CN209570218U - 可进行预测性维护的减速机标准测试床 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了可进行预测性维护的减速机标准测试床，工控机分别与测试实验台和显示器信号连接，测试实验台包括底板、正常段、测试段、齿轮箱和数据采集器，正常段和测试段以齿轮箱为轴对称布置于底板上，正常段和测试段均包括驱动电机、主轴、扭矩传感器、编码器和减速机，驱动电机经主轴与减速机和齿轮箱顺次连接，扭矩传感器设于减速机两侧的主轴上，编码器设于减速机两侧的主轴上，扭矩传感器和编码器均与数据采集器信号连接。本实用新型能够同时采集减速机的多项性能参数，建立故障诊断模型和寿命预测模型，对减速机进行针对性维护，提高减速机的使用寿命，还能够利用检测到的减速机数据来验证工业机器人外壳上布置的传感器的准确性。

Description

可进行预测性维护的减速机标准测试床

技术领域

本实用新型涉及减速机测试技术领域，特别是可进行预测性维护的减速机标准测试床。

背景技术

工业机器人是现代工业制造中的重要设备，主要用于抓取、放置物件，在汽车制造、焊接、搬运、装配和各类机械加工制造中得到广泛应用。其中减速机是重要的传动部件之一，研究开发高性能的减速机和保障减速机的安全经济运行是目前市场的迫切需求。

减速机的主要性能参数包括：空程、角度传递误差、机械传动精度、启动力矩、扭转刚度等，减速机的故障老化也主要通过这几种参数表现出来。一旦减速机发生故障将导致机器人的传动精度降低甚至运动中断，对生产造成极大损失。为获得减速机的工作状态和剩余寿命等信息，需要采集减速机运行的状态参数，通过建模等方式进行数据分析。现有技术中，为了检测工业机器人内减速机的使用寿命，只能将传感器贴在机械臂外壳进行检测，但是由于外壳上布置的传感器无法与机器人内部的减速机实际接触，以致于无法确定检测数据的准确性。

目前，将减速机从工业机器人中拆解出来进行检测的设备能够获得准确的性能数据，但只能够测量减速机的单一性能参数，多次测量反复拆装还会导致较大误差，同时，传统的减速机测试台对于预测性维护技术的研究和实现较少，频繁地拆装减速机也会对减速机本身和工业机器人的其他部件造成损害，因此亟需开发一套具备预测性维护功能的减速机测试装置。

实用新型内容

本实用新型的目的在于，提供一种可进行预测性维护的减速机标准测试床，本装置能够同时采集减速机在运行状态下的振动、声发射、温度、转速、负载、电压和电流等数据，建立故障诊断模型和寿命预测模型，对减速机的运行状态和剩余寿命进行预测，进而采取针对性的处理办法，提高减速机的工作性能和使用寿命。同时本实用新型还能够利用检测数据对工业机器人外壳上布置的传感器进行调节校正。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下的技术方案：

可进行预测性维护的减速机标准测试床，包括测试实验台、工控机和显示器，所述工控机与测试实验台信号连接，所述工控机还与显示器信号连接，所述测试实验台包括底板、正常段、测试段、齿轮箱和数据采集器，所述正常段和测试段以齿轮箱为轴对称布置于底板上，所述正常段和测试段均包括驱动电机、主轴、两个扭矩传感器、两个编码器和减速机，所述驱动电机经主轴与减速机和齿轮箱顺次连接，所述两个扭矩传感器，分别设于减速机两侧的主轴上，所述两个编码器，分别设于减速机两侧的主轴上，且位于减速机和扭矩传感器之间，所述扭矩传感器和编码器均经数据线与数据采集器连接。在减速机两侧布置编码器，目的是利用两侧编码器同步监测计算得到传动误差，进而对传动精度进行计算和确定。

前述可进行预测性维护的减速机标准测试床中，数据采集器与工控机信号连接。由数据采集器对减速机的运行数据进行收集并传递给工控机。

前述可进行预测性维护的减速机标准测试床中，正常段中的减速机为正常状态的减速机，测试段中的减速机为故障减速机。正常状态的减速机提供正常的运行数据，用来和故障减速机的运行数据作对比。

前述可进行预测性维护的减速机标准测试床中，正常段和测试段还均包括轴承座，正常段和测试段各设有两个轴承座，所述两个轴承座分别设于减速机和两个编码器之间的主轴上。轴承座能够提供一个安装平台，用来采集其他数据的传感器可以安装在轴承座上。

前述可进行预测性维护的减速机标准测试床中，正常段和测试段还均包括振动传感器，所述振动传感器设于轴承座上，振动传感器还与数据采集器信号连接。振动传感器可以监测振动加速度变化，进而获得减速机的振动烈度。

前述可进行预测性维护的减速机标准测试床中，正常段和测试段还均包括声发射传感器，所述声发射传感器设于轴承座上，声发射传感器还与数据采集器信号连接。声发射传感器能够感知减速机内部局域缺陷产生的应力波,可以获得减速机内部局域产生的振动数据。

前述可进行预测性维护的减速机标准测试床中，正常段和测试段还均包括温度传感器，所述温度传感器设于轴承座上，温度传感器还与数据采集器信号连接。温度传感器可以获得减速机在工作时的温度变化数据。

与现有技术相比，本实用新型的有益之处在于：本实用新型给出了一种可进行预测性维护的减速机标准测试床，能够同时采集减速机在运行状态下的振动、声发射、温度、转速、负载、电压和电流等数据，通过对正常减速机和故障减速机的运行数据进行对比，建立故障诊断模型和寿命预测模型，实现对减速机运行状态和剩余寿命的预测，并根据预测结果对故障减速机进行针对性维护，提高减速机的使用寿命。本实用新型还能够利用试验台上检测的减速机数据来验证机器人外壳上布置的传感器的准确性。

附图说明

图1是本实用新型的流程示意图；

图2是本实用新型测试实验台的结构示意图；

图3是本实用新型轴承座的结构示意图。

附图标记的含义：100-测试实验台，200-工控机，300-显示器，1-底板，2-正常段，3-测试段，4-齿轮箱，5-数据采集器，6-驱动电机，7-主轴，8-矩阵传感器，9-编码器，10-减速机，11-振动传感器，12-声发射传感器，13-温度传感器，14-轴承座。

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的说明。

具体实施方式

本实用新型的实施例1：如图1所示，可进行预测性维护的减速机标准测试床，包括测试实验台100、工控机200和显示器300，所述工控机200与测试实验台100信号连接，所述工控机200还与显示器300信号连接，如图2所示，所述测试实验台100包括底板1、正常段2、测试段3、齿轮箱4和数据采集器5，所述正常段2和测试段3以齿轮箱4为轴对称布置于底板1上，所述正常段2和测试段3均包括驱动电机6、主轴7、两个扭矩传感器8、两个编码器9和减速机10，所述驱动电机6经主轴7与减速机10和齿轮箱4顺次连接，所述两个扭矩传感器8包括两个，分别设于减速机10两侧的主轴7上；所述两个编码器8包括两个，分别设于减速机10两侧的主轴上，且位于减速机10和扭矩传感器8之间；所述扭矩传感器8和编码器9均与数据采集器5信号连接。正常段2和测试段3以齿轮箱4为轴对称设计可以保证测试时的无关变量尽可能统一，得到的结果更准确。

实施例2：所述可进行预测性维护的减速机标准测试床中，数据采集器5与工控机200信号连接。具体的，可以是通过数据线连接或通过无线连接进行数据传输。

实施例3：所述可进行预测性维护的减速机标准测试床中，正常段2中的减速机10为正常状态的减速机，测试段3中的减速机10为故障减速机。将正常状态的减速机10加入测试，能够获得减速机10在当前环境下的正常运行数据，且能够使数据进行更直观的对比。

实施例4：如图2所示，所述可进行预测性维护的减速机标准测试床中，正常段2和测试段3还均包括轴承座14，正常段2和测试段3各设有两个轴承座14，所述两个轴承座14分别设于减速机10和两个编码器9之间的主轴7上。轴承座14安装位置靠近减速机10，可以在轴承座14上安装用于提供补充数据的传感器。

实施例5：如图3所示，所述可进行预测性维护的减速机标准测试床中，正常段2和测试段3还均包括振动传感器11，所述振动传感器11设于各轴承座14上，振动传感器11还与数据采集器5信号连接。振动传感器11的作用是获得减速机10运行时的整体振动数据，减速机10振动过大会影响减速机10本身的正常工作，还会对与之相邻的部件造成影响。

实施例6：如图3所示，所述可进行预测性维护的减速机标准测试床中，正常段2和测试段3还均包括声发射传感器12，所述声发射传感器12设于各轴承座14上，声发射传感器12还与数据采集器5信号连接。声发射传感器12用于获得减速机10内部局域振动情况，能够对减速机10中各部件的状态进行监控。

实施例7：如图3所示，所述可进行预测性维护的减速机标准测试床中，正常段2和测试段3还均包括温度传感器13，所述温度传感器13设于各轴承座14上，温度传感器13还与数据采集器5信号连接。温度传感器13用于感知减速机10在不同负荷下运行时的温度变化，这也是减速机10能否正常工作的重要指标。

本实用新型的工作原理：首先将故障减速机从工业机器人中拆出，并应用本装置对减速机10的运行状况进行测试，然后和正常状态的减速机进行数据对比，在获得多组对比数据后，可以通过工控机200建立故障诊断模型和寿命预测模型，并利用数据迭代优化模型，即可实现对减速机10的工作状况的预测，并能够根据预测结果采取针对性的维护方案。

将拆出的减速机10安装回工业机器人中并运行，在工业机器人外壳上安装传感器来采集减速机10的运行数据，由于利用本装置已经获得了该减速机10的相关数据，可以据此对传感器进行校正，提高传感器的准确度，即可使传感器采集到减速机10的真实数据。在之后的工作中，可以通过传感器检测减速机10，不必将减速机10拆出检测，减少了对减速机10和工业机器人的损伤。

Claims (7)

1.可进行预测性维护的减速机标准测试床，其特征在于：包括测试实验台(100)、工控机(200)和显示器(300)，所述工控机(200)与测试实验台(100)信号连接，所述工控机(200)还与显示器(300)信号连接；所述测试实验台(100)包括底板(1)、正常段(2)、测试段(3)、齿轮箱(4)和数据采集器(5)，所述正常段(2)和测试段(3)以齿轮箱(4)为轴对称布置于底板(1)上，所述正常段(2)和测试段(3)均包括驱动电机(6)、主轴(7)、两个扭矩传感器(8)、两个编码器(9)和减速机(10)，所述驱动电机(6)经主轴(7)与减速机(10)和齿轮箱(4)顺次连接，两个扭矩传感器(8)，分别设于减速机(10)两侧的主轴(7)上；两个编码器(9)，分别设于减速机(10)两侧的主轴(7)上，且位于减速机(10)和扭矩传感器(8)之间；所述扭矩传感器(8)和编码器(9)均与数据采集器(5)信号连接。

2.根据权利要求1所述的可进行预测性维护的减速机标准测试床，其特征在于：所述数据采集器(5)与工控机(200)信号连接。

3.根据权利要求1所述的可进行预测性维护的减速机标准测试床，其特征在于：正常段(2)中的减速机(10)为正常状态的减速机，测试段(3)中的减速机(10)为故障减速机。

4.根据权利要求3所述的可进行预测性维护的减速机标准测试床，其特征在于：正常段(2)和测试段(3)还均包括轴承座(14)，正常段(2)和测试段(3)各设有两个轴承座(14)，所述两个轴承座(14)分别设于减速机(10)和两个编码器(9)之间的主轴(7)上。

5.根据权利要求4所述的可进行预测性维护的减速机标准测试床，其特征在于：正常段(2)和测试段(3)还均包括振动传感器(11)，所述振动传感器(11)设于轴承座(14)上，振动传感器(11)还与数据采集器(5)信号连接。

6.根据权利要求4所述的可进行预测性维护的减速机标准测试床，其特征在于：正常段(2)和测试段(3)还均包括声发射传感器(12)，所述声发射传感器(12)设于轴承座(14)上，声发射传感器(12)还与数据采集器(5) 信号连接。

7.根据权利要求4所述的可进行预测性维护的减速机标准测试床，其特征在于：正常段(2)和测试段(3)还均包括温度传感器(13)，所述温度传感器(13)设于轴承座(14)上，温度传感器(13)还与数据采集器(5)信号连接。