[发明专利]致动器诊断和预测

说明书

一种系统(10、14)，包括：一个或多个传感器，被配置用于采集与电机致动器(12)的操作状况有关的数据；处理器(62)，被配置用于分析数据以确定电机致动器(12)的状态；和用于存储表示操作状况的数据的存储器(64)。状态指示符基于对操作状况的分析而生成，例如以表示电机致动器(12)的系统功能、正常操作模式和故障模式。系统(10、14)可以被配置为将状态指示符传送给用户界面(21、66)或更高级别的控制器(20、22)。

相关申请的交叉引证

本申请要求在2015年9月14日提交的美国临时申请序列号62/218,222“致动器诊断和预测(Actuator Diagnostics and Prognostics)”的优先权，出于所有目的，该专利申请通过引证整体并入本文。

背景技术

本申请涉及致动器系统，并且更一般地涉及致动器诊断和预测。具体地，本申请涉及用于自动化致动器系统，包括但不限于在焊接、加工和其他工业过程中使用的致动器的高级诊断和预测技术。

致动器系统包括线性和旋转设计，不同的驱动机构包括电动机、旋转螺杆、皮带传动和气动缸。杆式致动器包括在焊接、加工和其他制造过程中使用的短冲程螺杆驱动装置。螺杆驱动致动器也可以被配置用于增加的加载和延伸，而气动缸和无杆(例如导轨和滑架)系统通常用于速度、冲程长度和节省空间是设计考虑的地方。

主要设计考虑因素包括致动器重量、大小和系统复杂程度。可靠性和使用寿命也是重要因素，特别是在机器人焊接和其他大规模工业应用中，非计划维护和停机时间可能导致生产率大幅下降和相关成本。因此，对于现有技术所没有达到的更高级的致动器诊断和预测技术有持续的需求。

发明内容

本申请涉及用于电机致动器的监控器。监控器被配置为通过使用存储在存储器中并在机载计算装置或处理器中执行的传感器数据分析传感器数据以生成系统状态和健康指示符来执行致动器诊断和预测。传感器提供表征具有已知系统功能、正常工作模式和系统故障模式的致动器部件的数据。监控器被配置为将集成式电机致动器的当前状态和健康状况传送给更高级别的监控器，例如致动器控制器或用户界面。数据也可以被转换为更低级别的维护控制器。

利用这种监控器的电机致动器系统包括被配置为将螺杆轴和螺母组件驱动为围绕轴线相对旋转的电机。推力杆被耦接至螺母组件，其中推力杆被配置为响应于螺杆轴和螺母组件的相对旋转而沿轴线执行往复运动。一个或多个传感器可以被配置为采集表征电机致动器的操作状况的传感器数据。存储器被配置用于存储表示操作状况的模型数据，例如用于电机致动器系统的正常操作模式和故障模式。处理器被配置为基于由传感器数据表征的操作状况相对于模型数据的分析来生成状态指示符。界面被配置为将状态指示符传送到被配置为或适用于操作电机致动器的控制装置。

附图说明

图1为具有诊断监控的机器人致动器系统的示意图。

图2为具有外部诊断监控器封装的致动器系统的剖视图。

图3为具有内部诊断监控器的集成控制杆配置中的致动器系统的剖视图。

图4为具有集成编码器和诊断监控器封装的集成电动机致动器配置中的致动器系统的剖视图。

图5为具有诊断监控的致动器系统的框图。

图6为示出用于致动器系统的诊断和预测监控的方法的框图。

具体实施方式

图1为机器人致动器系统10的示意图，机器人致动器系统10包括具有外部诊断监控器14的(例如，线性的)致动器12。在该特定示例中，线性致动器12被配置为用在自动化机器操作，如机器人焊接或其他工业任务中。如本文所述，监控系统14被配置为执行致动器12的高级诊断和预测功能，包括生成适于减少停机时间和非计划维护的健康状态和预测指示符。