專利名稱：諧波減速器動態性能綜合檢測系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種諧波減速器動態性能的綜合檢測系統。
背景技術：
隨著高精度運動控制技術的不斷發展，導彈、衛星位姿控制、機器人關 節傳動、機床轉動等領域越來越需要高可靠性的諧波減速器。高可靠性的諧 波減速器需要有相應的檢測手段對其進行質量檢驗。諧波減速器的動態特性 包括效率、壽命、傳動精度、超載能力、啟動力矩、剛度與回差、靈敏度與 回零精度、過渡過程等，上述特性決定了諧波減速器的工作能力。傳統的諧 波減速器性能檢測裝置一般只能對減速器的一種或兩種動態特性進行檢測， 通用性差，而且使用傳統測試手段對諧波減速器的上述動態特性進行檢測， 需要多次工裝，人為因素影響很大，很難保證測試精度。另外，傳統檢測裝 置在檢驗過程中大多需要操作者進行大量操作，自動化程度低。正因為上述 缺點，使得傳統的檢測設備在實際使用中受到了限制。
發明內容
本發明為解決傳統檢測裝置所存在的述問題，提供了一種高效、高精度、
使用范圍廣、通用性強的諧波減速器動態特性檢測系統。
為達到以上目的，本發明是采取如下技術方案予以實現的-一種諧波減速器動態性能綜合檢測系統，包括機械部分和電氣控制部分，
其特征在于，
所述機械部分包括安裝在底板上的x導軌，該導軌上設置有第一伺服電機、隨動減速器、第一扭矩傳感器、角度編碼器，所述第一伺服電機通過第 一支架固定在X導軌上，與隨動減速器軸向相連；隨動減速器通過第二支架 固定在X導軌上，并通過一加載組件與第一扭矩傳感器軸向相連；第一扭矩 傳感器通過第一支座安裝在X導軌上，并與角度編碼器軸向相連，角度編碼 器通過第三支架固定在X導軌上，并與第一連接軸相連；被測諧波減速器通 過第四支架安裝在X導軌上；被測諧波減速器輸出軸與第一連接軸連接，輸 入軸與第二連接軸連接；第二連接軸上設有能隨其轉動的旋轉編碼器，旋轉 編碼器通過第五支架安裝在X導軌上；并與第二扭矩傳感器軸向連接；第二 扭矩傳感器通過第二支座安裝在X導軌上，并與第二伺服電機軸向連接，第 二伺服電機通過第六支架安裝在X導軌上；
所述電氣控制部分包括工業控制計算機及其插在PCI卡槽中的運動控 制卡、數據采集卡、計數卡；運動控制卡雙向信號連接一個控制電路的輸出 端；該控制電路的輸入端分別與第一伺服控制器和第二伺服控制器信號連接， 第一伺服控制器與第一伺服電機雙向控制連接；第二伺服控制器與第二伺服 電機雙向控制連接；數據采集卡的輸入端分別與第一扭矩傳感器、第二扭矩 傳感器信號連接；計數卡的輸入端分別與角度編碼器、旋轉編碼器信號連接。
上述方案中，所述底板上安裝有一個與X導軌處于同一平面的Y導軌，， 該Y導軌垂直于X導軌安裝在底板上靠近被測諧波減速器的一端。當被測諧 波減速器為直角型減速器時，所述旋轉編碼器通過第五支架安裝在Y導軌上； 并與第二扭矩傳感器軸向連接；第二扭矩傳感器通過第二支座安裝在Y導軌
上，并與第二伺服電機軸向連接，第二伺服電機通過第六支架安裝在Y導軌 上，被測諧波減速器的輸出軸與第一連接軸X向連接，輸入軸與第二連接軸 Y向連接。
所述第一伺服電機和第二伺服電機均自帶有編碼器，其輸出連接相應的 伺服控制器的輸入端。
所述第一扭矩傳感器與角度編碼器軸向連接是采用一個加載聯軸器實現的。被測諧波減速器在不需要加載時，脫開第一扭矩傳感器與角度編碼器軸 向連接用加載聯軸器。被測諧波減速器在進行剛度測試時，將第二連接軸與 被測諧波減速器輸入軸脫開，用專用諧波減速器堵頭使被測諧波減速器輸入 軸堵轉；或者不脫開連接，通過第二伺服電機的停機自鎖功能對被測諧波減
速器的輸入軸進行堵轉。
需進行加載時，利用工業控制計算機和高精度運動控制卡組成運動控制
系統控制第一電機和第二電機的運動，使測試系統的運動可重復性達到士3 分以內。通過程序改變第一伺服電機和第二伺服電機的角度差值，使加載組 件產生的力矩對被測諧波減速器輸出軸進行加載，并完成測試所需的負載運 動；不需進行加載時，利用控制系統控制交流伺服電機帶動被測諧波減速器 完成測試所需的同步運動。
加載過程中通過角度編碼、旋轉編碼器測量被測諧波減速器的輸入端輸 出端角度，通過兩個扭矩傳感器測量被測諧波減速器輸入端輸出端的轉矩等 信息，計算機根據不同的測試目的對信息進行處理，通過與測試系統配套的 專用軟件計算出減速器的相應參數。
本發明機械部分針對被測減速器的型號以及不同的測試項目，選擇直線 型或直角型導軌安裝形式以及被測諧波減速器與不同的傳感器連接/脫開，可 以完成上述多種動態特性的測試，達到了同一測試平臺完成多種測試的目的， 增強了通用性。
與傳統檢測裝置相比，本發明自動化程度高、測試特性范圍廣、系統測 試精度高的特點。
圖1是本發明機械部分的結構示意圖。 圖2是本發明電氣控制部分的結構框圖。
圖1、圖2中l-第一伺服電機；2-第一支架；3-聯軸器；4-第二支架；
65-隨動減速器；6-加載組件；7-第一扭矩傳感器；8-第一支座；9-聯軸器； 10-角度編碼器；ll-第三支架；12-第一連接軸；13-第四支架；14-被測諧波 減速器；15-第五支架；16-第二連接軸；17-旋轉編碼器；18-聯軸器；19-第二 扭矩傳感器；20-第二支座；21-聯軸器；22-第六支架；23-第二伺服電機24-Y 導軌；25-底板；26-X導軌。
具體實施例方式
下面結合附圖對本發明的結構原理和工作原理作進一步詳細說明。 本發明包括兩部分機械部分和電氣控制部分。參見圖1，機械部分包 括交流伺服電機1，通過第一支架2固定在X導軌26上。伺服電機1的輸出 軸通過聯軸器3與隨動減速器5相連，隨動減速器5通過第二支架4固定在 X導軌26上。隨動減速器5的輸出軸與加載組件6—端相連，加載組件的另 一端與扭矩傳感器7相連，扭矩傳感器7安裝在第一支座8上，支座8安裝 在X導軌26上。連接軸12的一端通過聯軸器9與扭矩傳感器7連接。角度 編碼器10的光柵固定在連接軸12上，其外殼安裝在第三支架11上，第三支 架11固定在X導軌上。連接軸12的另一端與被測諧波減速器14的輸出軸相 連，被測諧波減速器14安裝在第四支架13上，第四支架13固定在X導軌 上。被測諧波減速器14的輸入軸與連接軸16相連，編碼器17安裝在連接軸 16上，并可隨軸一起轉動，編碼器17的外殼固定在第五支架15上，支架15 固定在X導軌上。連接軸16的另一端通過聯軸器18與扭矩傳感器19相連。 扭矩傳感器19安裝在第二支座20上，支座20固定在X導軌上。扭矩傳感 器19的另一端通過聯軸器21與交流伺服電機23相連，交流伺服電機安裝在 第六支架22上，支架22安裝在X導軌上，X導軌26安裝在底板25上。底 板25上安裝有一個與X導軌處于同一平面的Y導軌24，該Y導軌垂直于X 導軌安裝在底板上靠近被測諧波減速器的一端。
當被測諧波減速器14為直角型減速器時，被測諧波減速器14右側的部件都可垂直挪到Y導軌上，即旋轉編碼器通過第五支架15安裝在Y導軌上； 并與第二扭矩傳感器19軸向連接；第二扭矩傳感器通過第二支座20安裝在 Y導軌上，并與第二伺服電機23軸向連接，第二伺服電機通過第六支架22 安裝在Y導軌上，被測諧波減速器14的輸出軸與第一連接軸12在X導軌上 軸向連接，被測諧波減速器的輸入軸與第二連接軸16在Y導軌上軸向連接。 參見圖2，電氣控制部分包括工業控制計算機，以及插在工業控制計 算機PCI卡槽中的高精度運動控制卡、計數卡、多通道數據采集卡。運動控 制卡通過電纜與機械測試臺架中的第一、第二伺服控制器相連，第一、第二 伺服控制器分別控制連接伺服電機1、伺服電機23。數據采集卡的輸入端通 過端子座信號連接第一扭矩傳感器、第二扭矩傳感器；計數卡的輸入端通過 端子座信號連接角度編碼器、旋轉編碼器。工業計算機和運動控制卡構成高 精度運動控制系統，控制伺服電機和加載裝置做精密運動。角度測量裝置(角 度編碼器和旋轉編碼器)和扭矩測量裝置(第一、第二扭矩傳感器)、多通道 數據釆集卡、計數卡構成數據采集回路，采集被測諧波減速器的角度、扭矩 等信息。
在工業計算機中安裝有專用測試軟件，運動控制卡執行專用軟件的運行 命令輸出模擬量控制機械部分的交流伺服電機1、 23運行；數據采集卡和計 數卡執行專用軟件的數據采集命令，采集機械部分中傳感器的測試信息。伺 服電機23通過扭矩傳感器20、連接軸16帶動被測諧波減速器14運動，構 成完整的傳動鏈。伺服電機l，隨動減速器5，加載組件6和扭矩傳感器7構 成加載裝置，通過連接軸12，在電氣控制部分的控制下對被測諧波減速器進 行加載。
根據不同的測試目的，電氣控制部分中的運動控制卡控制伺服電機帶動 被測諧波減速器進行各種模式的運動，數據采集卡、計數卡采集相應的被測 諧波減速器運行數據，以完成不同的測試項目。本測試系統可以完成的測試 項目有傳動效率測試、運行壽命測試、超載能力測試、啟動力矩測試、剛度與回差測試、靈敏度與回零精度測試、傳動精度測試、過渡過程測試等8 項。上述測試功能完全包括《軍用諧波傳動變速器通用規范》(GJB2593-95) 中所規定的B組第8-12項和第14項檢驗項目的檢測，但不限于GJB2593-95 所規定的項目。進行具體測試時，需要根據不同的項目選擇連接機械結構中 不同的測量傳感器。
被測諧波減速器效率測試、壽命測試及超載能力測試時需要測量輸入、 輸出端力矩；啟動力矩測試時需要測量輸入端力矩；靈敏度與回差測試和傳 動精度測試需要測量輸入輸出端角度；過渡過程需要測量輸入端角度；剛度 與回差需要測量輸出端角度和力矩。
本發明的測試能力如下測量力矩范圍O到lOOON.m，角度測量精度10 秒以內。
權利要求
1、一種諧波減速器動態性能綜合檢測系統，包括機械部分和電氣控制部分，其特征在于所述機械部分包括安裝在底板上的X導軌，該導軌上設置有第一伺服電機、隨動減速器、第一扭矩傳感器、角度編碼器；所述第一伺服電機通過第一支架固定在X導軌上，與隨動減速器軸向相連；隨動減速器通過第二支架固定在X導軌上，并通過一加載組件與第一扭矩傳感器軸向相連；第一扭矩傳感器通過第一支座安裝在X導軌上，并與角度編碼器軸向相連，角度編碼器通過第三支架固定在X導軌上，并與第一連接軸相連；被測諧波減速器通過第四支架安裝在X導軌上；被測諧波減速器輸出軸與第一連接軸連接，輸入軸與第二連接軸連接；第二連接軸上設有能隨其轉動的旋轉編碼器，旋轉編碼器通過第五支架安裝在X導軌上；并與第二扭矩傳感器軸向連接；第二扭矩傳感器通過第二支座安裝在X導軌上，并與第二伺服電機軸向連接，第二伺服電機通過第六支架安裝在X導軌上；所述電氣控制部分包括工業控制計算機及其插在PCI卡槽中的運動控制卡、數據采集卡、計數卡；運動控制卡雙向信號連接一個控制電路的輸出端；該控制電路的輸入端分別與第一伺服控制器和第二伺服控制器信號連接，第一伺服控制器與第一伺服電機雙向控制連接；第二伺服控制器與第二伺服電機雙向控制連接；數據采集卡的輸入端分別與第一扭矩傳感器、第二扭矩傳感器信號連接；計數卡的輸入端分別與角度編碼器、旋轉編碼器信號連接。
2、 如權利要求1所述的諧波減速器動態性能綜合檢測系統，其特征在于， 所述底板上安裝有一個與X導軌處于同一平面的Y導軌，該Y導軌垂直于 X導軌安裝在底板上靠近被測諧波減速器的一端。
3、 如權利要求1所述的諧波減速器動態性能綜合檢測系統，其特征在于， 第一伺服電機和第二伺服電機均自帶有編碼器，其輸出連接相應的伺服控制 器的輸入端。
4、 如權利要求1所述的諧波減速器動態性能綜合檢測系統，其特征在于， 所述第一扭矩傳感器與角度編碼器軸向連接是采用一個加載聯軸器實現的。
5、 如權利要求4所述的諧波減速器動態性能綜合檢測系統，其特征在于， 被測諧波減速器在不需要加載時，脫開第一扭矩傳感器與角度編碼器軸向連 接用加載聯軸器。
6、 如權利要求1所述的諧波減速器動態性能綜合檢測系統，其特征在 于，被測諧波減速器在進行剛度測試時，將第二連接軸與被測諧波減速器輸 入軸脫開，用專用諧波減速器堵頭使被測諧波減速器輸入軸堵轉；或者不脫 開連接，通過第二伺服電機的停機自鎖功能對被測諧波減速器的輸入軸進行 堵轉。
7、 如權利要求2所述的諧波減速器動態性能綜合檢測系統，其特征在 于，當被測諧波減速器為直角型減速器時，所述旋轉編碼器通過第五支架安 裝在Y導軌上；并與第二扭矩傳感器軸向連接；第二扭矩傳感器通過第二支 座安裝在Y導軌上，并與第二伺服電機軸向連接，第二伺服電機通過第六支 架安裝在Y導軌上，被測諧波減速器的輸出軸與第一連接軸X向連接，輸入 軸與第二連接軸Y向連接。
全文摘要
本發明公開了一種諧波減速器動態性能綜合檢測系統，包括機械部分和電氣控制部分，機械部分包括安裝在底板上的X導軌，該導軌上通過支架設置有依次同軸連接的第一伺服電機、隨動減速器、加載組件、第一扭矩傳感器、角度編碼器、第一連接軸、被測諧波減速器、第二連接軸、旋轉編碼器、第二扭矩傳感器、第二伺服電機；電氣控制部分包括工業控制計算機及其插在PCI卡槽中的運動控制卡、數據采集卡、計數卡；運動控制卡通過控制電路以及第一、第二伺服控制器分別與第一伺服電機和第二伺服電機控制連接；數據采集卡與第一、第二扭矩傳感器信號連接；計數卡的角度及旋轉編碼器信號連接。本發明具有測試精度高、測試范圍廣，系統運行自動化程度高等特點。
文檔編號G01M13/02GK101587016SQ20091002322
公開日2009年11月25日 申請日期2009年7月7日 優先權日2009年7月7日
發明者余新木, 梅雪松, 云 章, 許睦旬, 飛 趙, 濤 陶 申請人:西安交通大學
專業數控銑床產品供應商
20年生產經驗，實力工廠，精工品質，質量有保障
