机器人用减速器性能（效率及刚度等）试验台
(母线回馈式交流伺服电加载）
（LDJ-100N.m、LDJ-1000N.m、LDJ-5000N.m三套）
参考标准：GB/T30819-2014【机器人用谐波齿轮减速器】国家标准
GB/T14118-1993【谐波传动减速器】
JB/T5558-2015《减（增）速器试验方法》
以及国外知名减速器产品样本（NabtescoRV系列技术资料集等）
一、概述：
1.机器人减速器试验台技术参数
1)测量参数及精度:
a.扭矩测量：±0.1%F.S
b.转速测量：±0.1%F.S
c.角度测量：±2角秒；
d.传感器：进口德国HBM、进口瑞士KISTLER、进口德国海德汉及以上品牌；
e.传感器有检测报告和计量合格证书；
f.减速器输入输出连接端轴线同轴度≤0.05mm；
g.试验台平面度≤0.1mm。
2)常用机器人减速器参数：
| 序号 | 类型 | 输出功率 (W) | 减速比 | 输出端 额定转矩 （Nm） | 输入转速 (r/min) | 输出转速 (r/min) |
| 1 | 谐波减速器 | 50 | 100 | 24 | 2000 | 20 |
| 2 | 谐波减速器 | 105 | 50 | 25 | 2000 | 40 |
| 3 | 谐波减速器 | 76 | 80 | 29 | 2000 | 25 |
| 4 | 谐波减速器 | 89 | 80 | 34 | 2000 | 25 |
| 5 | 谐波减速器 | 163 | 50 | 39 | 2000 | 40 |
| 6 | 谐波减速器 | 84 | 100 | 40 | 2000 | 20 |
| 7 | 谐波减速器 | 165 | 80 | 63 | 2000 | 25 |
| 8 | 谐波减速器 | 215 | 80 | 82 | 2000 | 25 |
| 9 | RV减速器 | 253 | 161 | 167 | 2415 | 15 |
| 10 | RV减速器 | 647 | 153 | 412 | 2295 | 15 |
| 11 | RV减速器 | 647 | 164.07 | 412 | 2461.05 | 15 |
| 12 | RV减速器 | 1847 | 147 | 1176 | 2205 | 15 |
| 13 | RV减速器 | 1924 | 161 | 1225 | 2415 | 15 |
2.试验台主要特点介绍
机器人减速器试验台由LDJ交流伺服电加载器、扭矩/角度等高精度检测传感器及其仪器、计算机测控系统和机械台架系统组成，它具有以下主要特点：
1)加载方式
采用交流伺服电加载方式。该加载用西门子最新最先进的集V/F变频伺服为一体的S120伺服系统组成，该加载器可以四象限运行（满足伺服电机正转/反转、正向加载/反向加载、加速/制动、电动/制动等等工况要求）、响应快（2-5ms）、精度高。
2)角度测量
配置德知名品牌进口HAIDEHAN高精度角度传感器，以满足机器人减速器背隙、空程、刚度等试验时对角度的高精度测试。
3)双量程扭矩传感器
配置知名品牌KISTELER进口双量程扭矩传感器。满足减速器试验时大跨度扭矩测试要求。
4)可远程监控的
计算机测控系统：试验台配置的计算机测试控制系统，操作简单方便，实时数字和曲线显示美观清晰，历史数据存储回放输出，而且可以远程监视和控制等等。
二、试验台示意框图：
1.齿隙及角度测量
空程、背隙、刚度、传动误差试验都需要对微小角度进行测量，根据标准要求，背隙试验要求测量输入端角度，传动误差试验需要测量输入+输出角度，刚度试验需要测试输出端角度，背隙试验要求测试10角秒角度，其他空程、刚度试验要求进行1角分测试。因此背隙试验需要采用2角秒角度传感器，空程、刚度试验需要采用10-20角秒角度传感器。
传统方法采用光学分度头或者光栅式传动链误差测试仪测试，但其价格非常昂贵，使用安装不方便；一般角度传感器有很难达到秒级角度测试。经过仔细研究和调查，我们建议采用德进口heidenhan高精度光栅式角度传感技术。从成本考虑选用±2秒角和±10秒角角度传感作为角度传感元件。
微小齿隙和角度的检测精度不仅取决于高精度的角度传感器，而且与被试减速器和角度传感器安装工装部件的制造和安装调试密不可分。
本方案采用德进口HAIDEHAN知名品牌角度传感器，其精度达±2角秒以上。
四、试验项目及试验方法
1.空载试验
将安装好的减速器在额定转速下正、反空载运行各2h。
2.负载试验、效率试验：
在额定转速下，按额定负载的25%、50%、75%和100%，逐级加载，25%、50%、75%负载运转时间20分钟，100%额定负载运行2h，反向进行同样的操作。在各工况下计算机采集输入端及输出端扭矩转速，从而得到功率、效率，并绘制各负荷—扭矩、效率曲线。
效率测量采用直接测量法，通过输入端和输出端进口双量程扭矩传感器直接测量出输入端和输出端扭矩，进而得出效率。扭矩传感器采用进口双量程扭矩传感器，以保证小扭矩测量的精度要求。
3.扭转刚度试验
输入端固定；输出端通过DJZJ-500电回馈加载器恒扭矩加载；
通过输出端角度传感器和扭矩传感器测量正反各加载扭矩下的扭角；
计算机采集并绘制如下扭矩---角度曲线：
图一扭转刚度特性图
4.空程试验
刚度试验时测得输入端固定，输出端通过DJZJ交流伺服电加载器加载±3%时，测取其扭转角度。
（见图一）
5.背隙试验（在传动误差试验台上完成）
将输出端与减速器壳体固定；
在输入端通过DJZJ加载器施加±4%额定转矩，顺时针和逆时针方向旋转时,减速机输入端有一个微小的角位移,此角位移就是背隙；
4%加载可以采用DJZJ母线回馈加载系统的驱动端设为恒扭矩方式加载；
背隙测量要求采用±2秒进口角度传感器测量以满足精度要求。
6.传动误差试验（在传动误差试验台上完成）
利用输入端和输出端的高精度角度传感器测量输入和输出端角度；
输出端相对于输入端理论角度与实际角度之差即为传动误差；
可以空载转动或加载工况下完成。试验结果绘制至少一转中各角度的角度误差曲线。
传动精度为空程和传动误差的合称。
图二传动误差曲线
7.启动扭矩试验
启动扭矩测试有两种方法。
方法一：按RV减速机资料介绍和按GB/T30819-2014机器人谐波齿轮减速器国家标准，从输出端（低速端）空载驱动测试，该方法测试扭矩大，测试容易，可以在加载试验台器上完成。
方法二：老标准，从输入端启动，该方法测试扭矩小（在0.13-0.86N.m之间），如此小扭矩需要设
置一个专门用于启动扭矩测试的小扭矩试验台（djzj-11N.m）。
鉴于方法一简单，我们建议采用方法一，即可在加载试验台上完成启动扭矩测试。试验时，输入端空载，输出端DJZJ加载器设为恒扭矩加载方式，缓慢加载，直至输入端开始转动瞬间，测取输出端扭矩即为启动扭矩（输出端）。启动扭矩试验需要对输入端转速和输出端扭矩进行高速瞬态检测，湖湘加载的200微妙快速检测技术可以满足启动瞬间扭矩和转速（或输入端角度传感器之角度变化）的检测需要。
8.超载试验
按照标准要求4倍额定扭矩超载试验。我们可以在大一档的加载试验台上完成超载试验，特大超载扭矩试验建议设置一台大扭矩加载试验台，专门用于大扭矩超载试验和大扭矩疲劳寿命试验。当然我们也可以采用我们通常采用的冲击扭矩试验台来完成超载试验，一缩短试验时间。本方案暂时不考虑此台，假若用户一定需要，再商讨后决定。
9.可靠性（寿命）试验
本试验台考虑了可靠性（寿命）试验要求，用户可以以表格的方式设置自动工况程序，试验台将按要求自动运行寿命试验过程。
本试验台计按S1工作制设计，允许长时间运行寿命试验。
10.电机的环境适应试验（高低温、振动、冲击、湿热等等）需要配置相应环境试验装置，例如高低温试验箱、湿热试验箱、振动台等。本方案没有配置。
