一种轴类旋转刚度检测设备技术领域
本发明涉及轴类检测设备技术领域，更特别的，本发明涉及一种轴类旋转刚度检
测设备。
背景技术
目前，对于轴类刚度检测主要采用单纯的机械式吊砝码的方式，数据的处理采用
人工记录，且数据处理方面只挑选其中的某一点的单一数据，数据不连续且存在人为笔误，
其最终结果是测量误差大，准确度较低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种轴类旋转刚度检测设备，以解决现有技术中采用单纯
的机械式吊砝码的方式对轴类刚度进行检测，导致的检测结果测量误差较大且准确率低的
问题。
为达到上述目的，本发明提供了以下技术方案：
本发明公开了一种轴类旋转刚度检测设备，包括：第一夹持装置、角度编码器、扭
矩传感器、第二夹持装置、减速机、伺服电机、控制器以及数据采集卡，其中，
所述第一夹持装置、所述角度编码器、所述扭矩传感器、所述第二夹持装置、所述
减速机和所述伺服电机依次顺序连接并设置在工作台上；
所述第一夹持装置对轴进行夹持固定；
所述角度编码器获取所述轴转动的角度电信号；
所述扭矩传感器获取所述轴转动的扭矩电信号；
所述减速机和所述伺服电机通过所述第二夹持装置与所述扭矩传感器相连，为所
述检测设备的动力单元，带动所述第一夹持装置进行转动；
所述控制器控制所述减速机和所述伺服电机转动；
所述数据采集卡采集所述扭矩传感器的扭矩电信号和所述角度编码器的角度电
信号，所述扭矩电信号和所述角度电信号通过所述控制器得到角度-扭矩曲线。
优选的，所述检测设备还包括：
分别与所述扭矩传感器和所述第二夹持装置相连的飞轮；
与所述飞轮相连的砝码，所述飞轮和所述砝码对所述第一夹持装置施加转力矩。
优选的，所述检测设备还包括：分别与所述控制器和所述数据采集卡相连，对所述
角度-扭矩曲线进行显示的显示装置。
优选的，所述检测设备还包括：与所述显示装置相连，对所述角度-扭矩曲线进行
打印的打印装置。
其中，所述第一夹持装置具有两个钻夹头，对所述轴进行夹持固定。
其中，所述第二夹持装置具有一个钻夹头，对所述减速机进行夹持固定。
其中，所述钻夹头为弹簧夹头。
其中，所述角度编码器为角度传感器。
其中，所述第二夹持装置与所述减速机通过压帽固定连接。
其中，所述飞轮为盘式结构。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开了一种轴类旋转刚度检
测设备，包括：第一夹持装置、角度编码器、扭矩传感器、第二夹持装置、减速机、伺服电机、
控制器以及数据采集卡，控制器的测控软件控制伺服电机(正向/反向)带动角度传感器、扭
矩传感器产生实时的角度与扭矩变化，数据采集卡同步采集角度编码器和扭矩传感器的电
信号数据，并通过测控软件自动记录、处理数据，自动计算轴类刚度与滞后角度，根据采集
的电信号数据绘制角度-扭矩曲线，本发明通过自动对相关数据的采集和数据处理，代替了
人为采用吊砝码的方式对轴类刚度进行检测操作，避免了人为笔误，并减少了检测结果测
量误差以及提高了检测准确率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现
有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本
发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据
提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明公开的一种轴类旋转刚度检测设备实施例结构主视图；
图2为本发明公开的一种轴类旋转刚度检测设备另一实施例结构主视图；
图3为扭矩和角度曲线图；
图4为本发明实施例中提及的压帽结构示意图；
图5为本发明实施例提供的飞轮与砝码连接结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完
整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于
本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他
实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供的一种轴类刚度检测设备，其对相关数据通过软件自动连续采集，进
行软件自动计算和生成角度-力矩曲线，自动计算刚度与滞后角度，其测量误差小、数据准
确。
请参阅附图1，图1为本发明公开的一种轴类旋转刚度检测设备实施例结构主视
图。如图1所示，本发明公开了一种轴类旋转刚度检测设备，具体的包括：第一夹持装置1、角
度编码器2、扭矩传感器3、第二夹持装置4、减速机5、伺服电机6、控制器7以及数据采集卡8，
其中，
第一夹持装置1、角度编码器2、扭矩传感器3、第二夹持装置4、减速机5和伺服电机
6依次顺序连接并设置在工作台9上；第一夹持装置1对轴进行夹持固定；角度编码器2获取
轴转动的角度电信号；扭矩传感器3获取轴转动的扭矩电信号；减速机5和伺服电机6通过第
二夹持装置4与扭矩传感器3相连，为检测设备的动力单元，带动第一夹持装置1进行转动；
控制器7控制减速机5和伺服电机6转动；数据采集卡8采集扭矩传感器3的扭矩电信号和角
度编码器2的角度电信号，所述扭矩电信号和所述角度电信号通过所述控制器得到角度-扭
矩曲线。
本发明公开了一种旋转轴类刚度检测设备，包括：第一夹持装置、角度编码器、扭
矩传感器、第二夹持装置、减速机、伺服电机、控制器以及数据采集卡，控制器的测控软件控
制伺服电机(正向/反向)带动角度传感器、扭矩传感器产生实时的角度与扭矩变化，数据采
集卡同步采集相关角度编码器和扭矩传感器的电信号数据，并通过测控软件自动记录、处
理数据，自动计算轴类刚度与滞后角度，根据采集的电信号数据绘制角度-扭矩曲线，本发
明通过自动对相关数据的采集和数据处理，代替了人为采用吊砝码的方式对轴类刚度进行
检测操作，避免了人为笔误，并减少了检测结果测量误差以及提高了检测准确率。
请参阅附图2，图2为本发明公开的一种轴类旋转刚度检测设备另一实施例结构主
视图。如图2所示，本发明公开了一种轴类旋转刚度检测设备，具体的包括：第一夹持装置1、
角度编码器2、扭矩传感器3、第二夹持装置4、减速机5、伺服电机6、控制器7以及数据采集卡
8，其中，
第一夹持装置1、角度编码器2、扭矩传感器3、第二夹持装置4、减速机5和伺服电机
6依次顺序连接并设置在工作台9上；第一夹持装置1对轴进行夹持固定；角度编码器2获取
轴转动的角度电信号；扭矩传感器3获取轴转动的扭矩电信号；减速机5和伺服电机6通过第
二夹持装置4与扭矩传感器3相连，为检测设备的动力单元，带动第一夹持装置1进行转动；
控制器7控制减速机5和伺服电机6转动；数据采集卡8采集扭矩传感器3的扭矩电信号和角
度编码器2的角度电信号。
如图2所示，图2在图1的基础上，所述轴类旋转刚度检测设备还包括：分别与扭矩
传感器3和第二夹持装置4相连的飞轮10；与飞轮10相连的砝码11，飞轮10和砝码11对第一
夹持装置1施加转力矩。
如图2所示的轴类旋转刚度检测设备可以采用吊砝码检测与自动检测两种方式对
轴类旋转刚度进行检测，且吊砝码检测与自动检测两种模式可以自由更换，松开第二夹持
装置4后，可以将驱动部分取下，进行人工检测，以满足两种检测方式的转换，数据通过测控
软件自动连续采集，形成角度-力矩曲线，自动计算轴类刚度与滞后角度，测量误差小、数据
准确，另外，通过吊砝码实现自我校准功能。
其中，吊砝码检测:通过逐一加载砝码(正向/反向)的方式角度编码器对应产生相
应的角度变化，采集卡自动采集数据，采集的数据通过测控软件自动记录、处理数据,自动
计算刚度与滞后角度，绘制角度-扭矩曲线；自动检测：测控软件控制伺服电机(正向/反向)
带动角度传感器、扭矩传感器产生实时的角度与扭矩变化采集卡同步采集数据，采集的数
据通过测控软件自动记录、处理数据,自动计算刚度与滞后角度，绘制角度-扭矩曲线。
优选的，该轴类旋转刚度监检测备还可以包括：分别与控制器7和数据采集卡8相
连，对角度-扭矩曲线进行显示的显示装置；以及与显示装置相连，对角度-扭矩曲线进行打
印的打印装置。
其中，如图1和图2所示，第一夹持装置1具有两个钻夹头，对轴进行夹持固定；第二
夹持装置具有一个钻夹头，对减速机进行夹持固定。优选的，钻夹头为弹簧夹头。
其中，角度编码器为角度传感器。
优选的，第二夹持装置与减速机通过压帽12固定连接，图4所示。飞轮为盘式结构，
如图5所示。
具体的，如图4所示，松开此处压帽12使动力单元与机构断开，实行吊砝码检测；锁
紧此处压帽12使动力单元与机构连接，实行自动检测。
吊砝码检测：松开伺服电机与机构连接的压帽，如图4，动力单元与机构断开。给整
个检测系统通电后，用替代钻夹头方式的夹持装置夹牢待检测零件(轴类)(此时待测工件
通过夹持装置与角度编码器、扭矩传感器、飞轮结为一体)；飞轮为盘式结构，砝码通过钢绳
悬挂于飞轮上，如图5所示，经过飞轮的半径(力臂)对轴施加力矩；通过逐一加载砝码(正
向/反向)的方式使整个连接部分轴的旋转方向产生旋转(角度变化)、扭矩传感器通过主动
端(减速机端)带动从动端(工件端)旋转对应产生相应的电信号(扭矩变化)，同时角度编码
器对应产生相应的电信号(角度变化)，测控软件控制数据采集卡同时自动采集扭矩传感
器、角度编码器的电信号数据，数据采集卡采集的电信号数据通过测控软件的自动储存、处
理(计算刚度与滞后角度，绘制角度-扭矩曲线)、显示，通过查看显示屏检测结果或者打印
出检测结果直接读取数据。
自我校准功能：在上述逐一加载砝码时整个连接部分轴的旋转方向产生旋转扭矩
传感器通过主动端(减速机端)带动从动端(工件端)旋转对应产生相应的电信号(扭矩变
化)，数据采集卡采集的电信号数据通过测控软件自动储存、处理(计算扭矩)、显示，通过查
看、比对显示屏扭矩数据与所悬挂的砝码理论应产生的扭矩值，从而判断测量系统的准确
性能,然后通过控制软件系统置零,从而达到自我校准、校对功能。
自动检测：锁紧伺服电机与机构连接的压帽，如图4所示，动力单元与机构连接。给
整个检测系统通电后，用替代钻夹头方式的夹持装置夹牢待检测零件(轴类)(此时待测工
件通过夹持装置与角度编码器、扭矩传感器、飞轮、减速机、伺服电机结为一体)；测控软件
控制运动控制板卡的驱动模块驱动伺服电机(正向/反向)带动整个连接部分轴的旋转方向
产生旋转(角度变化)，扭矩传感器通过主动端(减速机端)带动从动端(工件端)旋转对应产
生相应的电信号(扭矩变化)，同时角度编码器对应产生相应的电信号(角度变化)，测控软
件控制数据采集卡同时自动采集角度编码器、扭矩传感器的电信号数据，数据采集卡采集
的电信号数据通过测控软件自动储存、处理(计算刚度与滞后角度，绘制角度-扭矩曲线)、
显示，通过查看显示屏检测结果或者打印出检测结果直接读取数据。
其中，测控软件控制数据采集卡自动采集扭矩传感器、角度编码器的电信号数据，
数据采集卡采集的电信号数据通过测控软件自动储存、绘制角度-扭矩曲线(右上角)、计算
曲线的刚度(曲线斜率)，如图3所示，计算任意扭矩时正反转时的角度差即滞后角度。通过
查看显示屏检测结果或者打印出检测结果直接读取数据。测控软件(处理软件)的处理：即
将同时刻采集的角度电压(电流、CDC)信号、扭矩电压(电流、CDC)信号分别绘制在角度—扭
矩坐标系中，并把各点的数据连接成曲线即得到的角度-扭矩曲线；连接成曲线后计算出曲
线的斜率即刚度；通过提取任意扭矩时正反转对应的角度差即滞后角度。
综上所述，本发明公开了一种轴类旋转刚度检测设备，包括：第一夹持装置、角度
编码器、扭矩传感器、第二夹持装置、减速机、伺服电机、控制器以及数据采集卡，控制器的
测控软件控制伺服电机(正向/反向)带动角度传感器、扭矩传感器产生实时的角度与扭矩
变化，数据采集卡同步采集相关角度编码器和扭矩传感器的电信号数据，并通过测控软件
自动记录、处理数据，自动计算轴类刚度与滞后角度，根据采集的电信号数据绘制角度-扭
矩曲线，本发明通过自动对相关数据的采集和数据处理，代替了人为采用吊砝码的方式对
轴类刚度进行检测操作，避免了人为笔误，并减少了检测结果测量误差以及提高了检测准
确率；另外，本发明提供的轴类刚度检测设备可以实现采用吊砝码检测与自动检测两种方
式对轴类刚度进行检测，且吊砝码检测与自动检测两种模式可以自由更换。
需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重
点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。
对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的
一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明
将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一
致的最宽的范围。