CN209624049U - 一种机器人谐波减速器疲劳性能试验台 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种机器人谐波减速器疲劳性能试验台，包括平台，平台上依次设置有移动机构、电机底座、支撑座，位于电机底座上的驱动电机和负载电机，驱动电机和负载电机通过联轴器与扭矩传感器连接，矩传感器与谐波减速器连接，以及交流伺服变频控制器，具有设备精度高，覆盖范围广，自动化智能化，多样化加载方式的优点。

Description

一种机器人谐波减速器疲劳性能试验台

技术领域

本实用新型涉及谐波减速器技术领域，尤其涉及一种机器人谐波减速器疲劳性能试验台。

背景技术

使用寿命是机器人用谐波减速器的一项重要性能参数。谐波减速器由于其使用范围的特殊性，为了保证机器人用谐波减速器的可靠性，对谐波减速器的疲劳寿命测试显得尤为重要。在使用过程中，柔轮承受较大的交变载荷，因而柔轮材料的韧性需要检测，目前该项目的检测手段通常为人工破坏性检测，将谐波减速器放置在运行设备上，使其在工作状态一直运行，直到谐波减速器的零部件损坏，记录时间，这种检测方法所得到的数据不够准确，并不能够真实反映谐波减速器的各性能参数。

实用新型内容

本实用新型的目的在于针对现有技术的不足而提供一种机器人谐波减速器疲劳性能试验台，通过机器人谐波减速器疲劳测试仪研制，模拟实际载荷工况，进行长时间运行达到试验目的，填补行业空白。为机器人行业提供谐波减速器的寿命时长、疲劳性和持续高速运转测试柔轮的材料韧性，三个方面的测试和检验。把测试数据反馈到相关研发机构、企业，进一步指导研发方向，提升谐波减速器产品的品质。

为达到上述目的，本实用新型通过以下技术方案来实现。

一种机器人谐波减速器疲劳性能试验台，包括平台，平台上依次设置有移动机构、电机底座、支撑座，还包括：

位于电机底座上的伺服电机，包括驱动电机和负载电机，驱动电机通过联轴器，与第一扭矩传感器的输入轴连接，第一扭矩传感器的输出轴与被试谐波减速器的输入轴连接，被试谐波减速器的输出轴通过联轴器，与第二扭矩传感器的输入轴连接，第二扭矩传感器的输出轴与陪试谐波减速器的输入轴连接，陪试谐波减速器的输出轴通过联轴器与负载电机连接。联轴器的使用能降低同心度要求，保证试验台运行平稳；陪试谐波减速器的数量不低于实际测试台面数量，且陪试谐波减速器应能平稳运行，安装支架及辅助工装安装方便、连接可靠；

交流伺服变频控制器，包括整流回馈的交流控制器、驱动逆变控制器、加载逆变控制器，负载电机与加载逆变控制器连接，加载逆变控制器把负载电机的扭矩信号传输给整流回馈的交流控制器，整流回馈的交流控制器与驱动逆变控制器的输入端连接，驱动逆变控制器的输出端与驱动电机连接。交流伺服变频回馈加载控制器包括JQR-JZ-x-0为整流回馈的变流部分，JQR-JZ-x-1为驱动逆变控制器，JQR-JZ-x-2为加载逆变控制器。实际上加载和驱动是可逆的，均可以四象限运行。即所述试验台能进行智能装备谐波减速器XOY面空载疲劳测试、XOY面加载疲劳测试、XOZ面空载疲劳测试、XOZ加载载疲劳测试；

加载能量由内部母线回馈到驱动端，而不回馈电源，电源提供只是试验台损耗部分电能而已，特别对于疲劳寿命试验，节能效果非常理想。

采用交流伺服变频回馈加载控制器的加载特性特别好，额定转速以下保持恒扭矩加载特性，在低转速下甚至零速时都能稳定加载，而额定转速以上保持恒功率加载特性。这一特性正好适合伺服电机高低转速下都能够稳定运行的要求。加载扭矩稳定性保持在±0.2％；转速稳定性保持在±0.1％。

交流伺服变频回馈加载控制器可以四象限运转，既可以作发电机运转，也可以作电动机运转；既可以正向加载，也可以反向加载。驱动和加载可逆，即加载端也可以作为驱动端运行，驱动端也可以作为加载端运行。

交流伺服变频回馈加载控制器可以恒扭矩加载或驱动，也可以恒转速驱动或加载。例如机器人减速器启动扭矩测试标准要求的恒扭矩驱动，背隙试验时的加载端恒扭矩驱动加载等试验。过载、超速、过压、过流、过热、缺相、波动等得多种报警保护。

进一步地，所述支撑座包括支撑第一扭矩传感器的第一支撑座、支撑第二扭矩传感器的第二支撑座、支撑被试谐波减速器的第三支撑座、支撑陪试谐波减速器的第四支撑座。

进一步地，所述被试谐波减速器通过精密丝杆，安装在导轨上。以方便被试件的安装和更换；

进一步地，所述第一扭矩传感器和第二扭矩传感器上分别设置有扭矩显示仪表，所述扭矩显示仪表与所述数控系统连接。

进一步地，所述驱动电机的转速从0r/min～3000r/min连续可调。

进一步地，还包括所述数控系统、触摸屏、电控系统。被试减速器发生破损后，所述机器人谐波减速器性能参数综合试验台自动停机，数控系统记录使用寿命。

PLC编程模拟机器人运行状况，通过PLC的编写程序自动控制驱动和负载电机完成相应的是试验要求，例如背隙试验、传动误差试验、空程试验。加以与之匹配的载荷，通过精确的伺服马达驱动，数控系统准确控制完成各种工作测试各种常用规格的谐波减速器重复定位精度，并自动记录检验结果，输出检验报告。

进一步地，所述伺服电机、被试谐波减速器、陪试谐波减速器的高速旋转部位安装安全防护罩，安全防护罩的厚度≥2mm，坚固可靠。测试台面配备封闭、整体式安全防护罩，能对测试台面的作业区域起到切实有效的安全防护效果，需要经常操作或维护的位置应进行可操作设计。可根据实际需要选择。

进一步地，机器人谐波减速器疲劳性能试验台采用精密加工的过度板结构，不同被试谐波减速器只需更换安装在减速器L型支架上的不同过度板，被试谐波减速器安装精确定位由该安装过度板保证，从而大大简化了不同被试谐波减速器更换安装时要求和效率。

本实用新型的原理是PLC编程模拟机器人运行状况，通过PLC的编写程序自动控制驱动和负载电机完成相应的是试验要求，试验台通过驱动电机控制转速，负载电机控制扭矩，对被试减速器施加疲劳试验所需的负载扭矩，通过长时间的加负载运行，来完成减速器的疲劳测试，达到所述减速器发生破损后，所述试验台自动停机，数控系统记录使用寿命，并输出检验报告。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果：

1.设备精度高：空程≤1弧分，背隙≤10弧秒，传动误差≤30弧秒；

2.覆盖范围广：谐波减速器在测试的过程中，将伺服马达速度调制2000～3000r/min，可覆盖目前市场上CS系列、CD系列、HS系列、HD系列谐波减速器型号的测试。满足国内行业标准规定检测要求。

3.自动化智能化：在额定的转速下运转2小时，然后观察并记录数据，在定时的不同时间段测试磨合后的谐波减速器，自动对比不同时间段数据的变化。

4.多样化加载方式：所述试验台能进行谐波减速器XOY面空载疲劳测试、XOY面加载疲劳测试、XOZ面空载疲劳测试、XOZ加载载疲劳测试。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中变得明显和容易理解，其中：

图1为本实用新型的试验台机械部分立体图；

图2为本实用新型的系统框图；

附图标记说明

平台1，X方向移动机构2；电机底座3；第一扭矩传感器41；第二扭矩传感器42；第一扭矩支撑座51；第二扭矩支撑座52；被试谐波减速器61；陪试谐波减速62；第一减速器支撑座71；第二减速器支撑座72；驱动电机11；负载电机12；联轴器13。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本实用新型作进一步的说明。

本实用新型实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本实用新型的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。

此外，若有“第一”、“第二”等术语仅用于描述目的，主要是用于区分不同的装置、元件或组成部分(具体的种类和构造可能相同也可能不同)，并非用于表明或暗示所指示装置、元件或组成部分的相对重要性和数量，而不能理解为指示或者暗示相对重要性。

下面利用附图来对本实用新型进行进一步的说明，但是附图中的实施例不构成对本方案的限制，我们选用速比1:3行星减速器作为陪试谐波减速器。

实施例1

如图1-2所示，一种机器人谐波减速器疲劳性能试验台，包括平台1，平台上依次设置有X方向移动机构2、电机底座3、支撑第一扭矩传感器41的第一扭矩支撑座51、支撑第二扭矩传感器42的第二扭矩支撑座52、支撑被试谐波减速器61的第一减速器支撑座71、支撑陪试谐波减速器62的第二减速器支撑座72，机器人谐波减速器性能参数综合试验台还包括：

位于电机底座上的伺服电机，包括驱动电机11和负载电机12，驱动电机11通过联轴器13，与第一扭矩传感器41的输入轴连接，第一扭矩传感器41的输出轴与被试谐波减速器61的输入轴连接，被试谐波减速器61的输出轴通过联轴器14，与第二扭矩传感器42的输入轴连接，第二扭矩传感器42的输出轴与陪试谐波减速器62的输入轴连接，陪试谐波减速器62的输出轴通过联轴器13与负载电机12连接。

交流伺服变频控制器，包括整流回馈的交流控制器、驱动逆变控制器、加载逆变控制器，负载电机12与加载逆变控制器连接，加载逆变控制器把负载电机12的扭矩信号传输给整流回馈的交流控制器，整流回馈的交流控制器与驱动逆变控制器的输入端连接，驱动逆变控制器的输出端与驱动电机11连接。

本实施例中平台1所用的是T型槽铸铁平台，材料HT250，尺寸不小于3000mm*1000mm*150mm，台架量程不同尺寸会相应调整，试验台上各部件稳固、可靠地固定在T型槽铸铁平台，运转平稳、可靠。可根据实际情况选择。

试验台各传动部件均通过联轴器13连接，以降低同心度要求，保证试验台运行平稳；

驱动电机11、负载电机12、被测减速器61、陪试减速器62的高速旋转部位安装安全防护罩，厚度不低于2mm；

第一扭矩传感器和第二扭矩传感器上分别设置有扭矩显示仪表，所述扭矩显示仪表与所述数控系统连接。扭矩显示仪表将检测到的扭矩信号传递给数控系统，由数控系统采集信号并记录信息。

其中，所述驱动电机11的转速从0r/min-3000r/min连续可调；

其中，所述母线回馈式交流伺服加载包括交流伺服变频回馈加载控制器、驱动电机11、负载电机12；

在实施例1中，驱动电机11的功率：1.7KW，额定转速：3000RPM，额定扭矩：5.4N·m，最高转速：5000RPM；负载电机12的功率：5.2KW，额定转速：380RPM，额定扭矩：124N·m，最高转速：5000PM。负载端通过陪试谐波减速器减速升扭，输出端的扭矩达到300N·m以上。

其中，所述陪试谐波减速62位于被试谐波减速器61输出端和负载电机12之间。因为机器人减速器减速比大，输出转速低(50RPM以下)、扭矩大，直接加载其负载电机12的扭矩较大，而大大提高成本，因此在被试谐波减速器61输出端和负载电机12之间增加一台陪试谐波减速62以提高转速降低扭矩，从而有可能选用较小的负载电机12以降低成本，但不限于此。用两台同样的被试谐波减速器61或适合速比的减速器背靠背连接进行试验，陪试谐波减速62作为升速器，将低速升至与输入端相同转速，从而避免了选用大负载，节约了试验台的配置成本，但不限于此。

其中，所述驱动电机11、负载电机12、被试谐波减速器61、陪试谐波减速62的高速旋转部位安装安全防护罩，厚度≥2mm。

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种机器人谐波减速器疲劳性能试验台，包括平台，平台上依次设置有移动机构、电机底座、支撑座，其特征在于，机器人谐波减速器性能参数综合试验台还包括：

位于电机底座上的驱动电机和负载电机，驱动电机通过联轴器，与第一扭矩传感器的输入轴连接，第一扭矩传感器的输出轴与被试谐波减速器的输入轴连接，被试谐波减速器的输出轴通过联轴器，与第二扭矩传感器的输入轴连接，第二扭矩传感器的输出轴与陪试谐波减速器的输入轴连接，陪试谐波减速器的输出轴通过联轴器与负载电机连接，

交流伺服变频控制器，包括整流回馈的交流控制器、驱动逆变控制器、加载逆变控制器，负载电机与加载逆变控制器连接，加载逆变控制器把负载电机的扭矩信号传输给整流回馈的交流控制器，整流回馈的交流控制器与驱动逆变控制器的输入端连接，驱动逆变控制器的输出端与驱动电机连接。

2.根据权利要求1所述的一种机器人谐波减速器疲劳性能试验台，其特征在于，所述支撑座包括支撑第一扭矩传感器的第一支撑座、支撑第二扭矩传感器的第二支撑座、支撑被试谐波减速器的第三支撑座、支撑陪试谐波减速器的第四支撑座。

3.根据权利要求2所述的一种机器人谐波减速器疲劳性能试验台，其特征在于，所述被试谐波减速器通过精密丝杆，安装在导轨上。

4.根据权利要求3所述的一种机器人谐波减速器疲劳性能试验台，其特征在于，还包括数控系统、触摸屏、电控系统，所述第一扭矩传感器和第二扭矩传感器上分别设置有扭矩显示仪表，所述扭矩显示仪表与所述数控系统连接。

5.根据权利要求1所述的一种机器人谐波减速器疲劳性能试验台，其特征在于，所述驱动电机的转速从0r/min～3000r/min连续可调。

6.根据权利要求5所述的一种机器人谐波减速器疲劳性能试验台，其特征在于，所述驱动电机、负载电机、被试谐波减速器、陪试谐波减速器的高速旋转部位安装安全防护罩。

7.根据权利要求6所述的一种机器人谐波减速器疲劳性能试验台，其特征在于，所述安全防护罩的厚度≥2mm。

8.根据权利要求1-6任一项所述的一种机器人谐波减速器疲劳性能试验台，其特征在于，机器人谐波减速器疲劳性能试验台采用精密加工的过度板结构。