[發明專利]一種機器人球窩關節摩擦副的測試裝置

有效

• 申請號: 201910312842.3
• 申請日: 2019-04-18
• 公開（公告）號: CN110095286B
• 公開（公告）日: 2021-01-05
• 發明（設計）人: 王志強;黃依凡;孫怡龍;王宇
• 申請（專利權）人: 杭州電子科技大學
• 主分類號: G01M13/025
• 分類號: G01M13/025;G01M13/027;G01M13/028
• 代理公司: 杭州君度專利代理事務所(特殊普通合伙) 33240
• 代理人: 黃前澤

1.一種機器人球窩關節摩擦副的測試裝置，包括密封裝置、驅動裝置、固定裝置、加載裝置、檢測系統和計算機控制系統，其特征在于：所述的密封裝置包括密封腔腔體；所述的密封腔腔體設有密封腔側門，且密封腔側門的內側壁設置密封圈；第二旋轉軸和加載軸同軸設置在密封腔腔體相對的兩個面上，第一旋轉軸與加載軸垂直設置；第一旋轉軸和第二旋轉軸均通過軸承支承在密封腔腔體上；加載軸與密封腔腔體構成滑動副；第一旋轉軸、第二旋轉軸以及加載軸位于密封腔腔體內的一端端面均開設有一體成型且沿周向均布的三個凹槽；

所述的驅動裝置包括第一伺服電機和第二伺服電機；第一伺服電機的輸出軸通過第一聯軸器連接第一旋轉軸位于密封腔腔體腔外的一端，第二伺服電機的輸出軸通過第二聯軸器連接第二旋轉軸位于密封腔腔體腔外的一端；

所述的固定裝置包括關節窩夾具和關節頭夾具；所述關節窩夾具的底端端面開設有沿周向均布的三個定位凸臺；所述關節頭夾具的底端端面也開設有沿周向均布的三個定位凸臺；

所述的加載裝置包括第三伺服電機；第三伺服電機的輸出軸與絲杠通過第三聯軸器連接，絲杠與螺母構成螺旋副；載荷加載軸套置在絲杠上，載荷加載軸位于密封腔腔外的一端端面與螺母固定；

所述的檢測系統包括速度傳感器一、速度傳感器二、壓力傳感器、靈敏電流檢測計、精密電子天平、噪聲傳感器和振動傳感器；速度傳感器一測第一伺服電機的轉速；速度傳感器二測第二伺服電機的轉速；壓力傳感器測量螺母對載荷加載軸的載荷大小；靈敏電流檢測計檢測由低壓直流電源供電的關節窩電流變化；精密電子天平測量關節窩的磨損量；噪聲傳感器設置在密封腔腔體內；振動傳感器測量關節窩的振動；

所述的計算機控制系統由數據采集儀和計算機組成；數據采集儀通過無線通訊接收速度傳感器一、速度傳感器二、壓力傳感器、靈敏電流檢測計、噪聲傳感器、振動傳感器采集的數據，并經處理后傳送到計算機；計算機控制第一伺服電機、第二伺服電機和第三伺服電機；

該機器人球窩關節摩擦副的測試裝置進行關節頭轉動磨損測試前制作一個球窩關節標定件，用精密電子天平稱量球窩關節標定件的質量，然后進行如下預測試：關節頭夾具夾緊球窩關節標定件的關節頭，關節窩夾具夾緊球窩關節標定件的關節窩，打開密封腔側門，使關節窩夾具的三個定位凸臺分別套在加載軸的三個凹槽上，且關節窩夾具與加載軸固定；關節頭夾具的三個定位凸臺分別套在第二旋轉軸的三個凹槽上，且關節頭夾具與第二旋轉軸固定；使球窩關節標定件的工作條件與被測球窩關節一致，啟動第二伺服電機使關節頭與關節窩對磨，精密電子天平在測試后再次測量球窩關節標定件的質量，得到球窩關節標定件的轉動磨損量與靈敏電流檢測計檢測的電流的對應關系；設置不同對磨時間不斷進行預測試，得到球窩關節標定件的轉動磨損量與電流變化的離散關系曲線；

該機器人球窩關節摩擦副的測試裝置進行關節頭轉動磨損測試的過程具體如下：

步驟一、用精密電子天平稱量被測球窩關節的質量，關節頭夾具夾緊被測球窩關節的關節頭，關節窩夾具夾緊被測球窩關節的關節窩；

步驟二、打開密封腔側門，使關節窩夾具的三個定位凸臺分別套在加載軸的三個凹槽上，且關節窩夾具與加載軸固定；關節頭夾具的三個定位凸臺分別套在第二旋轉軸的三個凹槽上，且關節頭夾具與第二旋轉軸固定；靈敏電流檢測計和振動傳感器均置于關節窩上；

步驟三、關閉密封腔側門；

步驟四、計算機設定第二伺服電機的轉速，并設定第二伺服電機的轉動時間從而設置對磨時間；數據采集儀采集壓力傳感器測得的數據，并反饋給計算機，計算機通過閉環控制螺母對載荷加載軸施加的載荷大小；啟動第二伺服電機，對關節頭和關節窩接觸表面進行摩擦測試，數據采集儀將靈敏電流檢測計、噪聲傳感器和振動傳感器所測數據傳到計算機，計算機處理后在顯示器上顯示振動加速度、噪聲聲壓以及轉動磨損量與時間的關系圖；其中，轉動磨損量與時間的關系是根據靈敏電流檢測計檢測的電流與時間的關系對照計算機存儲的轉動磨損量與電流變化的離散關系數據生成；

步驟五、打開密封腔側門，取下關節窩夾具和關節頭夾具，取出關節頭和關節窩；

該機器人球窩關節摩擦副的測試裝置進行關節頭擺動磨損測試前制作一個球窩關節標定件，用精密電子天平稱量球窩關節標定件的質量，然后進行如下預測試：關節頭夾具夾緊球窩關節標定件的關節頭，關節窩夾具夾緊球窩關節標定件的關節窩，打開密封腔側門，使關節窩夾具的三個定位凸臺分別套在第一旋轉軸的三個凹槽上，且關節窩夾具與第一旋轉軸固定；關節頭夾具的三個定位凸臺分別套在加載軸的三個凹槽上，且關節頭夾具與加載軸固定；使球窩關節標定件的工作條件與被測球窩關節一致，啟動第一伺服電機使關節頭與關節窩對磨，精密電子天平在測試后再次測量球窩關節標定件的質量，得到球窩關節標定件的擺動磨損量與靈敏電流檢測計檢測的電流的對應關系；設置不同對磨時間不斷進行預測試，便得到球窩關節標定件的擺動磨損量與電流變化的離散關系曲線；

該機器人球窩關節摩擦副的測試裝置進行關節頭擺動磨損測試的過程具體如下：

步驟一、用精密電子天平稱量被測球窩關節的質量，關節頭夾具夾緊被測球窩關節的關節頭，關節窩夾具夾緊被測球窩關節的關節窩；

步驟二、打開密封腔側門，使關節窩夾具的三個定位凹槽分別套在第一旋轉軸的三個凸臺上，且關節窩夾具與第一旋轉軸固定；關節頭夾具的三個定位凹槽分別套在加載軸的三個凸臺上，且關節頭夾具與加載軸固定；靈敏電流檢測計和振動傳感器均置于關節窩上；

步驟三、關閉密封腔側門；

步驟四、計算機設定第一伺服電機的轉速，并設定第一伺服電機的轉動時間從而設置對磨時間；數據采集儀采集壓力傳感器測得的數據，并反饋給計算機，計算機通過閉環控制螺母對載荷加載軸施加的載荷大小；啟動第一伺服電機，對關節頭和關節窩接觸表面進行摩擦測試，數據采集儀將靈敏電流檢測計、噪聲傳感器和振動傳感器所測數據傳送給計算機，計算機顯示器顯示振動加速度、噪聲聲壓以及擺動磨損量與時間的關系圖；其中，擺動磨損量與時間的關系是根據靈敏電流檢測計檢測的電流與時間的關系對照計算機存儲的擺動磨損量與電流變化的離散關系數據生成；

步驟五、打開密封腔側門，松開關節窩夾具和關節頭夾具，取出關節頭和關節窩。