一種工業(yè)機(jī)器人關(guān)節(jié)減速器靜態(tài)指標(biāo)測試平臺(tái)及測試方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明屬于工業(yè)機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種工業(yè)機(jī)器人關(guān)節(jié)減速器靜態(tài)指標(biāo)測試平臺(tái)及測試方法。
【背景技術(shù)】
[0002]工業(yè)機(jī)器人作為自動(dòng)化的重要載體，已經(jīng)成為衡量一個(gè)國家制造水平和科技水平的重要標(biāo)志。關(guān)節(jié)減速器是工業(yè)機(jī)器人的核心部件，它的成本約占到整個(gè)工業(yè)機(jī)器人成本的30 %左右。工業(yè)機(jī)器人關(guān)節(jié)減速器要求剛度大、運(yùn)動(dòng)精度高、傳動(dòng)效率高、回差小、承載平穩(wěn)等。其中減速器的靜態(tài)性能指標(biāo)有彎矩剛性、扭轉(zhuǎn)剛性、齒隙和回差，這些靜態(tài)指標(biāo)對(duì)工業(yè)機(jī)器人的機(jī)械臂位置精度、運(yùn)行的穩(wěn)定性、工作能力以及壽命等具有決定性作用。
[0003]目前，現(xiàn)有的工業(yè)機(jī)器人關(guān)節(jié)減速器靜態(tài)測試方法中，對(duì)彎矩剛性、扭轉(zhuǎn)剛性、齒隙和回差這幾項(xiàng)指標(biāo)都是在多臺(tái)專用的扭轉(zhuǎn)剛性測試設(shè)備進(jìn)行，并且是人工裝夾，由于當(dāng)前沒有提供在超低速情況下實(shí)現(xiàn)大加載推力的自動(dòng)加載設(shè)備，因此加載力也只能手動(dòng)加載，加載精度差，測試時(shí)需要長時(shí)間安裝和調(diào)整，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，測試效率低，無法滿足現(xiàn)在生產(chǎn)測試要求，并且測試結(jié)果波動(dòng)大、精度低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)不足，本發(fā)明提供了一種工業(yè)機(jī)器人關(guān)節(jié)減速器靜態(tài)指標(biāo)測試平臺(tái)和測試方法，該平臺(tái)可以同時(shí)測試彎矩剛性、扭轉(zhuǎn)剛性、齒隙和回差這幾項(xiàng)減速器靜態(tài)指標(biāo)，并且實(shí)現(xiàn)快速定位、自動(dòng)裝夾，大幅提高測試效率和精度。同時(shí)設(shè)計(jì)了自動(dòng)加載裝置，結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，體積小，可以實(shí)現(xiàn)超低速大推力加載，提高加載精度和效率。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:
[0006]—種工業(yè)機(jī)器人關(guān)節(jié)減速器靜態(tài)指標(biāo)測試平臺(tái)，包括第一自動(dòng)加載裝置、第一拉壓力傳感器、第一連軸、力臂、第二連軸、第二拉壓力傳感器、第二自動(dòng)加載裝置和減速器托盤，第二自動(dòng)加載裝置與第一自動(dòng)加載裝置的結(jié)構(gòu)相同；第一自動(dòng)加載裝置包括輸出軸，第一拉壓力傳感器一端與第一自動(dòng)加載裝置的輸出軸連接，另一端與第一連軸的一端連接，第一連軸的一端與力臂一端相連，力臂一端與第二連軸連接，第二連軸的另一端與第二拉壓力傳感器一端連接，第二拉壓力傳感器的另一端與第二自動(dòng)加載裝置的輸出軸相連接；減速器托盤上設(shè)置有套裝在定位軸上的減速器，減速器上設(shè)置有減速器夾具，力臂的另一端套在定位軸上，并且固定在減速器夾具上；力臂的另一端設(shè)置有用于測量力臂位移量的第一位移傳感器和第二位移傳感器。
[0007]還包括機(jī)身底座，第一自動(dòng)加載裝置和減速器托盤設(shè)置在機(jī)身底座上。
[0008]所述機(jī)身底座一側(cè)設(shè)置有加載裝置保護(hù)殼，第二自動(dòng)加載裝置固定在加載裝置保護(hù)殼中。
[0009]所述機(jī)身底座上設(shè)置有第一傳感器支架和第二傳感器支架，第一位移傳感器裝在第一傳感器支架上;第二位移傳感器裝在第二傳感器支架上。
[0010]所述減速器托盤下端設(shè)置有用于減速器托盤加緊在機(jī)身底座的氣缸;定位軸上設(shè)置有能夠與減速器的輸入軸齒輪相嚙合的齒。
[0011 ]所述第一自動(dòng)加載裝置包括搖桿、螺旋升降機(jī)和薄型氣缸，螺旋升降機(jī)的輸入軸上安裝有棘輪，搖桿一端與輸入軸相連，另一端與薄型氣缸的氣缸活塞桿滑動(dòng)連接，搖桿上安裝有換向棘爪。
[0012]所述棘輪通過鍵安裝在螺旋升降機(jī)的輸入軸上。
[0013]所述薄型氣缸上設(shè)置有第一充氣孔和第二充氣孔。
[0014]所述搖桿兩側(cè)設(shè)置有第一電磁鐵和第二電磁鐵。
[0015]—種工業(yè)機(jī)器人關(guān)節(jié)減速器靜態(tài)指標(biāo)測試平臺(tái)的測試方法，
[0016]測試彎矩剛性時(shí)，打開第一拉壓力傳感器和第一位移傳感器，之后運(yùn)行第一自動(dòng)加載裝置，先向上運(yùn)動(dòng)提供推力，逐步由零加載到額定推力，分別由第一拉壓力傳感器和第一位移傳感器記錄相應(yīng)的推力和正向位移量，然后將第一自動(dòng)測試裝置的輸出絲杠回零位，之后反向運(yùn)行第一自動(dòng)加載裝置，向下運(yùn)動(dòng)提供拉力，由零加載到額定拉力，同樣分別由第一拉壓力傳感器和第一位移傳感器記錄相應(yīng)的拉力和反向位移量，最后將推力和正向位移量、拉力和反向位移量分別換算成傾覆力矩和角度值，分析計(jì)算，得到彎矩剛性；
[0017]測試扭轉(zhuǎn)剛性、回差和齒隙時(shí)，打開第二拉壓力傳感器和第二位移傳感器，之后運(yùn)行第二自動(dòng)加載裝置，先向前運(yùn)動(dòng)提供推力，逐步由零加載到額定推力，分別由第二拉壓力傳感器和第二位移傳感器記錄相應(yīng)的推力和正向位移量，之后反向運(yùn)行第二自動(dòng)加載裝置，向后運(yùn)動(dòng)提供拉力，由額定推力減小到零之后再加載到額定拉力，同樣分別由第二拉壓力傳感器和第二位移傳感器記錄相應(yīng)的拉力和反向位移量，然后再反向運(yùn)行第二自動(dòng)加載裝置，由額定拉力減小到零，最后將推力和正向位移量、拉力和反向位移量分別換算成扭轉(zhuǎn)力矩和角度值，繪成滯回曲線，分析計(jì)算，得到扭轉(zhuǎn)剛性、回差和齒隙。
[0018]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有的有益效果:本測試平臺(tái)通過設(shè)置第一自動(dòng)加載裝置、第二自動(dòng)加載裝置、第一位移傳感器和第二位移傳感器，通過測量力臂位移量，得出傾覆力矩和角度值，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)減速器靜態(tài)指標(biāo)彎矩剛性、扭轉(zhuǎn)剛性、齒隙和回差的測試。本發(fā)明中的第一自動(dòng)加載裝置和第一自動(dòng)加載裝置，利用螺旋升降機(jī)的大傳動(dòng)比、可以實(shí)現(xiàn)較大的推力和結(jié)構(gòu)緊湊等特點(diǎn)。本測試平臺(tái)整體結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，體積小，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)測試。
[0019]進(jìn)一步的，本發(fā)明中對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的螺旋升降機(jī)進(jìn)行結(jié)構(gòu)改造，將螺旋升降機(jī)的輸入端去掉電機(jī)，裝上一個(gè)棘輪機(jī)構(gòu)，用氣缸作為動(dòng)力驅(qū)動(dòng);該裝置的速度調(diào)節(jié)是通過改變活塞桿的行程大小，調(diào)整棘輪每次轉(zhuǎn)過的角度的同時(shí)配合螺旋升降機(jī)的大傳動(dòng)比，從而實(shí)現(xiàn)低速乃至超低速運(yùn)動(dòng)；該裝置的最大推力是根據(jù)螺旋升降機(jī)所能達(dá)到的最大推力確定的，螺旋升降機(jī)內(nèi)部的蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)可以是實(shí)現(xiàn)減速和放大推力的作用，從而實(shí)現(xiàn)大推力直線加載，因此該裝置可以實(shí)現(xiàn)超低速大推力自動(dòng)加載，同時(shí)采用高精度傳感器，提高了測試效率和測試精度，減小了測試誤差。
[0020]進(jìn)一步的，由于定位軸上面有齒，可以快速與減速器的輸入軸齒輪嚙合，從而實(shí)現(xiàn)快速定位，并且通過齒輪嚙合約束軸向運(yùn)動(dòng)，然后將減速器與減速器托盤固定約束周向運(yùn)動(dòng)，之后通過氣缸將減速器托盤快速加緊，實(shí)現(xiàn)減速器快速裝夾。之后將力臂通過定位軸進(jìn)行軸向定位，之后和減速器夾具固定，實(shí)現(xiàn)周向定位。采用本發(fā)明中的定位軸和夾具可以實(shí)現(xiàn)快速定位和裝夾，這樣大大減少了裝夾次數(shù)，提高了安裝效率和安裝精度。
[0021]本發(fā)明在進(jìn)行測試測試彎矩剛性時(shí)，打開第一拉壓力傳感器和第一位移傳感器，之后運(yùn)行第一自動(dòng)加載裝置，先向上運(yùn)動(dòng)提供推力，逐步由零加載到額定推力，分別由第一拉壓力傳感器和第一位移傳感記錄相應(yīng)的推力和正向位移量，然后將第一自動(dòng)測試裝置的螺旋升降機(jī)輸出絲杠回零位，之后反向運(yùn)行第一自動(dòng)加載裝置，向下運(yùn)動(dòng)提供拉力，由零加載到額定拉力，同樣分別由第一拉壓力傳感器和第一位移傳感器記錄相應(yīng)的拉力和反向位移量，最后將推力和正向位移量、拉力和反向位移量分別換算成傾覆力矩和角度值，分析計(jì)算，得到彎矩剛性。
[0022]扭轉(zhuǎn)剛性、回差和齒隙靜態(tài)指標(biāo)只需測出關(guān)節(jié)減速器的滯回曲線即可評(píng)定，滯回曲線測試時(shí)，打開第二拉壓力傳感器和第二位移傳感器，之后運(yùn)行第二自動(dòng)加載裝置，先向前運(yùn)動(dòng)提供推力，逐步由零加載到額定推力，分別由第二拉壓力傳感器和第二位移傳感器記錄相應(yīng)的推力和正向位移量，之后反向運(yùn)行第二自動(dòng)加載裝置，向后運(yùn)動(dòng)提供拉力，由額定推力減小到零之后在加載到額定拉力，同樣分別由第二拉壓力傳感器和第二位移傳感器記錄相應(yīng)的拉力和反向位移量，然后再反向運(yùn)行第二自動(dòng)加載裝置，由額定拉力減小到零，最后將推力、拉力換算成扭轉(zhuǎn)力矩，將正向位移量、反向位移量換算成角度值，繪成滯回曲線，分析計(jì)算，得到扭轉(zhuǎn)剛性、回差和齒隙。本發(fā)明的測試方法采用一套測試平臺(tái)即可實(shí)現(xiàn)彎矩剛性、扭轉(zhuǎn)剛性、齒隙和回差這幾項(xiàng)指標(biāo)的測試，并且測試結(jié)果精度高。
【附圖說明】
[0023]圖1為本發(fā)明的工業(yè)機(jī)器人關(guān)節(jié)減速器靜態(tài)指標(biāo)測試平臺(tái)示意圖；
[0024]圖2為第一自動(dòng)加載裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖3為定位軸的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026]圖中:1.機(jī)身底座;2.第一自動(dòng)加載裝置;3.第一拉壓力傳感器;4.第一連軸;5 ?力臂;6.第二連軸;7.第二拉壓力傳感器;8.第二自動(dòng)加載裝置;9.加載裝置保護(hù)殼；10.定位軸；11.減速器夾具；12.第一位移傳感器；13.第一傳感器支架；14.第二位移傳感器；15.第二傳感器支架；16.減速器；17.減速器托盤；18.氣缸活塞桿；19.搖桿;20.第一電磁鐵;21.輸出絲杠;22.螺旋升降機(jī);23.鍵;24.輸入軸;25.棘輪;26.換向棘爪;27.第二電磁鐵;28.第一進(jìn)氣孔;29.薄型氣缸;30.第二進(jìn)氣孔。
【具體實(shí)施方式】
[0027]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0028]如圖1所示，本發(fā)明一種工業(yè)機(jī)器人關(guān)節(jié)減速器靜態(tài)指標(biāo)測試平臺(tái)，包括第一拉壓力傳感器3、第一連軸4、力臂5、第二連軸6、第二拉壓力傳感器7、第二自動(dòng)加載裝置8、減速器托盤17和機(jī)身底座1，第二自動(dòng)加載裝置8與第一自動(dòng)加載裝置2的結(jié)構(gòu)相同；機(jī)身底座1設(shè)置有減速器托盤17和第一自動(dòng)加載裝置2，并且第一自動(dòng)加載裝置2固定在機(jī)身底座1上。
[0029]參見圖2，第一自動(dòng)加載裝置2包括薄型氣缸29和螺旋升降機(jī)22，螺旋升降機(jī)22的輸出絲杠21作為此自動(dòng)加載裝置的執(zhí)行輸出端，螺旋升降機(jī)22安裝在機(jī)身底座1上，螺旋升降機(jī)22的輸入軸24上通過鍵23安裝有棘輪25，螺旋升降機(jī)22的輸入軸24上還安裝有搖桿19，搖桿19的一端直接安裝在螺旋升降機(jī)的輸入軸24上，搖桿19的另一端與薄型氣缸29的氣缸活塞桿18滑動(dòng)連接，薄型氣缸29固定在機(jī)身底座1上，分別對(duì)薄型氣缸29上的第二充氣孔30和第一充氣孔28進(jìn)行充氣可以使氣缸活塞桿18做往復(fù)運(yùn)動(dòng)。
[0030]搖桿19上安裝有換向棘爪26，搖桿19兩側(cè)設(shè)置有第一電磁鐵20和第二電磁鐵27，換向棘爪26通過第一電磁鐵20和第二電磁鐵27進(jìn)行換向。
[0031]第一拉壓力傳感器3—端與第一自動(dòng)加載裝置2的輸出軸連接，另一端與第一連軸4的一端連接，第一連軸4的另一端與力臂5的一端連接，力臂5的一端還與第二連軸6的一端相連接，第二連軸6的另一端與第二拉壓力傳感器7的一端連接，第二拉壓力傳感器7的另