RV减速器出厂质量综合性能定量检测实验台及其检测方法与流程

专利2022-05-09  3


本发明涉及检测设备技术领域,具体涉及一种rv减速器出厂质量综合性能定量检测实验台及其检测方法。



背景技术:

工业机器人作为一种具有高度柔性的自动化装备,已经广泛应用于航空航天、国防军事、汽车制造、电子电气等诸多领域,对提高制造生产线的柔性化具有重要意义。rv减速器是工业机器人最为精密的核心部件,被用在机座、大臂、肩部等关节位置,是快速、准确地执行各种复杂机械动作的重要保障,也是影响机器人平稳性的关键因素。因此,研究并建立rv减速器的高效快速的性能评价技术,不仅能够提升工业机器人的预测性维护能力和智能化水平,也有助于发掘减速器可靠性短板,为高端产品的优化设计提供服役信息反馈,具有重要的学术研究意义和工程应用价值。

然而要实现rv减速器性能定量检测,首先所面临的问题就是要有高效的信号提取和信号处理方法,以及高分辨率、高精度的传感器,对其特征信号进行准确捕捉和辨识。传统的特征信号提取手段主要是靠振动加速度传感器获取振动信号,或是靠编码器获取瞬时速度信号,但是rv减速器的结构复杂,多应用在低速重载工况,运动形式为往复式运动,振动加速度传感器和编码器在对rv减速器特征信号提取方面有一定的局限性,振动加速度传感器不适用于低速工况,而编码器不适用于往复式运动且只能安装在轴端。

为此我们提供一种rv减速器出厂质量综合性能定量检测实验台及其检测方法解决上述问题。



技术实现要素:

针对上述现有技术存在的问题,本发明提供了一种rv减速器出厂质量综合性能定量检测实验台及其检测方法,高精度激光位移传感器和偏心套的结合,实现了无接触式测量,能够对rv减速器的特征信号进行准确的捕捉和辨识。

为了实现上述目的,本发明采用的一种rv减速器出厂质量综合性能定量检测实验台,包括传动连接于伺服电机端部的传感器一轴,所述伺服电机的一侧传动连接有rv减速器,所述rv减速器的端部传动连接有与传感器一轴之间同轴的传感器二轴,还包括:

设置于传感器一轴上的偏心套,所述偏心套的外部套设设置有传感器外筒,传感器外筒的上方设置有用于对rv减速器的特征信号进行捕捉和辨识的高精度激光位移传感器;

设置于偏心套内部并用于存储重量料的空心腔,所述空心腔设置于其偏心部分一端,所述偏心套内部远离偏心部分一端设置有补充腔,所述空心腔与补充腔之间通过带有通孔的隔板相隔,所述空心腔中设置有可移动并在移动时推动空心腔中存储的重量料通过通孔进入补充腔而改变偏心套中重量分布的磁性推板。

作为上述方案的进一步优化,所述空心腔中固定有供磁性推板朝向隔板远离或靠近平行移动的导向杆,所述磁性推板的中部活动穿过导向杆,且磁性推板与导向杆之间的连接处保持密封,所述磁性推板的外部固定设置有一圈活动贴合并密封在磁性推板与空心腔内壁之间的橡胶圈。

本实施例中,偏心套随着传感器一轴、传感器二轴转动,通过高精度激光位移传感器实时获取激光位移传感器与偏心套之间的位移信号,利用数据采集卡并通过labview设计数据采集系统得到特征信号曲线,进行频谱变换后计算出rv减速器的输入轴和输出轴的传动比,通过比较理论传动比与实际传动比,即可得到rv减速器的传动误差,高精度激光位移传感器和偏心套的结合,实现了无接触式测量,能够对rv减速器的特征信号进行准确的捕捉和辨识,且偏心套加工简单,容易实现高精度加工,进而保证检测数据的精确性,可靠性高。

作为上述方案的进一步优化,所述空心腔远离隔板一侧的内壁上固定焊接有拉持磁性推板的弹簧。

需要说明的是,在偏心套随着传感器一轴、传感器二轴转动时,因偏心套的重量分布不均,因此,偏心套转动时会产生一个离心作用,使得传感器一轴、传感器二轴产生较大的离心现象,不利于传感器一轴、传感器二轴稳定转动,因此,在偏心套的内部一侧设置有空心腔,用于使得偏心套相对于传感器一轴、传感器二轴外圈部分的重量均匀分布,减少离心现象。

作为上述方案的进一步优化,所述补充腔远离空心腔的一侧设置有安装槽,所述安装槽设置于偏心套的表面,且安装槽的端部通过长螺钉固定有弧形封盖,弧形封盖的外表面与偏心套的外表面保持弧形度贴合,所述安装槽中存储有可吸引磁性推板的吸引单元,所述吸引单元的一侧设置有给吸引单元供电的控制单元。

为了在传感器一轴、传感器二轴产生离心现象能够方便调节,因此,在空心腔的一侧设置有补充腔,当传感器一轴、传感器二轴产生离心现象严重时,通过启动吸引单元,吸引单元吸引磁性推板靠近隔板,从而推动空心腔中存储的重量料通过通孔进入补充腔中补充,使得偏心套远离偏心部分的一侧较重,在偏心套转动时偏心套远离偏心部分产生的离心力大于靠近偏心部分的一侧,因此,偏心套此时产生的离心作用会抵消一部分传感器一轴、传感器二轴朝向偏心套偏心部分产生的离心力,从而使得传感器一轴、传感器二轴稳定转动,减少传感器一轴、传感器二轴产生的离心现象。

作为上述方案的进一步优化,所述长螺钉的一端固定设置有可弹性变形的橡胶填充块,所述橡胶填充块的外端与弧形封盖表面的弧形度相适应,所述橡胶填充块的中部设置有可扩撑并在扩撑时供外部的螺丝刀进入操作长螺钉的缝隙。

具体的,导向杆起到导向磁性推板移动的目的,弹簧具有拉持磁性推板复位的作用,重量料可使用铅颗粒等较重的颗粒物料,而吸引单元可使用电磁铁,控制单元使用直流电池和档位输出装置等,通过档位输出装置控制吸引单元产生的磁性吸力,从而吸引磁性推板朝向隔板一侧移动时的距离。

作为上述方案的进一步优化,所述偏心套的中部设置有用于套设在传感器一轴上的轴孔,所述偏心套的侧面设置有用于固定在传感器一轴上的固定板,固定板通过螺钉固定在传感器一轴上。

其中,偏心套的表面光滑,便于测量偏心套表面与高精度激光位移传感器之间的距离,从而生成规律的曲线数据,当螺丝刀从橡胶填充块上的缝隙进入时方便拆装长螺钉,使用方便。

作为上述方案的进一步优化,所述偏心套设置有两组,两组偏心套分别设置在传感器一轴、传感器二轴上,所述高精度激光位移传感器对应两组偏心套设置有两组。

本实施例中,高精度激光位移传感器和偏心套对应设置有两组,方便观察传感器一轴、传感器二轴之间转动时特征信号的变化和偏差,精确性高。

作为上述方案的进一步优化,所述传感器外筒与传感器二轴之间通过支撑轴承连接,所述传感器外筒的底部固定设置有支撑在其底部地面的传感器支腿,所述传感器外筒的上方设置有用于固定高精度激光位移传感器的传感器支架,所述伺服电机的底部通过伺服电机支架固定在其底部的底面,伺服电机支架、传感器支腿、rv减速器支架、交流加载电机支架均采用三角支架,结构稳定牢固。

作为上述方案的进一步优化,所述rv减速器的输出轴与传感器二轴之间通过法兰连接,所述传感器二轴的端部通过联轴器连接有交流加载电机,所述交流加载电机的底部通过交流加载电机支架固定在其底部的地面。

进一步的,交流加载电机与速度控制器相连,速度控制器用于控制交流加载电机的转速,起到加载力矩的作用。

本发明还公开了如上任一所述的rv减速器出厂质量综合性能定量检测实验台的检测方法,包括以下步骤:

s1:安装偏心套,偏心套通过螺钉固定在传感器一轴和传感器二轴上,传感器支架与传感器外筒、传感器支腿焊接在一起,构成传感器主体结构;

s2:完成上述安装后,启动伺服电机,用伺服电机控制输出转速,伺服电机输出轴用联轴器与传感器一轴连接,传感器一轴也用联轴器与rv减速器的输入轴连接,经过rv减速器减速输出,传感器二轴通过法兰与rv减速器的输出轴相连,交流加载电机输出轴与传感器二轴用联轴器连接,其转速由控制器控制;

s3:定量计算rv减速器的传动比,通过高精度激光位移传感器实时获取激光位移传感器与偏心套之间的位移信号,利用数据采集卡并通过labview设计数据采集系统得到特征信号曲线,进行频谱变换后计算出rv减速器的输入轴和输出轴的传动比,通过比较理论传动比与实际传动比,即可得到rv减速器的传动误差。

本发明的一种rv减速器出厂质量综合性能定量检测实验台及其检测方法,具备如下有益效果:

1.本发明的一种rv减速器出厂质量综合性能定量检测实验台,偏心套随着传感器一轴、传感器二轴转动,高精度激光位移传感器实时监测高精度激光位移传感器与偏心套外圈之间的距离,将实时监测的距离记录起来并绘制成曲线数据,实现了无接触式测量,能够对rv减速器的特征信号进行准确的捕捉和辨识;

2.本发明的一种rv减速器出厂质量综合性能定量检测实验台,在偏心套的内部一侧设置有空心腔,用于使得偏心套相对于传感器一轴、传感器二轴外圈部分的重量均匀分布,减少离心现象;

3.本发明的一种rv减速器出厂质量综合性能定量检测实验台,为了在传感器一轴、传感器二轴产生离心现象能够方便调节,通过吸引单元吸引磁性推板靠近隔板,从而推动空心腔中存储的重量料通过通孔进入补充腔中补充,使得偏心套远离偏心部分的一侧较重,在偏心套转动时偏心套远离偏心部分产生的离心力大于靠近偏心部分的一侧,因此,偏心套此时产生的离心作用会抵消一部分传感器一轴、传感器二轴朝向偏心套偏心部分产生的离心力,从而使得传感器一轴、传感器二轴稳定转动,减少传感器一轴、传感器二轴产生的离心现象;

4.本发明的一种rv减速器出厂质量综合性能定量检测方法,偏心套用紧定螺钉固定在传感器一轴和传感器二轴上,随着传感器一轴和传感器二轴一起转动,高精度激光位移传感器测量到的信号为高精度激光位移传感器与偏心套之间的位移,偏心套的表面光滑,便于测量偏心套表面与高精度激光位移传感器之间的距离,从而生成规律的曲线数据,在此基础上研究rv减速器的动态特征信号的变化规律,再对rv减速器传动误差、扭转刚度以及动态性能进行定量检测。

参照后文的说明与附图,详细公开了本发明的特定实施方式,指明了本发明的原理可以被采用的方式,应该理解,本发明的实施方式在范围上并不因而受到限制,在所附权利要求的精神和条款的范围内,本发明的实施方式包括许多改变、修改和等同。

附图说明

图1为本发明的结构示意图;

图2为本发明的偏心套结构示意图;

图3为本发明的偏心套内部结构示意图;

图4为本发明的瞬时相位的检测原理图。

图中:伺服电机1、传感器支架2、高精度激光位移传感器3、传感器一轴4、支撑轴承5、rv减速器6、法兰7、传感器二轴8、交流加载电机9、交流加载电机支架10、rv减速器支架11、偏心套12、传感器支腿13、传感器外筒14、伺服电机支架15、空心腔16、补充腔17、隔板18、通孔19、轴孔20、橡胶圈21、磁性推板22、弹簧23、导向杆24、安装槽25、长螺钉26、吸引单元27、控制单元28、弧形封盖29、橡胶填充块30。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了,下面通过附图中及实施例,对本发明进行进一步详细说明。但是应该理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限制本发明的范围。

需要说明的是,当元件被称为“设置于、设有”另一个元件,它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件,当一个元件被认为是“连接、相连接”另一个元件,它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件,“固连”为固定连接的含义,固定连接的方式有很多种,不作为本文的保护范围,本文中所使用的术语“垂直的”“水平的”“左”“右”以及类似的表述只是为了说明的目的,并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义,本文所使用的所有技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同,本文中在说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的,不是旨在限制本发明,本文中所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合;

请参阅说明书附图1-4,本发明提供一种技术方案:一种rv减速器出厂质量综合性能定量检测实验台,包括传动连接于伺服电机1端部的传感器一轴4,伺服电机1的一侧传动连接有rv减速器6,rv减速器6的端部传动连接有与传感器一轴4之间同轴的传感器二轴8,还包括:

设置于传感器一轴4上的偏心套12,偏心套12的外部套设设置有传感器外筒14,传感器外筒14的上方设置有用于对rv减速器6的特征信号进行捕捉和辨识的高精度激光位移传感器3;

设置于偏心套12内部并用于存储重量料的空心腔16,空心腔16设置于其偏心部分一端,偏心套12内部远离偏心部分一端设置有补充腔17,空心腔16与补充腔17之间通过带有通孔19的隔板18相隔,空心腔16中设置有可移动并在移动时推动空心腔16中存储的重量料通过通孔19进入补充腔17而改变偏心套12中重量分布的磁性推板22。

空心腔16中固定有供磁性推板22朝向隔板18远离或靠近平行移动的导向杆24,磁性推板22的中部活动穿过导向杆24,且磁性推板22与导向杆24之间的连接处保持密封,磁性推板22的外部固定设置有一圈活动贴合并密封在磁性推板22与空心腔16内壁之间的橡胶圈21。

本实施例中,本实施例中,偏心套12随着传感器一轴4、传感器二轴8转动,通过高精度激光位移传感器3实时获取激光位移传感器3与偏心套12之间的位移信号,利用数据采集卡并通过labview设计数据采集系统得到特征信号曲线,进行频谱变换后计算出rv减速器6的输入轴和输出轴的传动比,通过比较理论传动比与实际传动比,即可得到rv减速器6的传动误差,高精度激光位移传感器3和偏心套12的结合,实现了无接触式测量,能够对rv减速器6的特征信号进行准确的捕捉和辨识,且偏心套12加工简单,容易实现高精度加工,进而保证检测数据的精确性,可靠性高。

空心腔16远离隔板18一侧的内壁上固定焊接有拉持磁性推板22的弹簧23。

需要说明的是,在偏心套12随着传感器一轴4、传感器二轴8转动时,因偏心套12的重量分布不均,因此,偏心套12转动时会产生一个离心作用,使得传感器一轴4、传感器二轴8产生较大的离心现象,不利于传感器一轴4、传感器二轴8稳定转动,因此,在偏心套12的内部一侧设置有空心腔16,用于使得偏心套12相对于传感器一轴4、传感器二轴8外圈部分的重量均匀分布,减少离心现象。

补充腔17远离空心腔16的一侧设置有安装槽25,安装槽25设置于偏心套12的表面,且安装槽25的端部通过长螺钉26固定有弧形封盖29,弧形封盖29的外表面与偏心套12的外表面保持弧形度贴合,安装槽25中存储有可吸引磁性推板22的吸引单元27,吸引单元27的一侧设置有给吸引单元27供电的控制单元28。

为了在传感器一轴4、传感器二轴8产生离心现象能够方便调节,因此,在空心腔16的一侧设置有补充腔17,当传感器一轴4、传感器二轴8产生离心现象严重时,通过启动吸引单元27,吸引单元27吸引磁性推板22靠近隔板18,从而推动空心腔16中存储的重量料通过通孔19进入补充腔17中补充,使得偏心套12远离偏心部分的一侧较重,在偏心套12转动时偏心套12远离偏心部分产生的离心力大于靠近偏心部分的一侧,因此,偏心套12此时产生的离心作用会抵消一部分传感器一轴4、传感器二轴8朝向偏心套12偏心部分产生的离心力,从而使得传感器一轴4、传感器二轴8稳定转动,减少传感器一轴4、传感器二轴8产生的离心现象。

长螺钉26的一端固定设置有可弹性变形的橡胶填充块30,橡胶填充块30的外端与弧形封盖29表面的弧形度相适应,橡胶填充块30的中部设置有可扩撑并在扩撑时供外部的螺丝刀进入操作长螺钉26的缝隙。

具体的,导向杆24起到导向磁性推板22移动的目的,弹簧23具有拉持磁性推板22复位的作用,重量料可使用铅颗粒等较重的颗粒物料,而吸引单元27可使用电磁铁,控制单元28使用直流电池和档位输出装置等,通过档位输出装置控制吸引单元27产生的磁性吸力,从而吸引磁性推板22朝向隔板18一侧移动时的距离。

偏心套12的中部设置有用于套设在传感器一轴4上的轴孔20,偏心套12的侧面设置有用于固定在传感器一轴4上的固定板,固定板通过螺钉固定在传感器一轴4上。

其中,偏心套12的表面光滑,便于测量偏心套12表面与高精度激光位移传感器3之间的距离,从而生成规律的曲线数据,当螺丝刀从橡胶填充块30上的缝隙进入时方便拆装长螺钉26,使用方便。

偏心套12设置有两组,两组偏心套12分别设置在传感器一轴4、传感器二轴8上,高精度激光位移传感器3对应两组偏心套12设置有两组。

本实施例中,高精度激光位移传感器3和偏心套12对应设置有两组,方便观察传感器一轴4、传感器二轴8之间转动时特征信号的变化和偏差,精确性高。

传感器外筒14与传感器二轴8之间通过支撑轴承5连接,传感器外筒14的底部固定设置有支撑在其底部地面的传感器支腿13,传感器外筒14的上方设置有用于固定高精度激光位移传感器3的传感器支架2,伺服电机1的底部通过伺服电机支架15固定在其底部的底面,伺服电机支架15、传感器支腿13、rv减速器支架11、交流加载电机支架10均采用三角支架,结构稳定牢固。

rv减速器6的输出轴与传感器二轴8之间通过法兰7连接,传感器二轴8的端部通过联轴器连接有交流加载电机9,交流加载电机9的底部通过交流加载电机支架10固定在其底部的地面。

进一步的,交流加载电机9与速度控制器相连,速度控制器用于控制交流加载电机9的转速,起到加载力矩的作用。

本发明还公开了如上任一所述的rv减速器出厂质量综合性能定量检测实验台的检测方法,包括以下步骤:

s1:安装偏心套12,偏心套12通过螺钉固定在传感器一轴4和传感器二轴8上,传感器支架2与传感器外筒14、传感器支腿13焊接在一起,构成传感器主体结构;

s2:完成上述安装后,启动伺服电机1,用伺服电机1控制输出转速,伺服电机1输出轴用联轴器与传感器一轴4连接,传感器一轴4也用联轴器与rv减速器6的输入轴连接,经过rv减速器6减速输出,传感器二轴8通过法兰7与rv减速器6的输出轴相连,交流加载电机9输出轴与传感器二轴8用联轴器连接,其转速由控制器控制;

s3:定量计算rv减速器6的传动比,通过高精度激光位移传感器3实时获取激光位移传感器3与偏心套12之间的位移信号,利用数据采集卡并通过labview设计数据采集系统得到特征信号曲线,进行频谱变换后计算出rv减速器6的输入轴和输出轴的传动比,通过比较理论传动比与实际传动比,即可得到rv减速器6的传动误差。

仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

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