[发明专利]机器人精密摆线减速器的寿命试验装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及机器人用精密减速器寿命试验技术领域，具体涉及一种机器人精密摆线减速器的寿命试验装置和方法。

背景技术

众所周知，减速器是工业机器人最重要的基础部件，每个关节都需要用到不同的减速器产品。作为机器人最重要的三大部件之一，减速器的成本甚至占到了整个机器人的30％以上，而目前国内机器人精密减速器8成以上却依赖进口。目前的高精度机器人减速器以日本的谐波和RV为主，其共同特点是小体积、大传动比、高精度、高扭矩。国内目前有多家制造企业开始对机器人精密减速器的结构、制造、加工工艺进行创新创造，也诞生了诸如谐波、摆线针轮、机器人关节减速器等多款拥有自主知识产权的产品。

近年来，少齿差行星减速器由于其结构形式简单、传动比大、传动效率高、体积小等诸多优点，在近些年吸引了众多企业的目光，同时也得到了飞速发展。以日本RV、斯洛伐克Spinea为首的通过摆线针轮结构实现的机器人精密减速器得到了广泛的应用。但是在这种减速器作为空间机构中传动系统的核心部件，工作时常常承受巨大的负载，并且常常会不间断地工作，故对其工作时的可靠性也必须严格要求。普通的精密减速器单价常常可以达到几千元甚至上万元，如果正常工作时突然失效或者在没有时刻关注时退化失效都会给维修或者保障带来巨大的麻烦，甚至带来巨大的经济损失。

国内虽然也有几款不同结构的减速器出现，但由于寿命周期一般较长、减速器寿命退化理论研究不足、基于传动效率的退化模型限制等诸多因素，使得对于该类减速器的寿命测试和预测成为行业难题。该环节的缺失或不完善导致国内的减速器在可靠性、寿命稳定性上与国外产品差距巨大，没有科学的寿命测试过程也就无法对制造和加工工艺形成有效的正反馈。因而建立一套科学合理的机器人精密摆线减速器寿命预测模型和试验方法，具有重要的研究和产业意义，也是加快我国自主机器人减速器产业发展的必要环节。

常规的减速器或其他机械部件寿命试验过程中，载荷是通过加载装置单次加载，这会使得载荷在经过长时间运行后发生变化；现有的针对减速器可靠性寿命的研究主要是基于传动效率退化模型，缺少对传动精度、振动、温度等多指标的综合考虑；机器人精密摆线减速器一般寿命时间较长，进行常规的寿命试验需要花费很长的时间和成本，因此需要可靠的加速退化试验理论与方法来进行加速退化试验。

有鉴于此，需要对现有技术进行改进，以满足目前对机器人用精密减速器试验装置的使用要求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种机器人精密摆线减速器的寿命试验装置和方法，针对机器人精密摆线减速器的寿命试验问题，以力图解决或至少缓解上面存在的问题，通过加速退化试验大大缩短了试验周期，进而能够在较短的代价下实现对精密摆线减速器寿命的精确评估。

为实现上述目的，发明提供如下技术方案：

一种机器人精密摆线减速器的寿命试验装置，所述减速器为包括输入法兰、摆线齿轮、偏心轴、传动元件、输出法兰的一级或多级传动的机器人用精密摆线减速器。

进一步的，所述寿命试验装置主要包括控制柜、控制器、数据采集器、计算机、显示器、工作台、驱动电机、联轴器、输入端扭矩传感器、输入端角度传感器、减速器支撑基座、减速器、输出端角度传感器、输出端扭矩传感器、加载装置、加速度传感器和温度传感器。

进一步的，在工作台上设置两条滑轨，驱动电机和加载装置可通过自身的底座在滑轨上移动，在驱动电机和加载装置中间固定减速器支撑基座，在减速器支撑基座上设置减速器。

本发明还提供一种对应于上述机器人精密摆线减速器的寿命试验装置的试验方法，所述方法包括以下步骤：

1)实验前检查各待测样品所处试验条件是否一致，选择符合试验要求的数据采集设备；

2)进行精密摆线减速器的加速退化试验，确定样本数量、失效阈值以及试验截尾数；

3)采集试验过程中性能退化量、失效前转数、采样频率、振动、温度的试验数据；

4)根据试验数据获取性能退化曲线，并对性能衰退曲线进行拟合，建立退化模型；

5)计算失效阈值所对应的伪失效寿命；

6)根据失效寿命分布结果，利用图估计法对精密摆线减速器失效的Weibull分布参数进行估计；

7)计算正常工况下精密摆线减速器的基本额定寿命的试验值(L_10t)、中值额定寿命的试验值(L_50t)和在标称额定寿命(L_10h)下的可靠度(Re)等可靠性指标；