一种旋转关节的摩擦力矩测量装置的制作方法

1.本发明涉及精密旋转部件的测量技术领域，具体为一种可用于旋转关节摩擦力矩测量的测量装置。


背景技术：

2.旋转关节是机器人或机械臂的主要部件。旋转关节的灵活性和精度决定了机器人或机械臂的定位精度，摩擦力矩是衡量灵活性的主要指标，因此精确测量旋转关节的摩擦力矩成为衡量旋转关节灵活性的必要控制手段。
3.旋转关节是由减速器轴承及外围零件组成。其中，对减速器轴承进行摩擦力矩的报道已经有多种测量装置，可以通过平衡法、传递法和能量转换法等多种手段可以测量。
4.然而，旋转关节的旋转灵活性虽与轴承的灵活性相关，但影响旋转关节灵活性的因素不仅有轴承，还与外围部件的刚性、配做间隙以及装配有关。因此，减速器轴承的灵活性只是旋转关节灵活性的一个影响因素，但并不能充分决定旋转关节整体部件的灵活性。
5.目前，旋转关节整体部件因为形状复杂，难以精确夹持和定位，因此旋转关节的摩擦力矩还没有一个精密的测量装置，只是通过一些简单的拉力器进行粗略的判定，难以准确评估旋转关节整体部件的灵活性。


技术实现要素：

6.为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
7.一种旋转关节的摩擦力矩测量装置，由扭矩传感器、支撑座、测量轴系、上工装、旋转关节、下工装、花岗岩工作台、驱动轴系、驱动电机、计算机、电控箱、机架和专用测量软件构成；
8.花岗岩工作台安设于机架的顶部，支撑座设置于花岗岩工作台上，驱动电机安设于机架内；
9.测量轴系与扭矩传感器的轴固定连接，扭矩传感器的外壳与支撑座固定连接；
10.驱动轴系固定于花岗岩工作台上，驱动电机输出轴末端通过联轴器与驱动轴系传动连接，电控箱分别与扭矩传感器、驱动电机、计算机电性连接，电控箱内设置有控制电路和信号处理电路。
11.进一步的，电控箱内设置有控制电路和信号处理电路，可以控制驱动电机电机运转和对传感器信号进行处理，并反馈给计算机，计算机内的专用处理软件对其进行处理并显示测量结果。
12.进一步的，驱动轴系选用低摩擦系数的驱动轴系,减小误差。
13.进一步的，旋转关节的内关节通过上工装安装在精密低摩擦的测量轴系上，旋转关节的外关节与下工装固定，由驱动电机通过高刚性的驱动轴系驱动。
14.进一步的，上工装定位孔、下工装定位孔分别与旋转关节的旋转轴保持同心，在测量过程中不产生附加力矩。
15.工作原理和有益效果：驱动电机带动旋转关节的外关节旋转，测量轴系的主轴与旋转关节的内关节以及扭矩传感器固定，由于旋转关节组件内部摩擦力矩的存在，旋转关节的摩擦力矩作为负载力矩，通过测量轴系传递到扭矩传感器和扭矩测试系统，扭矩测试系统将被测轴承组件的摩擦力矩转换成电信号，经放大滤波后、送入计算机进行数据处理，其中，测量轴系为低摩擦轴系，此附加力矩相对可以忽略，不对测量结果造成影响。
16.该测量装置可以对复杂形状的高精度旋转部件进行摩擦力矩的精密测量。
附图说明
17.图1是本发明的旋转关节三维效果图；
18.图2是本发明的旋转关节的主视图；
19.图3是本发明的图2的俯视图；
20.图4是旋转关节的摩擦力矩测量装置图；
21.图5是旋转关节的工装结构图。
22.上述图中：1、旋转关节内关节；2、旋转关节外关节；3、扭矩传感器；4、支撑座；5、测量轴系；6、上工装；7、旋转关节；8、下工装；9花岗岩工作台；10、驱动轴系；11、驱动电机；12、计算机；13、电控箱；14、机架。
具体实施方式
23.根据下述实施例，可以更好地理解本发明。
24.如附图1、附图2和附图3，被测对象旋转关节由内关节1和外关节2组成，其中外关节分布在内关节两侧，可以一端或两端与其他零件通过法兰孔进行联接，内关节也可以通过法兰孔与其他零件联接。
25.如附图3和附图4，被测件旋转关节7的内关节1通过上工装6(设计时避开外关节旋转对上工装6的干涉)安装在精密低摩擦测量轴系5上，测量轴系5与扭矩传感器3的轴固定，扭矩传感器3的外壳与支撑座4固定，扭矩传感器3属于静态扭矩传感器，测量过程中不旋转。旋转关节7的外关节2与下工装8固定，然后与高刚性驱动轴系10固定，驱动轴系10与花岗岩工作台9和机架14固定，驱动轴系10与驱动电机11的转轴固定。电控箱13和计算机12位于机架14中，专用测量软件安装在计算机12中。
26.上工装6在设计时避开外关节2旋转时的干涉。上工装6通过定位孔与低摩擦的测量轴系5联接，下工装8通过定位孔与驱动轴系10联接，上工装6定位孔、下工装8定位孔分别与旋转关节1的内关节1的旋转轴保持同心，在测量过程中不产生附加力矩。
27.测量时，驱动电机11带动旋转关节1的外关节2旋转，测量轴系5的主轴与旋转关节的内关节1以及扭矩传感器3固定，由于旋转关节7组件内部摩擦力矩的存在，旋转关节7的摩擦力矩作为负载力矩，通过测量轴系5传递到扭矩传感器1和扭矩测试系统。扭矩测试系统将旋转关节7的摩擦力矩转换成电信号，经放大滤波后、送入计算机12进行数据处理，可以得到旋转关节7的摩擦力矩测量结果，测量结果在专用测量软件的测量界面中显示出来。其中，测量轴系5为低摩擦轴系，此附加力矩相对可以忽略，不对测量结果造成影响。


技术特征：
1.一种旋转关节的摩擦力矩测量装置，其特征在于：由扭矩传感器(3)、支撑座(4)、测量轴系(5)、上工装(6)、旋转关节、下工装(8)、花岗岩工作台(9)、驱动轴系(10)、驱动电机(11)、计算机(12)、电控箱(13)、机架(14)和专用测量软件构成；花岗岩工作台(9)安设于机架(14)的顶部，支撑座(4)设置于花岗岩工作台(9)上，驱动电机(11)安设于机架(14)内；测量轴系(5)与扭矩传感器(3)的轴固定连接，扭矩传感器(3)的外壳与支撑座(4)固定连接；驱动轴系(10)固定于花岗岩工作台(9)上，驱动电机(14)输出轴末端通过联轴器与驱动轴系(10)传动连接，电控箱(13)分别与扭矩传感器(3)、驱动电机(11)、计算机(12)电性连接，电控箱(13)内设置有控制电路和信号处理电路。2.根据权利要求1所述的一种旋转关节的摩擦力矩测量装置，其特征在于：电控箱(13)内设置有控制电路和信号处理电路，可以控制驱动电机电机运转和对传感器信号进行处理，并反馈给计算机，计算机内的专用处理软件对其进行处理并显示测量结果。3.根据权利要求1所述的一种旋转关节的摩擦力矩测量装置，其特征在于：驱动轴系(10)选用低摩擦系数的驱动轴系。4.根据权利要求1所述的一种旋转关节的摩擦力矩测量装置，其特征在于：旋转关节的内关节通过上工装(6)安装在精密低摩擦的测量轴系(10)上，旋转关节的外关节与下工装(8)固定，由驱动电机(11)通过高刚性的驱动轴系(10)驱动。5.根据权利要求1所述的一种旋转关节的摩擦力矩测量装置，其特征在于：上工装(6)定位孔、下工装(8)定位孔分别与旋转关节的旋转轴保持同心。

技术总结
本发明公开了一种旋转关节的摩擦力矩测量装置，由扭矩传感器、支撑座、测量轴系、上工装、旋转关节、下工装、花岗岩工作台、驱动轴系、驱动电机、计算机、电控箱、机架和专用测量软件构成，花岗岩工作台安设于机架的顶部，支撑座设置于花岗岩工作台上，驱动电机安设于机架内，测量轴系与扭矩传感器的轴固定连接，扭矩传感器的外壳与支撑座固定连接，驱动轴系固定于花岗岩工作台上；本发明通过测量轴系传递到扭矩传感器和扭矩测试系统，扭矩测试系统将被测轴承组件的摩擦力矩转换成电信号，经放大滤波后、送入计算机进行数据处理，该测量装置可以对复杂形状的高精度旋转部件进行摩擦力矩的精密测量。的精密测量。的精密测量。


技术研发人员：宋晓波 朱孔敏
受保护的技术使用者：安徽灵轴科创有限公司
技术研发日：2021.12.10
技术公布日：2022/4/12