專利名稱：基于雙伺服電機的齒輪箱傳動精度測量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及齒輪副傳動精度檢測技術(shù)，特別涉及一種采用雙伺服電機的齒輪箱傳動精度測量裝置。
背景技術(shù)：
早期的齒輪箱傳動精度測量往往采用傳感器分別測量齒輪箱輸入轉(zhuǎn)角和輸出轉(zhuǎn)角并結(jié)合人工判讀的方法，進行的是靜態(tài)誤差的測量。這種方法精度低，操作復雜，測量不夠全面。目前齒輪變速箱的傳動精度測量方法多利用高精度編碼器或角度傳感器，如將兩個編碼器(或角度傳感器)通過聯(lián)軸器分別連接在變速箱的輸入軸和輸出軸上，輸入軸的轉(zhuǎn)動有電機通過皮帶輪帶動，聯(lián)軸器和皮帶輪會給系統(tǒng)引入兩級外來誤差，降低測量的精確性。、
采用這種方法，帶動輸入軸轉(zhuǎn)動的電機僅僅作為動力存在，浪費資源；通過皮帶輪帶動軸轉(zhuǎn)動的方式，機械結(jié)構(gòu)復雜，不夠穩(wěn)定，會引入外來誤差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是簡化機械結(jié)構(gòu)，提高器件利用率，減小編碼器與齒輪箱同軸度誤差和傳統(tǒng)傳動精度測量通過帶輪副傳遞動力引入的誤差，提高測量精度而提供一種基于雙伺服電機的齒輪箱傳動精度測量裝置。本發(fā)明技術(shù)方案如下
基于雙伺服電機的齒輪箱傳動精度測量裝置，包括輸入輸出部分和測量數(shù)據(jù)采集處理部分。所述的輸入輸出部分包括主動伺服電機和負載伺服電機，主動伺服電機輸出軸與齒輪箱輸入軸經(jīng)由第一精密聯(lián)軸器連接；負載伺服電機輸出軸與齒輪箱輸出軸經(jīng)由第二精密聯(lián)軸器連接。所述的主動伺服電機、主動伺服電機編碼器與主動伺服電機輸出軸為一體；負載伺服電機、負載伺服電機編碼器與負載伺服電機輸出軸為一體。所述的測量數(shù)據(jù)采集處理部分，由主動伺服放大器、負載伺服放大器、數(shù)據(jù)采集卡和計算機組成，主動伺服放大器、負載伺服放大器通過通訊線與數(shù)據(jù)采集卡信號連接，數(shù)據(jù)采集卡與計算機信號連接。所述的主動伺服放大器、負載伺服放大器分別與主動伺服電機，負載伺服電機配套。本發(fā)明的有益效果伺服電機集成有編碼器，同軸度誤差小，無需使用帶輪傳遞動力，不會引入帶輪副傳動誤差，提高測量精度，利用采集卡從伺服放大器取得編碼器信號，直接傳送回計算機，不需另外設(shè)計的電路板進行信號處理，沒有單獨設(shè)計的機械結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡單。電器部分都放入電氣箱，使用十分方便。測量精度好，分辨率高。角度檢測精度可達5角秒以內(nèi)，識別誤差達I角秒以內(nèi)。伺服電機的啟停和轉(zhuǎn)速控制利用按鈕和電位器控制，簡單實用。測量裝置升級方便，采用的伺服電機為成熟產(chǎn)品，需要提高測量精度和檢測速度只需更換相應(yīng)的產(chǎn)品即可。裝置結(jié)構(gòu)簡單，維護方便。


圖I為測量平臺示意 圖2為測量原理 圖3為各路信號對比 圖中1.主動伺服電機編碼器，2.主動伺服電機,3.主動伺服電機輸出軸,4.第一精密聯(lián)軸器,5.齒輪箱輸入軸,6.齒輪箱，7齒輪箱輸出軸,8.第二精密聯(lián)軸器，9.負載伺服電機輸出軸，10.負載伺服電機，11.負載伺服電機編碼器，12.主動伺服放大器，13.數(shù)據(jù)采集卡，14.負載伺服放大器，15.計算機，16.通訊線，17.高頻時鐘信號CLK，18.高速端空間脈 沖信號H，19.低速端空間脈沖信號L，20.小數(shù)部分信號X。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步說明。如圖I所示本發(fā)明包括主動伺服電機編碼器1，主動伺服電機2，主動伺服電機輸出軸3，負載伺服電機輸出軸9,負載伺服電機10,負載伺服電機編碼器11,主動伺服放大器12，數(shù)據(jù)采集卡13和負載伺服放大器14。所述的主動伺服電機編碼器I與主動伺服電機2及主動伺服電機輸出軸3為整體封裝。負載伺服電機輸出軸9與負載伺服電機10及負載伺服電機編碼器11為整體封裝。伺服電機為日本三菱MR-J3系列，伺服放大器選用MR-J3 20A型。所述的主動伺服電機輸出軸3經(jīng)由第一精密聯(lián)軸器4與齒輪箱輸入軸5相連。齒輪箱輸出軸7經(jīng)由第二精密聯(lián)軸器8與負載伺服電機輸出軸9相連。所述的主動伺服放大器12通過通訊線16分別與主動伺服電機編碼器I和數(shù)據(jù)采集卡13相連。負載伺服放大器14通過通訊線16分別與負載伺服電機編碼器11和數(shù)據(jù)采集卡13相連。所述的數(shù)據(jù)采集卡13使用通訊線16與計算機15相連。如圖2所示，為測量裝置的原理圖。齒輪箱6傳動精度測量分為傳動誤差測量與
回差測量。所述的齒輪箱的動態(tài)傳動誤差測量，原理如下輸入端轉(zhuǎn)速與理論傳動比I1的比值竺，與輸入端轉(zhuǎn)速與實際傳動比的比值p,即芒_#。
I1p.1流程如下主動伺服電機的控制由一個外接的電位器和一個帶自保持的按鈕作為控制開關(guān)，控制主動伺服電機的啟停和轉(zhuǎn)速。主動伺服電機編碼器將高速端空間脈沖信號H 18經(jīng)由主動伺服放大器傳遞給數(shù)據(jù)采集卡；主動伺服電機通過齒輪箱將動力傳遞給負載伺服電機。負載伺服電機編碼器將低速端空間脈沖信號L 19經(jīng)由負載伺服放大器傳遞給數(shù)據(jù)采集卡。數(shù)據(jù)采集卡將兩路信號傳輸至計算機，由計算機完成信號的比較，細分，獲得動態(tài)傳動誤差曲線。所述的信號的比較、細分，采用了微機脈沖細分技術(shù)。如圖3所示，以高速端空間脈沖信號H為時鐘插補單位，在一個低速端空間脈沖信號L內(nèi)包含高速端空間脈沖信號H的個數(shù)，即為減速箱的實際傳動比。傳動比非整數(shù)時，其小數(shù)部分提取較復雜。所述的實際傳動比的小數(shù)部分，其提取過程如下小數(shù)部分信號X 20在低速端空間脈沖信號L上升沿時變?yōu)榈碗娖?，在高速端空間脈沖信號H為上升沿時變?yōu)楦唠娖?。以高頻時鐘信號CLK 17為插補時鐘單位，分別計算出高速端空間脈沖信號H與低速端空間脈沖信號L中一個脈沖包含高頻時鐘信號CLK的時鐘數(shù)H_count、L_count，就可得到兩者在此脈沖段的時間為H_count/ fCLK> L_count/ faK,高速端、低速端一個空間脈沖在空間角位移上，只跟光柵傳感器的刻線有關(guān)，測試過程為一個定值，從而可分別推算出高速、低速端此時的單端轉(zhuǎn)動速度。以高頻時鐘信號CLK為時鐘或一個更高的時鐘為基準，同樣計算 出小數(shù)部分信號X每個脈沖低電平部分包含的時鐘數(shù)。得到小數(shù)部分脈沖段的時間為X_count/ fCLK,,將其轉(zhuǎn)化為速度后與整數(shù)部分相加后，算的低速端轉(zhuǎn)速，就可得到總的實際傳動比。所述動態(tài)傳動誤差曲線，采用直觀的坐標曲線(直角坐標和極坐標)顯示傳動誤差，利用數(shù)值的方式顯示最大誤差，及最大誤差所在的角度。所述的回差測量的原理為扭矩大小一致的情況下，正反向加載時的輸出軸角度的差值即為回差值。將各個扭矩下，收到的脈沖進行計數(shù)，并換算成角度。最終將大小一致，方向相反的扭矩加載下的角度相減，得到該扭矩下的回差，并列表顯示。所述的回差測量采用的方法是，固定齒輪箱輸入軸，對負載伺服電機進行加載，由零逐步加載至額定扭矩，然后卸載至零，依此進行反向加載，同時負載伺服電機編碼器的信號，通過數(shù)據(jù)采集卡采集并傳送至計算機，由其進行信號處理，測得各個扭矩下的回差。并以坐標曲線的形式直觀的顯示，并利用數(shù)值的方式顯示最大扭矩下的回差。
權(quán)利要求
1.基于雙伺服電機的齒輪箱傳動精度測量裝置，包括輸入輸出部分和測量數(shù)據(jù)采集處理部分，其特征在于 所述的輸入輸出部分包括主動伺服電機(2)和負載伺服電機(10),主動伺服電機輸出軸(3)與齒輪箱輸入軸(5)經(jīng)由第一精密聯(lián)軸器(4)連接；負載伺服電機輸出軸(9)與齒輪箱輸出軸(7)經(jīng)由第二精密聯(lián)軸器(8)連接； 所述的主動伺服電機(2)、主動伺服電機編碼器(I)與主動伺服電機輸出軸(3)為一體；負載伺服電機(10)、負載伺服電機編碼器(11)與負載伺服電機輸出軸(9)為一體； 所述的測量數(shù)據(jù)采集處理部分，由主動伺服放大器(12)、負載伺服放大器(14)、數(shù)據(jù)采集卡(13)和計算機(15)組成，主動伺服放大器(12)、負載伺服放大器(14)通過通訊線(16)與數(shù)據(jù)采集卡(13)信號連接，數(shù)據(jù)采集卡(13)與計算機(15)信號連接； 所述的主動伺服放大器(12)、負載伺服放大器(14)分別與主動伺服電機(2)，負載伺 服電機(10)配套。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于雙伺服電機的齒輪箱傳動精度測量裝置。現(xiàn)有的裝置精度低，操作復雜，測量不夠全面。本發(fā)明包括輸入輸出部分和測量數(shù)據(jù)采集處理部分。所述的輸入輸出部分包括主動伺服電機和負載伺服電機，主動伺服電機輸出軸與齒輪箱輸入軸經(jīng)由第一精密聯(lián)軸器連接；負載伺服電機輸出軸與齒輪箱輸出軸經(jīng)由第二精密聯(lián)軸器連接。所述的測量數(shù)據(jù)采集處理部分，由主動伺服放大器、負載伺服放大器、數(shù)據(jù)采集卡和計算機組成，主動伺服放大器、負載伺服放大器通過通訊線與數(shù)據(jù)采集卡信號連接，數(shù)據(jù)采集卡與計算機信號連接。本發(fā)明伺服電機集成有編碼器，同軸度誤差小，無需使用帶輪傳遞動力，不會引入帶輪副傳動誤差，提高測量精度。
文檔編號G01M13/02GK102735445SQ201210236848
公開日2012年10月17日 申請日期2012年7月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月10日
發(fā)明者周建軍, 姜寅, 林阿斌, 馬天文 申請人:杭州電子科技大學