立式精密机器人减速器检测仪

　　扭矩传感器尽量靠近被测对象，以保证测量链最短，误差源少。两种扭矩测量系统均采用应变电阻式扭矩传感器获取机器人减速器的输入输出扭矩，通过算法将频率信号转换为扭矩。扭矩传感器中的每个转子都安装有轴，由轴承支撑。被测减速器与扭矩传感器转子之间的错位误差应小于0.03 mm。

　　传递扭矩时，空心轴的圆周方向共同承受扭矩，理论上避免了应力集中和错位误差。另外，单位长度内等截面积的圆的扭转刚度优于其他材料，因此圆柱形和盘形支撑可以显著提高结构刚度并保证测量精度。同时，材料力学中的平面假设保证了圆柱形支撑在大扭矩作用下只产生圆周变形，有规律的变形使得错位误差对扭矩测量精度的影响尽可能减小。在信号的采集上，采用了PXIE测控设备，扭矩信息输入到FPGA编程模块，再传输到信号处理模块进行后续计算。

　　扭矩分析

　　机器人减速器检测仪中扭矩传感器的测量结果不能作为机器人减速器的输入和输出扭矩。精密机器人减速器检测仪中扭矩传感器与被测减速器之间存在一段距离。TA放置在测试位置时的红色部件由轴承、花键套和花键轴组成。红色部件中各零部件重量不等，错位误差导致其周围摩擦力不均匀。这些因素造成支撑处应力分布不均衡，进一步造成轴的弯曲和扭转变形。所以扭矩测量结果中包含了附加扭矩。精密机器人减速器检测仪中造成附加扭矩的主要因素有轴承的摩擦和轴系的错位误差。下面以TMMISR中的扭矩传感器和被测减速器的输入侧为例，对附加扭矩的两个主要部分进行分析。

　　轴承摩擦引起的附加扭矩

　　无论何种轴承，传动轴本身都会产生摩擦扭矩。摩擦扭矩的大小与转子的转动惯量、转速、材质等有关。传统的摩擦扭矩补偿需要辨识6个参数，计算结果存在问题。由于轴的刚度与轴的摩擦扭矩有关，通过计算轴在最大扭矩作用下的最大变形角，即可得到轴的最大摩擦扭矩。

  　(1)其中，D为轴的外径，d为轴的内径。对于实心轴，d的值为零。轴的最大变形角计算。

 　 (2)其中L为传动轴的长度，T为仪器中扭矩传感器测得的扭矩，G为弹性剪切模量。轴的最大摩擦扭矩的计算如下。

  　(3)其中，k o为转换系数，与轴的径向偏移量ΔX成线性关系。

 　 (4)其中，μ为弹性系数。轴的径向偏移量ΔX不仅与轴系同轴度Δr有关，而且与所受径向力Fr呈线性关系。

　　错位误差引起的附加扭矩花键套和花键轴在系统中起着重要作用。在理想的工作状态下，扭矩传感器和被测机器人减速器应位于同一中心线上。然而，在实际生产中，扭矩传感器和被测机器人减 速器并不存在在同一中心线上的理想情况。零件的制造误差和装配误差会导致轴中心线的偏差。扭矩传感器与被测机器人减速器之间的径向错位误差。