CN106370420A - 一种电封闭式减速器加速寿命试验系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及减速器的寿命实验，公开一种电封闭式减速器加速寿命试验系统，包括基座平台和控制中心，基座平台上设有驱动电机，基座平台上还设有负载电机、第一减速器和第二减速器，驱动电机与第一减速器连接，负载电机与第二减速器连接，第一减速器与第二减速器连接，驱动电机和负载电机都与控制中心连接。本发明采用两台传动性能相同的减速器相互连接，以实现使用较小的驱动功率完成大功率减速器的实验，驱动电机用于驱动第一减速器，负载电机用于驱动第二减速器，控制中心用于采集实验数据和控制实验输出的参数。

Description

一种电封闭式减速器加速寿命试验系统

技术领域

本发明涉及减速器的寿命实验，尤其涉及一种电封闭式减速器加速寿命试验系统。

背景技术

减速器是一种最为常用的摆线类精密减速器，具有结构紧凑、运动精度高、传动比大、承载能力高、振动小、噪声低和能耗低等优点，主要应用于工业机器人关节部位，一般的工业机器人具有多个自由度，每个关节处减速器的工作寿命直接影响工业机器人的整体工作年限。

随着工业生产自动化和精密化程度的不断提高，工业机器人的需求量快速增加，开发和研制高性能的减速器就越发重要。在减速器研发和加工制造过程中，寿命试验是验证减速器可靠性的重要手段，由于在额定转矩、额定输出转速下运转直至薄弱环节失效，一般需要6000小时。因此，为了缩短试验周期而在不改变失效模式和失效机理的条件下，采用比正常工况条件严酷的条件(如增大产品承受的应力、提高环境温度、加快转速等)进行的试验称为加速寿命试验。

发明内容

本发明针对现有技术中寿命时间长、工况严酷的缺点，提供一种电封闭式减速器加速寿命试验系统。

为了解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案得以解决：

一种电封闭式减速器加速寿命试验系统，包括基座平台和控制中心，基座平台上设有驱动电机，基座平台上还设有负载电机、第一减速器和第二减速器，驱动电机与第一减速器连接，负载电机与第二减速器连接，第一减速器与第二减速器连接，驱动电机和负载电机都与控制中心连接；基座平台上还固定有第一支架和第二支架，第一支架上设有用于固定第一减速器的第一安装孔，第二支架上设有用于固定第二减速器的第二安装孔。本发明采用两台传动性能相同的减速器相互连接，以实现使用较小的驱动功率完成大功率减速器的实验，驱动电机用于驱动第一减速器，负载电机用于驱动第二减速器，控制中心用于采集实验数据和控制实验输出的参数。

作为优选，还包括固定第一减速器的第一连接板和固定第二减速器的第二连接板，基座平台上还固定有第一支架和第二支架，第一支架上设有第一安装孔，第二支架上设有第二安装孔，第一连接板固定在第一支架上，第二连接板固定在第二支架上，基座平台上还设有固定板，第一支架和第二支架都固定安装在固定板上。第一支架和第二支架分别用于安装固定第一连接板和第二连接板，从而使得第一减速器和第二减速器能够稳定的固定在基座平台上，更换第一连接板和第二连接板内部的开孔尺寸就可以更换不同功率大小的第一减速器和第二减速器，从而使得本实验系统可以测试不同型号的减速器，实验系统的通用性强，第一支架和第二支架都安装在固定板上，固定板又固定在基座平台上，从而使得第一减速器和第二减速器固定更加的牢靠和平稳。

作为优选，还包括第一联轴器，第一联轴器的一端与驱动电机连接，第一联轴器的另一端与第一减速器连接。第一联轴器具有缓冲、减震和提高驱动电机输出轴的动态性能的作用。

作为优选，还包括第二联轴器，第二联轴器的一端与第一联轴器连接，第二联轴器的另一端与第一减速器连接。第二联轴器具有缓冲、减震的作用，以及更加稳定的传递驱动电机输出的动力。

作为优选，基座平台上设有第三支架，第三支架上固定有第一扭矩转速传感器，第一扭矩转速传感器检测驱动电机的输出参数并发送给控制中心，第一扭矩转速传感器的一端与第一联轴器连接，第一扭矩转速传感器的另一端与第二联轴器连接。第三支架用于固定第一扭矩转速传感器，第一扭矩转速传感器可以时时检测驱动电机输出的扭矩和转速等参数，同时将这些参数反馈给控制中心，控制中心可以根据实验数据对驱动电机输出的扭矩和转速进行相应的调整。

作为优选，还包括第三联轴器，第三联轴器的一端与负载电机连接，第三联轴器的另一端与第二减速器连接。第三联轴器具有缓冲、减震和提高负载电机输出轴的动态性能的作用。

作为优选，还包括第四联轴器，第四联轴器的一端与第三联轴器连接，第四联轴器的另一端与第二减速器连接。第四联轴器具有缓冲、减震的作用，以及更加稳定的传递负载电机输出的动力。

作为优选，基座平台上设有第四支架，第四支架上固定有第二扭矩转速传感器，第二扭矩转速传感器检测负载电机的输出参数并发送给控制中心，第二扭矩转速传感器的一端与第三联轴器连接，第一扭矩转速传感器的另一端与第四联轴器连接。第四支架用于固定第二扭矩转速传感器，第二扭矩转速传感器可以时时检测负载电机输出的扭矩和转速等参数，同时将这些参数反馈给控制中心，控制中心可以根据实验数据对负载电机输出的扭矩和转速进行相应的调整。

作为优选，控制中心包括控制单元和数据采集处理单元，控制单元包括控制驱动电机的第一变频器、控制负载电机的第二变频器、括控制第一变频器和第二变频器的PLC控制器，第一变频器和第二变频器连接，数据采集处理单元包括计算机和数据采集卡，数据采集卡接收第一扭矩转速传感器和第二扭矩转速传感器检测的数据并将数据发送给计算机。控制单元实现驱动电机的转速控制和负载电机的加载控制，同时采用第一变频器和第二变频器共直流母线的形式实现电封闭技术，并具备自动加载功能，数据采处理单元用于采集和处理第一扭矩转速传感器的数据和第二扭矩转速传感器的数据。

作为优选，还包括第一输出轴和第二输出轴，第一减速器和第二减速器之间设有第五联轴器，第五联轴器的一端通过第一输出轴与第一减速器连接，第五联轴器的另一端通过第二输出轴与第二减速器连接。第五联轴器为紧密联轴器，第五联轴器具有缓冲、减震和提高轴系的动态性能的作用。

本发明由于采用了以上技术方案，具有显著的技术效果：本发明适用范围广，较传统的开放式试验台，虽然控制系统复杂、成本高，但有易于实现自动化、工作可靠、能耗低等优点，其电反馈能量可以节省85％左右的电力，是一种高效的试验方式，通过试验使减速器可能存在的缺陷和薄弱环节充分暴露，以便进一步的研究和提出优化、改进意见，最终达到提高所开发减速器综合性能的目的。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

以上附图中各数字标号所指代的部位名称如下：其中，1—基座平台、2—控制中心、3—驱动电机、4—负载电机、5—第一减速器、6—第二减速器、7—第一连接板、8—第二连接板、9—第一支架、10—第二支架、11—第一联轴器、12—第二联轴器、13—第三支架、14—第一扭矩转速传感器、15—第三联轴器、16—第四联轴器、17—第四支架、18—第二扭矩转速传感器、19—控制单元、20—数据采集处理单元、21—第一变频器、22—第二变频器、23—PLC控制器、24—计算机、25—数据采集卡、26—第一输出轴、27—第二输出轴、28—第五联轴器、29—固定板、30—第一输入端盖、31—第一输入轴、32—第二输入端盖、33—第二输入轴、34—接线盒、35—显示屏。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步详细描述。

实施例1

一种电封闭式减速器加速寿命试验系统，如图1所示，包括基座平台1和控制中心2，基座平台1上设有驱动电机3，基座平台1上还设有负载电机4、第一减速器5和第二减速器6，驱动电机3输出轴轴线与负载电机4输出轴轴线在同一直线上，本实施例的第一减速器5和第二减速器6都为RV减速器，驱动电机3和负载电机4均为变频调速交流异步电机，驱动电机3与第一减速器5连接，驱动电机3用于驱动第一减速器5，负载电机4与第二减速器6连接，负载电机4用于驱动第二减速器6，第一减速器5与第二减速器6连接，驱动电机3和负载电机4都与控制中心2连接，控制中心2内设有监控第一减速器5的数据和第二减速器6的数据的显示屏35，显示屏35为磨砂触摸显示屏，该显示屏35不会沾染灰尘和操作员的指纹，方便操作员观察。

还包括固定第一减速器5的第一连接板7和固定第二减速器6的第二连接板8，第一连接板7上设有第一安装孔，第一安装孔用于安装固定第一减速器5，第二连接板8上设有第二安装孔，第二安装孔用于安装固定第二减速器6，基座平台1上还固定有第一支架9和第二支架10，本实施例基座平台1上还设有固定板29，固定板29固定在基座平台1上，第一支架9和第二支架10都固定在固定板29上，从而第一支架9和第二支架10能够更加的稳定，第一支架9上设有第一安装孔，第二支架10上设有第二安装孔，第一连接板7固定在第一支架9上，第二连接板8固定在第二支架10上。

还包括第一联轴器11，第一联轴器11的一端与驱动电机3连接，第一联轴器11与驱动电机3的输出固定连接，第一联轴器11的另一端与第一减速器5连接。

还包括第二联轴器12，第二联轴器12的一端与第一联轴器11连接，第二联轴器12的另一端与第一减速器5连接，第一减速器5端部设有第一输入端盖30，第一减速器5一端安装在第一输入端盖30内，其另一端伸出第一连接板7，第一输入端盖30用于将第一减速器5固定在第一连接板7上，第一减速器5与第二联轴器12之间设有第一输入轴31，第一输入轴31与第二联轴器12固定连接，第一输入轴31伸入第一输入端盖30并与第一减速器5固定连接。

基座平台1上设有第三支架13，第三支架13上固定有第一扭矩转速传感器14，第一扭矩转速传感器14检测驱动电机3的输出参数并发送给控制中心2，第一扭矩转速传感器14的一端与第一联轴器11连接，第一扭矩转速传感器14的另一端与第二联轴器12连接，第一扭矩转速传感器14均与第一联轴器11和第二联轴器12固定连接。

还包括第三联轴器15，第三联轴器15的一端与负载电机4连接，第三联轴器15与负载电机4的输出轴固定连接，第三联轴器15的另一端与第二减速器6连接。

还包括第四联轴器16，第四联轴器16的一端与第三联轴器15连接，第四联轴器16的另一端与第二减速器6连接，第二减速器6端部设有第二输入端盖32，第二减速器6一端安装在第二输入端盖32内，其另一端伸出第二连接板8，第二输入端盖32用于将第二减速器6固定在第二连接板8上，第二减速器6与第四联轴器16之间设有第二输入轴33，第二输入轴33与第四联轴器16固定连接，第二输入轴33伸入第二输入端盖32并与第二减速器6固定连接。

还包括接线盒34，基座平台1上设有第四支架17，第四支架17上固定有第二扭矩转速传感器18，第二扭矩转速传感器18检测负载电机4的输出参数并发送给控制中心2，第二扭矩转速传感器18的一端与第三联轴器15连接，第一扭矩转速传感器14的另一端与第四联轴器16连接，第二扭矩转速传感器18均与第三联轴器15和第四联轴器16固定连接，第一扭矩转速传感器14的数据线和第二扭矩转速传感器18的数据线都汇入到接线盒34中，方便安装第一扭矩转速传感器14的数据线和第二扭矩转速传感器18的数据线。

控制中心2包括控制单元19和数据采集处理单元20，整个控制单元19可以试验第一减速器5疲劳寿命试验的操作和程序控制，能根据不同的载荷对第二减速器6进行加载，方便地调节第一减速器5和第二减速器6的转矩、转速等参数，具有显示实时试验过程、试验结果等功能，并能对试验系统故障进行监测，数据采集处理单元19可实现对第一扭矩转速传感器14的信号和第二扭矩转速传感器18的信号进行同步采集，由程序进一步处理即可得到第一减速器5和第二减速器6的传动效率，控制单元19包括控制驱动电机3的第一变频器21、控制负载电机4的第二变频器22、括控制第一变频器21和第二变频器22的PLC控制器23，PLC控制器23实现驱动电机3和负载电机4的转矩、转速的自动加载功能，第一变频器19和第二变频器22连接，驱动电机3由工作在转速模式的第一变频器21控制，负载电机4由另一台工作在转矩模式的第二变频器22控制，第一变频器21和第二变频器22之间共用直流母线，使负载电机4相当于一台“发电机”，其产生的电能通过电封闭技术进行回馈，数据采集处理单元20包括计算机24和数据采集卡25，数据采集卡25为NI数据采集卡，数据采集卡25接收第一扭矩转速传感器14和第二扭矩转速传感器18检测的数据并将数据发送给计算机24，数据采集处理单元20采用虚拟仪器技术及高精度数据采集卡25实时采集第一扭矩转速传感器14和第二扭矩转速传感器18的试验数据，将被测第一减速器5和第二减速器6的转矩、转速等信号通过数据采集卡25输入到计算机24内，运用相关的试验结果处理和分析方法及手段，借助LabVIEW所编制的软件系统评估第一减速器5的寿命、传动效率等性能，并对试验结果进行存储和生成报表等处理，PLC控制器23采用Profibus通讯模式，配套通讯卡为RPBA-01；PLC控制器23与计算机24通讯采用MPI通讯模式，配套MPI通讯卡为CP5611，自动加载功能具体实施方式为计算机24安装编程软件STEP7和监控软件WinCC，通过STEP7负责驱动电机3和负载电机4的正/反转、转速、转矩的精确控制，同时WinCC监控驱动电机3和负载电机4的转速、转矩、电流及试验加载时间。

还包括第一输出轴26和第二输出轴27，本身实施例第一输出轴26的轴线与第二输出轴27的轴线在同一直线上，第一减速器5和第二减速器6之间设有第五联轴器28，第五联轴器28为精密联轴器，第五联轴器28的一端通过第一输出轴26与第一减速器5连接，第五联轴器28的另一端通过第二输出轴27与第二减速器6连接，第五联轴器28均与第一输出轴26和第二输出轴27固定连接。

总之，以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所作的均等变化与修饰，皆应属本发明专利的涵盖范围。

Claims (10)

1.一种电封闭式减速器加速寿命试验系统，包括基座平台(1)和控制中心(2)，基座平台(1)上设有驱动电机(3)，其特征在于：基座平台(1)上还设有负载电机(4)、第一减速器(5)和第二减速器(6)，驱动电机(3)与第一减速器(5)连接，负载电机(4)与第二减速器(6)连接，第一减速器(5)与第二减速器(6)连接，驱动电机(3)和负载电机(4)都与控制中心(2)连接；基座平台(1)上还固定有第一支架(9)和第二支架(10)，第一支架(9)上设有用于固定第一减速器(5)的第一安装孔，第二支架(10)上设有用于固定第二减速器(6)的第二安装孔。

2.根据权利要求1所述的一种电封闭式减速器加速寿命试验系统，其特征在于：还包括固定第一减速器(5)的第一连接板(7)和固定第二减速器(6)的第二连接板(8)，第一连接板(7)固定在第一支架(9)上，第二连接板(8)固定在第二支架(10)上，基座平台(1)上还设有固定板(29)，第一支架(9)和第二支架(10)都固定安装在固定板(29)上。

3.根据权利要求1所述的一种电封闭式减速器加速寿命试验系统，其特征在于：还包括第一联轴器(11)，第一联轴器(11)的一端与驱动电机(3)连接，第一联轴器(11)的另一端与第一减速器(5)连接。

4.根据权利要求3所述的一种电封闭式减速器加速寿命试验系统，其特征在于：还包括第二联轴器(12)，第二联轴器(12)的一端与第一联轴器(11)连接，第二联轴器(12)的另一端与第一减速器(5)连接。

5.根据权利要求4所述的一种电封闭式减速器加速寿命试验系统，其特征在于：基座平台(1)上设有第三支架(13)，第三支架(13)上固定有第一扭矩转速传感器(14)，第一扭矩转速传感器(14)检测驱动电机(3)的输出参数并发送给控制中心(2)，第一扭矩转速传感器(14)的一端与第一联轴器(11)连接，第一扭矩转速传感器(14)的另一端与第二联轴器(12)连接。

6.根据权利要求5所述的一种电封闭式减速器加速寿命试验系统，其特征在于：还包括第三联轴器(15)，第三联轴器(15)的一端与负载电机(4)连接，第三联轴器(15)的另一端与第二减速器(6)连接。

7.根据权利要求6所述的一种电封闭式减速器加速寿命试验系统，其特征在于：还包括第四联轴器(16)，第四联轴器(16)的一端与第三联轴器(15)连接，第四联轴器(16)的另一端与第二减速器(6)连接。

8.根据权利要求7所述的一种电封闭式减速器加速寿命试验系统，其特征在于：基座平台(1)上设有第四支架(17)，第四支架(17)上固定有第二扭矩转速传感器(18)，第二扭矩转速传感器(18)检测负载电机(4)的输出参数并发送给控制中心(2)，第二扭矩转速传感器(18)的一端与第三联轴器(15)连接，第一扭矩转速传感器(14)的另一端与第四联轴器(16)连接。

9.根据权利要求8所述的一种电封闭式减速器加速寿命试验系统，其特征在于：控制中心(2)包括控制单元(19)和数据采集处理单元(20)，控制单元(19)包括控制驱动电机(3)的第一变频器(21)、控制负载电机(4)的第二变频器(22)、括控制第一变频器(21)和第二变频器(22)的PLC控制器(23)，第一变频器(19)和第二变频器(22)连接，数据采集处理单元(20)包括计算机(24)和数据采集卡(25)，数据采集卡(25)接收第一扭矩转速传感器(14)和第二扭矩转速传感器(18)检测的数据并将数据发送给计算机(24)。

10.根据权利要求1所述的一种电封闭式减速器加速寿命试验系统，其特征在于：还包括第一输出轴(26)和第二输出轴(27)，第一减速器(5)和第二减速器(6)之间设有第五联轴器(28)，第五联轴器(28)的一端通过第一输出轴(26)与第一减速器(5)连接，第五联轴器(28)的另一端通过第二输出轴(27)与第二减速器(6)连接。