CN108036938A - 一种工业机器人用减速机振动试验台及试验方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及工业机器人减速机技术领域，尤其是一种工业机器人用减速机振动试验台及试验方法，包括驱动电动机、振动传感器、减速机、加载装置、多功能数据采集系统和计算机，驱动电动机通过联轴器连接振动传感器，振动传感器通过联轴器连接减速机，减速机通过联轴器连接加载装置，减速机和振动传感器均通过程控线连接多功能数据采集系统，多功能数据采集系统通过线缆连接计算机本发明有益效果：本发明的减速器回转传动精度误差测量方法计算简单，测量参数少，求得其回转传动误差较为简便；试验台具有测量精度高，结构简单，操作简易的特点。

Description

一种工业机器人用减速机振动试验台及试验方法

技术领域

本发明涉及工业机器人减速机技术领域，尤其是一种工业机器人用减速机振动试验台及试验方法。

背景技术

工业机器人动力单元主要由伺服电机和减速器组成，其成本占整机成本的65％以上，作为机器人的核心部件，其精度和可靠性至关重要。然而，国产工业机器人的动力单元主要依靠进口，自主生产的工业机器人动力单元不成熟，可靠性低。工业机器人动力单元的伺服电机具有惯量小、响应速度快、维护和保养要求低等特点；工业机器人动力单元的减速器是工业机器人的关键技术之一，具有传动刚度高、传动比大、惯量小、输出转矩大以及传动平稳、体积小、抗冲击力强等优点。

工业机器人动力单元安装于工业机器人关节臂内部的狭小空间中，散热慢、易振动、工作环境恶劣、容易发生故障。工业机器人动力单元可靠性试验台能够模拟其实际工况，并进行可靠性试验，同时还能对相关参数进行实时检测。通过对动力单元的可靠性试验，暴露自主生产的工业机器人动力单元的故障，通过对故障的记录和分析，改进产品，提高动力单元的可靠性，进而提高国产工业机器人的可靠性。

当前，国内外针对不同工业机器人动力单元的伺服电机和减速器分别设计了大量的试验台，但还没有针对工业机器人动力单元整体设计试验台，以检测动力单元整体的性能和可靠性。现有只存在一些工业机器人动力单元的减速器性能检测试验台，该试验台普遍采用“输入电机、扭矩或转速传感器、减速器、扭矩或转速传感器、磁粉制动器”结构，这种，只适用于减速器的性能参数检测，不能用于可靠性试验。对工业机器人的动力单元整体进行可靠性试验比分别对动力单元的减速器和伺服电机进行试验更有效率并且能更加方便的模拟实际工况。

回转传动精度是RV减速器的主要性能指标之一，它是指输入轴转过任意角时，实际输出转角与理论输出转角的差值。RV减速器的该项性能直接影响工业机器人的定位精度，因此围绕如何提高该减速器回转传动精度对减速器的理论研究及实际应用都有着重要意义。

工业机器人的普及是实现自动化生产，提高社会生产效率，推动企业和社会生产力发展的有效手段。而国内，工业机器人产业虽尚处于理论研究及小批量样机试制阶段，但具有强劲的增长势头，发展空间巨大。而我国在研制机器人的初期没有同步发展相应的零部件产业，使得国内企业在生产机器人的过程中，只能依赖配套进口的零部件，这无疑大大削弱了我国企业的市场竞争力。因此，要形成工业机器人的产业化，需先形成相关零部件生产的产业化，而工业机器人的关节减速器则为其中需要重点发展的一项。

RV传动是在摆线针轮传动基础上逐步发展起来的一种新型多级、大速比行星式传动，与现有的普通行星传动形式相比，该减速器采用共用曲柄轴和中心圆盘支撑的结构形式组成封闭式行星传动，这样不仅克服了原有摆线针轮传动的一些缺点，而且较谐波减速器又具有高得多的疲劳强度、刚度和寿命，加之回差和传动精度稳定，不会随着使用时间的增长而显著降低，并具有传动比大、刚度大、运动精度高、传动效率高、回差小、承载平稳等优点，因而特别适用于工业机器人及其它精密伺服传动系统。RV减速器正是因为这一系列的优点，受到了国内外相关企业和科研单位的广泛关注，尤其在工业机器人领域发挥着越来越大的作用。

现有的RV减速器回转传动精度误差测量试验台只是考虑了摆线齿轮齿廓误差的影响，并未计及摆线齿轮以外的其他构件的误差，且计算复杂。因而，对于存在多曲柄轴、双摆线轮以及复杂输入输出机构的RV减速器，及高速级和其他各零部件的加工、装配误差及间隙的时候，根据现有方法而求得其回转传动误差较为复杂。

因此，对于上述问题有必要提出一种工业机器人用减速机振动试验台及试验方法。

发明内容

本发明目的是克服了现有技术中的不足，提供了一种工业机器人用减速机振动试验台及试验方法。

为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现：

一种工业机器人用减速机振动试验台，包括驱动电动机、振动传感器、减速机、加载装置、多功能数据采集系统和计算机，所述驱动电动机通过联轴器连接振动传感器，所述振动传感器通过联轴器连接减速机，所述减速机通过联轴器连接加载装置，所述减速机和振动传感器均通过程控线连接多功能数据采集系统，所述多功能数据采集系统通过线缆连接计算机。

优选地，所述驱动电动机还设置有转速传感器。

优选地，所述转速传感器均连接多功能数据采集系统。

优选地，所述加载装置和驱动电动机均通过线缆连接多功能数据采集系统。

优选地，所述加载装置、振动传感器和驱动电动机均通过基台固定在基板上。

优选地，所述减速机通过支撑架固定在基板的上端。

优选地，所述动电动机、振动传感器、减速机和加载装置在同一轴线上。

一种工业机器人用减速机振动试验方法，其方法步骤为：启动驱动电动机通过变频带动减速输入轴转动；通过调节变频电动机的转速使减速机的输入轴的转速上升或下降；采集到的信号镜减速机振动测试时域FFT变换后得到频率信号；实验所得频谱图可以直观有效的翻译减速机动态特性。

优选地，所述加载装置加载后减速机的振动量会增加，但频谱的分布形式基本不变。

优选地，所述减速机的工作电压为2KV。

本发明有益效果：本发明的减速器回转传动精度误差测量方法计算简单，测量参数少，求得其回转传动误差较为简便；试验台具有测量精度高，结构简单，操作简易的特点；电力测功机对动力单元进行扭矩加载，可自动调节施加的扭矩的大小，采用径向力加载单元模拟工业机器人动力单元在启动或运转过程中承受的径向力，并可自动调节施加的径向力的大小；采用联轴器连接伺服电机输出轴和减速器输入轴，能模拟伺服电机和减速器实际连接的同时更易于电机的更换，减速器支架通过减速器套与减速器间接固定，安装多种型号的减速器；可以实现在减速器两种不同输出方式下对动力单元的可靠性试验；在进行试验时可以实时采集动力单元相关性能参数并显示，判断出动力单元性能变化趋势，能够模拟工业机器人的动力单元的实际工况并进行可靠性试验，具有更高的试验效率，自动化程度高，可以实时采集、计算动力单元振动、温度、传动效率、功率损耗等参数，可用于减速器的传动误差、回差、齿隙检测。

以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。

附图说明

图1是本发明的结构图；

图2是本发明的流程图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

如图1并结合图2所示，一种工业机器人用减速机振动试验台，包括驱动电动机1、振动传感器2、减速机3、加载装置4、多功能数据采集系统5和计算机6，所述驱动电动机1通过联轴器连接振动传感器2，所述振动传感器2通过联轴器连接减速机3，所述减速机3通过联轴器连接加载装置4，所述减速机3和振动传感器2均通过程控线连接多功能数据采集系统5，所述多功能数据采集系统4通过线缆连接计算机6。

进一步的，所述驱动电动机1还设置有转速传感器，所述转速传感器均连接多功能数据采集系统5。

进一步的，所述加载装置4和驱动电动1机均通过线缆连接多功能数据采集系统5，所述加载装置4、振动传感器2和驱动电动机1均通过基台8固定在基板上。

进一步的，所述减速机3通过支撑架7固定在基板的上端，所述动电动机1、振动传感器2、减速机3和加载装置4在同一轴线上。

一种工业机器人用减速机振动试验方法，其方法步骤为：启动驱动电动机通过变频带动减速输入轴转动；通过调节变频电动机的转速使减速机的输入轴的转速上升或下降；采集到的信号镜减速机振动测试时域FFT变换后得到频率信号；实验所得频谱图可以直观有效的翻译减速机动态特性，所述加载装置加载后减速机的振动量会增加，但频谱的分布形式基本不变，所述减速机的工作电压为2KV。

发明的减速器回转传动精度误差测量方法计算简单，测量参数少，求得其回转传动误差较为简便；试验台具有测量精度高，结构简单，操作简易的特点；电力测功机对动力单元进行扭矩加载，可自动调节施加的扭矩的大小，采用径向力加载单元模拟工业机器人动力单元在启动或运转过程中承受的径向力，并可自动调节施加的径向力的大小；采用联轴器连接伺服电机输出轴和减速器输入轴，能模拟伺服电机和减速器实际连接的同时更易于电机的更换，减速器支架通过减速器套与减速器间接固定，安装多种型号的减速器；可以实现在减速器两种不同输出方式下对动力单元的可靠性试验；在进行试验时可以实时采集动力单元相关性能参数并显示，判断出动力单元性能变化趋势，能够模拟工业机器人的动力单元的实际工况并进行可靠性试验，具有更高的试验效率，自动化程度高，可以实时采集、计算动力单元振动、温度、传动效率、功率损耗等参数，可用于减速器的传动误差、回差、齿隙检测。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种工业机器人用减速机振动试验台，其特征在于：包括驱动电动机、振动传感器、减速机、加载装置、多功能数据采集系统和计算机，所述驱动电动机通过联轴器连接振动传感器，所述振动传感器通过联轴器连接减速机，所述减速机通过联轴器连接加载装置，所述减速机和振动传感器均通过程控线连接多功能数据采集系统，所述多功能数据采集系统通过线缆连接计算机。

2.如权利要求1所述的一种工业机器人用减速机振动试验台，其特征在于：所述驱动电动机还设置有转速传感器。

3.如权利要求2所述的一种工业机器人用减速机振动试验台，其特征在于：所述转速传感器均连接多功能数据采集系统。

4.如权利要求1所述的一种工业机器人用减速机振动试验台，其特征在于：所述加载装置和驱动电动机均通过线缆连接多功能数据采集系统。

5.如权利要求1所述的一种工业机器人用减速机振动试验台，其特征在于：所述加载装置、振动传感器和驱动电动机均通过基台固定在基板上。

6.如权利要求1所述的一种工业机器人用减速机振动试验台，其特征在于：所述减速机通过支撑架固定在基板的上端。

7.如权利要求1所述的一种工业机器人用减速机振动试验台，其特征在于：所述动电动机、振动传感器、减速机和加载装置在同一轴线上。

8.一种工业机器人用减速机振动试验方法，其特征在于：其方法步骤为：

启动驱动电动机 通过变频带动减速输入轴转动；

通过调节变频电动机的转速使减速机的输入轴的转速上升或下

降；

采集到的信号镜减速机振动测试时域FFT变换后得到频率信号；

实验所得频谱图可以直观有效的翻译减速机动态特性。

9.如权利要求1所述的一种工业机器人用减速机振动试验方法，其特征在于：所述加载装置加载后减速机的振动量会增加，但频谱的分布形式基本不变。

10.如权利要求1所述的一种工业机器人用减速机振动试验方法，其特征在于：所述减速机的工作电压为2KV。