用于重载机械臂关节样机测试的载荷加载系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种用于重载机械臂关节样机测试的载荷加载系统，包括加载轴组件、剪力及弯矩加载组件和扭矩加载组件。加载轴组件包括依次相连的主加载轴和副加载轴。剪力及弯矩加载组件包括关节轴承和支臂一；所述关节轴承套设在主加载轴上，支臂一套设在关节轴承上。扭矩加载组件包括支臂二；所述支臂二的中部与副加载轴固定连接，支臂二的上、下两端分别设有用于连接动力装置的连接部。本实用新型专利技术用于在重载机械臂关节测试过程中，对关节样机进行扭矩以及弯矩、剪力的加载模拟，结构简单、易于控制和制造的特点。易于控制和制造的特点。易于控制和制造的特点。

【技术实现步骤摘要】
用于重载机械臂关节样机测试的载荷加载系统


[0001]本技术涉及托克马克装置重载机械臂关节样机测试，具体涉及一种用于重载机械臂关节样机测试的载荷加载系统。

技术介绍

[0002]受控核聚变的物理研究和技术发展已经持续超过60年，聚变能被认为是最具潜力永久、稳定的清洁能源。托卡马克装置是实现受控核聚变的重要途径。装置运行时，真空室内部存在高温、高真空、强磁场和强辐射等恶劣、极端条件，人员不宜进入，需要使用多功能重载机械臂遥操作系统。
[0003]托卡马克装置多功能重载机械臂遥操作系统具有6个自由度，长度为11米，末端负载2吨，重复定位精度
±
10mm。机械臂复杂而且庞大，造价高昂。为了验证多功能重载机械臂设计方案的工程可行性，需要制造机械臂的关键关节，并进行测试和验证，为完整机械臂的研发提供技术参考。
[0004]目前，常见的关节测试平台包括以下几种：国内开展的典型研究如用于大型空间机械臂关节性能测试平台的研究、用于模拟和测试大型混凝土泵车结构件的6自由度加载平台研究、模拟舵机在飞行器飞行时舵面所受到气动载荷的舵机测试平台、建筑行业模拟地震对建筑物破坏机理的地震加载平台研究等。大型空间机械臂关节性能测试平台可实现载荷较小，无法用于托卡马克装置遥操作多功能重载机械臂关键关节样机测试。用于模拟和测试大型混凝土泵车结构件的6自由度加载平台为6自由度液压驱动并联机构，成本极高，设备体积大。模拟地震对建筑物破坏机理的地震加载平台用于模拟地震波对建筑的冲击作用，不能同时具备扭矩、弯矩和剪力的加载功能。
[0005]因此，需要设计一种适用于托卡马克装置的用于重载机械臂关节样机测试的液压载荷加载系统。

技术实现思路

[0006]本技术的目的在于提供一种用于重载机械臂关节样机测试的载荷加载系统，该测试平台使用液压系统作为载荷加载的方式，具有载荷大、精度高的特点，相较于电动加载方式有效降低了成本，简化了结构、易于制造。
[0007]为实现上述目的，本技术采用了以下技术方案：
[0008]用于重载机械臂关节样机测试的载荷加载系统，包括加载轴组件、剪力及弯矩加载组件和扭矩加载组件。所述加载轴组件包括依次相连的主加载轴和副加载轴，所述副加载轴包括加载轴A和加载轴B；所述剪力及弯矩加载组件包括关节轴承和支臂一；所述关节轴承套设在主加载轴上，支臂一套设在关节轴承上；所述扭矩加载组件包括支臂二；所述支臂二的中部与副加载轴固定连接，支臂二的上、下两端分别设有用于连接动力装置的连接部。
[0009]所述主加载轴的一端连接关节样机，另一端与加载轴A的一端相连，加载轴A的另
一端与加载轴B相连。
[0010]所述加载轴A和加载轴B通过联轴器相连，所述联轴器可采用十字滑块联轴器。
[0011]所述支臂一通过关节轴承与主加载轴转动配合。
[0012]所述支臂一下方设有用于连接动力装置的连接部，支臂一下方安装有测力传感器，用于剪力及弯矩的测量；同时，在主加载轴与加载轴A之间设有扭矩传感器，用于扭矩的测量。
[0013]所述支臂一的数量为两个，从左向右依次套设在关节轴承上。
[0014]本技术的载荷加载系统设置了剪力及弯矩加载单元和扭矩加载单元，分别进行剪力及弯矩加载和扭矩加载，可以实时同时对被测关节进行变化载荷谱的弯扭复合加载。本技术用于在重载机械臂关节测试过程中，对关节样机进行扭矩以及弯矩、剪力的加载模拟，结构简单，制造成本低，载荷大、精度高。
附图说明
[0015]图1是本技术的俯视结构示意图；
[0016]图2是图1的A
‑
A向剖视图。
[0017]其中：
[0018]1、支臂二，2、测力传感器，3、加载轴B，4、半联轴器一，5、十字滑块，6、半联轴器二，7、加载轴A，8、扭矩传感器，9和12、支臂一，10和13、关节轴承，11、主加载轴，14、关节样机的输出法兰，15、关节样机，16、关节样机连接器。
具体实施方式
[0019]下面结合附图对本技术做进一步说明：
[0020]如图1
‑
图2所示，本技术的一种用于重载机械臂关节样机测试的载荷加载系统，包括加载轴组件、剪力及弯矩加载组件和扭矩加载组件。其中，加载轴组件包括依次相连的主加载轴11和副加载轴，副加载轴包括加载轴A7和加载轴B3；剪力及弯矩加载组件包括关节轴承10、13和支臂一9、12，关节轴承套设在主加载轴11上，支臂一套设在关节轴承上；支臂一通过关节轴承与主加载轴11转动配合；同时支臂一下方设有用于连接动力装置的连接部，动力装置可以采用传统的液压或气压或其他方式，其可带动支臂一动作而引起主加载轴11的动作从而对关节样机形成剪力及弯矩力；支臂一下方还安装有测力传感器2，可用于剪力及弯矩的测量；
[0021]扭矩加载组件包括支臂二1；所述支臂二1的中部与副加载轴固定连接，支臂二1的上、下两端分别设有用于连接动力装置的连接部，支臂二1能够在动力装置的带动下转动，继而带动加载轴的转动对关节样机15形成扭矩力，同时在主加载轴与加载轴A7之间设有扭矩传感器8，可用于扭矩的测量。动力装置可以采用传统的液压或气压或其他方式。
[0022]具体地，主加载轴11的一端连接关节样机15，另一端与加载轴A7的一端相连，加载轴A7的另一端与加载轴B3相连。加载轴A7和加载轴B3通过联轴器相连，联轴器可采用十字滑块5与半联轴器一4、半联轴器二6结合定位方式。支臂一9、12通过关节轴承10、13与主加载轴11转动配合。
[0023]多功能重载机械臂作业过程中，关键关节受到的剪力和弯矩的变化具有确定的函
数关系，弯矩与扭矩的数值变化相对独立。因此，本技术分别设计用于扭矩加载的扭矩加载机构(即扭矩加载组件)、用于剪力弯矩加载的剪力及弯矩加载机构(即剪力及弯矩加载组件)，且二者的加载过程相对独立。
[0024]本技术的工作原理为：
[0025]弯矩加载时，支臂一下方的动力装置产生推拉力，推拉力之和模拟关节样机所受剪力，二者力矩之和模拟关节样机所受弯矩，剪力及弯矩通过主加载轴11作用至关节样机15输出端，关节样机15安装到关节样机连接器16上；扭矩加载时，支臂二两端的动力装置产生推拉力，支臂二转动带动加载轴B 3，形成的扭矩通过加载轴A 7和主加载轴11作用至关节样机15输出端，模拟关节样机15所受扭矩。
[0026]以上所述的实施例仅仅是对本技术的优选实施方式进行描述，并非对本技术的范围进行限定，在不脱离本技术设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本技术的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本技术权利要求书确定的保护范围内。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.用于重载机械臂关节样机测试的载荷加载系统，其特征在于：包括加载轴组件、剪力及弯矩加载组件和扭矩加载组件；所述加载轴组件包括依次相连的主加载轴和副加载轴，所述副加载轴包括加载轴A和加载轴B；所述剪力及弯矩加载组件包括关节轴承和支臂一；所述关节轴承套设在主加载轴上，支臂一套设在关节轴承上；所述扭矩加载组件包括支臂二；所述支臂二的中部与副加载轴固定连接，支臂二的上、下两端分别设有用于连接动力装置的连接部。2.根据权利要求1所述的用于重载机械臂关节样机测试的载荷加载系统，其特征在于：所述主加载轴的一端连接关节样机，另一端与加载轴A的一端相连，加载轴A的另一端与加载轴B相连。3.根据权利要求2所述的用于重载机械...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚达毛，王岩，白晓伟，许铁军，
申请(专利权)人：中国科学院合肥物质科学研究院，
类型：新型
国别省市：