CN110297180A - 一种伺服电机可靠性测试装置及测试方法 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种伺服电机可靠性测试装置及测试方法，其中伺服电机可靠性测试装置包括测试装置、待测电机、负载电机、工控机、待测电机伺服驱动器、负载电机伺服驱动器和数据处理器；所述测试装置包括粉尘环境模拟箱、数据采集器、连接轴、联轴器、第一轴承支撑座、第二轴承支撑座和电机承重平台。本申请设有粉尘环境模拟箱，其中箱体内的粉尘环境模拟装置可以模拟不同浓度的粉尘环境，便于对处于不同粉尘浓度的条件下电机进行测试，进而获取电机可靠性数据，便于指导电机的应用；本申请采用加速寿命试验方法，对待测电机进行粉尘环境条件下可靠性进行测试，大大降低试验周期，而且本申请采用多组不同应力条件下进行试验，大大提高了试验的准确度。
Description
技术领域
本发明涉及伺服电机可靠性测试技术领域，尤其涉及一种伺服电机可靠 性测试装置及测试方法。
背景技术
工业机器人是一个涉及多种技术的机电一体化产品，广泛应用于汽车制 造、机械加工、电子、能源、建筑、军工、海洋等工业部门，主要从事喷漆、 焊接、装配、搬运等一些特殊环境下的工作，长期处于粉尘环境中。粉尘覆 盖电机外壳会使之散热不良导致电机局部过热；在电机轴承中粉尘会影响润 滑，严重时会导致电机卡死。因此伺服电机作为工业机器人手臂、腰和腿的 执行元件，其在粉尘环境下的运行稳定性显得尤为重要。
目前在电机可靠性测试领域，针对电机在温湿度方面的可靠性测试已有 相关研究，但针对电机在粉尘环境中的可靠性研究十分有限，因此本发明提 出了一种研究伺服电机在粉尘环境下的可靠性测试装置及测试方法。
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：一种伺服电机可靠性测试装置，其特征在 于,包括测试装置、待测电机、负载电机、工控机、待测电机伺服驱动器、 负载电机伺服驱动器和数据处理器；
所述测试装置包括粉尘环境模拟箱、数据采集器、连接轴、联轴器、第 一轴承支撑座、第二轴承支撑座和电机承重平台；
所述粉尘环境模拟箱包括箱体、设置在箱体内的粉尘环境模拟装置、设 置在箱体侧壁上的通孔、设置在通孔下方箱体内壁上的电机升降平台、设置 在通孔下方箱体外侧壁上的电机升降平台控制按钮和设置在通孔一侧的箱 体开关门；
所述箱体通孔一侧依次设有第一支撑座、数据采集器、第二支撑座和电 机承重平台，所述数据采集器两侧均设有连接轴，且通过连接轴设置在第一 支撑座和第二支撑座之间；
所述待测电机本体设置在电机固定装置上，输出轴穿过通孔且通过联轴 器与数据采集器一侧连接轴相连，所述负载电机设置在电机承重平台上，且 通过联轴器与数据采集器另一侧连接轴相连；
所述待测电机通过待测电机伺服驱动器与工控机相连，所述工控机通过 数据处理器与负载电机伺服驱动器相连，所述负载电机伺服驱动器与负载电 机相连，所述数据采集器通过数据处理器与工控机相连。
进一步的，所述粉尘环境模拟装置包括喷粉装置、吸尘装置、鼓风机、 检测仪、控制器和报警器，所述喷粉装置设置在箱体内与通孔相对的侧壁上， 所述吸尘装置设置在与喷粉装置相对的侧壁上，所述吸尘装置设置在通孔的 左上部，所述鼓风装置包括第一鼓风机和第二鼓风机，所述第一鼓风机和第 二鼓风机分别设置在箱体的顶壁和底壁上；所述检测仪设置在箱体中部，所 述控制器设置在箱体开关门上，且与喷粉装置、吸尘装置、鼓风装置、粉尘 浓度检测仪相连，所述控制器配置用于显示箱体内粉尘浓度以及控制喷粉装 置、吸尘装置、鼓风装置的开启或关闭；所述警报器设置在箱体外侧侧壁上。
进一步的，所述喷粉装置包括设置在箱体侧壁上的粉尘箱、设置在箱体 侧壁上与粉尘箱连通的料门一、设置在粉尘箱上的粉泵、与粉泵相连的喷粉 器、设置在粉尘箱底部的粉尘含量感应器一和设置在料门一上的显示面板 一，所述显示面板一与粉尘含量感应器一相连，配置用于显示粉尘箱内粉尘 的容量；
所述吸尘装置包括固定在箱体内壁上的吸尘箱、设置在箱体侧壁上与吸 尘箱连通的料门二、设置在吸尘箱上的吸尘泵、与吸尘泵相连的吸尘器、设 置在吸尘箱上部的粉尘含量感应器二和设置在料门二上的显示面板二，所述 显示面板二与粉尘含量感应器二相连，配置用于显示吸尘箱内粉尘的容量。
进一步的，所述箱体位于数据采集器一侧侧壁上设有矩形观察窗，所述 通孔设置在矩形观察窗中部。
进一步的，所述待测电机输出轴还设有与通孔相配合的密封件，所述密 封件包括轴承和密封圈，所述轴承设置在待测电机输出轴上，所述密封圈包 括套设在轴承外侧的环形橡胶套和设置在环形橡胶套外侧的环形橡胶板。
进一步的，所述电机升降平台包括平行设置在箱体侧壁上的第一竖直升 降导轨和第二竖直升降导轨，设置在第一竖直升降导轨和第二竖直升降导轨 之间的升降架和设置在升降架下方的驱动气缸；所述升降架包括水平基板， 设置在水平基板上与设有通孔的箱体侧壁平行的第一水平导滑槽和第二水 平导滑槽，设置在水平基板上的电机安装板，以及调节电机安装板沿第一水 平导滑槽和第二水平导滑槽滑动的调节件，所述电机安装板下方设有与第一 水平导滑槽和第二水平导滑槽相对应的第一导滑条和第二导滑条，所述调节 件包括设置在水平基板上第一水平导滑槽和第二水平导滑槽之间的安装座， 设置在安装座上与第一水平导滑槽和第二水平导滑槽相平行的调节丝杠和 设置在电机安装板下方与调节丝杠相配合的螺纹调节块。
进一步的，所述工控机发出控制待测电机和负载电机电动状态的指令， 所述待测电机伺服驱动器接收控制待测电机电动状态的指令，并根据指令控 制待测电机的电动状态，所述待测电机伺服驱动器采集待测电机的电性数 据，并将待测电机的电性数据发送至工控机；
所述数据处理器接收控制负载电机电动状态的指令，并将该指令传递给 负载电机伺服驱动器，所述负载电机伺服驱动器根据指令控制负载电机的电 动状态；
所述数据采集器获取待测电机的检测数据，并将待测电机的检测数据发 送给数据处理器；
所述数据处理器接收待测电机的检测数据，并输出待测电机的检测数 据；
所述工控机接收待测电机伺服驱动器采集的待测电机电性数据以及数 据处理器接收的数据采集器的检测数据，并输出待测电机可靠性数据。
进一步的，所述待测电机伺服驱动器采集待测电机的电性数据的步骤包 括以下步骤：
所述待测电机伺服驱动器采集待测电机的工作电压和工作电流。
进一步的，所述数据采集器获取待测电机的检测数据包括以下步骤：
所述数据采集器获取待测电机的转矩数据和转速数据。
一种伺服电机可靠性测试方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、采集x个待测电机，并将待测电机划分为n组，分别标记为P1、P2、 P3…Pn；所述待测电机额定负载值记为D,在测试时，设定各组负载电机(3) 转矩负载分别为mD、2mD、3mD…nmD，其中x、n均为大于等于1的整数，m 为大于0的数；；
S2、将测试组各待测电机分别安装在各自粉尘测试箱内的电机升降平台 上，并调节待测电机的位置，使待测电机的输出轴与联轴器对准连接；S3、 通过粉尘环境模拟箱上的控制器调节箱体内的粉尘含量，当箱体内粉尘含量 浓度达到设定粉尘浓度时，通过工控机控制负载电机与待测电机运转；
S4、通过工控机设置负载电机相应的转矩负载；
S5、在粉尘环境模拟箱设定粉尘浓度条件下，工控机通过待测电机伺服 驱动器获取待测电机的电性数据，以及通过数据处理器获取数据采集器的检 测数据；
S6、工控机采集测试组各待测电机的电性数据以及数据采集器反馈的检 测数据，并根据所述待测电机的电性数据和数据采集器反馈的检测数据获取 待测电机在设定粉尘浓度测试条件下的可靠性数据。
本申请具有的优点和积极效果是：本申请设有粉尘环境模拟箱，其中箱 体内的粉尘环境模拟装置可以模拟不同浓度的粉尘环境，便于对处于不同粉 尘浓度的条件下电机进行测试，进而获取电机的粉尘环境下的可靠性数据， 便于指导电机在不同粉尘环境下的应用；本申请采用加速寿命试验方法，对 待测电机进行粉尘环境条件下可靠性进行测试，大大降低试验周期，而且本 申请采用多组不同应力条件下进行试验，大大提高了试验的准确度。
本申请的一种伺服电机可靠性测试装置及测试方法，。
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伺服电机可靠性测试装置结构示意图；
图2是本申请实施例提供的测试装置结构示意图；
图3是本申请实施例提供的粉尘环境模拟箱结构示意图；
图4是本申请实施例提供的开关门结构示意图；
图5是本申请实施例提供的粉尘环境模拟装置结构示意图；
图6是本申请实施例提供的控制器和报警器示意图；
图7是本申请实施例提供的喷粉装置和吸尘装置结构示意图；
图8是本申请实施例提供的矩形观察窗结构示意图；
图9是本申请实施例提供的密封件结构示意图；
图10是本申请实施例提供的电机升降平台结构示意图；
图11是本申请实施例提供的升降架结构示意图；
图12是本申请实施例提供的第一调节装置和第二调节装置结构示意图；
图13是本申请实施例提供的调节件结构示意图。
图中：1测试装置；110粉尘环境模拟箱；111箱体；112粉尘环境模拟 装置；112a喷粉装置；112a1粉尘箱；112a2料门一；粉泵112a3；112a4 喷粉器；112a5粉尘含量感应器一；112a6显示面板一；112b吸尘装置；112b1 吸尘箱；112b2料门二；112b3吸尘泵；112b4吸尘器；112b5粉尘含量感应 器二；112b6显示面板二；112c鼓风装置；112c1第一鼓风机；112c2第二 鼓风机；112d检测仪；112e控制器；112f报警器；113通孔；114电机升降 平台；114a第一竖直升降导轨；114b第二竖直升降导轨；114c升降架；114c1 底板；114c2第一调节装置；114c2a水平基板；114c2b第一导滑条；114c2c 第一导滑轨；114c2d固定螺栓；114c3第二调节装置；114c3a电机安装板； 114c3b第二导滑条；114c3c第二导滑轨；114d驱动气缸；115电机升降平 台控制按钮；116开关门；117矩形观察窗；120数据采集器；130连接轴； 140联轴器；150第一支撑座；160第二支撑座；170电机承重平台；2待测 电机；210密封件；211轴承；212密封圈；212a环形橡胶套；212b环形橡 胶板；3负载电机；4工控机；5待测电机伺服驱动器；6负载电机伺服驱动 器；7数据处理器；8调节件；安装座810；820调节丝杠；830螺纹调节块
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所示，一种伺服电机可靠性测试装置1，包括测试装置1、待测 电机2、负载电机3、工控机4、待测电机伺服驱动器5、负载电机伺服驱动 器6和数据处理器7；
如图2所示，所述测试装置1包括粉尘环境模拟箱110、数据采集器120、 连接轴130、联轴器140、第一支撑座150、第二支撑座160和电机承重平台 170；
如图3和图4所示，所述粉尘环境模拟箱110包括箱体111、设置在箱 体111内的粉尘环境模拟装置112、设置在箱体111侧壁上的通孔113、设 置在通孔113下方箱体111内壁上的电机升降平台114、设置在通孔113下 方箱体111外侧壁上的电机升降平台控制按钮115和设置在通孔113一侧的 箱体111开关门116；
所述箱体111通孔113一侧依次设有第一支撑座150、数据采集器120、 第二支撑座160和电机承重平台170，所述数据采集器120两侧均设有连接 轴130，且通过连接轴130设置在第一支撑座150和第二支撑座160之间；
所述待测电机2本体设置在电机固定装置上，输出轴穿过通孔113且通 过联轴器140与数据采集器120一侧连接轴130相连，所述负载电机3设置 在电机承重平台170上，且通过联轴器140与数据采集器120另一侧连接轴 130相连；
所述待测电机2通过待测电机伺服驱动器5与工控机4相连，所述工控 机4通过数据处理器7与负载电机伺服驱动器6相连，所述负载电机伺服驱 动器6与负载电机3相连，所述数据采集器120通过数据处理器7与工控机 4相连。
本实施例中，粉尘环境模拟箱110为测试装置1的关键部件，其中，粉 尘环境模拟装置112为粉尘环境模拟箱110的关键部件，可以根据需要调节 箱体111内的粉尘浓度，设置在箱体111侧壁上的通孔113为待测电机2输 出轴安装孔，电机升降平台114为待测电机2安装架体，待测电机2安装在 电机升降平台114上，通过电机升降平台控制按钮115控制电机升降平台114 升降，进而使得待测电机2输出轴位于通孔113中央，便于待测电机2输出轴从通孔113伸出与数据采集器120连接，设置在通孔113一侧的箱体111 开关门116卫待测电机2的安放通道。测试时，将待测电机2设置在电机升 降平台114上，并调节电机升降平台114的位置使得电机输出轴伸出通孔 113，待测电机2、数据采集器120和负载电机3依次相连。
本实施例中，可以将测试装置1的粉尘环境模拟箱110、第一轴承211 支撑座、第二轴承211支撑座和电机承重平台170活动固定在一个基座上， 便于安装时调节粉尘环境模拟箱110、第一轴承211支撑座、第二轴承211 支撑座和电机承重平台170之间的距离，提高安装效率，以及便于测试时固 定粉尘环境模拟箱110、第一轴承211支撑座、第二轴承211支撑座和电机 承重平台170，避免移动，进而提高测试的准确性。
本实施例中，工控机4可以通过待测电机伺服驱动器5控制待测电机2 的电动状态，工控机4可以通过数据处理器7和负载电机伺服驱动器6控制 负载电机3的的电动状态；数据采集器120通过数据处理器7与工控机4相 连，测试时，数据采集器120可以随时将采集的待测电机2检测数据传送给 数据处理器7，经数据处理器7处理反馈给工控机4，工控机4可以实时监 控待测电机2的可靠性变化。
如图5和图6所示，在一优选实施例中，所述粉尘环境模拟装置112包 括喷粉装置112a、吸尘装置112b、鼓风机、检测仪112d、控制器112e(控 制器)和报警器112f，所述喷粉装置112a设置在箱体111内与通孔113相 对的侧壁上，所述吸尘装置112b设置在与喷粉装置112a相对的侧壁上，所 述吸尘装置112b设置在(且位于)通孔113的左上部，所述鼓风装置112c 包括第一鼓风机112c1和第二鼓风机112c2，所述第一鼓风机112c1和第二 鼓风机112c2分别设置在箱体111的顶壁和底壁上；所述检测仪112d设置 在箱体111中部，所述控制器112e设置在箱体111开关门116上，且与喷 粉装置112a、吸尘装置112b、鼓风装置112c、粉尘浓度检测仪112d相连， 所述控制器112e配置用于显示箱体111内粉尘浓度以及控制喷粉装置112a、 吸尘装置112b、鼓风装置112c的开启或关闭；所述警报器设置在箱体111 外侧侧壁上。
本实施例中，喷粉装置112a设置在箱体111与通孔113相对的侧壁上， 用于向箱体111内制造扬尘，模拟电机的粉尘工作环境；吸尘装置112b设 置在通孔113所在侧壁的左上方，测试时，箱体111内的粉尘浓度较高时， 可以通过吸尘装置112b调节箱体111内粉尘浓度，吸尘装置112b便于测试 时实时控制箱体111环境中的粉尘浓度，同时便于在测试完成后回收粉尘， 避免粉尘泄露进入箱体111外部，对工作人员和箱体111外部的设备造成影响。
本实施例中，第一鼓风机112c1和第二鼓风机112c2设置在顶壁和底壁 中间，测试时，第一鼓风机112c1和第二鼓风机112c2能够增加箱体111内 气流的流动速率，进而提高了箱体111内粉尘的流动速率，大大提高了箱体 111内粉尘浓度的均匀性，以及测试的准确性，同时第一鼓风机112c1和第 二鼓风机112c2大大降低喷粉装置112a喷粉量；检测仪112d设置在箱体111 中部，检测仪112d可以实时监测箱体111内粉尘浓度。
本实施例中，控制器112e(控制器)设置在箱体111开关门116上，且 与喷粉装置112a、吸尘装置112b、鼓风装置112c、粉尘浓度检测仪112d 相连，通过控制器112e可以实时输出检测仪112d检测箱体111内粉尘的浓 度，进而指导控制器112e控制喷粉装置112a、吸尘装置112b、鼓风装置112c 的开启或者关闭，有助于控制箱体111内粉尘的浓度，进而提高了测试的准 确性；本实施例中还设有报警器112f，报警器112f通过控制器112e与检测 仪112d相连，当箱体111环境中粉尘浓度超过控制器112e设定浓度时就会 触发报警器112f发出警报，进而提醒工作人员通过控制器112e调节箱体111 内的粉尘浓度。
如图7所示，在一优选实施例中，所述喷粉装置112a包括设置在箱体 111侧壁上的粉尘箱112a1、设置在箱体111侧壁上与粉尘箱112a1连通的 料门一112a2、设置在粉尘箱112a1上的粉泵112a3、与粉泵112a3相连的 喷粉器112a4、设置在粉尘箱112a1底部的粉尘含量感应器一112a5和设置 在料门一112a2上的显示面板一112a6，所述显示面板一112a6与粉尘含量 感应器一112a5相连，配置用于显示粉尘箱112a1内粉尘的容量；
所述吸尘装置112b包括固定在箱体111内壁上的吸尘箱112b1、设置在 箱体111侧壁上与吸尘箱112b1连通的料门二112b2、设置在吸尘箱112b1 上的吸尘泵112b3、与吸尘泵112b3相连的吸尘器112b4、设置在吸尘箱上 部的粉尘含量感应器二112b5和设置在料门二112b2上的显示面板二112b6， 所述显示面板二112b6与粉尘含量感应器二112b5相连，配置用于显示吸尘 箱112b1内粉尘的容量。
本实施例中，粉尘箱112a1为粉尘容纳箱，固定设置在箱体111侧壁上， 粉泵112a3设置在粉尘箱112a1侧壁上，喷粉器112a4通过粉泵112a3与粉 尘箱112a1相连；测试时，粉泵112a3将箱体111内粉尘经喷粉器112a4喷 入箱体111内模拟粉尘环境；本实施例中，箱体111侧壁上设有与粉尘箱 112a1连通的料门一112a2，可以通过料门一112a2给粉尘箱112a1补充粉 尘；粉尘箱112a1底部设有粉尘含量感应器一112a5，料门一112a2上设有 与粉尘含量感应器一112a5相连的显示面板一112a6，显示面板一112a6可 以实时输出箱体111内粉尘的容量，通过粉尘含量感应器一112a5和显示面 板一112a6可以有效的监控粉尘箱112a1内的粉尘容量，避免粉尘容量不足 造成试验中断。
本实施例中，吸尘箱112b1为粉尘收纳箱，固定设置在通孔113左上方 的侧壁上，吸尘泵112b3设置在吸尘箱112b1的侧壁上，吸尘器112b4通过 吸尘泵112b3与吸尘箱112b1相连，且与喷粉器112a4相对设置；测试时， 当箱体111内粉尘浓度较高时，启动吸尘泵112b3将箱体111内浮动的粉尘 吸入吸尘箱112b1内，从而调节箱体111内粉尘浓度；本实施例中，箱体111 侧壁上设有与吸尘箱112b1相连通的料门二112b2，通过料门二112b2可以将回收的粉尘取出再利用，提高粉尘的利用效率；吸尘箱112b1上部设有粉 尘含量感应器二112b5，料门二112b2上设有与粉尘含量感应器二112b5相 连的显示面板二112b6，显示面板二112b6可以实时输出吸尘箱112b1内粉 尘的容量，通过粉尘含量感应器二112b5和显示面板二112b6可以有效的监 控吸尘箱112b1内的粉尘容量，避免吸尘箱112b1内粉尘容量过多影响吸尘 泵112b3的工作，进而影响箱体111内粉尘浓度的调节。
如图8所示，在一优选实施例中，所述箱体111位于数据采集器120一 侧侧壁上设有矩形观察窗117，所述通孔113设置在矩形观察窗117中部。 本实施例中，箱体111位于数据采集器120一侧的侧壁上设有矩形观察窗 117，便于对试验过程进行观察；本实施例中，通孔113设置在矩形观察窗 117中部，便于待测电机2安装时位置调节。
如图9所示，在一优选实施例中，所述待测电机2输出轴还设有与通孔 113相配合的密封件210，所述密封件210包括轴承211和密封圈212，所述 轴承211设置在待测电机2输出轴上，所述密封圈212包括套设在轴承211 外侧的环形橡胶套212a和设置在环形橡胶套212a外侧的环形橡胶板212b。
本实施例中，密封件210可以有效的将电机安装好后通孔113预留的空 隙密封，避免箱体111内粉尘外溢对箱体111外部的设备以及试验人员造成 损害，其中密封件210的轴承211设置在待测电机2的输出轴上，与套设在 轴承211外侧的环形橡胶套212a一起设置在通孔113处，大大提高了密封 效果，设置在环形橡胶套212a外侧的环形橡胶板212b在待测电机2密封安 装时，与侧壁贴合，进一步提高了密封效果。
如图10、图11、图12和图13所示，在一优选实施例中，所述电机升 降平台114包括平行设置在箱体111侧壁上的第一竖直升降导轨114a和第 二竖直升降导轨114b，设置在第一竖直升降导轨114a和第二竖直升降导轨 114b之间的升降架114c和设置在升降架114c下方的驱动气缸114d；所述 升降架114c包括底板114c1，设置在底板114c1上的第一调节装置114c2 和设置在第一调节装置114c2上部的第二调节装置114c3，所述第一调节装 置114c2包括水平基板114c2a，设置在水平基板114c2a下方且与通孔113 所在侧壁垂直的两平行第一导滑条114c2b，设置在底板114c1上与第一导滑 条114c2b相配合的第一导滑轨114c2c，以及设置在第一导滑轨114c2c上的 多个固定螺栓114c2d，所述第一导滑轨114c2c的长度小于底板114c1的长 度；所述第二调节装置114c3包括电机安装板114c3a，设置在电机安装板 114c3a下方的第二导滑条114c3b，设置在水平基板114c2a上与第二导滑条 114c3b相配合的第二导滑轨114c3c，以及设置在水平基板114c2a和电机安 装板114c3a之间的调节件8，所述第一导滑条114c2b与第二导滑条114c3b 垂直设置，所述调节件8包括设置在水平基板114c2a上第二水平导滑轨之 间的安装座810，设置在安装座810上与第二水平导滑轨相平行的调节丝杠 820和设置在电机安装板114c3a下方与调节丝杠820相配合的螺纹调节块830。
本实施例中，升降架114c在驱动气缸114d的作用下可以沿着第一竖直 升降导轨114a和第二竖直升降导轨114b上下滑动，便于调节设置在升降架 114c上的待测电机2位置的调整，进而使得待测电机2的输出轴从通孔113 处穿过；本实施例中，升降架114c包括底板114c1、第一调节装置114c2 和第二调节装置114c3三部分，其中第一调节装置114c2的水平基板114c2a 通过第一导滑条114c2b滑动设置在第一导滑轨114c2c内，第一导滑轨114c2c设置在底板114c1上，且与通孔113所在侧壁垂直，通过第一调节装 置114c2可以调节待测电机2相对通孔113的位置，便于通过第一调节装置 114c2便于待测电机2输出轴在通孔113处的安装或拆除，第一导滑轨114c2c 上多个固定螺栓114c2d，通过固定螺栓114c2d可以将水平基板114c2a固定， 避免测试时待测电机2晃动对试验造成影响，本实施例中第一导滑轨114c2c 的长度小于底板114c1的长度，便于水平基板114c2a在底板114c1上导滑 安装；第二调节装置114c3的电机安装板114c3a通过第二导滑条114c3b滑 动设置在第二导滑轨114c3c内，水平基板114c2a和电机安装板114c3a之 间的调节件8，包括设置在水平基板114c2a上的安装座810，旋转设置在安 装座810上的调节丝杠820，以及固定在电机安装板114c3a下方与调节丝杠 820相配合的螺纹调节块830，本实施例中，可以通过旋转调节丝杠820来 调节设置在电机安装板114c3a上待测电机2的位置，便于精调待测电机2输出轴，使其对准通孔113；本实施例中，驱动气缸114d、第一调节装置114c2 和第二调节装置114c3相配合立体化调节待测电机2的位置，使待测电机2 输出轴从通孔113穿过，大大提高了待测电机2安装效率。
如图1所示，在一优选实施例中，所述工控机4发出控制待测电机2和 负载电机3电动状态的指令，所述待测电机伺服驱动器5接收控制待测电机 2电动状态的指令，并根据指令控制待测电机2的电动状态，所述待测电机 伺服驱动器5采集待测电机2的电性数据，并将待测电机2的电性数据发送 至工控机4；
所述数据处理器7接收控制负载电机3电动状态的指令，并将该指令传 递给负载电机伺服驱动器6，所述负载电机伺服驱动器6根据指令控制负载 电机3的电动状态；
所述数据采集器120获取待测电机2的检测数据，并将待测电机2的检 测数据发送给数据处理器7；
所述数据处理器7接收待测电机2的检测数据，并输出待测电机2的检 测数据；
所述工控机4接收待测电机伺服驱动器5采集的待测电机2电性数据以 及数据处理器7接收的数据采集器120的检测数据，并输出待测电机2可靠 性数据。
本实施例中，测试时，工控机4分别向待测电机伺服驱动器5和负载电 机伺服驱动器6发出第一控制指令和第二控制指令，待测电机伺服驱动器5 接收控制待测电机2电动状态的第一控制指令，并根据指令驱动待测电机2 工作于电动状态，待测电机伺服驱动器5同时采集待测电机2的电性数据， 并将待测电机2的电性数据发送至工控机4，并将电性数据作为辅助判断待 测电机2可靠性的依据；数据处理器7接收控制负载电机3电动状态的第二控制指令，并将该指令传递给负载电机伺服驱动器6，负载电机伺服驱动器 6根据指令控制负载电机3工作于电动状态；本实施例中，数据采集器120 获取待测电机2的检测数据，并将待测电机2的检测数据发送给数据处理器 7；数据处理器7接收待测电机2的检测数据并进行分析处理，然后输出待 测电机2的检测数据；工控机4接收待测电机伺服驱动器5采集的待测电机 2电性数据以及数据处理器7处理的检测数据，经分析输出待测电机2可靠 性数据。
在一优选实施例中，所述待测电机伺服驱动器5采集待测电机2的电性 数据的步骤包括以下步骤：
所述待测电机伺服驱动器5采集待测电机2的工作电压和工作电流。
本实施例中，待测电机伺服驱动器5采集待测电机2的电性数据即工作 电压和工作电流，通过工作电压和工作电流可以分析待测电机2的工作效率， 进而可以辅助判断待测电机2的可靠性。
在一优选实施例中，所述数据采集器120获取待测电机2的检测数据包 括以下步骤：
所述数据采集器120获取待测电机2的转矩数据和转速数据。
本实施例中，数据采集器120可以获取待测电机2的检测数据，即转矩 数据和转速数据，经数据处理器7和工控机4分析即可获得待测电机2的可 靠性数据，便于指导待测电机2的应用。
一种伺服电机可靠性测试方法，包括以下步骤：
S1、采集x个待测电机2，并将待测电机2划分为n组，分别标记为P1、 P2、P3…Pn；待测电机2额定负载值记为D，在测试时，设定各组负载电机 3转矩负载分别为mD、2mD、3mD…nmD，其中x、n均为大于等于1的整数， m为大于0的数；
在本步骤中，采集多个待测电机2，并将采集的待测电机2进行分组测 试，而且各组设定不同的负载电机3额定负载值，大大提高了待测电机2在 不同应力水平下的准确性。
S2、将测试组各待测电机2分别安装在各自粉尘测试箱内的电机升降平 台114上，并调节待测电机2的位置，使待测电机2的输出轴与联轴器140 对准连接；
在本步骤中，将测试组各待测电机2通过电机升降平台114进行移动调 整，使得待测电机2穿过通孔113与数据采集器120通过联轴器140进行对 准连接，这样数据采集器120可以感应待测电机2的转动状态。
S3、通过粉尘环境模拟箱110上的控制器112e调节箱体111内的粉尘 含量，当箱体111内粉尘含量浓度达到设定粉尘浓度时，通过工控机4控制 负载电机3与待测电机2运转；
在本步骤中，先通过粉尘环境模拟箱110模拟一定浓度的粉尘环境，当 箱体111内粉尘含量浓度达到实验要求值后再启动负载电机3和待测电机2， 这样便于准确测定待测电机2在粉尘环境下的实效模式。在本步骤中，先设 定粉尘浓度为0，在非粉尘环境下测试各组待测电机2，进而获取非粉尘环 境下各组待测电机2的可靠性数据；然后再进行测定粉尘环境条件下各组待 测电机2的可靠性数据。
S4、通过工控机4设置负载电机3相应的转矩负载；
在本步骤中，采用加速寿命试验，根据待测电机2测试组，通过工控机 4设定相应的转矩负载，即P1、P2、P3…Pn各组待测电机2对应的负载电机 3转矩负载分别为mD、2mD、3mD…nmD。
S5、在粉尘环境模拟箱110设定粉尘浓度条件下，工控机4通过待测电 机伺服驱动器5获取待测电机2的电性数据，以及通过数据处理器7获取数 据采集器120的检测数据；
在本步骤中，收集各组待测电机2的电性数据，以及数据采集器120的 检测数据，在本步骤中，针对转矩负载即应力水平较高的待测电机2测试组， 例如P(n-1)和Pn，测试时，所对应的应力水平分别为(n-1)mD和nmD， 应力水平较高，费时较少，采用完全寿命试验，即分析检测收集待测电机2 寿命终结前全部的电性数据和数据采集器120采集的检测数据，针对应力水 平较低的待测电机2测试组，例如P1、P2…，测试时，所对应的应力水平分别为mD、2mD…，应力水平较低，加速寿命时，时间较长，P1、P2…，待测 电机2分别寿命试验的试品失效个数r1(或r2)与试品n1(或n2)之比r1/n1(或 r2/n2)大于等于30％时停止待测电机2电性数据和数据采集器120的数据采 集。
S6、工控机4采集测试组各待测电机2的电性数据以及数据采集器120 反馈的检测数据，并根据所述待测电机2的电性数据和数据采集器120反馈 的检测数据获取待测电机2在设定粉尘浓度测试条件下的可靠性数据。
在本步骤中，工控机4收集测试组各待测电机伺服驱动器5采集的待测 电机2的电性数据，以及数据处理器7反馈的检测数据，进而获取个待测电 机2的可靠性数据。在本步骤中，将测试组待测电机2在非粉尘环境下的可 靠性数据与粉尘环境下相应测试组待测电机2可靠性数据进行分析比较，进 而判断粉尘环境下待测电机2的可靠性。
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 (10)
1.一种伺服电机可靠性测试装置，其特征在于,包括测试装置(1)、待测电机(2)、负载电机(3)、工控机(4)、待测电机伺服驱动器(5)、负载电机伺服驱动器(6)和数据处理器(7)；
所述测试装置(1)包括粉尘环境模拟箱(110)、数据采集器(120)、连接轴(130)、联轴器(140)、第一支撑座(150)、第二支撑座(160)和电机承重平台(170)；
所述粉尘环境模拟箱(110)包括箱体(111)、设置在箱体(111)内的粉尘环境模拟装置(112)、设置在箱体(111)侧壁上的通孔(113)、设置在通孔(113)下方箱体(111)内壁上的电机升降平台(114)、设置在通孔(113)下方箱体(111)外侧壁上的电机升降平台控制按钮(115)和设置在通孔(113)一侧的箱体(111)开关门(116)；
所述箱体(111)通孔(113)一侧依次设有第一支撑座(150)、数据采集器(120)、第二支撑座(160)和电机承重平台(170)，所述数据采集器(120)两侧均设有连接轴(130)，且通过连接轴(130)设置在第一支撑座(150)和第二支撑座(160)之间；
所述待测电机(2)本体设置在电机升降平台(114)上，输出轴穿过通孔(113)且通过联轴器(140)与数据采集器(120)一侧连接轴(130)相连，所述负载电机(3)设置在电机承重平台(170)上，且通过联轴器(140)与数据采集器(120)另一侧连接轴(130)相连；
所述待测电机(2)通过待测电机伺服驱动器(5)与工控机(4)相连，所述工控机(4)通过数据处理器(7)与负载电机伺服驱动器(6)相连，所述负载电机伺服驱动器(6)与负载电机(3)相连，所述数据采集器(120)通过数据处理器(7)与工控机(4)相连。
2.如权利要求1所述的一种伺服电机可靠性测试装置，其特征在于，所述粉尘环境模拟装置(112)包括喷粉装置(112a)、吸尘装置(112b)、鼓风装置(112c)、检测仪(112d)、控制器(112e)和报警器(112f)，所述喷粉装置(112a)设置在箱体(111)内与通孔(113)相对的侧壁上，所述吸尘装置(112b)设置在通孔(113)所在侧壁的左上部，所述鼓风装置(112c)包括第一鼓风机(112c1)和第二鼓风机(112c2)，所述第一鼓风机(112c1)和第二鼓风机(112c2)分别设置在箱体(111)的顶壁和底壁上；所述检测仪(112d)设置在箱体(111)中部，所述控制器(112e)设置在箱体(111)开关门(116)上，且与喷粉装置(112a)、吸尘装置(112b)、鼓风装置(112c)、粉尘浓度检测仪(112d)相连，所述控制器(112e)配置用于显示箱体(111)内粉尘浓度以及控制喷粉装置(112a)、吸尘装置(112b)、鼓风装置的开启或关闭；所述报警器(112f)设置在箱体(111)外侧侧壁。
3.如权利要求2所述的一种伺服电机可靠性测试装置，其特征在于，所述喷粉装置(112a)包括设置在箱体(111)侧壁上的粉尘箱(112a1)、设置在箱体(111)侧壁上与粉尘箱(112a1)连通的料门一(112a2)、设置在粉尘箱(112a1)上的粉泵(112a3)、与粉泵(112a3)相连的喷粉器(112a4)、设置在粉尘箱(112a1)底部的粉尘含量感应器一(112a5)和设置在料门一(112a2)上的显示面板一(112a6)，所述显示面板一(112a6)与粉尘含量感应器一(112a5)相连，配置用于显示粉尘箱(112a1)内粉尘的容量；
所述吸尘装置(112b)包括固定在箱体(111)内壁上的吸尘箱(112b1)、设置在箱体(111)侧壁上与吸尘箱(112b1)连通的料门二(112b2)、设置在吸尘箱(112b1)上的吸尘泵(112b3)、与吸尘泵(112b3)相连的吸尘器(112b4)、设置在吸尘箱上部的粉尘含量感应器二(112b5)和设置在料门二(112b2)上的显示面板(112b6)，所述显示面板二(112b6)与粉尘含量感应器二(112b5)相连，配置用于显示吸尘箱(112b1)内粉尘的容量。
4.如权利要求3所述的一种伺服电机可靠性测试装置，其特征在于，所述箱体(111)位于数据采集器(120)一侧侧壁上设有矩形观察窗(117)，所述通孔(113)设置在矩形观察窗(117)中部。
5.如权利要求4所述的一种伺服电机可靠性测试装置，其特征在于，所述待测电机(2)输出轴还设有与通孔(113)相配合的密封件(210)，所述密封件(210)包括轴承(211)和密封圈(212)，所述轴承(211)设置在待测电机(2)输出轴上，所述密封圈(212)包括套设在轴承(211)外侧的环形橡胶套(212a)和设置在环形橡胶套(212a)外侧的环形橡胶板(212b)。
6.如权利要求5所述的一种伺服电机可靠性测试装置，其特征在于，所述电机升降平台(114)包括平行设置在箱体(111)侧壁上的第一竖直升降导轨(114a)和第二竖直升降导轨(114b)，设置在第一竖直升降导轨(114a)和第二竖直升降导轨(114b)之间的升降架(114c)和设置在升降架(114c)下方的驱动气缸(114d)；所述升降架(114c)包括底板(114c1)，设置在底板(114c1)上的第一调节装置(114c2)和设置在第一调节装置(114c2)上部的第二调节装置(114c3)，所述第一调节装置(114c2)包括水平基板(114c2a)，设置在水平基板(114c2a)下方且与通孔(113)所在侧壁垂直的两平行第一导滑条(114c2b)，设置在底板(114c1)上与第一导滑条(114c2b)相配合的第一导滑轨(114c2c)，以及设置在第一导滑轨(114c2c)上的多个固定螺栓(114c2d)，所述第一导滑轨(114c2c)的长度小于底板(114c1)的长度；所述第二调节装置(114c3)包括电机安装板(114c3a)，设置在电机安装板(114c3a)下方的第二导滑条(114c3b)，设置在水平基板(114c2a)上与第二导滑条(114c3b)相配合的第二导滑轨(114c3c)，以及设置在水平基板(114c2a)和电机安装板(114c3a)之间的调节件(8)，所述第一导滑条(114c2b)与第二导滑条(114c3b)垂直设置，所述调节件(8)包括设置在水平基板(114c2a)上第二导滑轨(114c3c)之间的安装座(810)，设置在安装座(810)上与第二导滑轨(114c3c)相平行的调节丝杠(820)和设置在电机安装板(114c3a)下方与调节丝杠(820)相配合的螺纹调节块(830)。
7.如权利要求6所述的一种伺服电机可靠性测试装置，其特征在于，所述工控机(4)发出控制待测电机(2)和负载电机(3)电动状态的指令，所述待测电机伺服驱动器(5)接收控制待测电机(2)电动状态的指令，并根据指令控制待测电机(2)的电动状态，所述待测电机伺服驱动器(5)采集待测电机(2)的电性数据，并将待测电机(2)的电性数据发送至工控机(4)；
所述数据处理器(7)接收控制负载电机(3)电动状态的指令，并将该指令传递给负载电机伺服驱动器(6)，所述负载电机伺服驱动器(6)根据指令控制负载电机(3)的电动状态；
所述数据采集器(120)获取待测电机(2)的检测数据，并将待测电机(2)的检测数据发送给数据处理器(7)；
所述数据处理器(7)接收待测电机(2)的检测数据，并输出待测电机(2)的检测数据；
所述工控机(4)接收待测电机伺服驱动器(5)采集的待测电机(2)电性数据以及数据处理器(7)接收的数据采集器(120)的检测数据，并输出待测电机(2)可靠性数据。
8.如权利要求7所述的一种伺服电机可靠性测试装置，其特征在于，所述待测电机伺服驱动器(5)采集待测电机(2)的电性数据的步骤包括以下步骤：
所述待测电机伺服驱动器(5)采集待测电机(2)的工作电压和工作电流。
9.如权利要求8所述的一种伺服电机可靠性测试装置，其特征在于，所述数据采集器(120)获取待测电机(2)的检测数据包括以下步骤：
所述数据采集器(120)获取待测电机(2)的转矩数据和转速数据。
10.一种伺服电机可靠性测试方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、采集x个待测电机(2)，并将待测电机(2)划分为n组，分别标记为P1、P2、P3…Pn；所述待测电机(2)额定负载值记为D,在测试时，设定各组负载电机(3)转矩负载分别为mD、2mD、3mD…nmD，其中x、n均为大于等于1的整数，m为大于0的数；
S2、将测试组各待测电机(2)分别安装在各自粉尘测试箱内的电机升降平台(114)，并调节待测电机的位置，使待测电机(2)的输出轴与联轴器(140)对准连接；
S3、通过粉尘环境模拟箱(110)上的控制器(112e)调节箱体(111)内的粉尘含量，当箱体(111)内粉尘含量浓度达到设定粉尘浓度时，通过工控机(4)控制负载电机(3)与待测电机(2)运转；
S4、通过工控机(4)设置负载电机(3)相应的转矩负载；
S5、在粉尘环境模拟箱(110)设定粉尘浓度条件下，工控机(4)通过待测电机伺服驱动器(5)获取待测电机(2)的电性数据，以及通过数据处理器(7)获取数据采集器(120)的检测数据；
S6、工控机(4)采集测试组各待测电机(2)的电性数据以及数据采集器(120)反馈的检测数据，并根据所述待测电机(2)的电性数据和数据采集器(120)反馈的检测数据获取待测电机(2)在设定粉尘浓度测试条件下的可靠性数据。
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| CN201910461139.9A CN110297180A (zh) | 2019-05-30 | 2019-05-30 | 一种伺服电机可靠性测试装置及测试方法 |
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