一种机器人谐波减速器重复定位精度测量试验台的制作方法

本实用新型涉及谐波减速器技术领域，尤其涉及一种机器人谐波减速器重复定位精度测量装置。

背景技术：

谐波减速器常工作于低速、轻载、空间密闭的工况下，难以形成有效的润滑油膜，增大接触面之间的磨损以及接触面的摩擦阻力。直接影响到谐波减速器的传动效率，使得传动效率下降。同时各接触部位的磨损的加剧会扩大齿侧与零部件之间的间隙，从而进一步影响谐波减速器的空程回差，使得传动精度下降。最终随着使用时间增长谐波减速器运动精度就会显著降低。

空程、背隙、刚度、传动误差试验都需要对微小角度进行测量，根据标准要求，背隙试验要求测量输入端角度，传动误差试验需要测量输入和输出角度，刚度试验需要测试输出端角度。传统方法采用光学分度头或者光栅式传动链误差测试仪测试，但其价格非常昂贵，使用安装不方便；一般角度编码器又很难达到秒级角度测试。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于针对现有技术的不足而提供一种机器人谐波减速器重复定位精度测量试验台，通过对机器人谐波减速器的重复定位精度，包括空程，背隙，传动误差三个方面的测量研制开发该设备。

为达到上述目的，本实用新型通过以下技术方案来实现。

一种机器人谐波减速器重复定位精度测量试验台，包括平台，平台上依次设置有移动机构、电机底座、支撑座，机器人谐波减速器重复定位精度测量试验台还包括：

角度编码器；

驱动电机通过联轴器，与第一扭矩传感器的输入端连接，第一扭矩传感器的输出端通过联轴器，与被试谐波减速器的输入端连接，被试谐波减速器的输出端与角度编码器的输入端连接，角度编码器的输出端通过联轴器，与第二扭矩传感器的输入端连接，第二扭矩传感器的输出端通过联轴器，与陪试谐波减速器的输入端连接，陪试谐波减速器的输出端通过联轴器连接加载电机。使用联轴器连接，以降低同心度要求，保证试验台运行平稳；

进一步地，所述扭矩传感器输入端具有双量程功能的轴式扭矩传感器，输出端采用应变式扭矩传感器。

进一步地，所述驱动电机、加载电机、被测谐波减速器、陪试谐波减速器的高速旋转部位安装安全防护罩，

进一步地，所述安全防护罩的厚度≥2mm，坚固可靠；测试台面配备封闭、整体式安全防护罩，能对测试台面的作业区域起到切实有效的安全防护效果，需要经常操作或维护的位置应进行可操作设计。可根据实际需要选择。

进一步地，所述被试谐波减速器与所述角度编码器连接为绝对刚性连接。

进一步地，所述支撑座包括支撑第一扭矩传感器的第一扭矩传感器底座、支撑被试谐波减速器的第一支撑座、支撑角度编码器的角度编码器底座、支承第二扭矩传感器的第二扭矩传感器底座、支撑陪试谐波减速器的第二支撑座。

进一步地，所述机器人谐波减速器重复定位精度测量试验台还包括数控系统、触摸屏、电控系统，所述第一扭矩传感器和第二扭矩传感器将检测到的扭矩反馈到数控系统中，角度编码器将检测到的间隙、角度数值反馈到电控系统中。

进一步地，所述角度编码器的精度为±1.91角秒。

本实用新型的原理是PLC编程模拟机器人运行状况，通过PLC的编写程序自动控制驱动和加载电机完成相应的是试验要求，试验台通过驱动电机控制转速，加载电机控制扭矩，对被试减速器施加疲劳试验所需的负载扭矩，通过长时间的加负载运行，来完成减速器的疲劳测试，达到所述减速器发生破损后，所述试验台自动停机，数控系统记录使用寿命，并输出检验报告。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果：采用高精度光栅式角度传感技术。微小齿隙和角度的检测精度不仅取决于高精度的角度编码器，而且与被试谐波减速器和角度编码器安装工装部件的制造和安装调试密不可分，被试谐波减速器与角度编码器连接保证绝对刚性连接，以保证角度编码器准确的反映出减速器的微小扭角变化。高精度角度编码器，精度为±1.91角秒。

设备精度高：空程≤1弧分，背隙≤10弧秒，传动误差≤30弧秒；

覆盖范围广：谐波减速器在测试的过程中，将伺服马达速度调制2000～3000r/min，可覆盖目前市场上CS系列、CD系列、HS系列、HD系列谐波减速器型号的测试。满足国内行业标准规定检测要求。

自动化智能化：在额定的转速下运转2小时，然后观察并记录数据，在定时的不同时间段测试磨合后的谐波减速器，自动对比不同时间段数据的变化。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中变得明显和容易理解，其中：

图1为本实用新型的试验台机械部分立体图；

图2为本实用新型的系统框图；

图3为本实用新型中实施例2的实际运动误差曲线图；

图4为本实用新型中实施例3的扭矩-角度曲线图；

附图标记说明

平台1，X方向移动机构2；电机底座3；第一扭矩传感器41；第二扭矩传感器42；第一扭矩支撑座51；第二扭矩支撑座52；被试谐波减速器61；陪试谐波减速62；第一减速器支撑座71；第二减速器支撑座72；驱动电机11；加载电机12；联轴器13；角度编码器14；角度编码器底座15。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本实用新型作进一步的说明。

本实用新型实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本实用新型的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。

此外，若有“第一”、“第二”等术语仅用于描述目的，主要是用于区分不同的装置、元件或组成部分(具体的种类和构造可能相同也可能不同)，并非用于表明或暗示所指示装置、元件或组成部分的相对重要性和数量，而不能理解为指示或者暗示相对重要性。

下面利用附图来对本实用新型进行进一步的说明，但是附图中的实施例不构成对本方案的限制，我们选用速比1:3行星减速器作为陪试谐波减速器。

实施例1

如图1-2所示，一种机器人谐波减速器重复定位精度测量试验台，包括平台1，平台上依次设置有X方向移动机构2、电机底座3、支撑第一扭矩传感器41的第一扭矩支撑座51、支撑第二扭矩传感器42的第二扭矩支撑座52、支撑被试谐波减速器61的第一减速器支撑座71、支撑陪试谐波减速器62的第二减速器支撑座72、角度编码器14、角度编码器底座15，机器人谐波减速器重复定位精度测量试验台还包括：

驱动电机11通过联轴器13，与第一扭矩传感器42的输入端连接，第一扭矩传感器42的输出端通过联轴器13，与被试谐波减速器61的输入端连接，被试谐波减速器61的输出端与角度编码器14的输入端连接，角度编码器14的输出端通过联轴器13，与第二扭矩传感器42的输入端连接，第二扭矩传感器42的输出端通过联轴器13，与陪试谐波减速器62的输入端连接，陪试谐波减速器62的输出端通过联轴器13连接加载电机12，第一扭矩传感器41和第二扭矩传感器42将检测到的扭矩反馈到数控系统中，角度编码器14将检测到的间隙、角度数值反馈到数控系统中。

本实施例中平台1所用的是T型槽铸铁平台，材料HT250，尺寸不小于3000mm*1000mm*150mm，台架量程不同尺寸会相应调整，试验台上各部件稳固、可靠地固定在T型槽铸铁平台，运转平稳、可靠。可根据实际情况选择。

被试谐波减速器安装组件采用精密加工的过度板结构，不同被试谐波减速器只需更换安装在减速器L型支架上的不同过度板，被试谐波减速器安装精确定位由该安装过度板保证，从而大大简化了不同被试谐波减速器更换安装时要求和效率。

全部测试台面的驱动电机11、加载电机12、被测减速器61、陪试减速器62等高速旋转部位安装安全防护罩，厚度不低于2mm；

所述第一扭矩传感器和第二扭矩传感器上分别设置有扭矩显示仪表，所述扭矩显示仪表与所述数控系统连接。扭矩显示仪表将检测到的扭矩信号传递给数控系统，由数控系统采集信号并记录信息。

其中，所述驱动电机11的转速从0r/min-3000r/min连续可调；

本实施例中，驱动电机11的功率：1.7KW，额定转速：3000RPM，额定扭矩：5.4N·m，最高转速：5000RPM；加载电机12的功率：5.2KW，额定转速：380RPM，额定扭矩：124N·m，最高转速：5000PM。负载端通过陪试谐波减速器减速升扭，输出端的扭矩达到300N·m以上。

其中，所述陪试谐波减速62位于被试谐波减速器61输出端和加载电机12之间。因为机器人减速器减速比大，输出转速低(50RPM以下)、扭矩大，直接加载其加载电机12的扭矩较大，而大大提高成本，因此在被试谐波减速器61输出端和加载电机12之间增加一台陪试谐波减速62以提高转速降低扭矩，从而有可能选用较小的加载电机12以降低成本，但不限于此。用两台同样的被试谐波减速器61或适合速比的减速器背靠背连接进行试验，陪试谐波减速62作为升速器，将低速升至与输入端相同转速，从而避免了选用大负载，节约了试验台的配置成本，但不限于此。

其中，所述驱动电机11、加载电机12、被试谐波减速器61、陪试谐波减速62的高速旋转部位安装安全防护罩，厚度≥2mm。

PLC编程模拟机器人运行状况，通过PLC的编写程序自动控制驱动和加载电机完成相应的是试验要求，例如背隙试验、传动误差试验、空程试验。加以与之匹配的载荷，通过精确的伺服马达驱动，数控系统准确控制完成各种工作测试各种常用规格的谐波减速器重复定位精度，并自动记录检验结果，输出检验报告。

工况的控制可以通过PLC进行也可以通过工控机的上位机来实现，载荷是通过负载电动机或其它负载设备对被试速器进行加载控制。

实施例2

谐波减速器在测试的过程中，将驱动电机11速度调制2000～3000r/min,在额定的转速下运转2小时，然后观察并记录数据，能实现在定时的不同时间段测试磨合后的谐波减速器，自动对比不同时间段数据的变化的功能。

本试验在JQR-CD-800机器人减速器传动误差、背隙试验台上完成；试验台在被试谐波减速器输入和输出端刚性安装有高精度角度编码器以高精度的检测输入输出角度的变化；试验时减速器低速转动，数控系统快速、精确的检测输入和输出端角度，并计算出对应输入端角度变化输出端角度变化误差，同时实时显示出一转(输出端)中各个角度的角度变化曲线；从而得到减速器传动误差值。实际运动误差曲线如图3所示。

所测试的被试谐波减速器型号为RV320E；测试结果的传动误差为27.26角秒。

实施例3

本试验在JQR-JZ机器人减速器刚度、空程试验台上完成；试验时，被试谐波减速器输入端固定，输出端提供交流伺服回馈电加载。加载从-100％额度扭矩开始，逐渐加载直至+100％额度扭矩，然后反向加载回到-100％额度扭矩；数控系统检测并绘出扭矩-角度曲线如图4所示：

所测试的被试谐波减速器型号为RV320E

测试结果为空程0.476角分(±3％额度扭矩时)；

弹簧系数为424.972N.m/角分；

根据公式“减速器精度＝空程+传动误差”可计算得出减速器精度为0.476角秒+0.4543角秒＝0.9303角秒。

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。