CN109946608B - 一种转动惯量可调电机实验装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种转动惯量可调电机实验装置，包括试验台和上位机，所述试验台包括底座、第一基座、第二基座、第一支撑座、第二支撑座、待测电机、电机传感器、联轴器和转动惯量测试装置。本申请的一种转动惯量可调电机实验装置，设有转动惯量调节盘，通过转动惯量调节盘可以调节转动惯量的大小，便于测试伺服电机在不同大小的转动惯量下启动和停止时的转速和转矩；通过本申请的转动惯量可调电机实验装置获取伺服电机的可靠性数据，便于指导伺服电机在工业机器人上的应用，节约成本，提高了工业机器人的安全性、可靠性。

Description

一种转动惯量可调电机实验装置

技术领域

本发明涉及伺服电机测试技术领域，尤其涉及一种转动惯量可调电机实验装置。

背景技术

目前，工业机器人已经被广泛的使用，其核心部件包括：控制器、伺服驱动器、交流伺服电机、高精密减速器和机器人本体。工业机器人在作业时，各个轴的伺服电机会频繁的启动和停止，然而在工业机器人作业时，无法直接对工业机器人上的伺服电机进行实验和检测，进而无法评估伺服电机的安全可靠性。

发明内容

本申请为解决上述技术问题而提供。

本申请所采取的技术方案是：一种转动惯量可调电机实验装置，其特征在于,包括试验台和上位机，所述试验台包括底座、第一基座、第二基座、第一支撑座、第二支撑座、待测电机、电机传感器、联轴器和转动惯量测试装置；

所述第一基座、第二基座、第一支撑座和第二支撑座依次设置在底座上，所述待测电机设置在第一基座上，所述电机传感器设置在第二基座上，且通过联轴器与待测电机相连，所述转动惯量测试装置包括转动惯量调节盘和设置在转动惯量调节盘中心两侧的旋转轴，所述转动惯量调节盘通过旋转轴旋转设置在第一支撑座和第二支撑座之间，且通过联轴器与电机传感器相连；

所述上位机与电机传感器相连，所述上位机配置用于获取电机传感器的检测数据。

进一步的，所述底座包括底板、多个几字形滑块和设置在底板上与几字形滑块相配合的滑槽，所述第一基座、第二基座、第一支撑座和第二支撑座依次设置在几字形滑块上。

进一步的，所述几字形滑块中部凹形槽内设有两排相互平行的导滑钢珠，所述滑槽中部导滑条上设有两排与导滑钢珠相配合的导滑槽。

进一步的，所述几字形滑块上设有滑块固定螺栓。

进一步的，所述第一基座和第二基座均包括矩形基座、设置在矩形基座上的圆柱形凹槽和设置在圆柱形凹槽内的升降支撑架，所述升降支撑架包括设置在圆柱形凹槽内的导滑块、设置在导滑块中部的螺纹支撑柱、设置在螺纹支撑柱上部的固定架和旋转设置在矩形基座上部与螺纹支撑柱相配合的旋转螺纹块。

进一步的，所述圆柱形凹槽内设有多个导滑立杆，所述导滑块上设有与导滑立杆相配合的导滑孔。

进一步的，所述转动惯量调节盘包括盘体和设置在盘体内的转动惯量调节装置，所述转动惯量调节装置包括设置在盘体内的基盘、设置在基盘一侧的多个中心对称的径向转动惯量调节件、设置在基盘中部的驱动装置和设置在旋转轴上的导电环，所述径向转动惯量调节件包括丝杠、安装座、调节块和小锥形齿轮；所述丝杠通过安装座径向设置在基盘上，所述调节块上设有与丝杠相配合的螺纹孔，所述小锥形齿轮设置在丝杠靠近基盘中心一端；所述驱动装置包括大锥形齿轮和驱动电机，所述大锥形齿轮设置在基盘中部，且与小锥形齿轮相啮合，所述驱动电机本体一端设置在基盘上，输出端穿过基盘与大锥形齿轮轴向连接；所述驱动电机通过设置在旋转轴上的导电环与电源相连。

进一步的，所述丝杠两侧均设有导滑杆，所述导滑杆穿过调节块。

进一步的，所述上位机获取电机传感器的检测数据包括以下步骤：

所述上位机获取待测电机启动和停止时的转矩数据和转速数据。

本申请具有的优点和积极效果是：本申请的一种转动惯量可调电机实验装置，设有转动惯量调节盘，通过转动惯量调节盘可以调节转动惯量的大小，便于测试伺服电机在不同大小的转动惯量下启动和停止时的转速和转矩；通过本申请的转动惯量可调电机实验装置获取伺服电机的可靠性数据，便于指导伺服电机在工业机器人上的应用，节约成本，提高了工业机器人的安全性、可靠性。

除了上面所描述的本申请解决的技术问题、构成技术方案的技术特征以及由这些技术方案的技术特征所带来的优点之外，本申请所能解决的其他技术问题、技术方案中包含的其他技术特征以及这些技术特征所带来的优点，将在下文中结合附图作进一步详细的说明。

附图说明

图1是本申请实施例提供的一种转动惯量可调电机实验装置结构示意图；

图2是本申请实施例提供的转动惯量测试装置结构示意图；

图3是本申请实施例提供的底座结构示意图；

图4是本申请实施例提供的导滑钢珠和导滑槽结构示意图；

图5是本申请实施例提供的滑块固定螺栓结构示意图；

图6是本申请实施例提供的试验台立体结构示意图；

图7是本申请实施例提供的第一基座和第二基座结构示意图；

图8是本申请实施例提供的导滑立杆和导滑孔结构示意图；

图9是本申请实施例提供的转动惯量调节盘结构示意图；

图10是本申请实施例提供的转动惯量调节装置结构示意图；

图11是本申请实施例提供的导电环结构示意图；

图12是本申请实施例提供的径向转动惯量调节件结构示意图；

图13是本申请实施例提供的大锥形齿轮结构示意图；

图14是本申请实施例提供的驱动电机示意图；

图15是本申请实施例提供的导滑杆结构示意图。

图中：1试验台；110底座；111底板；112几字形滑块；113滑槽；114凹形槽；115导滑钢珠；116导滑槽；120第一基座；130第二基座；140第一支撑座；150第二支撑座；160待测电机；170电机传感器；180联轴器；190转动惯量测试装置；191转动惯量调节盘；192旋转轴；2上位机；3滑块固定螺栓；4矩形基座；5柱形凹槽；510导滑立杆；6升降支撑架；610导滑块；611导滑孔；620螺纹支撑柱；630固定架；640旋转螺纹块；7盘体；8转动惯量调节装置；810基盘；820径向转动惯量调节件；821丝杠；822安装座；823调节块；824小锥形齿轮；825导滑杆；830驱动装置；831大锥形齿轮；832驱动电机；840导电环

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

如图1和图2所示，一种转动惯量可调电机实验装置，包括试验台1和上位机2，所述试验台1包括底座110、第一基座120、第二基座130、第一支撑座140、第二支撑座150、待测电机160、电机传感器170、联轴器180和转动惯量测试装置190；

所述第一基座120、第二基座130、第一支撑座140和第二支撑座150依次设置在底座110上，所述待测电机160设置在第一基座120上，所述电机传感器170设置在第二基座130上，且通过联轴器180与待测电机160相连，所述转动惯量测试装置190包括转动惯量调节盘191和设置在转动惯量调节盘191中心两侧的旋转轴192，所述转动惯量调节盘191通过旋转轴192旋转设置在第一支撑座140和第二支撑座150之间，且通过联轴器180与电机传感器170相连；

所述上位机2与电机传感器170相连，所述上位机2配置用于获取电机传感器170的检测数据。

本实施例中，设有转动惯量调节盘191，通过转动惯量调节盘191可以调节转动惯量的大小，便于测试待测电机在不同大小的转动惯量下启动和停止时的转速和转矩；通过本实施例的转动惯量可调电机实验装置获取伺服电机的可靠性数据，便于指导待测电机在工业机器人上的应用，节约了成本，提高了工业机器人的安全性、可靠性。

如图3所示，在一优选实施例中，所述底座110包括底板111、多个几字形滑块112和设置在底板111上与几字形滑块112相配合的滑槽113，所述第一基座120、第二基座130、第一支撑座140和第二支撑座150依次设置在几字形滑块112上。

本实施例中，底板111上设有与几字形滑块112相配合的滑槽113，几字形滑块112的数量为4个，第一基座120、第二基座130、第一支撑座140和第二支撑座150依次设置在4个几字形滑块112上，几字形滑块112在滑槽113内滑动，通过几字形滑块112可以调节第一基座120、第二基座130、第一支撑座140和第二支撑座150之间的距离，进而便于待测电机160和电机传感器170之间以及电机传感器170和转动惯量测试装置190之间通过联轴器180相连。

如图4所示，在一优选实施例中，所述几字形滑块112中部凹形槽114内设有两排相互平行的导滑钢珠115，所述滑槽113中部导滑条上设有两排与导滑钢珠115相配合的导滑槽116。

本实施例中，几字形滑块112中部凹形槽114内设有两排相互平行的导滑钢珠115，滑槽113中部导滑条上设有两排与导滑钢珠115相配合的导滑槽116，几字形滑块112通过导滑钢珠115在导滑槽116内滑动，使得滑动摩擦变为滚动摩擦，便于几字形滑块112在滑槽113的滑动，有助于第一基座120、第二基座130、第一支撑座140和第二支撑座150之间距离的调节，同时，几字形滑块112中部凹形槽114内的两排相互平行的导滑钢珠115与滑槽113中部导滑条上的两排导滑槽116相配合，具有导向的作用，大大提高了几字形滑块112滑动过程中的稳定性。

如图5所示，在一优选实施例中，所述几字形滑块112上设有滑块固定螺栓3。

本实施例中，几字形滑块112上两排相互平行的导滑钢珠115之间设有螺纹通孔，滑块固定螺栓3设置在螺纹通孔内，当几字形滑块112调节好位置后，通过旋拧滑块固定螺栓3，使滑块固定螺栓3与滑槽113中部导滑条相配合固定几字形滑块112，大大提高了测试时第一基座120、第二基座130、第一支撑座140和第二支撑座150的稳定性。

如图6和图7所示，在一优选实施例中，所述第一基座120和第二基座130均包括矩形基座4、设置在矩形基座4上的柱形凹槽5和设置在柱形凹槽5内的升降支撑架6，所述升降支撑架6包括设置在柱形凹槽5内的导滑块610、设置在导滑块610中部的螺纹支撑柱620、设置在螺纹支撑柱620上部的固定架630和旋转设置在矩形基座4上部与螺纹支撑柱620相配合的旋转螺纹调节块823。

本实施例中，第一基座120和第二基座130均包括矩形基座4、柱形凹槽5和升降支撑架6，升降支撑架6设置在柱形凹槽5内，通过升降支撑架6便于调节待测电机160和电机传感器170的高度，进而便于待测电机160与电机传感器170通过联轴器180连接，本实施例中，升降支撑架6包括导滑块610、螺纹连接柱、固定架630和旋转螺纹调节块823，导滑块610滑动设置在柱形凹槽5内，具有导向作用，同时提高了升降支撑架6的稳定性，螺纹连接柱和旋转螺纹调节块823相配合便于调节升降支撑架6的高度。

如图8所示，在一优选实施例中，所述柱形凹槽5内设有多个导滑立杆510，所述导滑块610上设有与导滑立杆510相配合的导滑孔611。

本实施例中，导滑立杆510与导滑块610相配合，导滑立杆510具有导向的作用，进一步提高了升降支撑架6升降过程中以及待测电机160测试过程中的稳定性，避免了升降支撑架6的晃动。

如图9、图10、图11、图12、图13和图14所示，在一优选实施例中，所述转动惯量调节盘191包括盘体7和设置在盘体7内的转动惯量调节装置8，所述转动惯量调节装置8包括设置在盘体7内的基盘810、设置在基盘810一侧的多个中心对称的径向转动惯量调节件820、设置在基盘810中部的驱动装置830和设置在旋转轴192上的导电环840，所述径向转动惯量调节件820包括丝杠821、安装座822、调节块823和小锥形齿轮824；所述丝杠821通过安装座822径向设置在基盘810上，所述调节块823上设有与丝杠821相配合的螺纹孔，所述小锥形齿轮824设置在丝杠821靠近基盘810中心一端；所述驱动装置830包括大锥形齿轮831和驱动电机832，所述大锥形齿轮831设置在基盘810中部，且与小锥形齿轮824相啮合，所述驱动电机832本体一端设置在基盘810上，输出端穿过基盘810与大锥形齿轮831轴向连接；所述驱动电机832通过设置在旋转轴192上的导电环840与电源相连。

本实施例中，转动惯量调节盘191包括盘体7和转动惯量调节装置8，转动惯量调节装置8包括基盘810、多个径向转动惯量调节件820、驱动装置830和导电环840，本实施例中，盘体7为短柱形结构，基盘810设置在盘体7内，在本实施例中基盘810可以是与盘体7柱形结构两圆面平行的圆形结构，也可以为与盘体7柱形结构两圆面平行的辐射状结构；径向转动惯量调节件820呈辐射状设置在基盘810上，其中丝杠821径向设置，小锥形齿轮824设置在丝杠821靠近圆盘中部一端，调节块823设置在丝杠821上，调节块823设有与丝杠821相配合的螺纹孔，丝杠821旋转时，调节块823可以在丝杠821上径向移动；驱动装置830设置在圆盘中部，本实施例中，驱动装置830的大锥形齿轮831设置在基盘810中部，与各径向转动惯量调节件820的小锥形齿轮824相啮合，驱动电机832与大锥形齿轮831设置在基盘810的不同侧，驱动电机832的输出端穿过基盘810中心与大锥形齿轮831轴向连接，本实施例中，待测电机160测试时，驱动电机832与盘体7一起旋转，无法直接通过导线与电源相连，在旋转轴192上设有导电环840，驱动电机832通过导电环840与电源相连。

工作时，先通过驱动电机832调节调节块823在丝杠821上的径向位置，然后再启动待测电机160进行转动惯量测试，也可以在待测电机160工作过程中调节调节块823的径向位置考察转动惯量对待测电机160的影响。

如图15所示，在一优选实施例中，所述丝杠821两侧均设有导滑杆825，所述导滑杆825穿过调节块823。本实施例中，导滑杆825对称设置在丝杠821两侧，便于调节块823在丝杠821上的移动，避免调节块823随丝杠821旋转，同时大大提高了径向转动惯量调节件820调节过程中的稳定性。

在一优选实施例中，所述上位机2获取电机传感器170的检测数据包括以下步骤：

所述上位机2通过电机传感器170获取待测电机160启动和停止时的转矩数据和转速数据。

本实施例中，电机传感器170获取待测电机160在不同转动惯量条件下启动和停止时的转矩数据和转速数据，并将转矩数据和转速数据反馈给上位机2进行分析，进而获得该待测电机可靠性数据，便于指导待测电机160的应用。

以上对本申请的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本申请的较佳实施例，不能被认为用于限定本申请的实施范围。凡依本申请的申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本申请的专利涵盖范围之内。

Claims (8)

1.一种转动惯量可调电机实验装置，其特征在于，包括试验台（1）和上位机（2），所述试验台（1）包括底座（110）、第一基座（120）、第二基座（130）、第一支撑座（140）、第二支撑座（150）、待测电机（160）、电机传感器（170）、联轴器（180）和转动惯量测试装置（190）；

所述第一基座（120）、第二基座（130）、第一支撑座（140）和第二支撑座（150）依次设置在底座（110）上，所述待测电机（160）设置在第一基座（120）上，所述电机传感器（170）设置在第二基座（130）上，且通过联轴器（180）与待测电机（160）相连，所述转动惯量测试装置（190）包括转动惯量调节盘（191）和设置在转动惯量调节盘（191）中心两侧的旋转轴（192），所述转动惯量调节盘（191）通过旋转轴（192）旋转设置在第一支撑座（140）和第二支撑座（150）之间，且通过联轴器（180）与电机传感器（170）相连；

所述上位机（2）与电机传感器（170）相连，所述上位机（2）配置用于获取电机传感器（170）的检测数据；

所述底座（110）包括底板（111）、多个几字形滑块（112）和设置在底板（111）上与几字形滑块（112）相配合的滑槽（113），所述第一基座（120）、第二基座（130）、第一支撑座（140）和第二支撑座（150）依次设置在几字形滑块（112）上；

几字形滑块（112）上两排相互平行的导滑钢珠（115）之间设有螺纹通孔，滑块固定螺栓（3）设置在螺纹通孔内。

2.如权利要求1所述的一种转动惯量可调电机实验装置，其特征在于，所述几字形滑块（112）中部凹形槽（114）内设有两排相互平行的导滑钢珠（115），所述滑槽（113）中部导滑条上设有两排与导滑钢珠（115）相配合的导滑槽（116）。

3.如权利要求2所述的一种转动惯量可调电机实验装置，其特征在于， 所述几字形滑块（112）上设有滑块固定螺栓（3）。

4.如权利要求3所述的一种转动惯量可调电机实验装置，其特征在于，所述第一基座（120）和第二基座（130）均包括矩形基座（4）、设置在矩形基座（4）上的柱形凹槽（5）和设置在柱形凹槽（5）内的升降支撑架（6），所述升降支撑架（6）包括设置在柱形凹槽（5）内的导滑块（610）、设置在导滑块（610）中部的螺纹支撑柱（620）、设置在螺纹支撑柱（620）上部的固定架（630）和旋转设置在矩形基座（4）上部与螺纹支撑柱（620）相配合的旋转螺纹块（640）。

5.如权利要求4所述的一种转动惯量可调电机实验装置，其特征在于，所述柱形凹槽（5）内设有多个导滑立杆（510），所述导滑块（610）上设有与导滑立杆（510）相配合的导滑孔（611）。

6.如权利要求5所述的一种转动惯量可调电机实验装置，其特征在于，所述转动惯量调节盘（191）包括盘体（7）和设置在盘体（7）内的转动惯量调节装置（8），所述转动惯量调节装置（8）包括设置在盘体（7）内的基盘（810）、设置在基盘（810）一侧的多个中心对称的径向转动惯量调节件（820）、设置在基盘（810）中部的驱动装置（830）和设置在旋转轴（192）上的导电环（840），所述径向转动惯量调节件（820）包括丝杠（821）、安装座（822）、调节块（823）和小锥形齿轮（824）；所述丝杠（821）通过安装座（822）径向设置在基盘（810）上，所述调节块（823）上设有与丝杠（821）相配合的螺纹孔，所述小锥形齿轮（824）设置在丝杠（821）靠近基盘（810）中心一端；所述驱动装置（830）包括大锥形齿轮（831）和驱动电机（832），所述大锥形齿轮（831）设置在基盘（810）中部，且与小锥形齿轮（824）相啮合，所述驱动电机（832）本体一端设置在基盘（810）上，输出端穿过基盘（810）与大锥形齿轮（831）轴向连接；所述驱动电机（832）通过设置在旋转轴（192）上的导电环（840）与电源相连。

7.如权利要求6所述的一种转动惯量可调电机实验装置，其特征在于，所述丝杠（821）两侧均设有导滑杆（825），所述导滑杆（825）穿过调节块（823）。

8.如权利要求7所述的一种转动惯量可调电机实验装置，其特征在于，所述上位机（2）获取电机传感器（170）的检测数据包括以下步骤：

所述上位机（2）获取待测电机（160）启动和停止时的转矩数据和转速数据。