本发明公开了一种谐波减速器静态精度测试工装，将原光学分度头替换为预制有分度孔的分度盘，能通过固定销插入分度孔锁定分度盘。还公开了该谐波减速器静态精度测试工装的装配方法和测试方法。本发明可适应不同传动比的谐波减速器，测试范围大，适应性强，体积小，利于搬运和安装，测量时分度定位方便、准确，长时间操作也不容易造成分度错误，并具有经济性，易于推广。
1.谐波减速器静态精度测试工装，包括减速器支架、内轴(3)、测试支架(8)、光学多面棱体组合、准直光管(13),光学多面棱体组合包括光学多面棱体(4)；测试支架(8)上设置有轴承，内轴(3)安装在轴承中；内轴(3)一端与光学多面棱体组合连接，准直光管(13)设置在光学多面棱体组合旁，减速器支架、测试支架(8)和准直光管(13)固定安装在转接板(1)上；
还包括拨盘(6)、限位板(12)和固定销(15)；内轴(3)另一端设置有用于连接谐波减速器(14)输出轴的尼龙销(16)，拨盘(6)设置有用于连接谐波减速器(14)输入轴的接头，所述接头上设置有紧定螺钉(17)；所述限位板(12)设置在拨盘(6)旁，固定销(15)可活动的设置在限位板(12)上，固定销(15)的位置对应拨盘(6)外圆面上的分度孔(61)。
2.按权利要求1所述的谐波减速器静态精度测试工装，其特征在于：拨盘(6)设置有数量与光学多面棱体组合中棱镜数量相同的分度孔(61)和额外一个“0”位分度孔(61)。
3.按权利要求1所述的谐波减速器静态精度测试工装，其特征在于：所述光学多面棱体组合包括轴套(11)、挡片(10)、螺母(9)、光学多面棱体(4)，挡片(10)、光学多面棱体(4)、挡片(10)和螺母(9)依次套装在轴套(11)上。
4.按权利要求1至3任一所述的谐波减速器静态精度测试工装，其特征在于：在做间隙空程测试时，在内轴(3)的左右两侧分别水平的各安装一根砝码用螺钉(18)，用于悬挂砝码(19)。
5.按权利要求1至3任一所述的谐波减速器静态精度测试工装的装配方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1、必须保证谐波减速器(14)的轴线、光学多面棱体组合的轴线、内轴(3)的轴线和准直光管(13)中心孔轴线在一个等高面上；
S2、按装配关系将内轴(3)装在测试支架(8)上，转动内轴(3)一侧并在其另一侧用千分表检查内轴(3)外圆跳动，内轴(3)外圆跳动在0.01mm以内，方可再将光学多面棱体组合与内轴(3)装配；光学多面棱体组合装上内轴(3)后，用检查内轴(3)外圆跳动的方法检查光学多面棱体(4)外圆的跳动，如果跳动在0.01mm以内，则可进行精度测试，否则调整所述工装，直至光学多面棱体(4)外圆跳动在0.01mm以内；
S3、减速器支架包括第一减速器支架(2)和第二减速器支架(7)，将转接板(1)固定在测试平台上，再将谐波减速器(14)一侧安装于第一减速器支架(2)内，并固定好谐波减速器(14)，之后将第二减速器支架(7)安装在谐波减速器(14)另一侧，再将第一减速器支架(2)和第二减速器支架(7)固定在转接板(1)上；
S4、将谐波减速器(14)的输出轴穿入内轴(3)并插入尼龙销(16)以固定连接谐波减速器(14)输出轴和内轴(3)，再将测试支架(8)固定在转接板(1)上；
S5、将把手(5)和拨盘(6)组合好，谐波减速器(14)输入轴穿入拨盘(6)并紧固，之后在内轴(3)右侧放好千分表，手动拨盘顺或逆时针旋转，检查内轴(3)外圆的跳动，如果跳动在
S6、再次在光学多面棱体(4)外圆的非光学镜面右侧放好千分表，手动拨盘顺或逆时针旋转，检查光学多面棱体(4)外圆的跳动，如果跳动在0.01mm以内，则可进行精度测试，否则调整所述工装，直至跳动在0.01mm以内；
S7、将拨盘(6)装在谐波减速器(14)输入轴上，装上紧定螺钉(17)，在拨盘(6)上装上把手(5)，再安装限位板(12)，并将固定销(15)插装在限位板(12)上，完成组装。
6.按权利要求1至3任一所述的谐波减速器静态精度测试工装的传动精度测试方法，其特征在于：
S1、松开拨盘(6)上的用于紧固谐波减速器(14)输入轴的紧定螺钉(17)，同时松开光学多面棱体组合的螺母(9)，分别将光学多面棱体(4)和拨盘(6)调整至各自标定的“0”位，拨盘(6)的“0”为数字1对应的分度孔(61)，然后准直光管(13)对准光学多面棱体(4)“0”位面，直至将件准直光管(13)的“十字光标”调至其十字槽内，记下此时准直光管(13)的读数，再拧紧拨盘(6)上的紧定螺钉(17)，同时拧紧光学多面棱体组合的螺母(9)；
S2、每次从准直光管(13)读数时，先将固定销(15)从限位板(12)内孔穿过，然后与拨盘(6)的分度孔(61)接触，固定销(15)的作用是为了读数时限制拨盘(6)不转动最终确保光学多面棱体(4)不动；
S3、用把手(5)转动拨盘(6)一定圈数使光学多面棱体转一个面，将固定销(15)从限位板(12)内孔穿出并对准和插入拨盘(6)的分度孔(61)，此时务必注意如果拨盘(6)的分度孔(61)是从1开始的从小到大标的数字，顺时针转动拨盘(6)，如果此时读取的是光学多面棱体(4)“0”位面后的第1个面分度数值，那么此时固定销(15)应对准拨盘(6)数字2的分度孔(61)；
S4、拨盘(6)每次完成转动后，将固定销(15)从限位板(12)再次穿出并插入对准的拨盘(6)的分度孔(61)进而锁住拨盘(6)；调整准直光管(13)内的“十字光标”微调至其十字槽内，记下此时准直光管(13)的读数；按照上述步骤直至读取最后一个读数为止，此时对应拨盘(6)的分度孔(61)是最大一个数字；这些读数最大值与最小值之差就为谐波减速器的精度误差。
7.如权利要求6所述的谐波减速器静态精度测试工装的传动精度测试方法，其特征在于：S3中所述一定圈数是指：拨盘(6)转动带动光学多面棱体(4)转动自下一个面对准准直光管(13)所需要的圈数，该圈数＝谐波减速器(14)传动比/光学多面棱体(4)的面数。
8.按权利要求4所述的谐波减速器静态精度测试工装的间隙空程测试方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1、用固定销(15)将拨盘(6)固定在数字1对应的初始的分度孔(61)，从而使谐波减速器输入轴固定，松开螺母(9)调整光学多面棱体(4)至“0”位、同时将准直光管(13)光标调至初始位置10.00；
S2、将两根砝码用螺钉(18)分别装入内轴(3)左右两侧的砝码用螺纹孔内，两根砝码用螺钉(18)装好后为水平姿态，再在右侧的砝码用螺钉(18)右端加砝码(19)，然后卸掉砝码(19)，调节准直光管(13)使其光标归位于其十字槽上，读出此时数值；然后在左侧的，砝码用螺钉(18)上做同样的操作，这样重复两次，并同时记下这些准直光管(13)观察到的数值；
谐波减速器静态精度测试工装及其装配方法和使用方法
技术领域
[0001] 本发明涉及机械检测技术领域，具体涉及谐波减速器静态精度测试工装及其装配方法和使用方法。
背景技术
[0002] 五十年代开始，谐波减速器由于传动比大、体积小、重量轻、传动精度高、回差小等特点被广泛应用在航天飞行器控制系统的机构和仪表设备等精密定位领域。
[0003] 传动精度是谐波减速器的重要技术指标，是其选型和设计的重要依据，但准确测量传动精度却是一个难点，依据《谐波传动减速器》GB/T 14118-1993中6.2.6.2的传动误差测试可用静态或动态测量两种方法。静态测量采用光学分度头、准直光管、光学多面棱体等，该种方法可操作性强，但测试范围窄。动态测量输入轴连接高频光栅头，输出轴连接低频光栅头，其输入与输出的信号差值，由自动记录仪描绘成误差曲线，取其最大值。近年来国内如国营第702厂、科研院校如重庆大学等先后推出了基于圆光栅读取谐波减速器的测试系统，该类系统可进行谐波减速器任意位置的精度测试，但是由于该类测试系统传动之间仪器较多，增加了测试系统的累计误差，而且对于小批量产品来说该类系统成本过高。
[0004] 如某谐波减速器直角传动型结构，要求其间隙空程误差≤5′、传动精度误差≤5′，由于该减速器通过锥齿轮将运动传递到柔轮上，用以上圆光栅测试很可能造成测试系统累计误差过大，从而影响测试结果的准确性，当然可以通过购买高性能联轴器、圆光栅来解决以上累计误差问题，但对于研制或者小批量产品来说经济性不是很好，再者以往的静态测量采用光学分度头，该种光学分度头外形笨重，不利于搬运和安装，另外对于测试采样谐波减速器几十个点的精度值，需要操作者很仔细的分度，然后读数，再分度，这样长时间的操作很容易造成分度错误，并且由于光学多面体与谐波减速器输出端的连接轴配合方式不同也可能导致测试结果不准确。
发明内容
[0005] 本发明要解决的技术问题是：
[0006] 1、现有静态测量工装和测量方法测试范围窄的问题；
[0007] 2、现有静态测量工装采用光学分度头，该种光学分度头外形笨重，不利于搬运和安装位问题；
[0008] 3、现有静态测量工装和测量方法对于测试采样谐波减速器几十个点的精度值，需要操作者很仔细的分度，然后读数，再分度，这样长时间的操作很容易造成分度错误的问题；
[0009] 4、现有静态测量工装的光学多面体与谐波减速器输出端的连接轴配合方式不同可能导致测试结果不准确的问题；
[0010] 5、通过圆光栅测试很可能造成测试系统累计误差过大，从而影响测试结果的准确性的问题，以及通过购买高性能联轴器、圆光栅来解决以上累计误差问题，但对于研制或者小批量产品来说经济性不是很好的问题。
[0011] 为达到上述发明目的，本发明所采用的技术方案为：
[0012] 本实用型的有益效果是：
[0013] 1、通过替换不同的分度盘，可适应不同传动比的谐波减速器，测试范围大，适应性强，更换分度盘也方便；
[0014] 2、采用机械结构的分度头，其上预制定位用的分度孔，体积小，利于搬运和安装；
[0015] 3、测量时分度定位方便、准确，长时间操作也不容易造成分度错误；
[0016] 4、本工装中，谐波减速器的输入输出轴与相关零件采用更精准可靠的连接结构，测试结果更准确；
[0017] 5、不采用圆光栅，也就没有累计误差过大的问题，也不需要采用高性能联轴器、圆光栅，相对具有经济性。
附图说明
[0018] 图1为本工装的主视结构示意图(测试传动精度状态，不安装砝码用螺钉18和砝码19)；
[0019] 图2为本工装的左视结构示意图(测试传动精度状态，不安装砝码用螺钉18和砝码19)；
[0020] 图3为本工装的俯视结构示意图(测试传动精度状态，不安装砝码用螺钉18和砝码19)；
[0021] 图4为拨盘6的结构示意图，其中图4(a)为主视图，图4(b)为侧剖视图；
[0022] 图5为本工装的俯视结构示意图(测试间隙空程状态，安装砝码用螺钉18，砝码19未示出)；
[0023] 图6为本工装的左视结构示意图(测试间隙空程状态，安装砝码用螺钉18和砝码19，图中，砝码19位于内轴3的右侧，略去了砝码19位于左侧时的附图)；
[0024] 图7为内轴3的结构示意图；
[0025] 图8为固定销15的结构示意图；
[0026] 其中，转接板(1)、第一减速器支架(2)、内轴(3)、光学多面棱体(4)、把手(5)、拨盘(6)、分度孔(61)、第二减速器支架(7)、测试支架(8)、螺母(9)、挡片(10)、轴套(11)、限位板(12)、准直光管(13)、谐波减速器(14)、固定销(15)、尼龙销(16)、紧定螺钉(17)、砝码用螺钉(18)、砝码(19)。
具体实施方式
[0027] 如图1至8所示，该谐波减速器静态精度测试工装，包括减速器支架、内轴3、光学多面棱体4、测试支架8、光学多面棱体组合、准直光管13；测试支架8上设置有轴承，内轴3安装在轴承中；内轴3一端与光学多面棱体组合连接，准直光管13设置在光学多面棱体组合旁，减速器支架、测试支架8和准直光管13固定安装在转接板1上；还包括拨盘6、限位板12、固定销15；内轴3另一端设置有用于连接谐波减速器14输出轴的尼龙销16，拨盘6设置有用于连接谐波减速器14输入轴的接头，所述接头上设置有紧定螺钉17；所述限位板12设置在拨盘6旁，固定销15可活动的设置在限位板12上，固定销15的位置对应拨盘6外圆面上的分度孔61。
[0028] 拨盘6设置有数量与光学多面棱体组合中棱镜数量相同的分度孔61和额外一个“0”位分度孔61。
[0029] 所述光学多面棱体组合包括轴套11、挡片10、螺母9、光学多面棱体4，挡片10、光学多面棱体4、挡片10和螺母9依次套装在轴套11上。
[0030] 以上结构为测量传动精度时采用，如果要测量间隙空程，在内轴3的左右两侧分别水平的各安装一根砝码用螺钉18，用于悬挂砝码19。并准备匹配的砝码19。
[0031] 一、装配方法
[0032] 如图1至3所示，谐波减速器静态精度测试工装的装配方法包括如下步骤：
[0033] S1、测试前必须保证谐波减速器14的轴线、光学多面棱体组合的轴线、内轴3的轴线和准直光管13准直光管中心孔轴线在一个等高面上；
[0034] S2、按装配关系将内轴3装在测试支架8上，转动内轴3一侧并在其另一侧用千分表检查内轴3外圆跳动，内轴3外圆跳动在0.01mm以内，方可再将光学多面棱体组合与内轴3装配；光学多面棱体组合装上内轴3后，用检查内轴3外圆跳动的方法检查光学多面棱体4外圆的跳动，如果跳动在0.01mm以内，则可进行精度测试，否则调整所述工装，直至光学多面棱体4外圆跳动在0.01mm以内；
[0035] S3、减速器支架包括第一减速器支架2和第二减速器支架7，将转接板1固定在测试平台上，再将谐波减速器14一侧安装于第一减速器支架2内，并固定好谐波减速器14，之后将第二减速器支架7安装在谐波减速器14另一侧，再将第一减速器支架2和第二减速器支架7固定在转接板1上；
[0036] S4、将谐波减速器14的输出轴穿入内轴3并插入尼龙销16以固定连接谐波减速器14输出轴和内轴3，再将测试支架8固定在转接板1上；用尼龙销16连接是因为利用了输出轴一端的孔，这样一来可以很稳定地将输出轴的运动状态传递到光学多面棱体4上，另外测试完成后不仅拆卸方便，还可避免划伤谐波减速器14；如果输出轴为键连接，则内轴3和谐波减速器14采用键连接形式；以上各连接方式的目的都是为了将减速器的输出状态准确地传递到光学多面棱体4上；
[0037] S5.将把手5和拨盘6组合好，谐波减速器14输入轴穿入拨盘6并紧固，之后在内轴3右侧放好千分表，手动拨盘顺或逆时针旋转，检查内轴3外圆的跳动，如果跳动在0.01mm以内，则不用调整所述工装；
[0038] S6、再次在光学多面棱体4外圆——非光学镜面——右侧放好千分表，手动拨盘顺或逆时针旋转，检查光学多面棱体4外圆的跳动，如果跳动在0.01mm以内，则可进行精度测试，否则调整所述工装，直至跳动在0.01mm以内；
[0039] S7、将拨盘6装在谐波减速器14输入轴上，装上紧定螺钉17，在拨盘6上装上把手5，再安装限位板12，并将固定销15插装在限位板12上，完成组装。如图1至3所示，[0040] 二、传动精度测试
[0041] 参考图1至3，传动精度测试方法包括如下步骤：
[0042] S1、松开拨盘6上的用于紧固谐波减速器14输入轴的紧定螺钉17，同时松开光学多面棱体组合的螺母9，分别将光学多面棱体4和拨盘6调整至各自标定的“0”位，拨盘6的“0”为数字1对应的分度孔61，然后准直光管13对准光学多面棱体4“0”位面，直至将件准直光管13的“十字光标”调至其十字槽内，记下此时准直光管13的读数，再拧紧拨盘6拨盘上的紧定螺钉17，同时拧紧光学多面棱体组合的螺母9；
[0043] S2、每次从准直光管13读数时，先将固定销15从限位板12内孔穿过，然后与拨盘6的分度孔61接触，固定销15的作用是为了读数时限制拨盘6不转动最终确保光学多面棱体4不动；
[0044] S3、用把手5转动拨盘6一定圈数使光学多面棱体转一个面，将固定销15从限位板12内孔穿出并对准和插入拨盘6的分度孔61，此时务必注意如果拨盘6的分度孔61是从1到
25标的数字，顺时针转动拨盘6，如果此时读取的是光学多面棱体4“0”位面后的第1个面分度数值，那么此时固定销15应对准拨盘6数字2的分度孔61；
[0045] S4、拨盘6每次完成转动后，将固定销15从限位板12再次穿出并插入对准的拨盘6的分度孔61进而锁住拨盘6；调整准直光管13内的“十字光标”微调至其十字槽内，记下此时准直光管13的读数；按照上述步骤直至读取第24个读数为止，此时对应拨盘6的分度孔61数字25；这些读数最大值与最小值之差就为谐波减速器的精度误差。
[0046] 这样用把手5带动拨盘6转动，拨盘6带动谐波减速器14运动，谐波减速器14带动内轴3转动，内轴3最后将运动通过轴套11传递给光学多面棱体4，通过准直光管13读取每次光学多面棱体4的分度误差，读取完每个光学多面棱体4镜面的值后，取从准直光管13读取的最大和最小读数的差值就可知道谐波减速器14的分度误差。传动精度计算公式＝(最大数值-最小数值)×100/60(单位：分)。
[0047] 注：
[0048] a、所述一定圈数是指：拨盘6转动带动光学多面棱体4转动自下一个面对准准直光管13所需要的圈数，该圈数＝谐波减速器14传动比/光学多面棱体4的面数。以某直角传动型减速器为例：其传动比为417.3，光学多面棱体4为24面体，那么拨盘6就要转417.3/24＝17.3875圈，也既是拨盘6每次要转17圈后再转0.3875×360°＝139.5°就可使24面体转1个面即360°/24＝15°
[0049] b、拨盘的分度：根据传动比设计拨盘6分度，即拨盘6分度数＝谐波减速器14传动比/光学多面棱体4的面数得的余数再乘以360°就为拨盘6相邻两数字之间的分度数。以某直角传动型减速器为例：其传动比为417.3，光学多面棱体4为24面体，那么拨盘6就要转417.3/24＝17.3875圈，也既是拨盘6每次要转17圈后再转0.3875×360°＝139.5°就可使24面体转1个面即360°/24＝15°。
[0050] c、拨盘6上的分度孔61是以数字1作为初始位置——“0”位，那么此时用固定销15对准拨盘6上数字1标定的分度孔61，由图2可知拨盘6上数字1、2……25对应有顺时针方向打在拨盘6侧面一圈分度孔61，那么测试时转动的方向也应该是顺时针，这样每次转动一定圈数后到下一个数字时，用固定销15锁住的分度孔61位正好对着操作者。
[0051] d、定位销15的作用是为了防止准直光管13读数过程中内轴3跑动，同时拨盘6上刻有数字，可以帮助操作者提高分度的准确性，避免其少转或者多转圈数，要读的分度孔61位数字处于水平位置正对着操作者方便读取。
[0052] 三、间隙空程测试方法
[0053] 参考图4、5，间隙空程测试方法所使用的工装，是在传动精度测试所使用的工装结构上，在内轴3的左右两侧分别水平的各增加一根用于悬挂砝码19的砝码用螺钉18，并准备匹配的砝码19。该间隙空程测试方法包括如下步骤：
[0054] S1、用固定销15将拨盘6固定在数字1对应的初始的分度孔61，从而使谐波减速器输入轴固定，松开螺母9调整光学多面棱体4至“0”位、同时将准直光管13光标调至初始位置10.00；
[0055] S2、如图5、6所示，将两根砝码用螺钉18分别装入内轴3左右两侧的砝码用螺纹孔内，两根砝码用螺钉18装好后为水平姿态，再在右侧的砝码用螺钉18右端加砝码19(图6显示的为砝码19在右侧的砝码用螺钉18右端上)，然后卸掉砝码19，调节准直光管13使其光标归位于其十字槽上，读出此时数值；然后在左侧的，砝码用螺钉18上做同样的操作，这样重复两次，并同时记下这些准直光管13观察到的数值；
[0056] 砝码质量换算公式：5％*额定载荷/中心矩/重力加速度。
[0057] 本实施例中代入数据：5％×10/(0.07×9.8)＝0.73kg
[0058] S3、取所有数值中的最大值，依据公式(10.00-x)×100/60(单位：分)计算间隙空程。
[0059] 表1为某直角传动型谐波减速器(传动比为417.3)的5件样品中随机抽取的4件样品用本发明的方法(采用拨盘)和用老方法(采用光学分度头、准直光管、光学多面棱体等,)测试的精度误差对比。
[0060] 表1 直角传动型谐波减速器新旧方法精度误差测试数据
[0061]
[0062]
[0063] 老方法除将拨盘6换成光学分度头和光学多面体组合与谐波减速器输出端的连接轴配合方式为间隙配合，其余连接方式相似，测试步骤也一样，就是读数时不用固定销15，而依靠光学分度头自身的定位销。从表1中新旧方法对比数据，二者都能达到测试谐波减速器精度的目地，但是老方法测得数据相对新方法而言存在一定偏差，通过分析很可能是老方法中的谐波减速器输出轴与光学多面棱体4的支撑轴套、连接轴配合方式不够紧，导致光学多面棱体4有稍微跳动，从而使从准直光管13测得数据有偏差。因此，通过改变测试支架8与轴套11的配合方式为过渡配合，提高了传动精度的准确度。另外由于光学分度头比较笨重搬运不便导致工装调试时间长，一般至少需要半天时间安装和调试好所有工装，而采用拨盘6形式，安装和调试好所有工装不到一个小时。
[0064] 由于光学分度头比较笨重，不利于搬运和安装，我们根据谐波减速器不同的传动比设计简易分度拨盘，提高了安装的效率，同时避免搬运过程不利因素而误砸操作者，并且将每次分别计数和读数转化到了拨盘侧面的分度孔上(每次仅只需固定圈数和找下一个数字的分度孔61位即可)，进一步提高操作地简便性。因此，本发明能够快速有效地对谐波减速器进行精度测试，并为操作者节省了分度时间。
[0065] 采用光学分度头时，每次需要拨动光学分度头一定圈数使光学多面棱体4转动到下一面时，都需要逐次分别计下光学分度头数字，包括先转动的完整圈数，以及最后转动的度数，找到位置后再定位，非常麻烦，这样长时间的操作很容易造成分度错误。
[0066] 本工装在需要拨动拨盘6一定圈数使光学多面棱体4转动到下一面时，只需要简单的计下先需要转动的完整圈数，然后再将拨盘6上的下一个数字对应的分度孔61对齐固定销15，再将固定销15插入该分度孔61就能完成操作。延续之前的实施例数据，例如，已经测得了光学多面棱体4第一面的数据，需要测试第二面，固定销15此时插入拨盘6的是数字2对应的分度孔61，则只需退出固定销15将拨盘6顺时针转动17圈，再顺时针转动拨盘6至数字3对应的分度孔61对齐固定销15，再将固定销15插入该数字3对应的分度孔61，即可精确的将光学多面棱体4切换至第二面对准准直光管13。
