CN110596589A - 步进电机综合性能测试系统 - Google Patents

Abstract

一种步进电机综合性能测试系统，由一台步进电机运行参数设置仪、六个相同规格的步进电机驱动器、六组相同规格的电机测试治具三部分组成；该测试系统可以同时对六个步进电机的转向、力矩、角度、电流、绝缘耐压性能进行检测。六组电机测试治具中的每一组治具，均由三竿的气缸1、两个弹簧夹板2与4、一号弹簧3、两个顶杆（安装在电机座与弹簧夹板之间）、电机座5、一号联轴器6、二号弹簧、连接轴8、两个轴承座7与9、砝码盘10、砝码15、二号联轴器12、角度传感器13、底板、垫块、砝码推动气缸16、一个接近传感器组成。

Description

步进电机综合性能测试系统

技术领域

本发明属于测试领域，涉及一种新型的步进电机综合性能测试系统。该测试系统主要用于步进电机的生产线上，检测步进电机的转动方向、额定输出力矩值、转动的角度值、驱动电流值、绝缘耐压性能。

背景技术

步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或者线位移的开环控制器件。在不超载的情况下，步进电机的转速、停止位置，只取决于脉冲的频率与脉冲数。具有良好的起停性能和位置精度。可广泛应用于各种自动化控制系统中以及智能家电设备中。

步进电机生产完成后，一般需要对其进行额定力矩值的测量。当前国内的步进电机综合性能测试仪，主要采用的是一个步进电机驱动电源，外加一个砝码、一个电机座子、一个砝码盘，来进行驱动电流数据的测试以及额定力矩的检测。

其测试步骤是：

在步进电机测试电源上，调节好输出电压值、驱动频率值、驱动的脉冲方向—正向或反向、电流上限值与下限值。再把电机座固定在工作台的边沿上。把砝码用绳子拴在金属材质的砝码盘上。

做好上述准备工作后，工人将“带有砝码的砝码盘”套在电机轴上，然后将带着砝码、砝码盘的电机，套在电机座中，最后把步进电机的引线插在接线板上。

接着步进电机的测试电源，驱动步进电机转动。在转动过程中，由步进电机测试电源，检测电机转动过程中的电流值是否合格。

测试几秒钟后，若没有发生电流值告警的情况；电机在转动过程中，没有出现堵转的现象，则认为是合格品。工人将步进电机的引线从接线板上，拔下来。让步进电机停止转动。再把步进电机从电机座上，拿下来。接着再从步进电机的轴上，将砝码盘拆卸下来。

完成这些步骤后，测试完成。若其中发生电机堵转的情况或者电流报警的情况。则表明电机产品质量不良。需要另作处理。

这种测试方法，因为工人需要在每个步进电机的测试过程中，不停的手动安装和卸下砝码与砝码盘。存在着测试效率比较低的问题。而且因为砝码较重，多次的反复装卸，导致工人的劳动强度比较大。

有些微型的减速步进电机，因为内部有小型的塑料材质减速齿轮。齿轮的间隙很小，若是有微小的金属碎屑在齿轮之间，或者齿轮有断齿的情况。则会导致电机在转动的过程中，出现失步或者堵转的情况。当电机力矩过小或内部的元器件质量不良时，电机在转动过程中，将会发生时转时停的失步情况。

上文中所述的测试设备与测试方法。因为没有检测步进电机在转动过程中的角度值。所以，对于这一类的产品故障，往往不能及时的检测出来。

国内的微型减速步进电机生产线。一天八小时的产量为一万个左右。力矩特性的测试岗位，工人平均在几秒钟就要完成一个电机的测试工作。因为测试速度很快。工人需要不停的插拔电机的接线段子。不停的装卸砝码盘。所以工人没有时间，来观察和注意电机的转向与角度是否合格；很多时候来不及观察步进电机在转动过程中，是否存在失步或者堵转的情况。

因为这个角度的检测问题，一直没有很好的解决。导致微型减速步进电机，有部分存在着的失步、堵转质量问题的产品。在出厂检测时，有一些不能及时被发现。

鉴于这种现状。有很多步进电机厂家的技术人员和质检人员，出于更好的发展生产力，进一步提高产品质量的愿望。特别提出来，希望能够改善生产线上的步进电机测试治具、设计出更加先进的测试仪器。以便降低工人的劳动强度，提高产品的测试效率；同时，许多企业还希望能够解决步进电机的角度检测问题。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种步进电机力矩、角度、转向、电流、耐压绝缘的综合特性测试方案，用于解决步进电机测试过程中，测试效率不够高、测试效果不够好的问题。

本发明的技术解决方案是：步进电机综合性能测试系统由一台步进电机运行参数设置仪、六个相同规格的步进电机驱动器、六组相同规格的电机测试治具三部分组成；该测试系统可以同时对六个步进电机的转向、力矩、角度、电流、绝缘耐压性能进行检测；三个组成部分的连接方式为：步进电机运行参数设置仪，通过电源线和信号连接线，将相关参数发送给步进电机驱动器；步进电机驱动器再通过电气连接线，控制步进电机进行运动，同时控制电机测试治具的气缸进行相应的工作，对电机的转向、力矩、角度、电流、绝缘耐压性能进行检测。

六组电机测试治具中的每一组治具，均由三竿的气缸、两个弹簧夹板、一号弹簧、两个顶杆（安装在电机座与弹簧夹板之间）、电机座、一号联轴器、二号弹簧、一个连接轴、两个轴承座、砝码盘、砝码、二号联轴器、角度传感器、底板、垫块、砝码推动气缸、一个接近传感器组成。

步进电机驱动器，有三组电源输入接口以及四组信号输入输出接口；一个液晶显示屏。液晶显示屏用于显示“驱动步进电机运行的相关设置参数”以及电机运行过程中的参数值；第一组电源输入接口，用于输入0—32V直流电源；第二组电源输入接口，用于输入24V直流电源；第三组电源输入接口，用于输入耐压测试的600V交流电源。信号输入输出接口部分：第一组信号接口，与测试治具上的三个电磁阀相连，同时还与电机推进气缸上的接近传感器相连，用于控制三个气缸的动作；第二组信号接口，与电机测试板相连，用于给被测电机提供工作用的脉冲电压信号；第三组信号接口，与角度传感器相连，接收角度传感器发送过来的角度信号；第四组信号接口，与步进电机运行参数设置仪相连，用于接收步进电机运行参数设置值。

步进电机运行参数设置仪，主要用于设置步进电机的运行参数，包括有：步进电机的驱动电压值、空载运行频率、负载运行频率、脉冲数、转向、角度值、电流值上下限数据、绝缘电压测试值、绝缘耐压告警电流值。

电机座用于放置被测电机，正面为一个凹型的结构，可以将步进电机塞进去；电机座两侧有通孔，可以安装螺杆，将电机座固定在气缸的顶板上；电机座的背面有凹下去的圆孔，用于让两个顶杆在里面活动，在电机退料时，通过两个顶杆向外的运动，将电机从电机座中顶出来。

本发明与现有技术相比的优点在于：

（1）本发明可以自动的对电机进行装夹。通过气缸将电机轴与第一个连轴器连接起来。并且可以对电机运行的实际角度与方向，进行测量。在提高了生产效率的同时，提高了被测电机的产品质量水平。让电机生产厂家，生产出的电机，产品质量水平更高，生产成本更低。

（2）本发明既可以对步进电机的电流、力矩、转向、角度参数进行测量，又可以对电机的绝缘耐压性能自动的进行测量。将步进电机生产线的两道工序合并在一个工作岗位上，从而提高了生产效率，节省了电机的生产成本。

附图说明

图1为本发明的测试治具示意图。

图2为本发明的系统组成示意图。

具体实施方式

如图2所示，步进电机综合性能测试系统，由一台步进电机运行参数设置仪、六个相同规格的步进电机驱动器、六组相同规格的电机测试治具三部分组成；该测试系统可以同时对六个步进电机的转向、力矩、角度、电流、绝缘耐压性能进行检测。三个组成部分的连接方式为：步进电机运行参数设置仪，通过电源线和信号连接线，将相关参数发送给步进电机驱动器；步进电机驱动器再通过电气连接线，控制步进电机进行运动，同时控制电机测试治具的气缸进行相应的工作，对电机的转向、力矩、角度、电流、绝缘耐压性能进行检测。

六组电机测试治具中的每一组治具，如图1所示，均由三竿的气缸1、两个弹簧夹板2与4、一号弹簧3、两个顶杆（安装在电机座与弹簧夹板之间）、电机座5、一号联轴器6、二号弹簧、连接轴8、两个轴承座7与9、砝码盘10、砝码15、二号联轴器12、角度传感器13、底板、垫块、砝码推动气缸16、一个接近传感器组成。电机座用于放置被测电机，正面为一个凹型的结构，可以将步进电机塞进去；电机座两侧有通孔，可以安装螺杆，将电机座固定在气缸的顶板上；电机座的背面有凹下去的圆孔，用于让两个顶杆在里面活动，在电机退料时，通过两个顶杆向外的运动，将电机从电机座中顶出来。

步进电机驱动器，有三组电源输入接口以及四组信号输入输出接口；一个液晶显示屏；液晶显示屏用于显示“驱动步进电机运行的相关设置参数”以及电机运行过程中的参数值；第一组电源输入接口，用于输入0—32V直流电源；第二组电源输入接口，用于输入24V直流电源；第三组电源输入接口，用于输入耐压测试的600V交流电源；信号输入输出接口部分：第一组信号接口，与测试治具上的三个电磁阀相连，同时还与电机推进气缸上的接近传感器相连，用于控制三个气缸的动作；第二组信号接口，与电机测试板相连，用于给被测电机提供工作用的脉冲电压信号；第三组信号接口，与角度传感器相连，接收角度传感器发送过来的角度信号；第四组信号接口，与步进电机运行参数设置仪相连，用于接收步进电机运行参数设置值。

步进电机运行参数设置仪，主要用于设置步进电机的运行参数，包括有：步进电机的驱动电压值、空载运行频率、负载运行频率、脉冲数、转向、角度值、电流值上下限数据、绝缘电压测试值、绝缘耐压告警电流值。

整个测试系统的工作过程为：当工人将步进电机放置在电机座中后，再将步进电机的引线插在电机接线板上，此时步进电机驱动器会检测到电机回路中，有电流数据产生，于是步进电机驱动器，通过电磁阀，控制电机推进气缸，将步进电机往第一联轴器中推进。将步进电机的转动轴，与治具的连接轴相连。同时驱动器还驱动步进电机进行转动，将步进电机的驱动频率值，调整为空载转动频率。

当步进电机与联轴器良好的相连在一起时，将会被电机推进气缸上的接近传感器所检测到。于是步进电机驱动器将步进电机的驱动频率自动调整为负载转动频率。让步进电机按预定的脉冲数，带动砝码进行转动。在转动过程中，由步进电机控制器接收角度传感器发送过来的角度值信号。

当步进电机带动砝码运行的脉冲数达到预定的数值时，步进电机停止运行。接着由步进电机驱动器，输出600V交流电压给步进电机，进行耐压测试。耐压测试完毕后，步进电机驱动器发出控制信号，控制砝码推动气缸向上动作，将砝码顶起来。然后再由步进电机驱动器，发出控制信号，让电机推进气缸退回来。电机将在弹簧的作用下，先脱离第一联轴器，接着被电机推进气缸中的两个顶杆，顶出来。

此时，若电机检测结果合格，步进电机控制器中的蜂鸣器不发出响声。控制器上绿灯被点亮。若电机检测结果不合格，步进电机控制器中的蜂鸣器将发出响声，步进电机控制器中的红灯被点亮。一个电机的检测过程全部完成。通过重复上述过程，即可开展下一个步进电机的综合性能检测工作。

Claims (5)

1.一种步进电机综合性能测试系统，其特征在于：由一台步进电机运行参数设置仪、六个相同规格的步进电机驱动器、六组相同规格的电机测试治具三部分组成；该测试系统可以同时对六个步进电机的转向、力矩、角度、电流、绝缘耐压性能进行检测；三个组成部分的连接方式为：步进电机运行参数设置仪，通过电源线和信号连接线，将相关参数发送给步进电机驱动器；步进电机驱动器再通过电气连接线，控制步进电机进行运动，同时控制电机测试治具的气缸进行相应的工作，对电机的转向、力矩、角度、电流、绝缘耐压性能进行检测。

2.根据权利要求1所述的六组电机测试治具，其特征在于：六组测试治具中的每一组治具，均由三竿的气缸1、两个弹簧夹板2与4、一号弹簧3、两个顶杆（安装在电机座与弹簧夹板之间）、电机座5、一号联轴器6、二号弹簧、连接轴8、两个轴承座7与9、砝码盘10、砝码15、二号联轴器12、角度传感器13、底板、垫块、砝码推动气缸16、一个接近传感器组成。

3.根据权利要求1所述的步进电机驱动器，其特征在于：步进电机驱动器，有三组电源输入接口以及四组信号输入输出接口；一个液晶显示屏；液晶显示屏用于显示“驱动步进电机运行的相关设置参数” 以及电机运行过程中的参数值；第一组电源输入接口，用于输入0—32V直流电源；第二组电源输入接口，用于输入24V直流电源；第三组电源输入接口，用于输入耐压测试的600V交流电源；信号输入输出接口部分：第一组信号接口，与测试治具上的三个电磁阀相连，同时还与电机推进气缸上的接近传感器相连，用于控制三个气缸的动作；第二组信号接口，与电机测试板相连，用于给被测电机提供工作用的脉冲电压信号；第三组信号接口，与角度传感器相连，接收角度传感器发送过来的角度信号；第四组信号接口，与步进电机运行参数设置仪相连，用于接收步进电机运行参数设置值。

4.根据权利要求1所述的步进电机运行参数设置仪，其特征在于：步进电机运行参数设置仪，主要用于设置步进电机的运行参数，包括有：步进电机的驱动电压值、空载运行频率、负载运行频率、脉冲数、转向、角度值、电流值上下限数据、绝缘电压测试值、绝缘耐压告警电流值。

5.根据权利要求2所述的电机座，其特征在于：所述的电机座，用于放置被测电机，正面为一个凹型的结构，可以将步进电机塞进去；电机座两侧有通孔，可以安装螺丝，将电机座固定在气缸的顶板上；电机座的背面有凹下去的圆孔，用于让两个顶杆在里面活动，在电机退料时，通过两个顶杆向外的运动，将电机从电机座中顶出来。