本發(fā)明涉及機(jī)械檢測技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及諧波減速器靜態(tài)精度測試工裝及其裝配方法和使用方法。

背景技術(shù)：

五十年代開始，諧波減速器由于傳動比大、體積小、重量輕、傳動精度高、回差小等特點被廣泛應(yīng)用在航天飛行器控制系統(tǒng)的機(jī)構(gòu)和儀表設(shè)備等精密定位領(lǐng)域。

傳動精度是諧波減速器的重要技術(shù)指標(biāo)，是其選型和設(shè)計的重要依據(jù)，但準(zhǔn)確測量傳動精度卻是一個難點，依據(jù)《諧波傳動減速器》gb/t14118-1993中6.2.6.2的傳動誤差測試可用靜態(tài)或動態(tài)測量兩種方法。靜態(tài)測量采用光學(xué)分度頭、準(zhǔn)直光管、光學(xué)多面棱體等，該種方法可操作性強(qiáng)，但測試范圍窄。動態(tài)測量輸入軸連接高頻光柵頭，輸出軸連接低頻光柵頭，其輸入與輸出的信號差值，由自動記錄儀描繪成誤差曲線，取其最大值。近年來國內(nèi)如國營第702廠、科研院校如重慶大學(xué)等先后推出了基于圓光柵讀取諧波減速器的測試系統(tǒng)，該類系統(tǒng)可進(jìn)行諧波減速器任意位置的精度測試，但是由于該類測試系統(tǒng)傳動之間儀器較多，增加了測試系統(tǒng)的累計誤差，而且對于小批量產(chǎn)品來說該類系統(tǒng)成本過高。

如某諧波減速器直角傳動型結(jié)構(gòu)，要求其間隙空程誤差≤5′、傳動精度誤差≤5′，由于該減速器通過錐齒輪將運(yùn)動傳遞到柔輪上，用以上圓光柵測試很可能造成測試系統(tǒng)累計誤差過大，從而影響測試結(jié)果的準(zhǔn)確性，當(dāng)然可以通過購買高性能聯(lián)軸器、圓光柵來解決以上累計誤差問題，但對于研制或者小批量產(chǎn)品來說經(jīng)濟(jì)性不是很好，再者以往的靜態(tài)測量采用光學(xué)分度頭，該種光學(xué)分度頭外形笨重，不利于搬運(yùn)和安裝，另外對于測試采樣諧波減速器幾十個點的精度值，需要操作者很仔細(xì)的分度，然后讀數(shù)，再分度，這樣長時間的操作很容易造成分度錯誤，并且由于光學(xué)多面體與諧波減速器輸出端的連接軸配合方式不同也可能導(dǎo)致測試結(jié)果不準(zhǔn)確。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：

1、現(xiàn)有靜態(tài)測量工裝和測量方法測試范圍窄的問題；

2、現(xiàn)有靜態(tài)測量工裝采用光學(xué)分度頭，該種光學(xué)分度頭外形笨重，不利于搬運(yùn)和安裝位問題；

3、現(xiàn)有靜態(tài)測量工裝和測量方法對于測試采樣諧波減速器幾十個點的精度值，需要操作者很仔細(xì)的分度，然后讀數(shù)，再分度，這樣長時間的操作很容易造成分度錯誤的問題；

4、現(xiàn)有靜態(tài)測量工裝的光學(xué)多面體與諧波減速器輸出端的連接軸配合方式不同可能導(dǎo)致測試結(jié)果不準(zhǔn)確的問題；

5、通過圓光柵測試很可能造成測試系統(tǒng)累計誤差過大，從而影響測試結(jié)果的準(zhǔn)確性的問題，以及通過購買高性能聯(lián)軸器、圓光柵來解決以上累計誤差問題，但對于研制或者小批量產(chǎn)品來說經(jīng)濟(jì)性不是很好的問題。

為達(dá)到上述發(fā)明目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為：

本實用型的有益效果是：

1、通過替換不同的分度盤，可適應(yīng)不同傳動比的諧波減速器，測試范圍大，適應(yīng)性強(qiáng)，更換分度盤也方便；

2、采用機(jī)械結(jié)構(gòu)的分度頭，其上預(yù)制定位用的分度孔，體積小，利于搬運(yùn)和安裝；

3、測量時分度定位方便、準(zhǔn)確，長時間操作也不容易造成分度錯誤；

4、本工裝中，諧波減速器的輸入輸出軸與相關(guān)零件采用更精準(zhǔn)可靠的連接結(jié)構(gòu)，測試結(jié)果更準(zhǔn)確；

5、不采用圓光柵，也就沒有累計誤差過大的問題，也不需要采用高性能聯(lián)軸器、圓光柵，相對具有經(jīng)濟(jì)性。

附圖說明

圖1為本工裝的主視結(jié)構(gòu)示意圖(測試傳動精度狀態(tài)，不安裝砝碼用螺釘18和砝碼19)；

圖2為本工裝的左視結(jié)構(gòu)示意圖(測試傳動精度狀態(tài)，不安裝砝碼用螺釘18和砝碼19)；

圖3為本工裝的俯視結(jié)構(gòu)示意圖(測試傳動精度狀態(tài)，不安裝砝碼用螺釘18和砝碼19)；

圖4為撥盤6的結(jié)構(gòu)示意圖，其中圖4(a)為主視圖，圖4(b)為側(cè)剖視圖；

圖5為本工裝的俯視結(jié)構(gòu)示意圖(測試間隙空程狀態(tài)，安裝砝碼用螺釘18，砝碼19未示出)；

圖6為本工裝的左視結(jié)構(gòu)示意圖(測試間隙空程狀態(tài)，安裝砝碼用螺釘18和砝碼19，圖中，砝碼19位于內(nèi)軸3的右側(cè)，略去了砝碼19位于左側(cè)時的附圖)；

圖7為內(nèi)軸3的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8為固定銷15的結(jié)構(gòu)示意圖；

其中，轉(zhuǎn)接板(1)、第一減速器支架(2)、內(nèi)軸(3)、光學(xué)多面棱體(4)、把手(5)、撥盤(6)、分度孔(61)、第二減速器支架(7)、測試支架(8)、螺母(9)、擋片(10)、軸套(11)、限位板(12)、準(zhǔn)直光管(13)、諧波減速器(14)、固定銷(15)、尼龍銷(16)、緊定螺釘(17)、砝碼用螺釘(18)、砝碼(19)。

具體實施方式

如圖1至8所示，該諧波減速器靜態(tài)精度測試工裝，包括減速器支架、內(nèi)軸3、光學(xué)多面棱體4、測試支架8、光學(xué)多面棱體組合、準(zhǔn)直光管13；測試支架8上設(shè)置有軸承，內(nèi)軸3安裝在軸承中；內(nèi)軸3一端與光學(xué)多面棱體組合連接，準(zhǔn)直光管13設(shè)置在光學(xué)多面棱體組合旁，減速器支架、測試支架8和準(zhǔn)直光管13固定安裝在轉(zhuǎn)接板1上；還包括撥盤6、限位板12、固定銷15；內(nèi)軸3另一端設(shè)置有用于連接諧波減速器14輸出軸的尼龍銷16，撥盤6設(shè)置有用于連接的諧波減速器14輸入軸的接頭，所述接頭上設(shè)置有緊定螺釘17；所述限位板12設(shè)置在撥盤6旁，固定銷15可活動的設(shè)置在限位板12上，固定銷15的位置對應(yīng)撥盤6外圓面上的分度孔61。

撥盤6設(shè)置有數(shù)量位光學(xué)多面棱體組合中棱鏡數(shù)量相同的分度孔61和一個“0”位分度孔61。

所述光學(xué)多面棱體組合包括軸套11、擋片10、螺母9、光學(xué)多面棱體4，擋片10、光學(xué)多面棱體4、擋片10和螺母9依次套裝在軸套11上。

以上結(jié)構(gòu)為測量傳動精度時采用，如果要測量間隙空程，在內(nèi)軸3的左右兩側(cè)分別水平的各安裝一根砝碼用螺釘18，用于懸掛砝碼19。并準(zhǔn)備匹配的砝碼19。

一、裝配方法

如圖1至3所示，諧波減速器靜態(tài)精度測試工裝的裝配方法包括如下步驟：

s1、測試前必須保證諧波減速器14的軸線、光學(xué)多面棱體組合的軸線、內(nèi)軸3的軸線和準(zhǔn)直光管13準(zhǔn)直光管中心孔軸線在一個等高面上；

s2、按裝配關(guān)系將內(nèi)軸3裝在測試支架8上，轉(zhuǎn)動內(nèi)軸3一側(cè)并在其另一側(cè)用千分表檢查內(nèi)軸3外圓跳動，內(nèi)軸3外圓跳動在0.01mm以內(nèi)，方可再將光學(xué)多面棱體組合與內(nèi)軸3裝配；光學(xué)多面棱體組合裝上內(nèi)軸3后，用檢查內(nèi)軸3外圓跳動的方法檢查光學(xué)多面棱體4外圓的跳動，如果跳動在0.01mm以內(nèi)，則可進(jìn)行精度測試，否則調(diào)整工裝，直至光學(xué)多面棱體4外圓跳動在0.01mm以內(nèi)；

s3、減速器支架包括第一減速器支架2和第二減速器支架7，將轉(zhuǎn)接板1固定在測試平臺上，再將諧波減速器14一側(cè)安裝于第一減速器支架2內(nèi)，并固定好諧波減速器14，之后將第二減速器支架7安裝在諧波減速器14另一側(cè)，再將第一減速器支架2和第二減速器支架7固定在轉(zhuǎn)接板1上；

s4、將諧波減速器14的輸出軸穿入內(nèi)軸3并插入尼龍銷16以固定連接諧波減速器14輸出軸和內(nèi)軸3，再將測試支架8固定在轉(zhuǎn)接板1上；用尼龍銷16連接是因為利用了輸出軸一端的孔，這樣一來可以很穩(wěn)定地將輸出軸的運(yùn)動狀態(tài)傳遞到光學(xué)多面棱體4上，另外測試完成后不僅拆卸方便，還可避免劃傷諧波減速器14；如果輸出軸為鍵連接，則內(nèi)軸3和諧波減速器14采用鍵連接形式；以上各連接方式的目的都是為了將減速器的輸出狀態(tài)準(zhǔn)確地傳遞到光學(xué)多面棱體4上；

s5.將把手5和撥盤6組合好，諧波減速器14輸入軸穿入撥盤6并緊固，之后在內(nèi)軸3右側(cè)放好千分表，手動撥盤順(逆)時針旋轉(zhuǎn)，檢查內(nèi)軸3外圓的跳動，如果跳動在0.01mm以內(nèi)，則不用調(diào)整工裝；

s6、再次在光學(xué)多面棱體4外圓——非光學(xué)鏡面——右側(cè)放好千分表，手動撥盤順或逆時針旋轉(zhuǎn)，檢查光學(xué)多面棱體4外圓的跳動，如果跳動在0.01mm以內(nèi)，則可進(jìn)行精度測試，否則調(diào)整工裝，直至跳動在0.01mm以內(nèi)；

s7、將撥盤6裝在諧波減速器14輸入軸上，裝上緊定螺釘17，在撥盤6上裝上把手5，再安裝限位板15，并將固定銷15插裝在限位板15上，完成組裝。如圖1至3所示，

二、傳動精度測試

參考圖1至3，傳動精度測試方法包括如下步驟：

s1、松開撥盤6上的用于緊固諧波減速器14輸入軸的緊定螺釘17，同時松開光學(xué)多面棱體組合的螺母9，分別將光學(xué)多面棱體4和撥盤6調(diào)整至各自標(biāo)定的“0”位，撥盤6的“0”為數(shù)字1對應(yīng)的分度孔61，然后準(zhǔn)直光管13對準(zhǔn)光學(xué)多面棱體4“0”位面，直至將件準(zhǔn)直光管13的“十字光標(biāo)”調(diào)至其十字槽內(nèi)，記下此時準(zhǔn)直光管13的讀數(shù)，再擰緊撥盤6撥盤上的緊定螺釘17，同時擰緊光學(xué)多面棱體組合的螺母9；

s2、每次從準(zhǔn)直光管13讀數(shù)時，先將固定銷15從限位板12內(nèi)孔穿過，然后與撥盤6的分度孔61接觸，固定銷15的作用是為了讀數(shù)時限制撥盤6不轉(zhuǎn)動最終確保光學(xué)多面棱體4不動；

s3、用把手5轉(zhuǎn)動撥盤6一定圈數(shù)使光學(xué)多面棱體轉(zhuǎn)一個面，將固定銷15從限位板12內(nèi)孔穿出并對準(zhǔn)和插入撥盤6的分度孔61，此時務(wù)必注意如果撥盤6的分度孔61是從1到25標(biāo)的數(shù)字，順時針轉(zhuǎn)動撥盤6，如果此時讀取的是光學(xué)多面棱體4“0”位面后的第1個面分度數(shù)值，那么此時固定銷15應(yīng)對準(zhǔn)撥盤6數(shù)字2的分度孔61；

s4、撥盤6每次完成轉(zhuǎn)動后，將固定銷15從限位板12再次穿出并插入對準(zhǔn)的撥盤6的分度孔61進(jìn)而鎖住撥盤6；調(diào)整準(zhǔn)直光管13內(nèi)的“十字光標(biāo)”微調(diào)至其十字槽內(nèi)，記下此時準(zhǔn)直光管13的讀數(shù)；按照上述方法直至讀取第24個讀數(shù)為止，此時對應(yīng)撥盤6的分度孔61數(shù)字25；這些讀數(shù)最大值與最小值之差就為減速器的精度誤差。

這樣用把手5帶動撥盤6轉(zhuǎn)動，撥盤6帶動諧波減速器14運(yùn)動，諧波減速器14帶動內(nèi)軸3轉(zhuǎn)動，內(nèi)軸3最后將運(yùn)動通過軸套11傳遞給光學(xué)多面棱體4，通過準(zhǔn)直光管13讀取每次光學(xué)多面棱體4的分度誤差，讀取完每個光學(xué)多面棱體4鏡面的值后，取從準(zhǔn)直光管13讀取的最大和最小讀數(shù)的差值就可知道諧波減速器14的分度誤差。傳動精度計算公式＝(最大數(shù)值-最小數(shù)值)×100/60(單位：分)。

注：

a、所述一定圈數(shù)是指：撥盤6轉(zhuǎn)動帶動光學(xué)多面棱體4轉(zhuǎn)動自下一個面對準(zhǔn)準(zhǔn)直光管13所需要的圈數(shù)，該圈數(shù)＝諧波減速器14傳動比/光學(xué)多面棱體4的面數(shù)。以某直角傳動型減速器為例：其傳動比為417.3，光學(xué)多面棱體4為24面體，那么撥盤6就要轉(zhuǎn)417.3/24＝17.3875圈，也既是撥盤6每次要轉(zhuǎn)17圈后再轉(zhuǎn)0.3875×360°＝139.5°就可使24面體轉(zhuǎn)1個面即360°/24＝15°

b、撥盤的分度：根據(jù)傳動比設(shè)計撥盤6分度，即撥盤6分度數(shù)＝諧波減速器14傳動比/光學(xué)多面棱體4的面數(shù)得的余數(shù)再乘以360°就為撥盤6相鄰兩數(shù)字之間的分度數(shù)。以某直角傳動型減速器為例：其傳動比為417.3，光學(xué)多面棱體4為24面體，那么撥盤6就要轉(zhuǎn)417.3/24＝17.3875圈，也既是撥盤6每次要轉(zhuǎn)17圈后再轉(zhuǎn)0.3875×360°＝139.5°就可使24面體轉(zhuǎn)1個面即360°/24＝15°。

c、撥盤6上的分度孔61是以數(shù)字1作為初始位置——“0”位，那么此時用固定銷15對準(zhǔn)撥盤6上數(shù)字1標(biāo)定的分度孔61，由圖2可知撥盤6上數(shù)字1、2……25對應(yīng)有順時針方向打在撥盤6側(cè)面一圈分度孔61，那么測試時轉(zhuǎn)動的方向也應(yīng)該是順時針，這樣每次轉(zhuǎn)動一定圈數(shù)后到下一個數(shù)字時，用固定銷15鎖住的分度孔61位正好對著操作者。

d、定位銷15的作用是為了防止準(zhǔn)直光管13讀數(shù)過程中內(nèi)軸3跑動，同時撥盤6上刻有數(shù)字，可以幫助操作者提高分度的準(zhǔn)確性，避免其少轉(zhuǎn)或者多轉(zhuǎn)圈數(shù)，要讀的分度孔61位數(shù)字處于水平位置正對著操作者方便讀取。

三、間隙空程測試方法

參考圖4、5，間隙空程測試方法所使用的工裝，是在傳動精度測試所使用的工裝結(jié)構(gòu)上，在內(nèi)軸3的左右兩側(cè)分別水平的各增加一根用于懸掛砝碼19的砝碼用螺釘18，并準(zhǔn)備匹配的砝碼19。該間隙空程測試方法包括如下步驟：

s1、用固定銷15將撥盤6固定在數(shù)字1對應(yīng)的初始的分度孔61，從而使減速器輸入軸固定，松開螺母9調(diào)整光學(xué)多面棱體4至“0”位、同時將準(zhǔn)直光管13光標(biāo)調(diào)至初始位置10.00；

s2、如圖5、6所示，將兩根砝碼用螺釘18分別裝入內(nèi)軸3左右兩側(cè)的砝碼用螺紋孔內(nèi)，兩根砝碼用螺釘18裝好后為水平姿態(tài)，再在右側(cè)的砝碼用螺釘18右端加砝碼19(圖6顯示的為砝碼19在右側(cè)的砝碼用螺釘18右端上)，然后卸掉砝碼19，調(diào)節(jié)準(zhǔn)直光管13使其光標(biāo)歸位于其十字槽上，讀出此時數(shù)值；然后在左側(cè)的，砝碼用螺釘18上做同意的操作，這樣重復(fù)兩次，并同時記下這些準(zhǔn)直光管13觀察到的數(shù)值；

砝碼質(zhì)量換算公式：5％*額定載荷/中心矩/重力加速度。

本實施例中代入數(shù)據(jù)：5％×10/(0.07×9.8)＝0.73kg

s3、取所有數(shù)值中的最大值，依據(jù)公式(10.00-x)×100/60(單位：分)計算間隙空程。

表1為某直角傳動型諧波減速器(傳動比為417.3)的5件樣品中隨機(jī)抽取的4件樣品用本發(fā)明的方法(采用撥盤)和用老方法(采用光學(xué)分度頭、準(zhǔn)直光管、光學(xué)多面棱體等,)測試的精度誤差對比。

表1直角傳動型諧波減速器新舊方法精度誤差測試數(shù)據(jù)

老方法除將撥盤6換成光學(xué)分度頭和光學(xué)多面體組合與諧波減速器輸出端的連接軸配合方式為間隙配合，其余連接方式相似，測試步驟也一樣，就是讀數(shù)時不用固定銷15，而依靠光學(xué)分度頭自身的定位銷。從表1中新舊方法對比數(shù)據(jù)，二者都能達(dá)到測試諧波減速器精度的目地，但是老方法測得數(shù)據(jù)相對新方法而言存在一定偏差，通過分析很可能是老方法中的諧波減速器輸出軸與光學(xué)多面棱體4的支撐軸套、連接軸配合方式不夠緊，導(dǎo)致光學(xué)多面棱體4有稍微跳動，從而使從準(zhǔn)直光管13測得數(shù)據(jù)有偏差。因此，通過改變測試支架8與軸套11的配合方式為過渡配合，提高了傳動精度的準(zhǔn)確度。另外由于光學(xué)分度頭比較笨重搬運(yùn)不便導(dǎo)致工裝調(diào)試時間長，一般至少需要半天時間安裝和調(diào)試好所有工裝，而采用撥盤6形式，安裝和調(diào)試好所有工裝不到一個小時。

由于光學(xué)分度頭比較笨重，不利于搬運(yùn)和安裝，我們根據(jù)諧波減速器不同的傳動比設(shè)計簡易分度撥盤，提高了安裝的效率，同時避免搬運(yùn)過程不利因素而誤砸操作者，并且將每次分別計數(shù)和讀數(shù)轉(zhuǎn)化到了撥盤側(cè)面的分度孔上(每次僅只需固定圈數(shù)和找下一個數(shù)字的分度孔61位即可)，進(jìn)一步提高操作地簡便性。因此，本發(fā)明能夠快速有效地對諧波減速器進(jìn)行精度測試，并為操作者節(jié)省了分度時間。

采用光學(xué)分度頭時，每次需要撥動光學(xué)分度頭一定圈數(shù)使光學(xué)多面棱體4轉(zhuǎn)動到下一面時，都需要逐次分別計下光學(xué)分度頭數(shù)字，包括先轉(zhuǎn)動的完整圈數(shù)，以及最后轉(zhuǎn)動的度數(shù)，找到位置后再定位，非常麻煩，這樣長時間的操作很容易造成分度錯誤。

本工裝在需要撥動撥盤6一定圈數(shù)使光學(xué)多面棱體4轉(zhuǎn)動到下一面時，只需要簡單的計下先需要轉(zhuǎn)動的完整圈數(shù)，然后再將撥盤6上的下一個數(shù)字對應(yīng)的分度孔61對齊固定銷15，再將固定銷15插入該分度孔61就能完成操作。延續(xù)之前的實施例數(shù)據(jù)，例如，已經(jīng)測得了光學(xué)多面棱體4第一面的數(shù)據(jù)，需要測試第二面，固定銷15此時插入撥盤6的是數(shù)字2對應(yīng)的分度孔61，則只需退出固定銷15將撥盤6順時針轉(zhuǎn)動17圈，再順時針轉(zhuǎn)動撥盤6至數(shù)字3對應(yīng)的分度孔61對齊固定銷15，再將固定銷15插入該數(shù)字3對應(yīng)的分度孔61，即可精確的將光學(xué)多面棱體4切換至第二面對準(zhǔn)準(zhǔn)直光管13。