RV减速器倾覆刚性测试装置论文和设计-张靖

全文摘要

本实用新型公开了一种RV减速器倾覆刚性测试装置。装置的配重平板上固定有连接法兰，待测的RV减速器立式安装固定于连接法兰上；RV减速器的输出端设有输出加载轴和输出加载杆；输出加载轴一端连接通过法兰与RV减速器的输出端固定传力；输出加载杆通过定位孔套于输出加载轴外部，且所述圆盘部与输出加载轴一端的法兰贴面固定；输出加载杆上表面放置有电子角度仪。本实用新型采用伺服电缸从同一平面内的轴向、径向2个方向对RV减速器施加载荷，通过高精度电子角度仪采集角度偏转数据，加载范围大，精度高、稳定性好，可以有效满足各型号RV减速器倾覆刚性测试。

主设计要求

1.一种RV减速器倾覆刚性测试装置，其特征在于：包括一个配重平板(4)，所述的配重平板(4)上固定有连接法兰(2)，待测的RV减速器(1)立式安装固定于连接法兰(2)上；RV减速器(1)的输出端设有输出加载轴(11)和输出加载杆(15)；所述的输出加载轴(11)一端连接通过法兰与RV减速器(1)的输出端固定传力；所述的输出加载杆(15)由圆盘部和柄端连接而成，圆盘部上开设有一个直径与所述输出加载杆(15)外径相等的定位孔，输出加载杆(15)通过定位孔套于输出加载轴(11)外部，且所述圆盘部与输出加载轴(11)一端的法兰贴面固定；所述的输出加载杆(15)上表面放置有电子角度仪(7)；所述连接法兰(2)两侧的配重平板(4)上分别设有第一伺服电缸(8)和第二伺服电缸(12)，第一伺服电缸(8)通过第一安装支架(9)进行横向安装，使其输出端的伸缩方向为水平方向，第一伺服电缸(8)的输出端设有第一压力传感器(10)，所述的输出加载轴(11)位于第一压力传感器(10)的伸缩移动路径上；第二伺服电缸(12)通过第二安装支架(13)进行竖向安装，使其输出端的伸缩方向为垂直方向，第二伺服电缸(12)的输出端设有第二压力传感器(14)；所述的输出加载杆(15)的柄端位于第二压力传感器(14)的伸缩移动路径上。

设计方案

2.如权利要求1所述的RV减速器倾覆刚性测试装置，其特征在于：所述第一伺服电缸(8)下方的配重平板(4)上固定有一条第一导向键(5)，所述的第一安装支架(9)底部固定于垫板(6)上，垫板(6)放置于配重平板(4)上，且垫板(6)与第一导向键(5)构成控制第一伺服电缸(8)与输出加载轴(11)之间距离的滑动副。

3.如权利要求1所述的RV减速器倾覆刚性测试装置，其特征在于：所述第二伺服电缸(12)下方的配重平板(4)上固定有一条第二导向键(16)，第二安装支架(13)放置于配重平板(4)上，且与第二导向键(16)构成控制第二压力传感器(14)在所述柄端上加载力臂大小的滑动副。

4.如权利要求1所述的RV减速器倾覆刚性测试装置，其特征在于：所述圆盘部通过定位孔与输出加载轴(11)构成间隙配合或过盈配合。

5.如权利要求1所述的RV减速器倾覆刚性测试装置，其特征在于：所述输出加载轴(11)与第一伺服电缸(8)输出端的接触位置加工成平面。

6.如权利要求1所述的RV减速器倾覆刚性测试装置，其特征在于：所述的第一压力传感器(10)和第二压力传感器(14)上均设有对外施力的圆弧形压头。

7.如权利要求1所述的RV减速器倾覆刚性测试装置，其特征在于：所述的电子角度仪(7)固定于输出加载杆(15)的圆盘部上表面。

8.如权利要求2或3所述的RV减速器倾覆刚性测试装置，其特征在于：所述的滑动副上均设有限制滑动的限位件。

9.如权利要求1所述的RV减速器倾覆刚性测试装置，其特征在于：所述的电子角度仪(7)采用精度为0.0005°的电子角度仪。

10.如权利要求1所述的RV减速器倾覆刚性测试装置，其特征在于：所述的配重平板(4)放置于支撑架(3)上。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及一种测试装置，尤其涉及了一种用于测试RV减速器倾覆刚性的测试装置。

背景技术

RV减速器作为最主要的机器人关节用减速器，具有体积小、重量轻、传动比范围大、承载能力高、精度高、效率高、传动平稳等一系列优点。其传动性能的好坏直接影响工业机器人的整机性能。

随着工业生产自动化和精密化程度的不断提高，工业机器人的需求量快速增加，开发和研制高性能的减速器就越发重要。倾覆刚性作为RV减速器的一项重要性能，目前尚没有一种快速、有效进行倾覆刚性测试的设备。

实用新型内容

本实用新型针对现有技术中某种或某些缺陷，提供了一种RV减速器倾覆刚性测试装置。

为了解决上述技术问题，本实用新型通过下述技术方案得以解决：

RV减速器倾覆刚性测试装置，它包括一个配重平板，所述的配重平板上固定有连接法兰，待测的RV减速器立式安装固定于连接法兰上；RV减速器的输出端设有输出加载轴和输出加载杆；所述的输出加载轴一端连接通过法兰与RV减速器的输出端固定传力；所述的输出加载杆由圆盘部和柄端连接而成，圆盘部上开设有一个直径与所述输出加载杆外径相等的定位孔，输出加载杆通过定位孔套于输出加载轴外部，且所述圆盘部与输出加载轴一端的法兰贴面固定；所述的输出加载杆上表面放置有电子角度仪；所述连接法兰两侧的配重平板上分别设有第一伺服电缸和第二伺服电缸，第一伺服电缸通过第一安装支架进行横向安装，使其输出端的伸缩方向为水平方向，第一伺服电缸的输出端设有第一压力传感器，所述的输出加载轴位于第一压力传感器的伸缩移动路径上；第二伺服电缸通过第二安装支架进行竖向安装，使其输出端的伸缩方向为垂直方向，第二伺服电缸的输出端设有第二压力传感器；所述的输出加载杆的柄端位于第二压力传感器的伸缩移动路径上。

作为优选，所述第一伺服电缸下方的配重平板上固定有一条第一导向键，所述的第一安装支架底部固定于垫板上，垫板放置于配重平板上，且垫板与第一导向键构成控制第一伺服电缸与输出加载轴之间距离的滑动副。

作为优选，所述第二伺服电缸下方的配重平板上固定有一条第二导向键，第二安装支架放置于配重平板上，且与第二导向键(16)构成控制第二压力传感器(14)在所述柄端上加载力臂大小的滑动副。

作为优选，所述圆盘部通过定位孔与输出加载轴构成间隙配合或过盈配合。

作为优选，所述输出加载轴与第一伺服电缸输出端的接触位置加工成平面。

作为优选，所述的第一压力传感器和第二压力传感器上均设有对外施力的圆弧形压头。

作为优选，所述的电子角度仪固定于输出加载杆的圆盘部上表面。

进一步的，所述的滑动副上均设有限制滑动的限位件。

作为优选，所述的电子角度仪采用精度为0.0005°的电子角度仪。

作为优选，所述的配重平板放置于支撑架上。

本实用新型相对于现有技术而言，具有以下有益效果：

1)减速器立式安装，连接法兰直接固定在配重平板上、刚性更好，避免了卧式安装，减速器安装支架刚性不足的问题。

2)输出加载轴、输出加载杆配合使用，通过2组加载机构同时对减速器施加同一平面内的径向、轴向载荷，结构紧凑，加载范围大。

3)角度采集设备采用高精度电子角度仪，可对测试过程的偏转角度值直接进行快速准确测量，安装、环境要求低，稳定性好，效率高。

4)采用伺服电缸，可以以较小的载荷分度快速对减速器逐级加载至额定值，并可以通过压力传感器形成闭环控制，效率高，加载准确。

附图说明

图1为RV减速器倾覆刚性测试装置整体结构示意图；

图2为RV减速器位置的装配结构示意图；

图3为RV减速器倾覆刚性测试装置俯视图；

图4为RV减速器倾覆刚性测试装置侧视图；

图5为卧式的RV减速器倾覆刚性测试装置整体结构示意图；

图6为110E卧式安装偏转角度曲线示意图；

图7为110E立式安装偏转角度曲线示意图；

图中：RV减速器1、连接法兰2、支撑架3、配重平板4、第一导向键5、垫板6、电子角度仪7、第一伺服电缸8、第一安装支架9、第一压力传感器10、输出加载轴11、第二伺服电缸12、第二安装支架13、第二压力传感器14、输出加载杆15、第二导向键16、平板21、直角架22、第一电子角度仪23、减速器24、第二电子角度仪25、加载轴26、加载方向27。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步阐述和说明。本实用新型中各个实施方式的技术特征在没有相互冲突的前提下，均可进行相应组合。

如图1～4所示，一种RV减速器倾覆刚性测试装置，它包括一个配重平板4，配重平板4自身需要有一定的重量，能够在测试过程中始终保持稳定。配重平板4下方架设于具有四个脚的支撑架3上。配重平板4上中心位置开设有若干个销孔，上方放置有连接法兰2，连接法兰2通过销钉和销孔固定，待测的RV减速器1立式安装固定于连接法兰2上，其一个侧面与法兰面相接，使得其轴心线垂直向上。RV减速器1的输出端设有输出加载轴11和输出加载杆15。其中，输出加载轴11一端设有一个与RV减速器1的输出端相匹配的法兰，该法兰与RV减速器1的输出端通过螺钉紧固，使得两者能够稳定传力，固定状态下的输出加载轴11也垂直向上。输出加载杆15由一个圆盘状的圆盘部和条形平板状的柄端连接而成，圆盘部上开设有一个直径与输出加载杆15外径相等的定位孔，本实施例中输出加载杆轴径和定位孔内径均为φ140mm。输出加载杆15通过定位孔套于输出加载轴11外部，圆盘部与输出加载轴11一端的法兰贴面固定，圆盘部上表面呈水平状态。为了保证两者之间不会相对位移，一般需要使得圆盘部通过定位孔与输出加载轴11构成间隙配合或过盈配合。输出加载轴11和输出加载杆15均需要具有一定刚度，保证在试验荷载下不发生变形。另外输出加载杆15上表面放置有电子角度仪7，电子角度仪7固定于输出加载杆15的圆盘部上表面。电子角度仪7采用高精度电子角度仪，可对测试过程的偏转角度值直接进行快速准确测量，安装、环境要求低，稳定性好，效率高。通常在倾覆刚性的试验中多采用自准直仪等光学角度仪器进行角度数据采集，光学测量仪器受环境和安装因素影响较大，任何的环境变化，安装误差都会影响到采集数据的准确性，并且数据采集效率低下。本实用新型中采用精度达0.0005°的电子角度仪，且具有相对角度模式和绝对角度模式，测试过程优选使用角度仪的相对角度模式，可准确快速识别角度数据。另外，该电子角度仪可以进一步采用带通讯功能的电子角度仪，使得数据能够实时远程发送，以便于远程显示、控制。

通常在测试倾覆刚性的过程中，加载多采用单一方向的加载，但本实用新型采用双向加载，不仅增加了加载的范围，而且结构更加紧凑，尤其适用于大型号减速器倾覆刚性测试。具体来说，本实用新型将输出加载轴、输出加载杆配合使用，通过2组加载机构同时对减速器施加同一平面内的径向、轴向载荷，结构紧凑，加载范围大。其具体做法为：在连接法兰2两侧的配重平板4上分别设有第一伺服电缸8和第二伺服电缸12，分别作为径向加载装置和轴向加载装置的驱动。径向加载装置中，第一伺服电缸8通过第一安装支架9进行横向安装，使其输出端的伸缩方向为水平方向，第一伺服电缸8的输出端设有第一压力传感器10，输出加载轴11位于第一压力传感器10的伸缩移动路径上，使得第一压力传感器10在第一伺服电缸8的带动下能够支顶于输出加载轴11上进行径向加压。为了保证加压的稳定性，输出加载轴11与第一伺服电缸8输出端的接触位置可以加工成平面。轴向加载装置中，第二伺服电缸12通过第二安装支架13进行竖向安装，使其输出端的伸缩方向为垂直方向，第二伺服电缸12的输出端设有第二压力传感器14，输出加载杆15的柄端位于第二压力传感器14的伸缩移动路径上，使得第二压力传感器14在第二伺服电缸12的带动下能够支顶于输出加载杆15的柄端上进行轴向加压。第一压力传感器10和第二压力传感器14上均设有对外施力的圆弧形压头，传感器通过压头与输出加载轴、输出加载杆相接触。输出加载轴、输出加载杆对RV减速器从径向和轴向施加载荷，由设置在输出加载杆端面的电子角度仪，用于采集角度数据。在实际使用中，为了方便控制还可以将压力传感器、伺服电缸与上位机形成闭环压力控制。通过两个导向键调节整个装置的位置后，通过控制伺服电缸，调节压力，并通过两个压力传感器反馈信号形成闭环压力控制，进行轴向和径向加载，2组加载机构施加的弯矩在同一平面内。由此可以以较小的载荷分度快速对减速器逐级加载至额定值，并通过压力传感器形成闭环控制，效率高，加载准确。目前的加载较多的采用挂砝码的方式，精度虽然可以保证，但是倾覆刚性是逐渐加载记录偏转角度的过程，采用挂砝码的方式分度较大很难实现准确的线性加载，另外加载过程的中断都会对角度采样数据造成影响，而本实用新型采用伺服电动缸外设压力传感器，可以实现极小分度下的线性连续加载，快速准确。

另外，由于不同的RV减速器尺寸大小不同，因此本实用新型中可以进一步将两个加载机构设计成可移动式。其做法为：在第一伺服电缸8下方的配重平板4上固定有一条与第一伺服电缸8伸缩方向平行的第一导向键5，第一安装支架9底部固定于垫板6上，垫板6放置于配重平板4上，且垫板6与第一导向键5构成控制第一伺服电缸8与输出加载轴11之间距离的滑动副。同时，也可以在第二伺服电缸12下方的配重平板4上固定有一条与第二伺服电缸12伸缩方向平行的第二导向键16，第二安装支架13放置于配重平板4上，且与第二导向键16构成控制第二压力传感器14与所述柄端接触位置的滑动副，可控制第二压力传感器(14)在柄端上加载力臂大小。

另外，进一步的，两个加载机构的滑动副上，均可以设有限制滑动的限位件，当调整到位后可通过限位件对其进行固定，防止其在测试过程中进一步滑动。限位件的类型可以选择多种形式，例如通过在构成滑动副的两个部件上开设一系列销孔，然后通过插入销钉进行固定限位，或者通过压杆穿过其中一个部件并以可松开的形式压紧支顶于另一个部件上，形成临时限位。任意可行的限位方法均可以应用于本实用新型中，不做限定。

基于上述测试装置的RV减速器倾覆刚性测试方法如下：

1)将两个加载机构通过导向键调整到预定位置，具体位置根据所需加载力矩大小、伺服电缸的压力量程等进行综合考量，如果加载力矩范围超出伺服电缸的压力量程，可增加轴向加载装置与RV减速器的距离；

B.设置额定弯矩值，分配轴向、径向加载力矩，两组加载装置通过输出加载轴、输出加载杆对减速器从径向、轴向两个方向按1％额定弯矩分度逐级增加弯矩，在弯矩满足的情况下，也可通过其中一组加载装置进行加载；

C.利用电子角度仪的相对角度模式，在无载情况下设置相对零点，逐级加载到额定载荷过程中实时记录减速器输出端的偏转角度值，结合加载弯矩，计算减速器的倾覆刚度值。

本实用新型相对于卧式安装的RV减速器，由于将RV减速器立式安装，连接法兰直接固定在配重平板上，因此刚性更好，避免了卧式安装，减速器安装支架刚性不足的问题。卧式安装方案如图5所示，由平板21、直角架22、第一电子角度仪23、减速器24、第二电子角度仪25、加载轴26组成，直角架22安装于平板21上，其表面设有第一电子角度仪23，待测的减速器24卧式安装于直角架22上，表面安装第二电子角度仪25，加载轴26通过法兰与减速器24输出端相固定。该装置利用在加载轴26末端下挂砝码，按照垂直向下的加载方向27进行加载。

表1 110E减速器卧式、立式安装倾覆刚性部分测试数据

以相同的加载弯矩对本实用新型的立式安装与上述卧式安装进行测试，其结果如表1和图6、7所示。经试验发现，减速器立式安装测倾覆刚性台架，在加载的过程中，直角架22受载变形较严重，只能通过安装在减速器24输出端面的第二电子角度仪25示数减去安装在直角架22端面的第一电子角度仪23示数得出减速器24倾斜偏转角度，但实际上台架的变形量已经远大于所测试的减速器的倾斜偏转角度，因此得到的倾覆角度的准确性无法有效保证。

而本实用新型方案采用立式安装后，在减速器加载输出轴端面设第一电子角度仪23，另在减速器24连接法兰设第二电子角度仪25，从试验结果看，在对减速器24施加最大力矩时安装于连接法兰的第二电子角度仪25示数为0.08弧分，在测试倾覆刚性的试验中，因为会受到减速器安装、台架变形、振动、传感器精度等较多因素的影响，该级别的角度可忽略不计，因此本实用新型中可以取消了电子角度仪2，节省装置成本和复杂性。

以上所述的实施例只是本实用新型的一种较佳的方案，然其并非用以限制本实用新型。有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型。因此凡采取等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本实用新型的保护范围内。

设计图

RV减速器倾覆刚性测试装置论文和设计

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