CN109669124A - 一种用于电机和线性模组高温工作环境下的测试装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于电机和线性模组高温工作环境下的测试装置，包括支架、安装在支架上的高温模拟箱和安装台，安装台上安装有主动伺服电机，高温模拟箱上设置有加热器和光栅检测器，加热器包括设置在高温模拟箱内底部的多个加热丝，高温模拟箱内底部设置有被测电机、线性模组安装座，主动伺服电机的主轴朝向被测电机、线性模组安装座，主动伺服电机主轴通过传动轴穿过高温模拟箱箱壁与被测电机、直线安装座上的被测电机主轴相连，传动轴上安装有动态扭矩传感器。其能够有效的模拟电机和线性模组在高温环境下的工作状态，精准的检测出被测电机在高温环境下的扭矩和线性模组的直线精度等性能，且最高温环境可达300℃，升温快速高效，温度稳定。
Description
技术领域
本发明涉及电机测试技术领域，尤其涉及一种用于电机和线性模组高温工作环境下的测试装置。
背景技术
高温特种电机、高温线性模组作为高温设备的执行机构，主要用于自动化高温处理设备和高温环境机械手的动力装置，其高温工作环境温度可达到300℃。
为测试电机及模组在高温环境(180℃～300℃)下的性能指标，保证电机运行的可靠性和环境适应性，需在高温环境下进行存储、动态转矩、保持转矩、静摩擦力、定位精度等可靠性试验，现有电机测试装置只能实现100℃环境的测试，无法达到300℃的高温测试条件。
发明内容
本发明旨在提供一种用于电机和线性模组高温工作环境下的测试装置，很好的解决了上述问题，其结构简单，使用方便，能够有效的模拟电机和线性模组在高温环境下的工作状态，精准的检测出被测电机在高温环境下的扭矩和线性模组的直线精度等性能，且最高温环境可达300℃，且升温快速高效，保温效果好，温度稳定。
本发明的技术方案是一种用于电机和线性模组高温工作环境下的测试装置，其特征在于：包括支架、安装在支架上的高温模拟箱和安装台，所述安装台上安装有主动伺服电机，所述高温模拟箱上设置有加热器和光栅检测器，所述加热器包括设置在高温模拟箱内底部的多个加热丝，所述高温模拟箱内底部设置有被测电机、线性模组安装座，所述主动伺服电机的主轴朝向被测电机、线性模组安装座，所述主动伺服电机主轴通过传动轴穿过高温模拟箱箱壁与被测电机、直线安装座上的被测电机主轴相连，所述传动轴上安装有动态扭矩传感器。
进一步的，所述高温模拟箱内包覆有隔热板。
进一步的，所述高温模拟箱前侧壁设置有隔热门，所述隔热门上设置有观察窗。
进一步的，所述高温模拟箱内安装有温度传感器。
进一步的，所述温度传感器安装在电机、线性模组安装座上。
进一步的，所述高温模拟箱内设置有接线排。
进一步的，所述光栅检测器包括安装在高温模拟箱顶部的光栅尺和与光栅尺垂直连接的光栅尺连杆，所述光栅尺与被测电机主轴平行设置，所述光栅尺连杆竖直向下设置。
进一步的，所述加热丝为电阻加热丝，电阻加热丝连接有加热电源。
进一步的，还包括控制器，所述控制器用于控制高温模拟箱内的温度以及被测电机的扭矩、位移的检测。
进一步的，所述控制器通信连接有扭矩传感器、温度传感器和光栅尺，所述控制器控制连接有电阻加热丝、伺服驱动器和步进驱动器。
本发明的有益效果是：
1.本发明采用加热丝对高温模拟箱降温进行高温环境的模拟，升温速度快，且温度保持效果好，同时极限温度能够达到300℃，这是现有的电机测试平台不能达到的；
2.本发明采用了步进驱动器和伺服驱动器，即能测试步进电机，也能测试伺服电机，测试精准多样；
3.本发明在高温模拟箱上还设置了光栅尺进行位移检测，实现了高温线性模组工作时直线精度的测量；
4.本发明采用电阻加热丝进行高温的模拟，达到了300℃的极限温度，同时在一个测试装置上实现了高温环境下步进电机、伺服电机的扭矩以及线性模组直线位移精度等的测量，集成度高，测量精度高。
附图说明
图1为本发明结构主视图；
图2为图1中A-A处的剖面结构示意图；
图3为本发明结构侧视图；
图4为图3中B-B处的剖面结构示意图；
图5为本发明立体结构示意图；
图6为本发明控制流程示意图；
图中：1.支架，2.高温模拟箱，21.加热丝，23.被测电机、线性模组安装座，24.被测电机，25.低温隔热板，26.隔热门，27.观察窗，28.温度传感器，29.接线排，210.光栅尺，211.光栅尺连杆，3.安装台，31.主动伺服电机，32.传动轴，33.动态扭矩传感器。
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，以下结合附图，对本发明进行进一步详细说明。
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或者以特定的方位构造和操作，因此其不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
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；当然的，还可以是机械连接，也可以是电连接；另外的，还可以是直接相连，也可以是通过中间媒介间接相连，或者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，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1至图6所示，本发明提供了一种用于电机和线性模组高温工作环境下的测试装置，其特征在于：包括支架1、安装在支架1上的高温模拟箱2和安装台3，所述安装台3上安装有主动伺服电机31，所述高温模拟箱2上设置有加热器和光栅检测器，所述加热器包括设置在高温模拟箱2内底部的多个加热丝21，所述高温模拟箱2内底部设置有被测电机、线性模组安装座23，所述主动伺服电机31的主轴朝向被测电机、线性模组安装座23，所述主动伺服电机31主轴通过传动轴32穿过高温模拟箱2箱壁与被测电机、直线安装座23上的被测电机24主轴相连，所述传动轴32上安装有动态扭矩传感器33。
所述高温模拟箱2内包覆有隔热板25。有效的对高温模拟箱2进行保温隔热。所述高温模拟箱2前侧壁设置有隔热门26，所述隔热门26上设置有观察窗27。所述高温模拟箱2内安装有温度传感器28。所述温度传感器28安装在电机、线性模组安装座23上。
所述高温模拟箱2内设置有接线排29。
所述光栅检测器包括安装在高温模拟箱2顶部的光栅尺210和与光栅尺210垂直连接的光栅尺连杆211，所述光栅尺210与被测电机24主轴平行设置，所述光栅尺连杆211竖直向下设置。
所述加热丝21为电阻加热丝，电阻加热丝连接有加热电源。电阻加热丝可以对高温模拟箱2进行快速加热，加热高效迅速，同时如污染。
支架1底部还设置有万向轮，方便整个测试装置的灵活移动。
还包括控制器，所述控制器用于控制高温模拟箱内的温度以及被测电机的扭矩、位移的检测。
所述控制器通信连接有扭矩传感器、温度传感器和光栅尺，所述控制器控制连接有电阻加热丝、伺服驱动器和步进驱动器。
具体的低温环境下测试流程为：
工控机通过RS485总线与主动伺服驱动器、扭矩传感器、温度传感器连接，工控机通过以太网与运动控制卡连接，运动控制卡编码器输入与主动伺服驱动器的增量编码器反馈输出。运动控制卡脉冲方向指令输出与被测步进电机或被测伺服电机的驱动器连接。
当需要检测高温电机的扭矩等性能时，只需要将被测电机固定安装在被测电机、线性模组安装座上，然后将被测电机的的主轴通过传动轴与主动伺服电机的主轴同轴连接即可。当需要检测线性模组的直线精度时，只需要将线性模组固定安装在两个被测电机、线性模组安装座上即可。
上位机将主动伺服驱动器设定为扭矩模式，并设定扭矩值，向外输出扭矩，作为模拟负载。被测电机工作于速度模式或位置模式。
上位机实时采集扭矩传感器当前值，读取当前实际扭矩，并调整伺服驱动器扭矩设定值。
上位机实时采集温度传感器当前值，通过运动控制卡的数字量输出口控制电阻加热丝的阻值状态，调整工作腔内部环境温度。
被测线性模组的滑台与位移传感器光栅尺连接，光栅尺增量编码器输出与运动控制卡连接，得到线性模组的直线位移。
通过脉冲指令的位置设定值和主动伺服驱动器旋转编码器反馈值，判定被测电机的旋转定位精度和带负载能力。
通过光栅尺编码器反馈值，判定被测线性模组的直线运动定位精度和带负载能力。
被测电机的输出扭矩不够、带负载能力不够、旋转定位精度不够、线性模组机械加工精度不够，都会导致运动控制卡收到的编码器反馈值和发出的脉冲指令值不匹配或超出偏差阈值。工控机、上位机均为控制器。
本发明采用加热丝对高温模拟箱降温进行高温环境的模拟，升温速度快，且温度保持效果好，同时极限温度能够达到300℃，这是现有的电机测试平台不能达到的；本发明采用了步进驱动器和伺服驱动器，即能测试步进电机，也能测试伺服电机，测试精准多样；本发明在高温模拟箱上还设置了光栅尺进行位移检测，实现了高温线性模组工作时直线精度的测量；本发明采用电阻加热丝进行高温的模拟，达到了300℃的极限温度，同时在一个测试装置上实现了高温环境下步进电机、伺服电机的扭矩以及线性模组直线位移精度等的测量，集成度高，测量精度高。
当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
Claims (10)
1.一种用于电机和线性模组高温工作环境下的测试装置，其特征在于：包括支架、安装在支架上的高温模拟箱和安装台，所述安装台上安装有主动伺服电机，所述高温模拟箱上设置有加热器和光栅检测器，所述加热器包括设置在高温模拟箱内底部的多个加热丝，所述高温模拟箱内底部设置有被测电机、线性模组安装座，所述主动伺服电机的主轴朝向被测电机、线性模组安装座，所述主动伺服电机主轴通过传动轴穿过高温模拟箱箱壁与被测电机、直线安装座上的被测电机主轴相连，所述传动轴上安装有动态扭矩传感器。
2.根据权利要求1所述的用于电机和线性模组高温工作环境下的测试装置，其特征在于：所述高温模拟箱内包覆有隔热板。
3.根据权利要求1所述的用于电机和线性模组高温工作环境下的测试装置，其特征在于：所述高温模拟箱前侧壁设置有隔热门，所述隔热门上设置有观察窗。
4.根据权利要求1所述的用于电机和线性模组高温工作环境下的测试装置，其特征在于：所述高温模拟箱内安装有温度传感器。
5.根据权利要求4所述的用于电机和线性模组高温工作环境下的测试装置，其特征在于：所述温度传感器安装在电机、线性模组安装座上。
6.根据权利要求1所述的用于电机和线性模组高温工作环境下的测试装置，其特征在于：所述高温模拟箱内设置有接线排。
7.根据权利要求4所述的用于电机和线性模组高温工作环境下的测试装置，其特征在于：所述光栅检测器包括安装在高温模拟箱顶部的光栅尺和与光栅尺垂直连接的光栅尺连杆，所述光栅尺与被测电机主轴平行设置，所述光栅尺连杆竖直向下设置。
8.根据权利要求7所述的用于电机和线性模组高温工作环境下的测试装置，其特征在于：所述加热丝为电阻加热丝，电阻加热丝连接有加热电源。
9.根据权利要求8所述的用于电机和线性模组高温工作环境下的测试装置，其特征在于：还包括控制器，所述控制器用于控制高温模拟箱内的温度以及被测电机的扭矩、位移的检测。
10.根据权利要求9所述的用于电机和线性模组高温工作环境下的测试装置，其特征在于：所述控制器通信连接有扭矩传感器、温度传感器和光栅尺，所述控制器控制连接有电阻加热丝、伺服驱动器和步进驱动器。
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