CN104236773B - 电磁作动式示功机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种为减振器测试性能的装置，具体的说是一种电磁作动式示功机，该示功机包括主体部分Ⅰ，连接主体部分Ⅰ的控制柜Ⅱ，连接控制柜Ⅱ的上位机PCⅢ，其特征在于：所述的主体部分Ⅰ采用对称设置的两台直线电机作为动力源，采用直线编码器用作所述直线电机的位置闭环控制，同时采用接近开关用于所述直线电机的行程限位控制，能满足不同车型的减振器的高性能测试要求。本发明在精度、安装、维护、环境污染、噪声方面明显优于现有结构方式的电磁作动式示功机。

Description

电磁作动式示功机
技术领域
本发明涉及一种为减振器测试性能的装置，具体的说是一种电磁作动式示功机，该示功机采用直线伺服电机作为动力源，采用全位置闭环运动控制方式进行减振器的运动控制，能满足不同车型的减振器的高性能测试要求。
背景技术
目前，国内现有的示功机动力源采用液压缸驱动方式。液压驱动方式存在诸多固有的缺陷和不足，具体表现在：①液压系统密封容易发生泄漏，液压油容易对环境产生污染，废物处理问题更加严重；②液压容易受到污染，需要定期维护和更换，维护成本高；③很难提高位置控制精度，提高精度需要昂贵的定位传感器和精密的电动液压阀门，运动存在蠕变趋势、滞后、盲区，压力和温度变化更加让控制复杂化；④液压泵源作用时存在噪声大的缺点。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术存在的问题，提供一种在精度、安装、维护、环境污染、噪声方面明显优于现有结构方式的电磁作动式示功机，能满足使用者在测试减振器性能时所需更高性能测试的要求。
为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案实现，该示功机包括主体部分Ⅰ，连接主体部分Ⅰ的控制柜Ⅱ，连接控制柜Ⅱ的上位机PCⅢ，其特征在于：所述的主体部分Ⅰ采用对称设置的两台直线电机作为动力源，采用直线编码器用作所述直线电机的位置闭环控制，同时采用接近开关用于所述直线电机的行程限位控制。
所述的主体部分Ⅰ包括：顶部导柱固定座、力传感器、减振器上端固定座、温度传感器固定支架、减振器下端固定座、机体上端固定板、上端导向板、左直线电机定子、右直线电机定子、滑动部分、上端定子压板、左右直线电机动子、直线编码器、中部定子压板、光栅探头、限位块、接近开关、动子机械限位、机体垫块、底部基础板、底部动子垫块和导柱，所述的顶部导柱固定座通过螺钉与导柱连接，调节行程来适应不同的试验行程；力传感器通过螺栓连接到顶部导柱固定座下端；力传感器下端连接减振器上端固定座；温度传感器固定支架连接到导柱上；减振器下端固定座与滑动部分连接；机体上端固定板通过螺钉与上端导向板相连；上端导向板通过螺钉固定到导柱上；上端定子压板两端分别固定到两台直线电机上的左直线电机定子和右直线电机定子上，保证两直线电机定子在同一平面内；滑动部分与左右直线电机的动子相连；左直线电机定子和右直线电机定子通过螺钉与导柱连接；直线编码器与左右直线电机的动子连接，中部定子压板连接到左直线电机定子和右直线电机定子上；光栅探头通过螺钉连接到左直线电机定子上；接近开关通过上端可调底座与右直线电机定子连接；限位块连接到左右直线电机动子；导柱通过锁紧螺母与底部基础板连接；动子机械限位连接到底部动子垫块上，底部动子垫块连接到底部基础板上；机体垫块与底部基础板连接，具有一定的减振效果。
所述的控制柜Ⅱ包括伺服控制器和连接伺服控制器的左驱动器和右驱动器，所述伺服控制器连接上位机PCⅢ、力传感器、直线编码器和接近开关，左驱动器连接左直线电机、右驱动器连接右直线电机。
本发明具有以下优点和积极效果：
1、本发明安装简单合理，仅需简单布线，不需要昂贵的管道、过滤器、泵等。
2、本发明有高的预期使用寿命，额定负载下可实现数百万次循环，使用寿命非常长。
3、本发明有极低的维护成本，使用期间具有可重复、可再生性能，仅需极少的维护。
4、本发明有更高精度的控制方法，设备可使用高端的运动控制器进行复杂的运动序列操作，位置控制分辨率可达到1微米以上，另外可采用直线伺服电机全闭环的控制方式，使综合位置控制精度大幅提高。
5、本发明有小的环境污染和噪声，本身清洁且能效高。与现有的运用液压系统的方式相比，液压系统容易发生泄漏，废物处理问题更加严重。
附图说明
图1是本发明整体结构示意图。
图2是本发明主体部分Ⅰ的内部结构示意图。
图3是本发明图2中主体部分Ⅰ的A向投影结构示意图。
图4是本发明主体部分Ⅰ顶部局部结构放大示意图。
图5是本发明主体部分Ⅰ中部局部结构放大示意图。
图6是本发明主体部分Ⅰ中部局部结构放大示意图。
图7是本发明主体部分Ⅰ底部局部结构放大示意图。
图8是本发明控制原理示意图。
具体实施方式
如图1所示：该示功机包括主体部分Ⅰ，连接主体部分Ⅰ的控制柜Ⅱ，连接控制柜Ⅱ的上位机PCⅢ，其特征在于：所述的主体部分Ⅰ采用对称设置的两台直线电机作为动力源，采用直线编码器用作所述直线电机的位置闭环控制，同时采用接近开关用于所述直线电机的行程限位控制。
如图2、3、4、5、6、7所示：所述的主体部分Ⅰ包括：顶部导柱固定座1、力传感器2、减振器上端固定座3、温度传感器固定支架4、减振器下端固定座5、机体上端固定板6、上端导向板7、左直线电机定子8a、右直线电机定子8b、滑动部分9、上端定子压板10、左右直线电机动子11、直线编码器12、中部定子压板13、光栅探头14、限位块15、接近开关16、动子机械限位17、机体垫块18、底部基础板19、底部动子垫块20、和导柱21，所述的顶部导柱固定座1通过螺钉与导柱21连接，调节行程来适应不同的试验行程；力传感器2通过螺栓连接到顶部导柱固定座1下端；力传感器2下端连接减振器上端固定座3；温度传感器固定支架4连接到导柱21上；减振器下端固定座5与滑动部分9连接；机体上端固定板6通过螺钉与上端导向板7相连；上端导向板7通过螺钉固定到导柱21上；上端定子压板10两端分别固定到两台直线电机上的左直线电机定子8a和右直线电机定子8b上，保证两直线电机定子在同一平面内；滑动部分9与左右直线电机的动子11相连；左直线电机定子8a和右直线电机定子8b通过螺钉与导柱21连接；直线编码器12与左右直线电机的动子11连接，中部定子压板13连接到左直线电机定子8a和右直线电机定子8b上；光栅探头14通过螺钉连接到左直线电机定子8a上；接近开关16通过上端可调底座与右直线电机定子8b连接；限位块15连接到左右直线电机动子11；导柱21通过锁紧螺母与底部基础板19连接；动子机械限位17连接到底部动子垫块20上，底部动子垫块20连接到底部基础板19上；机体垫块18与底部基础板19连接，具有一定的减振效果。
如图8所示：所述的控制柜Ⅱ包括伺服控制器22和连接伺服控制器22的左驱动器23和右驱动器24，所述伺服控制器22连接上位机PCⅢ、力传感器2、直线编码器12和接近开关16，左驱动器23连接左直线电机、右驱动器24连接右直线电机。
上位机PCⅢ通过USB通信方式与控制柜Ⅱ里面的伺服控制器22连接；伺服控制器22连接力传感器2，来采集减振器相关力的信号，通过A/D转换后上传给上位机PCⅢ；伺服控制器22连接直线编码器12信号，一方面采集位移相关数据，上传给上位机PCⅢ，另一方面参与减振器位置和速度的闭环控制；伺服控制器22连接位置开关16，采集位置I/O信号，一方面作用是确保左右直线电机动子11在安全范围内运动，另一方面用作零点判断使用；同时控制柜Ⅱ里面的伺服控制器22向左右驱动器23、24发出指令信号，左右驱动器23、24驱动左直线电机定子8a和右直线电机定子8b进行全闭环位置控制；左右驱动器23、24通过动力电缆连接直线电机，给直线电机提供足够的电流用来驱动电机运动；为了增加推力，利用伺服控制器22的同步功能，指令信号同步发送给左右驱动器23、24，使两台伺服电机共同作用带动减振器运动。

Claims (3)

1.一种电磁作动式示功机，该示功机包括主体部分(Ⅰ)，连接主体部分(Ⅰ)的控制柜(Ⅱ)，连接控制柜(Ⅱ)的上位机PC(Ⅲ)，其特征在于：所述的主体部分(Ⅰ)采用对称设置的两台直线电机作为动力源，采用直线编码器用作所述直线电机的位置闭环控制，同时采用接近开关用于所述直线电机的行程限位控制；所述的主体部分(Ⅰ)包括：顶部导柱固定座(1)、力传感器(2)、减振器上端固定座(3)、温度传感器固定支架(4)、减振器下端固定座(5)、机体上端固定板(6)、上端导向板(7)、左直线电机定子(8a)、右直线电机定子(8b)、滑动部分(9)、上端定子压板(10)、左、右直线电机的动子(11)、直线编码器(12)、中部定子压板(13)、光栅探头(14)、限位块(15)、接近开关(16)、动子机械限位(17)、机体垫块(18)、底部基础板(19)、底部动子垫块(20)、和导柱(21)，所述的顶部导柱固定座(1)通过螺钉与导柱(21)连接，调节行程来适应不同的试验行程；力传感器(2)通过螺栓连接到顶部导柱固定座(1)下端；力传感器(2)下端连接减振器上端固定座(3)；温度传感器固定支架(4)连接到导柱(21)上；减振器下端固定座(5)与滑动部分(9)连接；机体上端固定板(6)通过螺钉与上端导向板(7)相连；上端导向板(7)通过螺钉固定到导柱(21)上；上端定子压板(10)两端分别固定到两台直线电机上的左直线电机定子(8a)和右直线电机定子(8b)上，保证两直线电机定子在同一平面内；滑动部分(9)与左、右直线电机的动子(11)相连；左直线电机定子(8a)和右直线电机定子(8b)通过螺钉与导柱(21)连接；直线编码器(12)与左、右直线电机的动子(11)连接，中部定子压板(13)连接到左直线电机定子(8a)和右直线电机定子(8b)上；光栅探头(14)通过螺钉连接到左直线电机定子(8a)上；接近开关(16)通过上端可调底座与右直线电机定子(8b)连接；限位块(15)连接到左、右直线电机的动子(11)；导柱(21)通过锁紧螺母与底部基础板(19)连接；动子机械限位(17)连接到底部动子垫块(20)上，底部动子垫块(20)连接到底部基础板(19)上；机体垫块(18)与底部基础板(19)连接，具有一定的减振效果。
2.根据权利要求1所述的一种电磁作动式示功机，其特征在于：所述的控制柜(Ⅱ)包括伺服控制器(22)和连接伺服控制器(22)的左驱动器(23)和右驱动器(24)，所述伺服控制器(22)连接上位机PC(Ⅲ)、力传感器(2)、直线编码器(12)和接近开关(16)，左驱动器(23)连接左直线电机、右驱动器(24)连接右直线电机。
3.根据权利要求2所述的一种电磁作动式示功机，其特征在于：上位机PC(Ⅲ)通过USB通信方式与控制柜(Ⅱ)里面的伺服控制器(22)连接；伺服控制器(22)连接力传感器(2)来采集减振器相关力的信号，通过A/D转换后上传给上位机PC(Ⅲ)；伺服控制器(22)连接直线编码器(12)信号，一方面采集位移相关数据上传给上位机PC(Ⅲ)，另一方面参与减振器位置和速度的闭环控制；伺服控制器(22)连接位置开关(16)，采集位置I/O信号，一方面作用是确保左、右直线电机的动子(11)在安全范围内运动，另一方面用作零点判断使用，同时控制柜(Ⅱ)里面的伺服控制器(22)向左、右驱动器(23、24)发出指令信号，左、右驱动器(23、24)驱动左直线电机定子(8a)和右直线电机定子(8b)进行全闭环位置控制；左、右驱动器(23、24)通过动力电缆连接直线电机，给直线电机提供足够的电流用来驱动电机运动；为了增加推力，利用伺服控制器(22)的同步功能，指令信号同步发送给左、右驱动器(23、24)，使两台伺服电机共同作用带动减振器运动。
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