RV减速器全寿命周期精度退化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减速器全寿命周期精度退化测试装置。平板上设置由驱动机构驱动的滑板；滑板上固定有安装支架，且安装支架上固定有伺服电机和待测试的RV减速器，伺服电机的输出端与RV减速器的输入端连接；平板上还固定有轴承座支架，轴承座支架上具有左立板和右立板，左立板上安装有轴承组件和编码器，输出法兰设置于左立板靠近RV减速器一侧，且两者接触后能够固定传动；右立板上通过轴承组件安装有加载轴，输出法兰轴穿过轴承组件和编码器内孔后通过联轴器与加载轴一端连接，加载轴另一端与带有配重的加载杆相连。本实用新型可对疲劳寿命试验全周期内减速器传动误差进行实时跟踪测试，也可测试减速器承受变载状态下的传动误差。

主设计要求

1.一种RV减速器全寿命周期精度退化测试装置，其特征在于：包括平板(1)，平板(1)上设置有导轨(2)以及与导轨(2)配合构成滑动副的滑块(3)，滑块(3)上方固定有水平的滑板(18)；滑板(18)侧部固定有带动滑板(18)沿导轨(2)方向滑动的驱动机构；所述的滑板(18)上固定有安装支架(7)，且安装支架(7)上固定有伺服电机(5)和待测试的RV减速器(6)，伺服电机(5)的输出端与RV减速器(6)的输入端连接，所述滑动副的滑动方向与RV减速器(6)轴线方向相同；所述的平板(1)上还固定有轴承座支架(9)，轴承座支架(9)上具有左立板和右立板，所述左立板上安装有轴承组件和编码器(10)，输出法兰(8)设置于左立板靠近RV减速器(6)一侧，且与RV减速器(6)的输出端同轴，使两者接触后能够固定传动；所述右立板上通过轴承组件安装有加载轴(12)，输出法兰轴穿过左立板上的轴承组件和编码器(10)内孔后通过联轴器(11)与加载轴(12)一端连接传动，加载轴(12)另一端与带有配重(14)的加载杆(13)相连。

设计方案

2.如权利要求1所述的RV减速器全寿命周期精度退化测试装置，其特征在于：所述的驱动机构为齿轮齿条结构(15)，其中齿条固定于滑板(18)侧部，齿轮通过轴和轴承固定于平板(1)上，且齿轮与齿条构成传动配合。

3.如权利要求2所述的RV减速器全寿命周期精度退化测试装置，其特征在于：所述的齿轮有手轮机构(4)驱动旋转。

4.如权利要求1所述的RV减速器全寿命周期精度退化测试装置，其特征在于：轴承座支架(9)上的左立板和右立板中心均开设圆孔，圆孔内分别设置轴承组件，构成双跨支撑轴承座。

5.如权利要求1所述的RV减速器全寿命周期精度退化测试装置，其特征在于：所述的配重(14)设置于加载杆(13)的末端。

6.如权利要求1所述的RV减速器全寿命周期精度退化测试装置，其特征在于：所述的导轨(2)有两条，且相互平行，所述的平板(1)底部通过至少4块滑块(3)进行平稳滑动。

7.如权利要求1所述的RV减速器全寿命周期精度退化测试装置，其特征在于：所述的伺服电机(5)、RV减速器(6)、输出法兰(8)、编码器(10)、联轴器(11)、加载轴(12)均同轴设置。

8.如权利要求1所述的RV减速器全寿命周期精度退化测试装置，其特征在于：所述的平板(1)底部架设于支架(16)上。

9.如权利要求1所述的RV减速器全寿命周期精度退化测试装置，其特征在于：所述的滑动副上设有限制滑动的锁紧装置(17)。

10.如权利要求1所述的RV减速器全寿命周期精度退化测试装置，其特征在于：所述的加载杆(13)在加载轴(12)带动下的旋转平面与加载轴(12)轴线方向垂直。

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减速器全寿命周期精度退化的测试装置。

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。目前针对RV减速器传动误差测试的设备集中于无载、匀载的单次测量获得传动误差，尚没有一种针对RV减速器疲劳寿命测试过程中对传动误差进行实时准确测量的测试设备。

发明内容

本实用新型针对现有技术中某种或某些缺陷，提供了一种变载疲劳试验过程中对RV减速器全寿命周期精度退化情况进行研究的测试系统。

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减速器全寿命周期精度退化测试装置，它包括平板，平板上设置有导轨以及与导轨配合构成滑动副的滑块，滑块上方固定有水平的滑板；滑板侧部固定有带动滑板沿导轨方向滑动的驱动机构；所述的滑板上固定有安装支架，且安装支架上固定有伺服电机和待测试的RV减速器，伺服电机的输出端与RV减速器的输入端连接，所述滑动副的滑动方向与RV减速器轴线方向相同；所述的平板上还固定有轴承座支架，轴承座支架上具有左立板和右立板，所述左立板上安装有轴承组件和编码器，输出法兰设置于左立板靠近RV减速器一侧，且与RV减速器的输出端同轴，使两者接触后能够固定传动；所述右立板上通过轴承组件安装有加载轴，输出法兰轴穿过左立板上的轴承组件和编码器内孔后通过联轴器与加载轴一端连接传动，加载轴另一端与带有配重的加载杆相连。

作为优选，所述的驱动机构为齿轮齿条结构，其中齿条固定于滑板侧部，齿轮通过轴和轴承固定于平板上，且齿轮与齿条构成传动配合。

进一步的，所述的齿轮有手轮机构驱动旋转。

作为优选，轴承座支架上的左立板和右立板中心均开设圆孔，圆孔内分别设置轴承组件，构成双跨支撑轴承座。

作为优选，所述的配重设置于加载杆的末端。

作为优选，所述的导轨有两条，且相互平行，所述的平板底部通过至少4块滑块进行平稳滑动。

作为优选，所述的伺服电机、RV减速器、输出法兰、编码器、联轴器、加载轴均同轴设置。

作为优选，所述的平板底部架设于支架上。

作为优选，所述的滑动副上设有限制滑动的锁紧装置。

作为优选，所述的加载杆在加载轴带动下的旋转平面与加载轴轴线方向垂直。

本实用新型相对于现有技术而言，具有以下有益效果：

1)本实用新型利用导轨、滑块、滑板、锁紧装置、手轮机构和齿轮齿条等组成的可进行轴向移动的滑动机构，根据减速器型号的不同，调节轴向安装距离，方便高效。

2)本实用新型的配重块通过自身重量，以及圆周运动过程中配重与回转中心距离的变化，对减速器施加交变载荷，可进行变载状态下的传动误差测试。

3)本实用新型利用伺服电机自身编码器，与外设编码器配合，进行传动误差测量，结构简单。

4)本实用新型可在疲劳寿命试验的同时，同步不间断进行传动误差的实时测试，整个过程无需对减速器进行拆卸，避免了减速器、编码器等重复拆装对精度试验、疲劳寿命试验结果的影响，测试结果更加准确。

附图说明

图1为RV减速器全寿命周期精度退化测试装置侧视图；

图2为RV减速器全寿命周期精度退化测试装置轴测图；

图3为RV减速器全寿命周期精度退化测试装置俯视图；

图4为轴承座支架与其他组件的装配示意图；

图中：平板1、导轨2、滑块3、手轮机构4、伺服电机5、RV减速器6、安装支架7、输出法兰8、轴承座支架9、编码器10、联轴器11、加载轴12、加载杆13、配重14、齿轮齿条结构15、支架16、锁紧装置17、滑板18。

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1～3所示，本实用新型的一种RV减速器全寿命周期精度退化测试装置，它包括平板1、导轨2、滑块3、手轮机构4、伺服电机5、RV减速器6、安装支架7、输出法兰8、轴承座支架9、编码器10、联轴器11、加载轴12、加载杆13、配重14、齿轮齿条结构15、支架16、锁紧装置17、滑板18。

其中，平板1底部架设于支架16上，以便于操作，平板1自身应当具有一定的配重，使其在测试过程中保持自身稳定不晃动。平板1上设置有两条平行的导轨2，每条导轨2上具有两块滑块3，滑块3与导轨2配合构成滑动副。平板1底部架设于4块滑块3上，随滑块进行平稳滑动。滑板18侧部固定有带动滑板18沿导轨2方向滑动的驱动机构。驱动机构可以是任何能够驱动的设备，但考虑到使用方便和制造成本，本实施例中采用的是齿轮齿条结构15。其中齿条固定于滑板18侧部，齿轮通过轴和轴承固定于平板1上，能够转动，且齿轮与齿条啮合构成传动配合。齿轮有手轮机构4驱动旋转，当转动手轮时可以带动齿轮转动，进而驱动齿条以及滑板18沿着滑块3移动。滑板18上固定有L型的安装支架7，且安装支架7的立面上固定有伺服电机5和待测试的RV减速器6，伺服电机5的输出端与RV减速器6的输入端连接，使得RV减速器6能够由电机驱动。由于减速器的型号不同，其尺寸大小也不同，因此将滑板18以及上方搭载的设备整体能够移动，以适应不同尺寸的减速器。因此，需要保证滑动副的滑动方向与RV减速器6轴线方向相同，即导轨2的铺设方向与RV减速器6轴线方向相同。在导轨2一端的平板1上还固定有轴承座支架9，轴承座支架9底部固定，上部具有左立板和右立板，轴承座支架9上的左立板和右立板中心均开设圆孔，圆孔内分别设置轴承组件，构成双跨支撑轴承座。左立板上安装有轴承组件和编码器10，输出法兰8设置于左立板靠近RV减速器6一侧，且与RV减速器6的输出端同轴。当通过滑动副将其调节到位后，输出法兰8与RV减速器6贴合，通过螺丝进行紧固，因此两者能够固定传动。右立板上通过轴承组件安装有加载轴12，输出法兰轴穿过左立板上的轴承组件和编码器10内孔后通过联轴器11与加载轴12一端连接传动。伺服电机5、RV减速器6、输出法兰8、编码器10、联轴器11、加载轴12均同轴设置。加载轴12另一端与带有配重14的加载杆13相连。配重14设置于加载杆13的末端，而且加载杆13在加载轴12带动下的旋转平面与加载轴12轴线方向垂直。配重块通过自身重量，以及圆周运动过程中配重块与回转中心距离的变化，对减速器施加变化的载荷。

通常减速器传动误差的台架测试多采用无载或者匀载，而RV减速器在使用过程中因为机械臂位置姿态的不断变化，每个关节减速器多承受变化载荷，无载、匀载状态下测试RV减速器的传动误差，并不能准确反映减速器在实际使用过程中的实时传动误差数据，本实用新型还原了机器人单关节运行状态，测试过程施加交变载荷，测试结果更能反映实际情况。

另外，为了在调节到位后，限制滑板18不再滑动，需要在滑动副上设有限制滑动的锁紧装置17。锁紧装置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。任意可行的锁紧限位方法均可以应用于本实用新型中，不做限定。

下面基于上述测试装置，介绍一种利用该装置的RV减速器全寿命周期精度退化测试方法，包括以下步骤：

1)RV减速器6安装完成后，在加载杆13末端安装额定或大于额定重量的配重14，伺服电机5带动整个机构进行正反向360°回转运动，连接在加载杆13末端的配重14在做360°回转运动过程中由于到回转中心的距离不断变化，对减速器施加变化的扭矩；

2)通过伺服电机5内置的角度编码器，以及安装在轴承座支架9左侧立板的角度编码器10获得RV减速器6输入、输出端单个方向运行时，360°范围内的角位移值，360°周期内理论输出角度减去实际输出角度的最大值即为一个周期的最大传动误差；

3)RV减速器6在满载状态下持续运行6000或6000小时以上，分别记录每组正反转周期的传动误差数据，分别绘制正反向传动误差随时间变化的曲线，得到被测RV减速器6全寿命周期传动精度退化规律。

下面详细描述本实用新型的优势所在，以便本领域技术人员更好地理解本实用新型的实质。传统的台架测试减速器传动误差多为减速器输入、输出端各设编码器，理论输出角度减去输出编码器记录的实际角度即为传动误差，客观反映了减速器的传动精度情况。因为常规前设编码器方案，需额外增加过渡轴，联轴器等，过渡轴、联轴器的精度，编码器的安装精度，均会对测试结果造成影响。本实用新型取消了前端设置的编码器，直接使用伺服电机内置编码器与外设编码器配合进行测量，减速器输入齿轮轴直接安装在电机轴上，与安装在支架上的减速器行星轮啮合驱动减速器运转，简化了结构，不仅精度有较大提升，测试结果的重复性也较好，具体结果见下表1试验数据。

表1同1台40E相同工况下传动误差测试数据

另外，传统方案疲劳寿命试验和传动误差测试分开进行，无法避免减速器、编码器等在重复拆装过程中产生的系统误差对测试结果造成影响，具体体现为重复安装测量精度变化范围较大，考虑到RV减速器为高精密传动设备，该系统误差对测试结果的影响已经超出了减速器精度周期性退化的变化结果，因此无法判断是减速器全周期精度的退化还是减速器重复安装造成的测试结果变化。本实用新型进行精度退化试验，试验过程只需开始安装一次，避免了多次拆装对测试结果的离散性影响，测试结果更加准确、高效。另外配合上位机，传动误差可以在较长时间内(6000小时及以上)不间断实时测量，绘制正反向传动误差随时间推移的精度变化曲线，直观反映精度退化规律。下表为两种方案以24小时为周期进行的全寿命周期精度退化试验数据：其中方案一为本实用新型试验装置测试方案，数据为每隔24小时提取正反转360°传动误差最大值数据各一组；方案二为疲劳试验24小时后拆卸减速器安装到传动误差测试台架，测试传动误差后重新装回疲劳台架进行疲劳寿命试验。从表2中测试数据可见：本实用新型试验台在减速器疲劳测试24小时后正反向传动误差较首检均有所减小，之后随时间推移略有增加，基本符合精度退化规律。而传统方案288小时内正反向传动误差最大值、最小值之差分别为12.4arc.sec.、14arc.sec.，测试结果离散性较大，无明显规律，初步分析为重复安装测试产生的系统误差影响了传动误差的测试结果。

表2同型号2台40E相同工况下传动误差退化测试数据

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减速器全寿命周期精度退化测试装置论文和设计

RV减速器全寿命周期精度退化测试装置论文和设计-张靖

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