[發(fā)明專利]致動器診斷和預(yù)測

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201680053063.0
• 申請日: 2016-09-14
• 公開（公告）號: CN108025431A
• 公開（公告）日: 2018-05-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 史蒂芬·貝瑟;加里·W·羅森格倫;帕特里克·霍巴特;羅伯特·舒爾茨;史蒂芬·迪·馬爾科;阿龍·迪特里克
• 申請（專利權(quán)）人: 拓諾麥公司
• 主分類號: B25J9/10
• 分類號: B25J9/10;F16H57/01;F16H25/20
• 代理公司: 北京康信知識產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11240
• 代理人: 陳鵬;王博

一種系統(tǒng)(10、14)，包括：一個或多個傳感器，被配置用于采集與電機(jī)致動器(12)的操作狀況有關(guān)的數(shù)據(jù)；處理器(62)，被配置用于分析數(shù)據(jù)以確定電機(jī)致動器(12)的狀態(tài)；和用于存儲表示操作狀況的數(shù)據(jù)的存儲器(64)。狀態(tài)指示符基于對操作狀況的分析而生成，例如以表示電機(jī)致動器(12)的系統(tǒng)功能、正常操作模式和故障模式。系統(tǒng)(10、14)可以被配置為將狀態(tài)指示符傳送給用戶界面(21、66)或更高級別的控制器(20、22)。

相關(guān)申請的交叉引證

本申請要求在2015年9月14日提交的美國臨時(shí)申請序列號62/218,222“致動器診斷和預(yù)測(Actuator Diagnostics and Prognostics)”的優(yōu)先權(quán)，出于所有目的，該專利申請通過引證整體并入本文。

背景技術(shù)

本申請涉及致動器系統(tǒng)，并且更一般地涉及致動器診斷和預(yù)測。具體地，本申請涉及用于自動化致動器系統(tǒng)，包括但不限于在焊接、加工和其他工業(yè)過程中使用的致動器的高級診斷和預(yù)測技術(shù)。

致動器系統(tǒng)包括線性和旋轉(zhuǎn)設(shè)計(jì)，不同的驅(qū)動機(jī)構(gòu)包括電動機(jī)、旋轉(zhuǎn)螺桿、皮帶傳動和氣動缸。桿式致動器包括在焊接、加工和其他制造過程中使用的短沖程螺桿驅(qū)動裝置。螺桿驅(qū)動致動器也可以被配置用于增加的加載和延伸，而氣動缸和無桿(例如導(dǎo)軌和滑架)系統(tǒng)通常用于速度、沖程長度和節(jié)省空間是設(shè)計(jì)考慮的地方。

主要設(shè)計(jì)考慮因素包括致動器重量、大小和系統(tǒng)復(fù)雜程度?？煽啃院褪褂脡勖彩侵匾蛩兀貏e是在機(jī)器人焊接和其他大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用中，非計(jì)劃維護(hù)和停機(jī)時(shí)間可能導(dǎo)致生產(chǎn)率大幅下降和相關(guān)成本。因此，對于現(xiàn)有技術(shù)所沒有達(dá)到的更高級的致動器診斷和預(yù)測技術(shù)有持續(xù)的需求。

發(fā)明內(nèi)容

本申請涉及用于電機(jī)致動器的監(jiān)控器。監(jiān)控器被配置為通過使用存儲在存儲器中并在機(jī)載計(jì)算裝置或處理器中執(zhí)行的傳感器數(shù)據(jù)分析傳感器數(shù)據(jù)以生成系統(tǒng)狀態(tài)和健康指示符來執(zhí)行致動器診斷和預(yù)測。傳感器提供表征具有已知系統(tǒng)功能、正常工作模式和系統(tǒng)故障模式的致動器部件的數(shù)據(jù)。監(jiān)控器被配置為將集成式電機(jī)致動器的當(dāng)前狀態(tài)和健康狀況傳送給更高級別的監(jiān)控器，例如致動器控制器或用戶界面。數(shù)據(jù)也可以被轉(zhuǎn)換為更低級別的維護(hù)控制器。

利用這種監(jiān)控器的電機(jī)致動器系統(tǒng)包括被配置為將螺桿軸和螺母組件驅(qū)動為圍繞軸線相對旋轉(zhuǎn)的電機(jī)。推力桿被耦接至螺母組件，其中推力桿被配置為響應(yīng)于螺桿軸和螺母組件的相對旋轉(zhuǎn)而沿軸線執(zhí)行往復(fù)運(yùn)動。一個或多個傳感器可以被配置為采集表征電機(jī)致動器的操作狀況的傳感器數(shù)據(jù)。存儲器被配置用于存儲表示操作狀況的模型數(shù)據(jù)，例如用于電機(jī)致動器系統(tǒng)的正常操作模式和故障模式。處理器被配置為基于由傳感器數(shù)據(jù)表征的操作狀況相對于模型數(shù)據(jù)的分析來生成狀態(tài)指示符。界面被配置為將狀態(tài)指示符傳送到被配置為或適用于操作電機(jī)致動器的控制裝置。

附圖說明

圖1為具有診斷監(jiān)控的機(jī)器人致動器系統(tǒng)的示意圖。

圖2為具有外部診斷監(jiān)控器封裝的致動器系統(tǒng)的剖視圖。

圖3為具有內(nèi)部診斷監(jiān)控器的集成控制桿配置中的致動器系統(tǒng)的剖視圖。

圖4為具有集成編碼器和診斷監(jiān)控器封裝的集成電動機(jī)致動器配置中的致動器系統(tǒng)的剖視圖。

圖5為具有診斷監(jiān)控的致動器系統(tǒng)的框圖。

圖6為示出用于致動器系統(tǒng)的診斷和預(yù)測監(jiān)控的方法的框圖。

具體實(shí)施方式

圖1為機(jī)器人致動器系統(tǒng)10的示意圖，機(jī)器人致動器系統(tǒng)10包括具有外部診斷監(jiān)控器14的(例如，線性的)致動器12。在該特定示例中，線性致動器12被配置為用在自動化機(jī)器操作，如機(jī)器人焊接或其他工業(yè)任務(wù)中。如本文所述，監(jiān)控系統(tǒng)14被配置為執(zhí)行致動器12的高級診斷和預(yù)測功能，包括生成適于減少停機(jī)時(shí)間和非計(jì)劃維護(hù)的健康狀態(tài)和預(yù)測指示符。