機(jī)器人電纜扭轉(zhuǎn)測(cè)試系統(tǒng)的研發(fā)與設(shè)計(jì)

1、    機(jī)器人電纜扭轉(zhuǎn)測(cè)試系統(tǒng)的研發(fā)與設(shè)計(jì)    摘  要：該文參考國(guó)內(nèi)機(jī)器人電纜的測(cè)試系統(tǒng)現(xiàn)狀，依據(jù)中國(guó)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟標(biāo)準(zhǔn)和德國(guó)萊茵2pfg 2577機(jī)器人系統(tǒng)用電纜標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)并研發(fā)新穎的扭轉(zhuǎn)測(cè)試系統(tǒng)（2d扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)、3d扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)）。機(jī)器人電纜扭轉(zhuǎn)測(cè)試系統(tǒng)的成功研制填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白，為機(jī)器人電纜的產(chǎn)品質(zhì)量檢測(cè)提供了必要的技術(shù)支持。同時(shí)也會(huì)大大降低使用單位的成本投入，產(chǎn)品服務(wù)也有了實(shí)時(shí)精準(zhǔn)的售后保障。關(guān)鍵詞：機(jī)器人電纜;2d扭轉(zhuǎn)試驗(yàn);3d扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)中圖分類號(hào)：tp24           

2、  文獻(xiàn)標(biāo)志碼：a0 引言國(guó)際機(jī)器人聯(lián)合會(huì)（ifr）數(shù)據(jù)顯示，我國(guó)近幾年工業(yè)機(jī)器人銷量持續(xù)上升，并且在問(wèn)鼎全球第一后仍保持較好的發(fā)展勢(shì)頭。機(jī)器人電纜要求很高，不僅要具有強(qiáng)大的信號(hào)和電力輸送能力，同時(shí)還應(yīng)具有較好的耐磨性、耐彎曲性和耐扭轉(zhuǎn)等特點(diǎn)。機(jī)器人的機(jī)械壽命試驗(yàn)一般要連續(xù)進(jìn)行幾百萬(wàn)次或者幾千萬(wàn)次的重復(fù)試驗(yàn)，檢測(cè)設(shè)備面臨著重要的考驗(yàn)。王昆1、王波2等分別從設(shè)備研制及性能方面對(duì)機(jī)器人電纜進(jìn)行了研究。我們依據(jù)中國(guó)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟標(biāo)準(zhǔn)和德國(guó)萊茵2pfg 2577機(jī)器人系統(tǒng)用電纜標(biāo)準(zhǔn)，太陽(yáng)電線（東莞）有限公司3、杭州首航實(shí)業(yè)有限公司4、上海翡葉動(dòng)力科技有限公司5分別研制了機(jī)器人電纜測(cè)試設(shè)備。我

3、們采用四點(diǎn)新穎的想法設(shè)計(jì)并研發(fā)扭轉(zhuǎn)測(cè)試系統(tǒng)（2d扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)、3d扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)）。該扭轉(zhuǎn)測(cè)試系統(tǒng)的成功研制填補(bǔ)了機(jī)器人電纜檢測(cè)系統(tǒng)的空白，為機(jī)器人電纜的產(chǎn)品質(zhì)量檢測(cè)提供必要的技術(shù)支持。1 機(jī)器人電纜測(cè)試系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)根據(jù)國(guó)際機(jī)器人聯(lián)合會(huì)（ifr）的調(diào)研數(shù)據(jù)，目前德國(guó)、美國(guó)、韓國(guó)、日本將機(jī)器人的信號(hào)傳輸視為“血脈”，機(jī)器人用電纜附件已經(jīng)有了成熟的檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)和測(cè)試儀器。機(jī)器人生產(chǎn)企業(yè)在中國(guó)發(fā)展迅猛，機(jī)器人電纜組件的檢測(cè)設(shè)備面臨著重要考驗(yàn)。根據(jù)調(diào)研結(jié)果顯示，我國(guó)機(jī)器人電纜檢測(cè)系統(tǒng)都是依賴進(jìn)口的，采購(gòu)該類進(jìn)口檢測(cè)設(shè)備不僅價(jià)格昂貴，而且售后服務(wù)不能得到有效保障，因此使得國(guó)內(nèi)測(cè)試機(jī)構(gòu)和企業(yè)望而卻步。針對(duì)國(guó)內(nèi)目前

4、空白的現(xiàn)狀，該單位與合作單位聯(lián)合研發(fā)“工業(yè)機(jī)器人電纜扭轉(zhuǎn)系統(tǒng)”項(xiàng)目，能夠同時(shí)滿足中國(guó)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟標(biāo)準(zhǔn)和德國(guó)萊茵機(jī)器人系統(tǒng)用電纜標(biāo)準(zhǔn)。2 創(chuàng)新點(diǎn)我們分別從以下4個(gè)創(chuàng)新點(diǎn)設(shè)計(jì)并研發(fā)扭轉(zhuǎn)測(cè)試系統(tǒng)（2d扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)、3d扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)）。1）開(kāi)發(fā)計(jì)算機(jī)專用控制程序?qū)Χ鄠€(gè)試樣進(jìn)行多路檢測(cè)信號(hào)采集，能實(shí)時(shí)顯示試樣的往復(fù)次數(shù)、導(dǎo)通狀況等數(shù)據(jù)。2）設(shè)計(jì)測(cè)試液晶屏內(nèi)嵌式自動(dòng)滑道，能在有效保護(hù)液晶屏的同時(shí)，提高儀器外觀的整潔美觀性。3）改變傳統(tǒng)的螺旋式夾具結(jié)構(gòu)，改為彈簧式自緊結(jié)構(gòu)，夾持試樣美觀且實(shí)用。4）設(shè)計(jì)高強(qiáng)度直線導(dǎo)軌往返系統(tǒng)，可以與伺服馬達(dá)配套組裝。3 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)3.1 2d扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)測(cè)量要求取試樣每段長(zhǎng)度1 m，

5、將試樣固定在試驗(yàn)機(jī)上，固定距離1 000 mm（可調(diào)），試樣的扭轉(zhuǎn)角度為90°或180°。固定試樣的轉(zhuǎn)子以60 次/min的速度轉(zhuǎn)動(dòng)。試驗(yàn)一個(gè)周期次數(shù)：5 000 000次循環(huán)。3.1.1 性能特點(diǎn)性能特點(diǎn)有9個(gè)。1）機(jī)器為人機(jī)系統(tǒng)全自動(dòng)控制，采用人機(jī)交互方式，可顯示試樣的往復(fù)次數(shù)、導(dǎo)通狀況等數(shù)據(jù)。根據(jù)試樣故障次數(shù)，可以分析樣品特性。2）設(shè)備采用同步帶模組傳動(dòng)，由轉(zhuǎn)子帶動(dòng)試樣以60 次/min的速度旋轉(zhuǎn)測(cè)試。3）使用伺服馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，控制精準(zhǔn)，動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)平穩(wěn)、可靠。4）全鋁材組裝自由移動(dòng)工作臺(tái)，可適用各種不同長(zhǎng)度的試樣。5）試樣固定距離0 mm1 000 mm。6）轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)角

6、度：0°360°可調(diào)。7）一體式結(jié)構(gòu)，可同時(shí)做3組試樣，每組可獨(dú)立進(jìn)行信號(hào)檢測(cè)。8）可對(duì)每組試樣施加24 v的安全電壓，樣品斷路后有報(bào)警功能，并保持試驗(yàn)數(shù)據(jù)。9）記錄運(yùn)行次數(shù)999 999 999次，具有斷電保存功能?？蓽?zhǔn)確記錄每組試樣的扭轉(zhuǎn)次數(shù)、故障狀態(tài)信息。3.1.2 項(xiàng)目研發(fā)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)圖說(shuō)明3.2 3d扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)測(cè)量要求取試樣每段長(zhǎng)度0.6 m，將試樣固定在試驗(yàn)機(jī)上，上端的扭轉(zhuǎn)角度為左右90°，下端的扭轉(zhuǎn)角度為左右180°。固定試樣的轉(zhuǎn)子以30次/min的速度轉(zhuǎn)動(dòng);試驗(yàn)一個(gè)周期次數(shù)：5 000 000次。3.2.1 性能特點(diǎn)性能特點(diǎn)有7個(gè)。1）控制方式為

7、人機(jī)系統(tǒng)全自動(dòng)控制，采用人機(jī)交互方式，可顯示試樣的往復(fù)次數(shù)、導(dǎo)通狀況等數(shù)據(jù)。根據(jù)試樣故障次數(shù)，可以分析樣品特性。2）設(shè)備采用同步帶模組傳動(dòng)，由轉(zhuǎn)子帶動(dòng)試樣上下以30 次/min的速度做90°和180°3d模式彎曲測(cè)試。3）使用伺服馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，控制精準(zhǔn)，動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)平穩(wěn)、可靠。4）上下轉(zhuǎn)子彎曲角度：0°360°可調(diào)。5）一體式結(jié)構(gòu)，可同時(shí)做3個(gè)試樣，每組可獨(dú)立進(jìn)行信號(hào)檢測(cè)。6）可對(duì)每組試樣施加24 v的安全電壓，樣品斷路后有報(bào)警功能，并保持試驗(yàn)數(shù)據(jù)。7）記錄運(yùn)行次數(shù)999 999 999次，具有斷電保存功能?？蓽?zhǔn)確記錄每組試樣的扭轉(zhuǎn)次數(shù)、故障狀態(tài)信息。3.2

8、.2 項(xiàng)目研發(fā)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)圖說(shuō)明項(xiàng)目研發(fā)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)圖說(shuō)明如圖2所示。4 系統(tǒng)測(cè)試結(jié)果根據(jù)機(jī)器人電纜測(cè)試環(huán)境和要求，選取相應(yīng)的的樣品進(jìn)行2d扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)（樣品規(guī)格為4×0.75 mm2）和3d扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)（樣品規(guī)格為4×1 mm2，試樣外徑為7.5 mm），測(cè)量結(jié)果見(jiàn)表1和表2。5 結(jié)論機(jī)器人電纜的扭轉(zhuǎn)測(cè)試系統(tǒng)的成功研制填補(bǔ)了機(jī)器人電纜檢測(cè)系統(tǒng)的國(guó)內(nèi)空白，保證了機(jī)器人電纜生產(chǎn)企業(yè)的質(zhì)量，同時(shí)也會(huì)大大降低使用單位的成本投入，產(chǎn)品服務(wù)也有了實(shí)時(shí)精準(zhǔn)的售后保障。通過(guò)理論分析和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，機(jī)器人扭轉(zhuǎn)測(cè)試系統(tǒng)獲得良好的測(cè)試效果，在電線電纜行業(yè)具有一定的應(yīng)用價(jià)值。參考文獻(xiàn)1王昆.機(jī)器人用柔性電纜的研發(fā)和性能驗(yàn)證j.電線電纜，2019（6）：18-21，44.2王波.機(jī)器人在未來(lái)工廠：電纜廠商的機(jī)遇和挑戰(zhàn)j.農(nóng)業(yè)機(jī)械，2018（6）：118-119.3太陽(yáng)電線（東莞）有限公司.一種電線電纜彎曲試驗(yàn)機(jī)：中國(guó)，cn206583727up.2