CN109444741A - 一种直流电机转子测试设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种直流电机转子测试设备，包括一机架；一操作面板，操作面板位于机架上方左端靠后位置；一特性机构，特性机构位于操作面板右侧；一电气柜，电气柜位于机架内部、特性机构正下方；一气动元件，气动元件位于电气柜内部。特性机构包括一工作台，工作台位于机架上方、操作面板右侧；一驱动机构，驱动机构位于工作台上方左部分；一推动机构，推动机构位于驱动机构的右侧。驱动机构内设有一旋转编码器，旋转编码器为5位格雷式码盘，实现同时对直流电机转子的转速和位置的精准测试。

Description

一种直流电机转子测试设备

技术领域

本发明涉及电机转子测试领域，特别涉及到一种直流电机转子测试设备。

背景技术

在机械设备中，电机转速是重要的技术参数，对于不同转速的电机，其相应的应用也会不同，所以需要对电机转子的转速进行精确的测量，保证电机转子的质量，使其在批量加工生产后应用于直流电机中。在现有技术中，本领域的技术人员测试直流电机转子的转速的测试设备比较传统，无法同时测试直流电机转子的转速和位置。

发明内容

本发明目的之一为提供一种直流电机转子测试设备，以解决现有技术中无法同时测试直流电机转子的转速和位置的技术问题。

本发明的目的之二为提供一种直流电机转子测试设备的测试方法，以实现同时测试直流电机转子的转速和位置。

为达到上述目的之一，本发明采用以下技术方案：一种直流电机转子测试设备，包括一机架；一操作面板，操作面板位于机架上方左端靠后位置；一特性机构，特性机构位于操作面板右侧；一电气柜，电气柜位于机架内部、特性机构正下方；一气动元件，气动元件位于电气柜内部。特性机构包括一工作台，工作台位于机架上方、操作面板右侧；一驱动机构，驱动机构位于工作台上方左部分；一推动机构，推动机构位于驱动机构的右侧。机架采用40x40铝型材搭建，铝型材之间采用角件进行固定连接，固定方式强度较高，外形美观，适合自动化设备使用；工作台通过螺栓固定在机架铝型材槽口中的T型螺母的内螺纹中。操作面板设有启动、急停按钮，若在运作过程中遇到一些不可预见问题，操作人员可以及时按下急停按钮，避免了因机器或者人员的操作失误，导致损失；该设备采用PLC系统控制，人工控制操作面板。

优选地，驱动机构包括一驱动主轴，驱动主轴呈左右水平状态，贯穿整个驱动机构；一主轴箱，主轴箱固定在一电机垫板上，电机垫板通过螺栓安装在工作台上方；主轴箱包括三驱动端板，三驱动端板互相平行，每块驱动端板中心位置都设有一驱动轴承孔，驱动轴承孔中设有一驱动轴承座，驱动主轴通过过盈配合穿过三个驱动轴承座的内孔，驱动端板左侧、驱动主轴左端通过一平键设有一从动轮。三块驱动端板中间的驱动轴承孔在整个箱体安装完成后同时进行镗孔加工，这保证三驱动端板的同心度。

更优选地，驱动主轴正后方设有一同步电机，同步电机左端设有一主动轮，主动轮通过一同步带与从动轮连接。同步电机工作时，带动主动轮和从动轮旋转，从而带动驱动主轴旋转。

更优选地，驱动主轴左端内侧设有内螺纹，内螺纹与一驱动连杆的外螺纹相配合，驱动连杆一端通过外螺纹与驱动主轴固定连接，另一端与一驱动联轴器连接，驱动联轴器另一端与一编码支架连接，编码支架上设有一旋转编码器；旋转编码器为光电码盘，当一个固定光源照射在光电码盘上，则可利用光敏元件来接受光，接收到光的次数就是光电码盘的编码数，假设编码数为l，测量时间为t，测量到的脉冲数为N，则转速n＝(N/t*l)*60，将以上程序写入计算机控制系统可实现对直流电机转子转速的测试；光电码盘采用5位格雷码式码盘，光电码盘将5个光电元件固定在同一水平线上用来检测码盘的5个环道，透光部分使用光敏三极管导通，光电码盘并行输出五位二进制数，光电码盘低4位输出频率依次降低1/2,第5位输出频率与第4位输出频率相同,但是相位相差90度，实现相邻位置并行输出的五位二进制数只有其中一位发生变化，转子旋转一周，码盘输出32个数，相当于转子一周的空间角度是32等分，每一等分用五位二进制数字编码，代表转子的空间位置，将以上程序输入计算机控制系统实现对直流电机转子实际所在位置的检测。

更优选地，驱动主轴右端设有外螺纹，驱动主轴通过外螺纹与一连接块固定连接，连接块的右端部设有一气动三爪卡盘，气动三爪卡盘右侧设有一直流电机转子，直流电机转子右端设有一磁环磁环为注塑磁环。注塑磁环给霍尔元件发送信号，霍尔元件接收相应的信号对直流电机转子的转速和位置进行检测，注塑磁环提高了直流电机转子测试的测试精度。

优选地，推动机构包括两平行设置的X向直线滑轨一，X向直线滑轨一位于工作台上方右侧位置；两X向直线滑轨一上方分别设有X向滑块一；X向滑块一上方设有一工装垫板，工装垫板表面对称设有设有多个沉头孔，工装垫板通过六角螺钉固定在X向滑块一上方，X向滑块一可带动X向滑块一上方的工装垫板一起延X向直线滑轨一移动。

更优选地，推动机构还包括一丝杆垫块，丝杆垫块位于工作台上方、两X向直线滑轨一中间；丝杆垫块右端与一伺服电机连接，伺服电机左侧轴端通过紧定螺钉与一推动联轴器连接；推动联轴器另一端通过平键与一滚珠丝杆连接；滚珠丝杆左端与一后轴承座配合、右端与一前轴承座配合，前轴承座和后轴承座设置在丝杆垫块上；滚珠丝杆上设有一丝杆螺母，丝杆螺母位于前轴承座左侧，与丝杆垫块固定连接。当伺服电机工作，通过推动联轴器的连接作用，带动滚珠丝杆旋转，滚珠丝杆将旋转运动转换为直线运动，由于丝杆螺母将滚珠丝杆和丝杆垫块连接，丝杆垫块在丝杆螺母的驱动下延X向直线滑轨一移动到指定位置。

更优选地，工装垫板上设有一推动工装，推动工装右侧设有一导向座，导向座固定在工装垫板上方；导向座中间设有一顶杆，顶杆后端与推动工装相对，前端与一横向气缸连接；横向气缸左侧轴伸端设有一推动端板，推动端板上中间位置设有一内孔，顶杆穿过内孔通过过盈配合与推动端板连接；推动端板一端与一拉绳编码器连接。当横向气缸工作，通过顶杆使推动工装向左运动到和工件托块上的直流电机转子接触的位置，推动工装内部的滚针和直流电机转子接触，并将直流电机转子推动到气动三爪卡盘的槽口中。

更优选地，工作台下方设有两相互对称的X向直线滑轨二，X向直线滑轨二下方设有与X向直线滑轨二相配合的的X向滑块二；X向滑块二下方设有一连接板，连接板下端与一推板连接，推板右端与一无杆气缸连接；连接板左端设有一转子上料装置，转子上料装置包括一导向轴，导向轴与连接板连接，导向轴上端设有一工件托块，左端设有一竖直气缸。当无杆气缸工作，带动X向滑块二延X向直线滑轨二移动，从而带动工件托块移动到指定位置，竖直气缸工作，使工件托块向上移动到与推动工装水平的位置。

为达到上述目的之二，本发明采用以下技术方案：一种直流电机转子测试设备的测试方法，包括如下步骤：

a)将注塑磁环安装在直流电机转子右侧，通过机械手将直流电机转子抓取放置在工件托块上；

b)无杆气缸工作，带动X向滑块二延X向直线滑轨二移动，从而带动工件托块移动到指定位置，竖直气缸工作，使工件托块向上移动到与推动工装水平的位置；

c)伺服电机工作，通过推动联轴器的连接作用，带动滚珠丝杆旋转，滚珠丝杆将旋转运动转换为直线运动，从而使丝杆螺母移动，驱动丝杆垫块延X向直线滑轨一移动到指定位置；

d)横向气缸工作，通过顶杆使推动工装向左运动到和工件托块上的直流电机转子接触的位置，推动工装内部的滚针和直流电机转子接触，并将直流电机转子推动到气动三爪卡盘的槽口中；

e)同步电机工作，带动主动轮和从动轮旋转，从而带动驱动主轴和旋转编码器旋转，旋转编码器收集到的数据导入计算机控制系统内，通过数据分析测得直流电机转子的转速和实际所在的位置；

F)同步电机停止工作，气动三爪卡盘张开，计算机对采集的数据与设置的转速及定位进行对比，判断转速及定位精度是否合格，机械手将直流电机转子从合格和不合格两条输送线分别输出。

有益效果：

效果一：本发明技术方案中的磁环采用注塑磁环，显著提高了对直流电机转子测试的测试精度。

效果二：本发明旋转编码器为光电码盘，光电码盘采用5位格雷式码盘，利用相应的计算机程序对所得数据进行分析处理，同时完成对直流电机转子的转速和位置的精准测试。

效果三：本发明驱动机构和推动机构相配合，实现直流电机转子的自动装配，实现直流电机转子的自动上下料，降低人工成本，提高工作效率。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明总装主视图。

图2是本发明总装侧视图。

图3是本发明总装俯视图。

图4是本发明特性机构主视图。

图5是本发明特性机构侧视图。

图6是本发明特性机构俯视图。

图7是本发明驱动机构主视图。

图8是本发明驱动机构俯视图。

图9是图8中的A向视图。

图10是图9中的E部放大图。

图11是本发明推动机构立体结构示意图。

图12是本发明推动机构主视图。

图13是本发明推动机构侧视图。

图14是本发明推动机构俯视图。

图15是图14中的B向视图。

图16是图14中C部放大图。

图17是本发明转子上料装置主视图。

图18是本发明转子上料装置侧视图。

图19是本发明转子上料装置俯视图。

图20是图19中的D向视图。

附图中

1、机架 2、特性机构 3、操作面板

4、电气柜 5、气动元件 6、驱动机构

7、推动机构 8、主轴箱 9、编码支架

10、旋转编码器 11、同步电机 12、气动三爪卡盘

13、直流电机转子 14、注塑磁环 15、X向直线滑轨一

16、工装垫板 17、转子上料装置 18、工作台

19、无杆气缸 20、X向直线滑轨二 21、X向滑块二

22、连接板 23、后轴承座 24、丝杆垫块

25、滚珠丝杆 26、丝杆螺母 27、前轴承座

28、推动联轴器 29、伺服电机 30、X向滑块一

31、横向气缸 32、拉绳编码器 33、推动端板

34、推板 36、导向轴 37、工件托块

38、竖直气缸 40、驱动主轴 41、驱动端板

42、驱动轴承座 43、连接块 44、驱动连杆

45、从动轮 46、推动工装 47、顶杆

48、导向座 39、驱动联轴器

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明实施例进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明实施例，并不用于限定本发明实施例。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1-3所示，一种直流电机转子13测试设备，包括一机架1；一操作面板3，操作面板3位于机架1上方左端靠后位置；一特性机构2，特性机构2位于操作面板3右侧；一电气柜4，电气柜4位于机架1内部、特性机构2正下方；一气动元件5，气动元件5位于电气柜4内部。如图4-6所示，特性机构2包括一工作台18，工作台18位于机架1上方、操作面板3右侧；一驱动机构6，驱动机构6位于工作台18上方左部分；一推动机构7，推动机构7位于驱动机构6的右侧。机架1采用40x40铝型材搭建，铝型材之间采用角件进行固定连接，固定方式强度较高，外形美观，适合自动化设备使用；工作台18通过螺栓固定在机架1铝型材槽口中的T型螺母的内螺纹中。操作面板3设有启动、急停按钮，若在运作过程中遇到一些不可预见问题，操作人员可以及时按下急停按钮，避免了因机器或者人员的操作失误，导致损失；该设备采用PLC系统控制，人工控制操作面板3。

如图7-9所示，驱动机构6包括一驱动主轴40，驱动主轴40呈左右水平状态，贯穿整个驱动机构6；一主轴箱8，主轴箱8固定在一电机垫板上，电机垫板通过螺栓安装在工作台18上方；主轴箱8包括三驱动端板41，三驱动端板41互相平行，每块驱动端板41中心位置都设有一驱动轴承孔，驱动轴承孔中设有一驱动轴承座42，驱动主轴40通过过盈配合穿过三个驱动轴承座42的内孔，驱动端板41左侧、驱动主轴40左端通过一平键设有一从动轮45。三块驱动端板41中间的驱动轴承孔在整个箱体安装完成后同时进行镗孔加工，这保证三驱动端板41的同心度。驱动主轴40正后方设有一同步电机11，同步电机11左端设有一主动轮，主动轮通过一同步带与从动轮45连接。同步电机11工作时，带动主动轮和从动轮45旋转，从而带动驱动主轴40旋转。

如图9所示，驱动主轴40左端内侧设有内螺纹，内螺纹与一驱动连杆44的外螺纹相配合，驱动连杆44一端通过外螺纹与驱动主轴40固定连接，另一端与一驱动联轴器39连接，驱动联轴器39另一端与一编码支架9连接，编码支架9上设有一旋转编码器10；旋转编码器10为光电码盘，当一个固定光源照射在光电码盘上，则可利用光敏元件来接受光，接收到光的次数就是光电码盘的编码数，假设编码数为l，测量时间为t，测量到的脉冲数为N，则转速n＝(N/t*l)*60，将以上程序写入计算机控制系统可实现对直流电机转子13转速的测试；光电码盘采用5位格雷码式码盘，光电码盘将5个光电元件固定在同一水平线上用来检测码盘的5个环道，透光部分使用光敏三极管导通，光电码盘并行输出五位二进制数，光电码盘低4位输出频率依次降低1/2,第5位输出频率与第4位输出频率相同,但是相位相差90度，实现相邻位置并行输出的五位二进制数只有其中一位发生变化，转子旋转一周，码盘输出32个数，相当于转子一周的空间角度是32等分，每一等分用五位二进制数字编码，代表转子的空间位置，将以上程序输入计算机控制系统实现对直流电机转子13实际所在位置的检测。

如图10所示，驱动主轴40右端设有外螺纹，驱动主轴40通过外螺纹与一连接块43固定连接，连接块43的右端部设有一气动三爪卡盘12，气动三爪卡盘12右侧设有一直流电机转子13，直流电机转子13右端设有一磁环磁环为注塑磁环14。注塑磁环14给霍尔元件发送信号，霍尔元件接收相应的信号对直流电机转子13的转速和位置进行检测，注塑磁环14提高了直流电机转子13测试的测试精度。

如图11-14所示，推动机构7包括两平行设置的X向直线滑轨一15，X向直线滑轨一15位于工作台18上方右侧位置；两X向直线滑轨一15上方分别设有X向滑块一30；X向滑块一30上方设有一工装垫板16，工装垫板16表面对称设有设有多个沉头孔，工装垫板16通过六角螺钉固定在X向滑块一30上方，X向滑块一30可带动X向滑块一30上方的工装垫板16一起延X向直线滑轨一15移动。

如图15所示，推动机构7还包括一丝杆垫块24，丝杆垫块24位于工作台18上方、两X向直线滑轨一15中间；丝杆垫块24右端与一伺服电机29连接，伺服电机29左侧轴端通过紧定螺钉与一推动联轴器28连接；推动联轴器28另一端通过平键与一滚珠丝杆25连接；滚珠丝杆25左端与一后轴承座23配合、右端与一前轴承座27配合，前轴承座27和后轴承座23设置在丝杆垫块24上；滚珠丝杆25上设有一丝杆螺母26，丝杆螺母26位于前轴承座27左侧，与丝杆垫块24固定连接。当伺服电机29工作，通过推动联轴器28的连接作用，带动滚珠丝杆25旋转，滚珠丝杆25将旋转运动转换为直线运动，由于丝杆螺母26将滚珠丝杆25和丝杆垫块24连接，丝杆垫块24在丝杆螺母26的驱动下延X向直线滑轨一15移动到指定位置。

如图15所示，工装垫板16上设有一推动工装46，推动工装46右侧设有一导向座48，导向座48固定在工装垫板16上方；导向座48中间设有一顶杆47，顶杆47后端与推动工装46相对，前端与一横向气缸31连接；横向气缸31左侧轴伸端设有一推动端板33，推动端板33上中间位置设有一内孔，顶杆47穿过内孔通过过盈配合与推动端板33连接；推动端板33一端与一拉绳编码器32连接。当横向气缸31工作，通过顶杆47使推动工装46向左运动到和工件托块37上的直流电机转子13接触的位置，推动工装46内部的滚针和直流电机转子13接触，并将直流电机转子13推动到气动三爪卡盘12的槽口中。

如图16-20所示，工作台18下方设有两相互对称的X向直线滑轨二20，X向直线滑轨二20下方设有与X向直线滑轨二20相配合的的X向滑块二21；X向滑块二21下方设有一连接板22，连接板22下端与一推板34连接，推板34右端与一无杆气缸19连接；连接板22左端设有一转子上料装置17，转子上料装置17包括一导向轴36，导向轴36与连接板22连接，导向轴36上端设有一工件托块37，左端设有一竖直气缸38。当无杆气缸19工作，带动X向滑块二21延X向直线滑轨二20移动，从而带动工件托块37移动到指定位置，竖直气缸38工作，使工件托块37向上移动到与推动工装46水平的位置。

如图1-20所示，一种直流电机转子13测试设备的测试方法，包括如下步骤：

a)将注塑磁环14安装在直流电机转子13右侧，通过机械手将直流电机转子13抓取放置在工件托块37上；

b)无杆气缸19工作，带动X向滑块二21延X向直线滑轨二20移动，从而带动工件托块37移动到指定位置，竖直气缸38工作，使工件托块37向上移动到与推动工装46水平的位置；

c)伺服电机29工作，通过推动联轴器28的连接作用，带动滚珠丝杆25旋转，滚珠丝杆25将旋转运动转换为直线运动，从而使丝杆螺母26移动，驱动丝杆垫块24延X向直线滑轨一15移动到指定位置；

d)横向气缸31工作，通过顶杆47使推动工装46向左运动到和工件托块37上的直流电机转子13接触的位置，推动工装46内部的滚针和直流电机转子13接触，并将直流电机转子13推动到气动三爪卡盘12的槽口中；

e)同步电机11工作，带动主动轮和从动轮45旋转，从而带动驱动主轴40和旋转编码器10旋转，旋转编码器10收集到的数据导入计算机控制系统内，通过数据分析测得直流电机转子13的转速和实际所在的位置；

F)同步电机11停止工作，气动三爪卡盘12张开，计算机对采集的数据与设置的转速及定位进行对比，判断转速及定位精度是否合格，机械手将直流电机转子13从合格和不合格两条输送线分别输出。

尽管上面对本发明说明性的具体实施方式进行了描述，以便于本技术领域的技术人员能够理解本发明，但是本发明不仅限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员而言，只要各种变化只要在所附的权利要求限定和确定的本发明精神和范围内，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。

Claims (9)

1.一种直流电机转子测试设备，包括

一机架；

一操作面板，所述操作面板位于所述机架上方左端靠后位置；

一特性机构，所述特性机构位于所述操作面板右侧，所述特性机构包括

一工作台，所述工作台位于所述机架上方、所述操作面板右侧；

一驱动机构，所述驱动机构位于所述工作台上方左部分；

一推动机构，所述推动机构位于所述驱动机构的右侧；

一电气柜，所述电气柜位于所述机架内部、所述特性机构正下方；

一气动元件，所述气动元件位于所述电气柜内部。

2.根据权利要求1所述的一种直流电机转子测试设备，其中，所述驱动机构包括一驱动主轴，所述驱动主轴呈左右水平状态，贯穿整个所述驱动机构；一主轴箱，所述主轴箱固定在一电机垫板上，所述电机垫板通过螺栓安装在所述工作台上方；所述主轴箱包括三驱动端板，三所述驱动端板互相平行，每块所述驱动端板中心位置都设有一驱动轴承孔，所述驱动轴承孔中设有一驱动轴承座，所述驱动主轴通过过盈配合穿过三个所述驱动轴承座的内孔，所述驱动端板左侧、所述驱动主轴左端通过一平键设有一从动轮。

3.根据权利要求2所述的一种直流电机转子测试设备，其中，所述驱动主轴正后方设有一同步电机，所述同步电机左端设有一主动轮，所述主动轮通过一同步带与所述从动连接。

4.根据权利要求2所述的一种直流电机转子测试设备，其中，所述驱动主轴左端内侧设有内螺纹，所述内螺纹与一驱动连杆的外螺纹相配合，所述驱动连杆一端通过外螺纹与所述驱动主轴固定连接，另一端与一驱动联轴器连接，所述驱动联轴器另一端与一编码支架连接，所述编码支架上设有一旋转编码器；所述旋转编码器为光电码盘，所述光电码盘采用5位格雷码式码盘。

5.根据权利要求2所述的一种直流电机转子测试设备，其中，所述驱动主轴右端设有外螺纹，所述驱动主轴通过外螺纹与一连接块固定连接，所述连接块的右端部设有一气动三爪卡盘，所述气动三爪卡盘右侧设有一直流电机转子，所述直流电机转子右端设有一磁环所述磁环为注塑磁环。

6.根据权利要求1所述的一种直流电机转子测试设备，其中，所述推动机构包括两平行设置的X向直线滑轨一，所述X向直线滑轨一位于所述工作台上方右侧位置；两所述X向直线滑轨一上方分别设有X向滑块一；所述X向滑块一上方设有一工装垫板，所述工装垫板表面对称设有设有多个沉头孔，所述工装垫板通过六角螺钉固定在所述X向滑块一上方。

7.根据权利要求6所述的一种直流电机转子测试设备，其中，所述推动机构还包括一丝杆垫块，所述丝杆垫块位于所述工作台上方、两所述X向直线滑轨一中间；所述丝杆垫块右端与一伺服电机连接，所述伺服电机左侧轴端通过紧定螺钉与一推动联轴器连接；所述推动联轴器另一端通过平键与一滚珠丝杆连接；所述滚珠丝杆左端与一后轴承座配合、右端与一前轴承座配合，所述前轴承座和后轴承座设置在所述丝杆垫块上；所述滚珠丝杆上设有一丝杆螺母，所述丝杆螺母位于所述前轴承座左侧，与所述丝杆垫块固定连接。

8.根据权利要求6所述的一种直流电机转子测试设备，其中，所述工装垫板上设有一推动工装，所述推动工装右侧设有一导向座，所述导向座固定在所述工装垫板上方；所述导向座中间设有一顶杆，所述顶杆后端与所述推动工装相对，前端与一横向气缸连接；所述横向气缸左侧轴伸端设有一推动端板，所述推动端板上中间位置设有一内孔，所述顶杆穿过内孔通过过盈配合与所述推动端板连接；所述推动端板一端与一拉绳编码器连接。

9.根据权利要求6所述的一种直流电机转子测试设备，其中，所述工作台下方设有两相互对称的X向直线滑轨二，所述X向直线滑轨二下方设有与所述X向直线滑轨二相配合的的X向滑块二；所述X向滑块二下方设有一连接板，所述连接板下端与一推板连接，所述推板右端与一无杆气缸连接；所述连接板左端设有一转子上料装置，所述转子上料装置包括一导向轴，所述导向轴与所述连接板连接，所述导向轴上端设有一工件托块，左端设有一竖直气缸。