CN110095288A - 一种机器人减速机综合性能下线检测试验装置及试验方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种机器人减速机综合性能下线检测试验装置，包括传动误差及传动间隙测数据采集装置、变形量数据采集装置及处理分析装置。本发明还公开了使用上述机器人减速机综合性能下线检测试验装置进行机器人减速机综合性能下线检测试验的方法。与现有技术相比，本发明能够对机器人减速机多方面性能进行综合检测评估，并可以根据评估分数帮助企业进行产品质量等级划分，这对于机器人减速机综合性能研究，以及机器人减速机性能评估具有十分重要的意义。

Description

一种机器人减速机综合性能下线检测试验装置及试验方法
技术领域
本发明设计机器人试验技术领域，具体涉及一种机器人减速机综合性能下线检测试验装置及试验方法。
背景技术
随着工业自动化的不断推进，工业机器人应用的场合越来越广泛，减速机作为工业机器人传动系统的核心部件，其性能好坏直接影响机器人质量。现目前工业机器人减速机性能检测设备功能都比较单一，对减速机性能的检测，通常只能在多个台架上依次进行，这将造成减速机检测设备成本的大量提升，而且有的检测设备基本功能重复，如果多台投产建设，将给减速机制造企业增加大量负担。尤其是在减速机制造下线质量检测环节，多种检测设备的成本高昂，企业无法全部建设部署，在现有台架的基础上又无法进行比较完备的性能检测评估，从而使机器人减速机制造企业生产出的减速机质量参差不齐，对比同类产品时，无法提升产品核心竞争力。
对于用于机器人减速机综合性能下线检测装置，目前国内外还没有相关的报道，因此，如何能够实现对于机器人减速机的综合性能下线检测成为了本领域技术人员急需解决的问题。
发明内容
针对现有技术中存在的上述不足，本发明需要解决的问题是：如何能够实现对于机器人减速机的综合性能下线检测。
为解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：
一种机器人减速机综合性能下线检测试验装置，包括传动误差及传动间隙测数据采集装置、变形量数据采集装置及处理分析装置，其中：
传动误差及传动间隙测试装置包括伺服驱动电机、伺服加载电机、第一扭矩传感器、第二扭矩传感器、输入编码器及输出编码器，第一扭矩传感器的两端分别与伺服驱动电机的输出端及待检测减速机的输入端相连，输入编码器两端分别与第一扭矩传感器及待检测减速机的输入端相连，第二扭矩传感器的两端分别与待监测减速机的输出端及伺服加载电机的输出端相连，输出编码器两端分别与待监测减速机的输出端及第二扭矩传感器相连；
变形量数据采集装置包括安装在待检测减速机上的应变传感器；
处理分析装置分别与传动误差及传动间隙测数据采集装置、变形量数据采集装置电连接。
优选地，应变传感器布置在待检测减速机的输入轴承、输出轴承以及壳体上。
一种机器人减速机综合性能下线检测试验方法，采用上述的机器人减速机综合性能下线检测试验装置进行试验，包括如下步骤：
使用传动误差及传动间隙测数据采集装置进行传动误差试验，采集传动误差数据并将传动误差数据发送至处理分析装置，计算传动误差信息；
使用传动误差及传动间隙测数据采集装置进行传动间隙试验，采集传动间隙数据并将传动间隙数据发送至处理分析装置，计算传动间隙信息；
使用变形量数据采集装置进行变形量试验，采集变形量数据并将变形量数据发送至处理分析装置；
使用传动误差及传动间隙测数据采集装置进行疲劳耐久寿命试验，采集疲劳耐久寿命数据并发送疲劳耐久寿命数据至处理分析装置；
处理分析装置调用评价模型，基于传动误差数据、传动间隙数据、变形量数据及疲劳耐久寿命数据计算待检测减速机的评价分数，并基于评价分数对待检测减速机进行分类。
优选地，使用传动误差及传动间隙测数据采集装置进行传动误差试验，采集传动误差数据并将传动误差数据发送至处理分析装置，计算传动误差信息包括：
将驱动伺服电机沿任一方向以预设转速旋转，并用加载电机根据待检测减速机工作工况施加扭矩，实时采集输入编码器及输出编码器记录的角度信息发送至处理分析装置，处理分析装置基于公式TE＝θ入-θ出*i总传动比计算一侧齿面传动误差值，式中TE表示传动误差，θ入表示输入端实时转角信号，θ出表示输出端实时转角信号，i总传动比表示减速机总传动比；
将驱动伺服电机沿相反方向以预设转速旋转，并用加载电机根据待检测减速机工作工况施加扭矩，实时采集输入编码器及输出编码器记录的角度信息发送至处理分析装置，处理分析装置计算另一侧齿面传动误差值。
优选地，使用传动误差及传动间隙测数据采集装置进行传动间隙试验包括：
保持驱动电机静止，朝第一方向启动加载电机直到第一扭矩传感器的度数大于预设扭矩时停止加载电机，将输入编码器与输出编码器的读数清零；
朝反方向启动加载电机直到第一扭矩传感器的度数大于预设扭矩时停止加载电机，发送输入编码器与输出编码器的读数至处理分析装置；
处理分析装置将输入编码器与输出编码器的差值作为待检测减速机一侧旋向的传动间隙；
保持驱动电机静止，朝第二方向启动加载电机直到第一扭矩传感器的度数大于预设扭矩时停止加载电机，将输入编码器与输出编码器的读数清零；
朝反方向启动加载电机直到第一扭矩传感器的度数大于预设扭矩时停止加载电机，发送输入编码器与输出编码器的读数至处理分析装置；
处理分析装置将输入编码器与输出编码器的差值作为待检测减速机另一侧旋向的传动间隙。
综上所述，本发明的机器人减速机综合性能下线检测试验装置和方法具有以下优点：
1、本发明的装置结构简单，采用结构模块化设计，方便后期维护扩展，而且易于实现，成本较低，但均采用高精度传感器，测量系统稳定，数据结果可靠，能够在较低设备成本情况下实现最大程度的精确测量。
2、本发明的装置通用性、扩展性好，能够对台架进行改造，增加相应试验功能。
3、本发明的装置功能集成度高，能够在一个试验装置上进行多个性能试验，极大的降低了台架成本，减少厂家负担。
4、本发明的装置对被试件进行检测评估后能够对被试减速机进行多维度分析评价，根据评价模型，得到被试件最客观的评价分数，帮助客户对被试减速机质量进行判别分类。
附图说明
图1为本发明公开的一种机器人减速机综合性能下线检测试验装置的结构框图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的详细说明。
如图1所示，本发明公开了一种机器人减速机综合性能下线检测试验装置，包括传动误差及传动间隙测数据采集装置、变形量数据采集装置及处理分析装置，其中：
传动误差及传动间隙测试装置包括伺服驱动电机、伺服加载电机、第一扭矩传感器、第二扭矩传感器、输入编码器及输出编码器，第一扭矩传感器的两端分别与伺服驱动电机的输出端及待检测减速机的输入端相连，输入编码器两端分别与第一扭矩传感器及待检测减速机的输入端相连，第二扭矩传感器的两端分别与待监测减速机的输出端及伺服加载电机的输出端相连，输出编码器两端分别与待监测减速机的输出端及第二扭矩传感器相连；
变形量数据采集装置包括安装在待检测减速机上的应变传感器；
处理分析装置分别与传动误差及传动间隙测数据采集装置、变形量数据采集装置电连接。
本发明中处理分析装置可以为计算机、智能手机、平板电脑等具有计算分析能力的电子设备。处理分析装置除了接收数据进行分析计算之外，还可发出控制命令控制其他装置工作。
在本发明中，输入编码器和输出编码器安装在扭矩传感器与待检测减速机之间，且更靠近待检测减速机，这样，测出来的结果更接近待检测减速机的实际数据，避免两者引入其他不必要的误差。为保证编码器测试数据的准确可靠，输入编码器、输出编码器和待检测减速机的连接在旋转方向上必须保证刚性连接。
与现有技术相比，本发明的装置结构简单，采用结构模块化设计，方便后期维护扩展，而且易于实现，成本较低，但均采用高精度传感器，测量系统稳定，数据结果可靠，能够在较低设备成本情况下实现最大程度的精确测量。
具体实施时，应变传感器布置在待检测减速机的输入轴承、输出轴承以及壳体上。
本发明中采用片状的应变传感器，将其粘贴在待监测减速机上，机器人减速机分为很多种类，其轴承结构布置也跟具体驱动电机形式有关。若轴承是内嵌轴承，则将应变传感器贴在轴承端盖面上；若是凸出壳体一部分的外伸结构的轴承，则将应变传感器贴在轴承外壳周向上。此外，还需要在壳体变形量较大的位置粘贴应变传感器，壳体变形量较大的位置为靠近轴支撑的位置。
本发明还公开了一种机器人减速机综合性能下线检测试验方法，采用上述的机器人减速机综合性能下线检测试验装置进行试验，包括如下步骤：
使用传动误差及传动间隙测数据采集装置进行传动误差试验，采集传动误差数据并将传动误差数据发送至处理分析装置，计算传动误差信息；
使用传动误差及传动间隙测数据采集装置进行传动间隙试验，采集传动间隙数据并将传动间隙数据发送至处理分析装置，计算传动间隙信息；
使用变形量数据采集装置进行变形量试验，采集变形量数据并将变形量数据发送至处理分析装置；
使用传动误差及传动间隙测数据采集装置进行疲劳耐久寿命试验，采集疲劳耐久寿命数据并发送疲劳耐久寿命数据至处理分析装置；
疲劳耐久寿命试验指的是将待检测减速机安装于台架上，然后按照减速机实际工作工况，对减速机进行驱动加载，进行长时间不间断连续试验，直到减速机发生破坏，得到相同制造工艺下同一系列减速机大致使用寿命。
处理分析装置调用评价模型，基于传动误差数据、传动间隙数据、变形量数据及疲劳耐久寿命数据计算待检测减速机的评价分数，并基于评价分数对待检测减速机进行分类。
评价模型是根据大量同款同类型被试件进行测试，取其较优秀的结果和最差的结果作为评价模型，将最优最差的差距进行分级，不同级别对应不同分数，在不同等级就对应不同分数。
具体实施时，使用传动误差及传动间隙测数据采集装置进行传动误差试验，采集传动误差数据并将传动误差数据发送至处理分析装置，计算传动误差信息包括：
将驱动伺服电机沿任一方向以预设转速(优选为10rpm)旋转，并用加载电机根据待检测减速机工作工况施加扭矩，实时采集输入编码器及输出编码器记录的角度信息发送至处理分析装置，处理分析装置基于公式TE＝θ入-θ出*i总传动比计算一侧齿面传动误差值，式中TE表示传动误差，θ入表示输入端实时转角信号，θ出表示输出端实时转角信号，i总传动比表示减速机总传动比；
将驱动伺服电机沿相反方向以预设转速旋转，并用加载电机根据待检测减速机工作工况施加扭矩，实时采集输入编码器及输出编码器记录的角度信息发送至处理分析装置，处理分析装置计算另一侧齿面传动误差值。
具体实施时，使用传动误差及传动间隙测数据采集装置进行传动间隙试验包括：
保持驱动电机静止，朝第一方向启动加载电机直到第一扭矩传感器的度数大于预设扭矩(优选为20Nm)时停止加载电机，将输入编码器与输出编码器的读数清零；
朝反方向启动加载电机直到第一扭矩传感器的度数大于预设扭矩时停止加载电机，发送输入编码器与输出编码器的读数至处理分析装置；
处理分析装置将输入编码器与输出编码器的差值作为待检测减速机一侧旋向的传动间隙；
保持驱动电机静止，朝第二方向启动加载电机直到第一扭矩传感器的度数大于预设扭矩时停止加载电机，将输入编码器与输出编码器的读数清零；
朝反方向启动加载电机直到第一扭矩传感器的度数大于预设扭矩时停止加载电机，发送输入编码器与输出编码器的读数至处理分析装置；
处理分析装置将输入编码器与输出编码器的差值作为待检测减速机另一侧旋向的传动间隙。
上述仅是本发明优选的实施方式，需指出是，对于本领域技术人员在不脱离本技术方案的前提下，还可以作出若干变形和改进，上述变形和改进的技术方案应同样视为落入本发明要求保护的范围。

Claims (5)

1.一种机器人减速机综合性能下线检测试验装置，其特征在于，包括传动误差及传动间隙测数据采集装置、变形量数据采集装置及处理分析装置，其中：
传动误差及传动间隙测试装置包括伺服驱动电机、伺服加载电机、第一扭矩传感器、第二扭矩传感器、输入编码器及输出编码器，第一扭矩传感器的两端分别与伺服驱动电机的输出端及待检测减速机的输入端相连，输入编码器两端分别与第一扭矩传感器及待检测减速机的输入端相连，第二扭矩传感器的两端分别与待监测减速机的输出端及伺服加载电机的输出端相连，输出编码器两端分别与待监测减速机的输出端及第二扭矩传感器相连；
变形量数据采集装置包括安装在待检测减速机上的应变传感器；
处理分析装置分别与传动误差及传动间隙测数据采集装置、变形量数据采集装置电连接。
2.如权利要求1所述的机器人减速机综合性能下线检测试验装置，其特征在于，应变传感器布置在待检测减速机的输入轴承、输出轴承以及壳体上。
3.一种机器人减速机综合性能下线检测试验方法，其特征在于，采用如权利要求1或2所述的机器人减速机综合性能下线检测试验装置进行试验，包括如下步骤：
使用传动误差及传动间隙测数据采集装置进行传动误差试验，采集传动误差数据并将传动误差数据发送至处理分析装置，计算传动误差信息；
使用传动误差及传动间隙测数据采集装置进行传动间隙试验，采集传动间隙数据并将传动间隙数据发送至处理分析装置，计算传动间隙信息；
使用变形量数据采集装置进行变形量试验，采集变形量数据并将变形量数据发送至处理分析装置；
使用传动误差及传动间隙测数据采集装置进行疲劳耐久寿命试验，采集疲劳耐久寿命数据并发送疲劳耐久寿命数据至处理分析装置；
处理分析装置调用评价模型，基于传动误差数据、传动间隙数据、变形量数据及疲劳耐久寿命数据计算待检测减速机的评价分数，并基于评价分数对待检测减速机进行分类。
4.如权利要求3所述的机器人减速机综合性能下线检测试验方法，其特征在于，使用传动误差及传动间隙测数据采集装置进行传动误差试验，采集传动误差数据并将传动误差数据发送至处理分析装置，计算传动误差信息包括：
将驱动伺服电机沿任一方向以预设转速旋转，并用加载电机根据待检测减速机工作工况施加扭矩，实时采集输入编码器及输出编码器记录的角度信息发送至处理分析装置，处理分析装置基于公式TE＝θ入-θ出*i总传动比计算一侧齿面传动误差值，式中TE表示传动误差，θ入表示输入端实时转角信号，θ出表示输出端实时转角信号，i总传动比表示减速机总传动比；
将驱动伺服电机沿相反方向以预设转速旋转，并用加载电机根据待检测减速机工作工况施加扭矩，实时采集输入编码器及输出编码器记录的角度信息发送至处理分析装置，处理分析装置计算另一侧齿面传动误差值。
5.如权利要求3所述的机器人减速机综合性能下线检测试验方法，其特征在于，使用传动误差及传动间隙测数据采集装置进行传动间隙试验包括：
保持驱动电机静止，朝第一方向启动加载电机直到第一扭矩传感器的度数大于预设扭矩时停止加载电机，将输入编码器与输出编码器的读数清零；
朝反方向启动加载电机直到第一扭矩传感器的度数大于预设扭矩时停止加载电机，发送输入编码器与输出编码器的读数至处理分析装置；
处理分析装置将输入编码器与输出编码器的差值作为待检测减速机一侧旋向的传动间隙；
保持驱动电机静止，朝第二方向启动加载电机直到第一扭矩传感器的度数大于预设扭矩时停止加载电机，将输入编码器与输出编码器的读数清零；
朝反方向启动加载电机直到第一扭矩传感器的度数大于预设扭矩时停止加载电机，发送输入编码器与输出编码器的读数至处理分析装置；
处理分析装置将输入编码器与输出编码器的差值作为待检测减速机另一侧旋向的传动间隙。
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