真实服役工况下工业机器人精密减速器加速寿命测试系统

技术领域

本公开一般涉及减速器疲劳试验领域，具体涉及真实服役工况下工业机器人精密减速器加速寿命测试系统。

背景技术

随着信息化和工业化的不断发展，工业机器人的应用越来越广泛，对工业机器人关节减速器性能的要求也越来越高，关节减速器作为机器人的核心部件，使用寿命是一项关键性能参数，为了保证机器人用精密减速器的可靠性，对机器人减速器进行疲劳寿命测试显得尤为重要。

现有的疲劳寿命测试方式主要有以下两种：采用连续加载的方式进行疲劳寿命的测试，虽实现了寿命测试，但不能够模拟机器人实际运动方式；另一种测试方式为直接采用机器人进行疲劳寿命测试，虽符合机器人运动方式，但由于针对个关节减速器其最大允许加载值不一致，难以达到满负载运行，而且试验周期长、测试效率低、成本高。

发明内容

鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供真实服役工况下工业机器人精密减速器加速寿命测试系统以解决上述问题。

本申请提供一种真实服役工况下工业机器人精密减速器加速寿命测试系统，包括：

支撑台，所述支撑台顶部具有安装面，所述安装面上安装有支撑板；

安装座，所述安装座安装在所述支撑板上，用于安装减速器；

电机，所述电机安装在所述支撑板上且设置在所述安装座的一端，用于驱动所述减速器绕自身轴线旋转；

固定座，所述固定座安装在所述安装面上，所述固定座上转动安装有转盘，所述转盘远离所述减速器的一端安装有摆臂组件，所述摆臂组件具有关于所述旋转盘对称设置的一组摆臂，所述摆臂上滑动安装有砝码，所述砝码沿所述摆臂的长度方向位置可调。

根据本申请实施例提供的技术方案，所述摆臂组件包括摆臂杆和限位盘，所述摆臂杆中部与所述转盘固定连接，所述摆臂设置在所述摆臂杆上，所述摆臂上开设有限位槽，所述限位盘与所述限位槽滑动连接，所述限位盘上安装有螺柱，所述砝码螺纹连接在所述螺柱上。

根据本申请实施例提供的技术方案，所述摆臂杆与所述限位盘之间设有调节结构，所述调节结构包括：

轴承座，所述轴承座安装在所述限位槽内靠近摆臂杆中间的位置：

丝杆，所述丝杆穿过所述轴承座且一端与所述限位槽端部转动连接；

螺座，所述螺座与所述丝杆螺纹连接且与所述限位盘固定连接。

根据本申请实施例提供的技术方案，还包括第二电机，所述第二电机设置在在所述摆臂杆的中心位置且与所述摆臂杆固定连接，所述第二电机的输出轴安装有主动锥齿，所述丝杆靠近所述摆臂杆中心的一端安装有与所述主动锥齿啮合的从动锥齿。

根据本申请实施例提供的技术方案，还包括安装板，所述安装板设置在所述电机和所述支撑板之间且与所述支撑板之间滑动连接，滑动方向平行于所述减速器的轴线方向，所述电机固定安装在所述安装板上。

根据本申请实施例提供的技术方案，所述支撑板与所述安装板之间设有滑动组件，所述滑动组件包括连接板，所述连接板与所述安装板固定连接，所述连接板底部设置有T形条，所述支撑板上开设有T形槽，所述T形条与所述T形槽滑动连接，所述T形槽内安装有螺杆，所述螺杆与所述T形条螺纹连接且一端贯穿所述支撑板与支撑板转动连接。

根据本申请实施例提供的技术方案，所述安装座上设有自适应结构，所述自适应结构包括环形槽，所述环形槽开设在所述安装座远离所述电机的一侧，所述环形槽内滑动安装有若干个T形滑块，所述T形滑块上滑动连接有调节条，滑动方向平行于所述减速器轴线的径向方向，所述调节条上开设有若干个螺孔，所述T形滑块的一侧安装有锁紧块，所述锁紧块上螺纹连接有锁紧螺栓。

根据本申请实施例提供的技术方案，所述限位盘与所述摆臂杆接触的一侧嵌入安装有滚珠。

根据本申请实施例提供的技术方案，还包括扭矩传感器，所述扭矩传感器固定安装在所述安装板上，用于采集所述减速器输入轴的第一转矩值。

根据本申请实施例提供的技术方案，还包括：

数据采集模块，用于采集所述减速器输出轴的第二转矩值；

处理模块，所述处理模块的输入端与所述扭矩传感器和数据采集模块的输出端电连接，用于接收所述第一转矩值的第一信号和第二转矩值的第二信号并进行对比；

PLC控制模块，所述PLC控制模块的输入端与所述处理模块的输出端电连接，输出端与所述第二电机电连接，用于接收所述处理模块的对比结果并控制所述第二电机。

与现有技术相比，本申请的有益效果在于：通过安装座固定减速器，通过电机连接减速器的输入端驱动所述减速器绕自身轴线旋转，通过将转盘与所述减速器的输出端连接，转盘上安装有摆臂组件，摆臂组件的摆臂上滑动安装有砝码，通过砝码为测试减速器提供负载，减速机旋转带动转盘旋转进而带动摆臂旋转，砝码随着减速器的转动在所述摆臂的长度方向上改变位置，进而改变摆臂组件的转动惯量使得减速器输出端的负载可针对减速器输入端的转矩做适应性变化，一方面可以模拟机器人实际运动方式，另一方面方便减速器达到满负载运行，本申请提供的真实服役工况下工业机器人精密减速器加速寿命测试系统具有试验周期短、测试效率高、成本低的优点。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本申请提供的真实服役工况下工业机器人精密减速器加速寿命测试系统的结构示意图；

图2为图1所示的真实服役工况下工业机器人精密减速器加速寿命测试系统的后部结构示意图；

图3为图1所示的真实服役工况下工业机器人精密减速器加速寿命测试系统中支撑板与连接板的拆分结构示意图；

图4为图1所示的真实服役工况下工业机器人精密减速器加速寿命测试系统中摆臂组件的结构示意图；

图5为图1所示的真实服役工况下工业机器人精密减速器加速寿命测试系统中限位盘的剖面结构示意图；

图6为图1所示的真实服役工况下工业机器人精密减速器加速寿命测试系统中丝杆与摆臂杆拆分结构示意图；

图7为图6后部结构示意图；

图8为图1所示的真实服役工况下工业机器人精密减速器加速寿命测试系统中自适应结构示意图；

附图标号：1、支撑台；2、安装面；3、支撑板；4、安装座；5、电机；6、固定座；7、转盘；8、摆臂组件；9、砝码；10、摆臂杆；11、限位盘；12、螺柱；13、限位槽；14、轴承座；15、丝杆；16、螺座；17、第二电机；18、主动锥齿；19、从动锥齿；20、安装板；21、连接板；22、T形条；23、T形槽；24、螺杆；25、滚珠；26、扭矩传感器；27、环形槽；28、T形滑块；29、调节条；30、螺孔；31、锁紧块；32、锁紧螺栓。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

请参考图1，本申请提供一种真实服役工况下工业机器人精密减速器加速寿命测试系统，包括：

支撑台1，所述支撑台1顶部具有安装面2，所述安装面2上安装有支撑板3；

安装座4，所述安装座4安装在所述支撑板3上，用于安装减速器；

电机5，所述电机5安装在所述支撑板3上且设置在所述安装座4的一端，用于驱动所述减速器绕自身轴线旋转；

固定座6，所述固定座6安装在所述安装面2上，所述固定座6上转动安装有转盘7，所述转盘7远离所述减速器的一端安装有摆臂组件8，所述摆臂组件8具有关于所述旋转盘7对称设置的一组摆臂，所述摆臂上滑动安装有砝码9，所述砝码9沿所述摆臂的长度方向位置可调。

具体的，所述电机、减速器、转盘共轴线设置。

具体的，所述支撑台1周侧设置有加固角，用于提高所述支撑台1的稳定性。

工作原理：通过安装座4固定减速器，通过电机5连接减速器的输入端驱动所述减速器绕自身轴线旋转，通过将转盘7与所述减速器的输出端连接，转盘7上安装有摆臂组件8，摆臂组件8的摆臂上滑动安装有砝码9，通过砝码9为测试减速器提供负载，减速机旋转带动转盘7旋转进而带动摆臂旋转，砝码9随着减速器的转动在所述摆臂的长度方向上改变位置，进而改变摆臂组件8的转动惯量使得减速器输出端的负载可针对减速器输入端的转矩做适应性变化，一方面可以模拟机器人实际运动方式，另一方面方便减速器达到满负载运行，本申请提供的真实服役工况下工业机器人精密减速器加速寿命测试系统具有试验周期短、测试效率高、成本低的优点。

进一步地，所述摆臂组件8包括摆臂杆10和限位盘11，所述摆臂杆10中间部分为圆形结构，套设在所述转盘7上且与所述转盘7固定连接，所述摆臂设置在所述摆臂杆10上，在某一实施例中，所述摆臂杆10上设置有两个摆臂，两个摆臂对称设置，所述摆臂上具有沿摆臂长度方向开设的限位槽13，所述限位盘11伸入所述限位槽13内与所述限位槽13滑动连接，滑动方向沿所述摆臂的长度方向设置，所述限位盘11上安装有螺柱12，所述砝码9套设在所述螺柱12上且与所述螺柱12螺纹连接，并通过螺母进行固定。

当所述安装座4内的减速器工作转动时，转盘7带动摆臂杆10转动，通过摆臂杆10配合砝码9提供负载，使得可调整砝码位置改变转动惯量，进而改变负载的大小，增加试验效率。

进一步地，所述摆臂杆10与所述限位盘11之间设有用于调整限位盘11位置的调节结构，所述调节结构包括轴承座14、丝杆15和螺座16，所述轴承座14安装在所述限位槽13内靠近摆臂杆10中间的位置，所述丝杆15设置在所述限位槽13内且一端穿过所述轴承座14被固定，另一端与所述限位槽13靠近所述摆臂端部的一端转动连接，所述螺座16套设在所述丝杆15上且与所述丝杆15螺纹连接，所述螺座靠近限位盘11的一侧与所述限位盘11固定连接。

当所述丝杆15转动的时候，其外部的螺纹带动所述螺座16在限位槽13内部移动，进而带动所述限位盘11沿所述摆臂的长度方向移动，进而可调整所述砝码9的位置，从而调整减速器输出端的转动惯量，实现减速器输出端转矩的可调性，适用于不同的机器人减速器。

进一步地，还包括第二电机17，所述第二电机17设置在在所述摆臂杆10的中心位置且与所述摆臂杆10通过法兰固定连接，所述第二电机17的输出轴上安装有主动锥齿18，所述丝杆15靠近所述摆臂杆10中心的一端安装有与所述主动锥齿18啮合的从动锥齿19。

具体的，在某一实施例中，所述第二电机17为伺服电机，用于根据测试需求调整摆臂杆10是正转还是反转，或者根据需求调整摆臂杆10的转速。

具体的，所述第二电机17远离输出轴的一端通过导电滑环与外部设备连接，通过设置导电滑环，使得可利用外部设备对第二电机17进行供电、监测的同时，防止摆臂杆10转动时带动第二电机17旋转进而造成第二电机17与外部设备之间的连接线缠绕。

工作中，第二电机17的输出轴转动带动主动锥齿18转动，主动锥齿18带动从动锥齿19转动，从动锥齿19带动丝杆15转动，丝杆15即可通过螺座16带动限位盘11移动，通过改变砝码9距离摆臂杆10中心的距离实现动态调整转动惯量的目的，达到动态匹配输入端转矩的目的。

进一步地，还包括安装板20和扭矩传感器26，所述安装板20设置在所述电机5和所述支撑板3之间且与所述支撑板3之间滑动连接，滑动方向平行于所述减速器的轴线方向，所述电机5和所述扭矩传感器26固定安装在所述安装板20上，所述扭矩传感器26设置在所述电机5和所述减速器之间，所述扭矩传感器26的输入端与所述电机5的输出端通过联轴器连接，扭矩传感器26的输出端与所述减速器的输入端传动连接，所述扭矩传感器26用于采集所述减速输入轴的第一转矩值T

通过调整所述安装板20的位置，使得可调整所述电机5和所述扭矩传感器26的位置，方便所述扭矩传感器26与所述减速器对接。

进一步地，所述支撑板3与所述安装板20之间设有滑动组件，所述滑动组件包括连接板21，所述连接板21顶面与所述安装板20底面固定连接，所述连接板21底部设置有T形条22，所述支撑板3顶面开设有T形槽23，所述T形条22与所述T形槽23滑动连接，滑动方向平行于所述减速器的轴线方向，所述T形槽23内安装有螺杆24，所述螺杆24与所述T形条22螺纹连接且一端贯穿所述支撑板3的侧边与之层板3转动连接。

通过转动螺杆24，螺杆24通过与T形条22之间的螺纹带动T形条22在T形槽23的内侧滑动，滑动的过程中带动电机5和扭矩传感器26移动，使得扭矩传感器26的输出端能够与减速器输入轴对接。

进一步地，所述安装座4与所述支撑板3滑动连接且沿平行于所述减速器轴向方向位置可调。

具体的，所述安装座4滑动的结构和所述滑动组件相似，所述安装座4底部设有滑块，所述支撑板3上开设有与所述滑块对应的滑槽，所述滑块与所述滑槽滑动连接，滑动方向平行于所述减速器的轴线方向，所述滑槽内设置有螺纹杆，所述螺纹杆与所述滑块螺纹连接且一端贯穿所述支撑板3远离所述电机的一侧与所述支撑板3螺纹连接。

进一步地，请参考图8，所述安装座4上设有自适应结构，所述自适应结构包括环形槽27，所述环形槽27开设在所述安装座4远离所述电机5的一侧，所述环形槽27内滑动安装有若干个T形滑块28，如图所述，在某一实施例中，所述T形滑块28设有五个，所述T形滑块28上滑动连接有调节条29，滑动方向平行于所述减速器轴线的径向方向，所述调节条29上开设有若干个螺孔30，所述T形滑块28的位于所述环形槽27内的一侧安装有锁紧块31，所述锁紧块31上螺纹连接有锁紧螺栓32。

具体的，当减速器放置在所述安装座4上时，将减速器上的安装孔与所述自适应结构上的螺孔30对应并通过安装螺栓进行固定，防止减速器在测试的过程中不够稳定；通过五个T形滑块28可在所述环形槽27内滑动，即可调整螺孔30绕所述减速器轴线的轴向方向的位置，同时调节条29在所述T形滑块28上滑动，即可调整螺孔30沿所述减速器轴向的径向方向的位置，使得螺孔30可以适应不同安装孔位置的减速器，调整之后通过调整所述锁紧螺栓32固定所述锁紧块31，将安装螺栓贯穿螺孔30后紧压在T形滑块31上，从而将减速器固定，防止减速器在测试过程中移动对测试结果产生影响，提高了整个试验台的通用性。

进一步地，所述限位盘11与所述摆臂杆10接触的一侧嵌入安装有滚珠25。

具体的，滚珠25能够减少限位盘11与摆臂杆18之间的摩擦力，使得限位盘11位置调节更加顺畅，避免出现卡滞的现象。

进一步地，还包括数据采集模块、处理模块和PLC控制模块，所述数据采集模块用于采集所述减速器输出轴的第二转矩值

具体的，根据动量矩定理可得：

其中，

工作过程：将待测减速器安装在所述安装座4的内侧，调整安装座4和安装版20的位置，使得扭矩传感器26的输出轴能与所述减速器的输入轴连接，减速器的输出轴与所述转盘7连接，电机5的输出轴转动进而带动扭矩传感器26工作转动，从而带动减速器工作转动，使得转盘7带动摆臂杆10转动，通过摆臂杆10两端的砝码9配重，对减速器进行负载试验；

在进行减速器疲劳寿命试验过程中，启动电机5，电机5的输出轴转动，同时扭矩传感器26可以采集到各个时刻电机5输出轴的第一转矩值

第二电机17和电机5同时启动，通过数据采集模块采集到减速器输出轴的第二转矩值

通过在摆臂杆10的前部两端对称设置两组砝码9，可以在摆臂运动时瞬时抵消重物块对转盘7中心z轴的力矩，公式如下：

其中，

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。