CN207472565U - 一种工业机器人减速器故障预测实验系统 - Google Patents

Abstract

一种工业机器人减速器故障预测实验系统，包括驱动装置、减速器固定装置、负载装置、检测装置、嵌入式运动控制器和工控机。本系统驱动装置包括交流伺服电机和伺服驱动器，该交流伺服电机尾部集成有旋转编码器。检测装置包括电流传感器、旋转编码器和数据采集卡，数据采集卡安装在工控机内部。工控机和检测装置实现伺服电机电流检测、以及减速器输出端的转角和转速检测。工控机同时通过采集卡从伺服驱动器读取电机轴的转速、转角和电机转矩数据。嵌入式运动控制器通过伺服驱动器实现电机的运动控制。利用该故障预测实验系统，可以分析工业机器人减速器传动间隙和相应伺服电机电流、转矩、转速、转角的关系，从而帮助开发机器人减速器故障预测模型。

Description

一种工业机器人减速器故障预测实验系统

技术领域

本发明专利涉及一种工业机器人减速器故障预测实验系统，尤其适用于基于传感器信号的机器人减速器剩余使用寿命预测实验，属于机械故障预测领域。

背景技术

工业机器人的传动组件是工业机器人的重要部分。随着对机器人传动精度的提高，谐波减速器与RV减速器已经成为机器人采用的主要减速器类型。机器人减速器是一种高精度、大传动比、大承载能力的减速器，但在国内对于机器人减速器的性能技术研究比较薄弱，与国外的机器人减速器有着较大的性能及技术差异，对机器人减速器的故障预测研究方面有着重要意义。

近年来，针对工业机器人减速器的研究主要针对谐波减速器的设计产品及传动效率的研究，发明(申请公布号CN103925339A)发明设计了带U形凹槽键的谐波减速器，发明(申请公布号CN105840765A)发明设计了谐波减速器的新型齿形；针对工业机器人减速器的故障预测平台设计和方法并不多见。在国内，工业机器人减速器的整体工作性能和国外产品有很大差距。本发明针对工业机器人减速器的故障预测实验需要给出了了相应的实验系统。

发明内容

本实用新型是针对工业机器人减速器的故障预测实验平台。根据实验系统所采集的数据可以建立机器人减速器的故障预测模型对工业机器人减速器状态进行预测。

为实现上述目的，本实用新型的通过以下方案实现：

一种工业机器人减速器故障预测实验系统，包括驱动装置、减速器固定装置、负载装置、检测装置、嵌入式运动控制器和工控机。驱动装置包括交流伺服电机和伺服驱动器，交流伺服电机尾部集成有旋转编码器。其特征是：所述交流伺服电机输入轴和减速器输入轴连接，减速器输出轴连接负载装置；检测装置包括电流传感器、旋转编码器和数据采集卡，数据采集卡安装在工控机内部。所述检测装置的数据采集卡安装在工控机内部，并与伺服驱动器、检测装置的旋转编码器和电流传感器之间有电气连接，所述检测装置的旋转编码器连接在负载旋转轴上，与负载同步转动，所述检测装置的电流传感器安装在交流伺服电机电源线上，所述嵌入式运动控制器与伺服驱动器之间有电气连接。工控机和检测装置实现伺服电机电流检测、以及减速器输出端的转角和转速检测。工控机同时通过采集卡从伺服驱动器读取电机轴的转速、转角和电机转矩数据。嵌入式运动控制器通过伺服驱动器实现电机的运动控制。

本实用新型所述工业机器人减速器可以是RV减速器、谐波减速器其中一种。

利用本实用新型所述的故障预测实验系统，可以分析工业机器人减速器传动间隙和相应伺服电机电流、转矩、转速、转角的关系，从而帮助开发机器人减速器故障预测模型。

附图说明

图1为本发明实施例的结构示意图。

图中所示：1为工控机、2为伺服电机控制柜、3为嵌入式运动控制器、4为伺服电机驱动器、5为电流传感器、6为伺服电机尾部编码器、7为伺服电机、8为伺服电机固定支架、9为弹性联轴器、10为工业机器人减速器、11为减速器固定支架、12为负载装置、13为编码器固定支架、14为旋转编码器、15为实验减振台、16为数据采集卡转接端子、17伺服电机驱动器信号转接端子。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图及具体实施例对本实用新型的具体实施方式做一个详细的说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本实用新型，并不用以限定本实用新型。

根据附图1所示，一种工业机器人减速器故障预测实验系统，包括驱动装置、减速器固定装置、负载装置、检测装置、嵌入式运动控制器和工控机。驱动装置包括交流伺服电机7和伺服驱动器4，该交流伺服电机7尾部集成有旋转编码器6，检测装置包括电流传感器5、旋转编码器14和数据采集卡，伺服电机7、工业机器人减速器10及旋转编码器14都通过固定支架安装在实验减振台15上，所述嵌入式运动控制器3采用STM32控制器进行开发设计，所述交流伺服电机输入轴和减速器输入轴连接，减速器输出轴连接负载装置12，所述检测装置的数据采集卡安装在工控机1内部，并与伺服驱动器4、检测装置的旋转编码器14和电流传感器5之间有电气连接，所述检测装置的旋转编码器14连接在负载旋转轴上，与负载12同步转动，所述检测装置的电流传感器5安装在交流伺服电机电源线上，所述嵌入式运动控制器3与伺服驱动器4之间有电气连接。

工控机采用Windows XP系统，采用Labview平台开发采集软件，通过采集卡从伺服驱动器4读取电机轴的转速、转角和电机转矩数据、从电流传感器5读取电机电流数据及从旋转编码器14读取负载12端的转速数据。嵌入式运动控制器3通过伺服驱动器4实现电机的运动控制。利用该故障预测实验系统，可以分析工业机器人减速器传动间隙和相应伺服电机电流、转矩、转速、转角的关系，从而帮助开发机器人减速器故障预测模型。

本具体实施例中的工业机器人减速器为谐波减速器。

本实用新型实施例只是介绍其具体实施方式，不在于限制其保护范围。本实用新型的范围由其权利要求限定。

Claims (2)

1.一种工业机器人减速器故障预测实验系统，包括驱动装置、减速器固定装置、负载装置、检测装置、嵌入式运动控制器和工控机，驱动装置包括交流伺服电机和伺服驱动器，检测装置包括电流传感器、旋转编码器和数据采集卡，其特征是：所述交流伺服电机输出轴和减速器输入轴连接，减速器输出轴连接负载装置，所述检测装置的数据采集卡安装在工控机内部，并与伺服驱动器、检测装置的旋转编码器和电流传感器之间有电气连接，所述检测装置的旋转编码器连接在负载旋转轴上，与负载同步转动，所述检测装置的电流传感器安装在交流伺服电机电源线上，所述嵌入式运动控制器与伺服驱动器之间有电气连接。

2.按照权利要求1所述的一种工业机器人减速器故障预测实验系统，其特征在于：所述工业机器人减速器可以是RV减速器、谐波减速器其中一种。