設(shè)備的伺服電機(jī)或步進(jìn)電機(jī)配套使用。伺服減 速器的規(guī)格由所連接的伺服電機(jī)或步進(jìn)電機(jī)的功率決定，以匹配電機(jī)的連接端蓋寬度來(lái)分 類，如40、60、90、115、142、180等。伺服減速器的型號(hào)根據(jù)減速比來(lái)分類，如25表示減速比 為25 : 1。伺服減速器的傳動(dòng)比通常在3 100之間。 伺服減速器的性能參數(shù)可分為靜態(tài)參數(shù)和動(dòng)態(tài)參數(shù)。靜態(tài)參數(shù)包括扭轉(zhuǎn)剛度、空 載精度、傳動(dòng)精度以及破壞力矩(額定扭矩)等。動(dòng)態(tài)參數(shù)包括傳動(dòng)效率、工作噪聲等。 目前，伺服減速器國(guó)產(chǎn)化在很大程度上得到了發(fā)展，但其測(cè)量技術(shù)和裝置還比較 落后，尤其針對(duì)多規(guī)格、多型號(hào)伺服減速器的測(cè)量?，F(xiàn)有的靜態(tài)性能參數(shù)采用簡(jiǎn)單的力學(xué)測(cè) 量裝置來(lái)獲得減速器的技術(shù)參數(shù)。 現(xiàn)有的技術(shù)方案只能測(cè)量空載精度、傳動(dòng)精度或扭轉(zhuǎn)剛度中的某一項(xiàng)或兩項(xiàng)技術(shù) 參數(shù)。 方案一 測(cè)量空載精度與傳動(dòng)精度 該方案所使用的儀器包括光學(xué)分度頭、直光管、光學(xué)多面棱體等。
傳動(dòng)精度的測(cè)量方法為將減速器的輸入軸與光學(xué)分度頭的主軸相連，多面棱體
固定在減速器的輸出軸上，并調(diào)整直光管垂直對(duì)準(zhǔn)多面棱體的一個(gè)面，輸出軸相對(duì)于輸入
軸的理論轉(zhuǎn)角與實(shí)際轉(zhuǎn)角之差即為傳動(dòng)精度。
空載精度的測(cè)量方法為將減速器的輸入軸與光學(xué)分度頭的主軸相連，多面棱體 固定在減速器的輸出軸上，并調(diào)整直光管垂直對(duì)準(zhǔn)多面棱體的一個(gè)面，當(dāng)輸入軸由正轉(zhuǎn)改 為反轉(zhuǎn)時(shí)的兩極限轉(zhuǎn)角之差處于傳動(dòng)比即為空載精度。
方案二 測(cè)量空載精度與扭轉(zhuǎn)剛度 該方案所使用的儀器包括彈性柱銷連接器、光電測(cè)角器或角位移傳感器、加載裝置等。 空載精度的測(cè)量方法為減速器的輸入端固定，輸出軸通過(guò)精密彈性柱銷聯(lián)軸器 與角位移傳感器連接，指定扭矩在輸出軸沿正反方向分別加載，通過(guò)數(shù)值顯示器讀出間隙 空程值即為空載精度。 扭轉(zhuǎn)剛度的測(cè)量方法減速器的輸入端固定，輸出軸通過(guò)精密彈性柱銷聯(lián)軸器與 光電測(cè)角器連接。沿輸出軸某一旋轉(zhuǎn)方向加載到一定值，通過(guò)數(shù)值顯示器讀出輸出軸轉(zhuǎn)角 值，沿同一方向等間隔加載到額定扭矩，分別記錄每次加載時(shí)對(duì)輸出軸所產(chǎn)生的扭矩及輸 出軸轉(zhuǎn)角，然后逐步卸載，并記錄每次轉(zhuǎn)矩及轉(zhuǎn)角值，沿另一轉(zhuǎn)向重復(fù)該過(guò)程。對(duì)記錄的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理得到滯回曲線后可計(jì)算扭轉(zhuǎn)剛度。 現(xiàn)有的伺服減速器性能參數(shù)的測(cè)量裝置或方法均是對(duì)伺服減速器單項(xiàng)技術(shù)參數(shù) 進(jìn)行測(cè)量，且測(cè)量所得數(shù)據(jù)需要人工處理。目前市面上未見有關(guān)多規(guī)格、多型號(hào)伺服減速器 性能參數(shù)的測(cè)量?jī)x器設(shè)備的報(bào)道，能在單臺(tái)設(shè)備上完成多項(xiàng)指標(biāo)的測(cè)量的系統(tǒng)測(cè)量裝置更 是未見報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型提供一種伺服減速器性能參數(shù)的測(cè)量裝置，具有針對(duì)多規(guī)格、多型號(hào) 伺服減速器的多項(xiàng)性能參數(shù)(包括扭轉(zhuǎn)剛度、空載精度、傳動(dòng)精度以及破壞力矩等性能參 數(shù))進(jìn)行綜合測(cè)試的功能。
本實(shí)用新型技術(shù)方案如下 —種伺服減速器性能參數(shù)的測(cè)量裝置，如圖1所示，包括機(jī)械部分和控制部分。所 述機(jī)械部分由交流伺服電機(jī)1、伺服減速器2、磁粉離合器4、角位移放大器5、被測(cè)伺服減速 器裝載工位6、扭矩傳感器7、磁粉制動(dòng)器8和五個(gè)聯(lián)軸器3構(gòu)成；交流伺服電機(jī)1與伺服減 速器2連接、伺服減速器2通過(guò)聯(lián)軸器與磁粉離合器4連接、磁粉離合器4通過(guò)聯(lián)軸器與角 位移放大器5連接、扭矩傳感器7通過(guò)聯(lián)軸器與磁粉制動(dòng)器8連接；測(cè)試時(shí)，將被測(cè)伺服減 速器安裝于被測(cè)伺服減速器裝載工位6上，被測(cè)伺服減速器兩端分別通過(guò)聯(lián)軸器與角位移 放大器5和扭矩傳感器7連接。所述控制部分由磁粉制動(dòng)器控制器9、扭矩傳感器調(diào)理電 路10、數(shù)據(jù)采集卡11、角位移傳感器12、磁粉離合器控制器13、工業(yè)控制計(jì)算機(jī)14和運(yùn)動(dòng) 控制卡15構(gòu)成；運(yùn)動(dòng)控制卡15與交流伺服電機(jī)1電氣連接；磁粉離合器4與磁粉離合器控 制器13電氣連接；角位移傳感器12機(jī)械安裝在角位移放大器5上并與數(shù)據(jù)采集卡11電氣 連接；扭矩傳感器7與扭矩傳感器調(diào)理電路10電氣連接、扭矩傳感器調(diào)理電路10與數(shù)據(jù)采 集卡11電氣連接；磁粉制動(dòng)器8與磁粉制動(dòng)器控制器9電氣連接；運(yùn)動(dòng)控制卡15、磁粉離 合器控制器13、數(shù)據(jù)采集卡11、磁粉制動(dòng)器控制器9與工業(yè)控制計(jì)算機(jī)14電氣連接至工業(yè) 控制計(jì)算機(jī)14的操作控制臺(tái)。 測(cè)量裝置通過(guò)計(jì)算機(jī)軟件控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)、磁粉離合器離合、磁粉制動(dòng)器加載、數(shù)據(jù)
采集以及進(jìn)行測(cè)量結(jié)果的分析，并且使得機(jī)械系統(tǒng)和控制系統(tǒng)協(xié)調(diào)工作。 上述技術(shù)方案中，被測(cè)伺服減速器裝載工位6具有可調(diào)支架，能夠根據(jù)被測(cè)伺服
減速器外形結(jié)構(gòu)調(diào)整中心距，以適應(yīng)不同規(guī)格和型號(hào)的被測(cè)伺服減速器性能參數(shù)的測(cè)試。 本實(shí)用新型工作過(guò)程如下 1)空載精度、傳動(dòng)精度與扭轉(zhuǎn)剛度的測(cè)量過(guò)程。 將被測(cè)伺服減速器安裝在被測(cè)伺服減速器裝載工位上，在測(cè)量軟件中選擇被測(cè)伺 服減速器對(duì)應(yīng)的規(guī)格和型號(hào)。根據(jù)測(cè)量的技術(shù)參數(shù)(空載精度、傳動(dòng)精度與扭轉(zhuǎn)剛度的測(cè) 量都?xì)w結(jié)為滯回曲線的測(cè)量)選項(xiàng)，測(cè)量軟件產(chǎn)生交流伺服電機(jī)的驅(qū)動(dòng)指令傳給運(yùn)動(dòng)控制 卡對(duì)伺服驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行控制，從而使電機(jī)以極低的速度轉(zhuǎn)動(dòng)(正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn))。與此同時(shí)，測(cè)量 軟件給出指令控制磁粉離合器的離合扭矩大小以保護(hù)測(cè)量裝置，給出指令控制磁粉制動(dòng)器 的扭矩大小作為負(fù)載。 在伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，測(cè)量軟件通過(guò)數(shù)據(jù)采集卡11采集角位移傳感器12感 應(yīng)的角位移放大器5的轉(zhuǎn)角數(shù)據(jù)，記錄并保存于工業(yè)控制計(jì)算機(jī)中；扭矩傳感器7感應(yīng)的被測(cè)伺服減速器的輸出扭矩信號(hào)經(jīng)調(diào)理電路10作信號(hào)濾波和放大處理后，經(jīng)數(shù)據(jù)采集卡11 采集到工業(yè)控制計(jì)算機(jī)中。 當(dāng)伺服電機(jī)完成連續(xù)的正向加載、正向卸載、反向加載、反向卸載四個(gè)過(guò)程后，控 制電機(jī)停止。伺服電機(jī)連續(xù)加載范圍從零到被測(cè)減速器的額定扭矩，連續(xù)卸載從被測(cè)減速 器的額定扭矩到零。 測(cè)量結(jié)束后，測(cè)量軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理得到以扭矩為橫坐標(biāo)、轉(zhuǎn)角為縱坐標(biāo)的滯
回曲線。滯回曲線中包含了空載精度、傳動(dòng)精度與扭轉(zhuǎn)剛度三項(xiàng)技術(shù)參數(shù)，可直接通過(guò)測(cè)量
軟件顯示或打印結(jié)果。 2)破壞力矩的測(cè)量。 將被測(cè)減速器安裝在被測(cè)伺服減速器裝載工位上，在測(cè)量軟件中選擇被測(cè)減速器 對(duì)應(yīng)的規(guī)格和型號(hào)。根據(jù)測(cè)量的破壞扭矩選項(xiàng)，測(cè)量軟件產(chǎn)生交流伺服電機(jī)的驅(qū)動(dòng)指令傳 給運(yùn)動(dòng)控制卡對(duì)伺服驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行控制，從而使電機(jī)以極低的速度正向轉(zhuǎn)動(dòng)。與此同時(shí)，測(cè)量 軟件給出指令控制磁粉離合器的離合扭矩大小以保護(hù)測(cè)量裝置，給出指令控制磁粉制動(dòng)器 的扭矩大小作為負(fù)載。 在伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，測(cè)量軟件通過(guò)數(shù)據(jù)采集卡11采集角位移傳感器12感 應(yīng)的角位移放大器5的轉(zhuǎn)角數(shù)據(jù)，記錄并保存于工業(yè)控制計(jì)算機(jī)中；扭矩傳感器7感應(yīng)的被 測(cè)伺服減速器的輸出扭矩信號(hào)經(jīng)調(diào)理電路10作信號(hào)濾波和放大處理后，經(jīng)數(shù)據(jù)采集卡11 采集到工業(yè)控制計(jì)算機(jī)中。 當(dāng)伺服減速器破壞或者扭矩傳感器測(cè)得的數(shù)據(jù)超過(guò)4倍額定扭矩時(shí)，控制電機(jī)停
止。測(cè)量結(jié)束后，測(cè)量軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理得到以轉(zhuǎn)角為橫坐標(biāo)、扭矩為縱坐標(biāo)的扭矩——
轉(zhuǎn)角曲線。扭矩——轉(zhuǎn)角曲線上的直線段(線彈性變形段)中對(duì)應(yīng)的最大扭矩值即為破壞
力矩，可直接通過(guò)測(cè)量軟件顯示或打印結(jié)果。 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有以下特點(diǎn) 1)在單個(gè)測(cè)量裝置上可完成多項(xiàng)性能參數(shù)(扭轉(zhuǎn)剛度、空載精度、傳動(dòng)精度以及 破壞力矩等)的測(cè)量； 2)采用伺服電機(jī)連續(xù)加載，測(cè)量精度高，并且與伺服減速器的工業(yè)應(yīng)用場(chǎng)合匹 配； 3)測(cè)量結(jié)果的分析報(bào)告以計(jì)算機(jī)綜合處理，使得測(cè)試效率大大提高； 4)能適應(yīng)不同規(guī)格、不同型號(hào)的伺服減速器外形尺寸。 綜上，本實(shí)用新型技術(shù)方案帶來(lái)的有益效果是 本實(shí)用新型提供的伺服減速器性能參數(shù)的測(cè)量裝置，具有針對(duì)伺服減速器的多項(xiàng) 性能參數(shù)(包括扭轉(zhuǎn)剛度、空載精度、傳動(dòng)精度以及破壞力矩等性能參數(shù))進(jìn)行綜合測(cè)試 的功能，可適應(yīng)不同規(guī)格和型號(hào)的被測(cè)伺服減速器的外形尺寸。整體裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方 便、操作易控、測(cè)量精度和測(cè)量效率較高，可應(yīng)用于伺服減速器生產(chǎn)廠家測(cè)試其伺服減速器 的性能參數(shù)或評(píng)價(jià)出伺服減速器質(zhì)量的優(yōu)劣。本實(shí)用新型可促進(jìn)國(guó)內(nèi)伺服減速器行業(yè)的標(biāo) 準(zhǔn)化生產(chǎn)，使伺服減速器的各項(xiàng)指標(biāo)的基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)保持一致，達(dá)到推動(dòng)伺服減速 器產(chǎn)品升級(jí)的目的。
圖1是本實(shí)用新型提供的伺服減速器性能參數(shù)的測(cè)量裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
—種伺服減速器性能參數(shù)的測(cè)量裝置，如圖1所示，包括機(jī)械部分和控制部分。所 述機(jī)械部分由交流伺服電機(jī)1、伺服減速器2、磁粉離合器4、角位移放大器5、被測(cè)伺服減速 器裝載工位6、扭矩傳感器7、磁粉制動(dòng)器8和五個(gè)聯(lián)軸器3構(gòu)成；交流伺服電機(jī)1與伺服減 速器2連接、伺服減速器2通過(guò)聯(lián)軸器與磁粉離合器4連接、磁粉離合器4通過(guò)聯(lián)軸器與角 位移放大器5連接、數(shù)扭矩傳感器7通過(guò)聯(lián)軸器與磁粉制動(dòng)器8連接；測(cè)試時(shí)，將被測(cè)伺服 減速器安裝于被測(cè)伺服減速器裝載工位6上，被測(cè)伺服減速器兩端分別通過(guò)聯(lián)軸器與角位 移放大器5和扭矩傳感器7連接。所述控制部分由磁粉制動(dòng)器控制器9、扭矩傳感器調(diào)理 電路10、數(shù)據(jù)采集卡11、角位移傳感器12、磁粉離合器控制器13、工業(yè)控制計(jì)算機(jī)14和運(yùn) 動(dòng)控制卡15構(gòu)成；運(yùn)動(dòng)控制卡15與交流伺服電機(jī)1電氣連接；磁粉離合器4與磁粉離合 器控制器13電氣連接；角位移傳感器12機(jī)械安裝在角位移放大器5上并與數(shù)據(jù)采集卡11 電氣連接；扭矩傳感器7與調(diào)理電路10電氣連接、調(diào)理電路10與數(shù)據(jù)采集卡11電氣連接； 磁粉制動(dòng)器8與磁粉制動(dòng)器控制器9電氣連接；運(yùn)動(dòng)控制卡15、磁粉離合器控制器13、數(shù)據(jù) 采集卡11、磁粉制動(dòng)器控制器9與工業(yè)控制計(jì)算機(jī)14電氣連接至工業(yè)控制計(jì)算機(jī)14的操 作控制臺(tái)。 測(cè)量裝置通過(guò)計(jì)算機(jī)軟件控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)、磁粉離合器離合、磁粉制動(dòng)器加載、數(shù)據(jù)
采集以及進(jìn)行測(cè)量結(jié)果的分析，并且使得機(jī)械系統(tǒng)和控制系統(tǒng)協(xié)調(diào)工作。 上述技術(shù)方案中，被測(cè)伺服減速器裝載工位6具有可調(diào)支架，能夠根據(jù)被測(cè)伺服
減速器外形結(jié)構(gòu)調(diào)整中心距，以適應(yīng)不同規(guī)格和型號(hào)的被測(cè)伺服減速器性能參數(shù)的測(cè)試。 本實(shí)用新型提供的伺服減速器性能參數(shù)的測(cè)量裝置，各組成部分均采用現(xiàn)有的產(chǎn)
品，其中所用到的各種傳感器、控制器和運(yùn)動(dòng)控制卡的選擇可嚴(yán)格按照測(cè)量要求的精度級(jí)
別選擇。本實(shí)用新型具有在適合的構(gòu)架中運(yùn)行的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序，使用符合工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用
編程接口降低了系統(tǒng)集成難度。具備軟件的可升級(jí)性和硬件的可升級(jí)性。 本實(shí)用新型通過(guò)機(jī)械部分的改造，可以使用與高精度諧波齒輪減速器以及小模數(shù)
圓柱齒輪減速器的破壞力矩、扭轉(zhuǎn)剛度、空載精度、傳動(dòng)精度技術(shù)參數(shù)的測(cè)量。
權(quán)利要求一種伺服減速器性能參數(shù)的測(cè)量裝置，包括機(jī)械部分和控制部分；其特征在于所述機(jī)械部分由交流伺服電機(jī)(1)、伺服減速器(2)、磁粉離合器(4)、角位移放大器(5)、被測(cè)伺服減速器裝載工位(6)、扭矩傳感器(7)、磁粉制動(dòng)器(8)和五個(gè)聯(lián)軸器(3)構(gòu)成；交流伺服電機(jī)(1)與伺服減速器(2)連接、伺服減速器(2)通過(guò)聯(lián)軸器與磁粉離合器(4)連接、磁粉離合器(4)通過(guò)聯(lián)軸器與角位移放大器(5)連接、扭矩傳感器(7)通過(guò)聯(lián)軸器與磁粉制動(dòng)器(8)連接；測(cè)試時(shí)，將被測(cè)伺服減速器安裝于被測(cè)伺服減速器裝載工位(6)上，被測(cè)伺服減速器兩端分別通過(guò)聯(lián)軸器與角位移放大器(5)和扭矩傳感器(7)連接；所述控制部分由磁粉制動(dòng)器控制器(9)、扭矩傳感器調(diào)理電路(10)、數(shù)據(jù)采集卡(11)、角位移傳感器(12)、磁粉離合器控制器(13)、工業(yè)控制計(jì)算機(jī)(14)和運(yùn)動(dòng)控制卡(15)構(gòu)成；運(yùn)動(dòng)控制卡(15)與交流伺服電機(jī)(1)電氣連接；磁粉離合器(4)與磁粉離合器控制器(13)電氣連接；角位移傳感器(12)機(jī)械安裝在角位移放大器(5)上并與數(shù)據(jù)采集卡(11)電氣連接；扭矩傳感器(7)與扭矩傳感器調(diào)理電路(10)電氣連接、扭矩傳感器調(diào)理電路(10)與數(shù)據(jù)采集卡(11)電氣連接；磁粉制動(dòng)器(8)與磁粉制動(dòng)器控制器(9)電氣連接；運(yùn)動(dòng)控制卡(15)、磁粉離合器控制器(13)、數(shù)據(jù)采集卡(11)、磁粉制動(dòng)器控制器(9)與工業(yè)控制計(jì)算機(jī)(14)電氣連接至工業(yè)控制計(jì)算機(jī)(14)的操作控制臺(tái)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的伺服減速器性能參數(shù)的測(cè)量裝置，其特征在于，所述被測(cè)伺服減速器裝載工位(6)具有可調(diào)支架。
專利摘要一種伺服減速器性能參數(shù)的測(cè)量裝置，屬于機(jī)電一體化技術(shù)領(lǐng)域，涉及齒輪傳動(dòng)測(cè)量技術(shù)。包括機(jī)械部分和控制部分；機(jī)械部分包括交流伺服電機(jī)、伺服減速器、磁粉離合器、角位移放大器、被測(cè)伺服減速器裝載工位、扭矩傳感器和磁粉制動(dòng)器，各部件之間通過(guò)聯(lián)軸器連接；控制部分包括磁粉制動(dòng)器控制器、扭矩傳感器調(diào)理電路、數(shù)據(jù)采集卡、角位移傳感器、磁粉離合器控制器、工業(yè)控制計(jì)算機(jī)和運(yùn)動(dòng)控制卡。本實(shí)用新型可測(cè)試伺服減速器的多項(xiàng)性能參數(shù)(扭轉(zhuǎn)剛度、空載精度、傳動(dòng)精度以及破壞力矩等)，可適應(yīng)不同規(guī)格和型號(hào)的被測(cè)伺服減速器。整體裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便、操作易控、測(cè)量精度和測(cè)量效率較高。
文檔編號(hào)G01M13/02GK201540199SQ20092017698
公開日2010年8月4日 申請(qǐng)日期2009年9月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月23日
發(fā)明者石明全, 范樹遷, 郭連忠, 鐘世謀, 陳鐵艷 申請(qǐng)人:電子科技大學(xué)