CN112229616B - 执行器测试系统及机构 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种执行器测试系统及机构。执行器测试系统包括伺服电机、检测单元、控制单元。所述伺服电机的轴与待测试的执行器输出轴连接，所述伺服电机输出的扭矩用作所述执行器的测试负载；检测单元用于检测所述执行器的转动位置；控制单元用于控制执行器转动以及调节所述伺服电机的输出扭矩，并根据执行器的转动位置，确定所述执行器的转动角度以及转速。本公开方案提高了对执行器测试结果的准确性。

Description

执行器测试系统及机构

技术领域

本公开涉及执行器测试领域，特别涉及一种执行器测试系统及机构。

背景技术

目前，执行器类产品的检测，通常是使执行器拖动一定的负载，以进行角度测量、转速测量等，然而，受到负载精度的影响，执行器的测试结果往往具有偏差，造成检测的准确度下降，进而导致执行器在投入使用时的工作稳定性和可靠性较差。

在所述背景技术部分公开的上述信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此它可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

发明内容

本公开的一个目的在于提高执行器测试结果的准确性。

为解决上述技术问题，本公开采用如下技术方案：

根据本公开的一个方面，本公开提供一种执行器测试系统，包括：

伺服电机，所述伺服电机的轴与待测试的执行器输出轴连接，所述伺服电机输出的扭矩用作所述执行器的测试负载；

检测单元，用于检测所述执行器的转动位置；

控制单元，用于控制执行器转动以及调节所述伺服电机的输出扭矩，并根据执行器的转动位置，确定所述执行器的转动角度以及转速。

在一些实施例中，所述伺服电机的轴与所述执行器的输出轴通过联轴器连接；

所述检测单元包括编码器，所述编码器安装在所述伺服电机上，以用于检测所述伺服电机的轴的转动角度。

在一些实施例中，所述控制单元包括工控机以及PLC；

所述工控机用于通过PLC发送控制信号至所述伺服控制器，以调节所述伺服电机的输出扭矩。

根据本公开另一方面提出一种执行器测试装置，包括：

工装治具模组，用于承托被测试执行器；

天板模组，设置于所述工装治具的上方，且能够上下移动，以用于压合所述执行器，从而定位所述执行器在所述工装治具模组上的位置；

负载模组，固定在所述工装治具上，所述负载模组包括伺服电机，所述伺服电机输出的扭矩用作所述执行器的测试负载。

在一些实施例中，所述工装治具模组上设有角度指针、角度盘；

所述角度指针与所述执行器的输出轴连接，且所述角度指针在所述角度盘上的位置，反映所述输出轴的转动量。

在一些实施例中，所述执行器测试装置还包括微动开关以及机械限位件；所述微动开关以及所述机械限位件均设置在所述工装治具模组上，且位于所述角度指针的转动行程内，且微动开关比所述机械限位件更靠近刻度盘的中间刻度；

当所述角度指针触发所述微动开关后第一时长后，所述角度指针所在的位置确定为零点位置；

当所述角度指针转动至机械限位件处时，会被所述机械限位件限位第二时长；

在此，设定所述角度指针从所述微动开关转动至机械限位件的时长为第三时长；

其中，所述第二时长与所述第三时长之和大于或等于所述第一时长，且所述第一时长大于或等于所述第三时长。

在一些实施例中，所述天板模组包括天板以及设置在所述天板下方的限位柱以及弹性柱；所述限位柱以及所述弹性柱的端部均固定在天板上；

所述弹性柱的一端固定在所述天板上；

所述天板模组与所述工装治具模组对合时，所述限位柱的一端抵持在所述工装治具模组的上表面，所述弹性柱的另一端弹性抵持在所述执行器上。

在一些实施例中，所述天板包括通用天板和专用天板，所述专用天板可拆卸连接在通用天板的下方；

所述专用天板用于定位特定形状或特定尺寸的执行器。

在一些实施例中，所述天板模组内设有供电线路以及通信线路；

所述天板模组与所述工装治具模组对合时，所述执行器通过所述供电线路获取电能，且所述控制单元通过所述通信线路传输控制信号至所述执行器。

在一些实施例中，所述伺服电机设置在工装治具模组的下方，所述伺服电机的轴向上穿过所述工装治具模组与所述执行器的输出轴连接。

本公开中的执行器测试系统，通过利用伺服电机模拟负载，以配合执行器的测试。伺服电机的转速可控，且位置精度非常准确，能够提高作为负载的精确性，因此能够提高所测得的数据的有效性和精准性；

在本实施例中，可以很方便通过控制单元调节伺服电机的扭矩，从而实现对执行器的连续带载测试。通过调节伺服电机的扭矩，从而实现测试执行器、转动角度、转动速度、可带负载的范围等多项目的测试，有效的提高了测试的便利性。

综上所述，本公开的执行器测试系统，提高了执行器测试结果的准确性，以及测试便利性。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本公开。

附图说明

通过参照附图详细描述其示例实施例，本公开的上述和其它目标、特征及优点将变得更加显而易见。

图1是根据一实施例示出的执行器测试系统的控制框图；

图2是根据另一实施例示出的执行器测试系统的控制框图；

图3是根据一实施例示出的天板模组压合执行器的状态结构图；

图4是根据一实施例示出的天板模组与执行器分离的状态结构图；

图5是根据一实施例示出的天板模组的限位柱压合在工装治具模组上的局部结构示意图；

图6是根据一实施例示出的刻度盘附近的结构示意图；

图7是根据一实施例示出的伺服电机、执行器输出轴以及角度指针的连接结构示意图。

附图标记说明如下：

10、执行器；11、执行器控制器；20、检测单元；21、编码器；

30、伺服电机；31、伺服控制器；32、联轴器；33、轴承；

40、控制单元；42、工控机；41、PLC；

50、工装治具模组；51、角度指针；52、角度盘；53、微动开关；54、机械限位件；

60、天板模组；61、天板；611、通用天板；612、专用天板；613、限位柱；614、弹性柱；62、双导杆气缸组件、

70、负载模组；80、机台；81、按钮。

具体实施方式

尽管本公开可以容易地表现为不同形式的实施方式，但在附图中示出并且在本说明书中将详细说明的仅仅是其中一些具体实施方式，同时可以理解的是本说明书应视为是本公开原理的示范性说明，而并非旨在将本公开限制到在此所说明的那样。

由此，本说明书中所指出的一个特征将用于说明本公开的一个实施方式的其中一个特征，而不是暗示本公开的每个实施方式必须具有所说明的特征。此外，应当注意的是本说明书描述了许多特征。尽管某些特征可以组合在一起以示出可能的系统设计，但是这些特征也可用于其他的未明确说明的组合。由此，除非另有说明，所说明的组合并非旨在限制。

在附图所示的实施方式中，方向的指示(诸如上、下、左、右、前和后)用于解释本公开的各种元件的结构和运动不是绝对的而是相对的。当这些元件处于附图所示的位置时，这些说明是合适的。如果这些元件的位置的说明发生改变时，则这些方向的指示也相应地改变。

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些示例实施方式使得本公开的描述将更加全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。附图仅为本公开的示意性图解，并非一定是按比例绘制。图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。

以下结合本说明书的附图，对本公开的较佳实施方式予以进一步地详尽阐述。

本公开实施例公开了一种执行器10的测试系统及装置。用于对执行器10的性能进行测试，具体可以是精确测量执行器10的转动角度、转速以及带负载能力范围。

图1是根据一实施例示出的执行器测试系统的控制框图。在一实施例中，执行器10测试系统包括伺服电机30、检测单元20、控制单元40。伺服电机30的轴与待测试的执行器10输出轴连接，伺服电机30输出的扭矩用作执行器10的测试负载；检测单元20用于检测执行器10的转动位置；控制单元40用于控制执行器10转动以及调节伺服电机30的输出扭矩，并根据执行器10的转动位置，确定执行器10的转动角度以及转速。

图2是根据另一实施例示出的执行器测试系统的控制框图。在该实施例中，还可以包括执行器控制器11，控制单元40通过发送指令至执行器控制器11，从而控制执行器10运动。

在本实施例中，利用伺服电机30模拟负载，以配合执行器10的测试。伺服电机30的转速可控，且位置精度非常准确。在伺服电机30工作过程中，伺服电机30接收到1个脉冲，就会旋转1个脉冲对应的角度，从而实现位移，因为伺服电机30本身具备发出脉冲的功能，所以伺服电机30每旋转一个角度，都会发出对应数量的脉冲，这样，和伺服电机30接受的脉冲形成了呼应，或者叫闭环，如此一来，系统就会知道发了多少脉冲给伺服电机30，同时又收了多少脉冲回来，这样，就能够很精确的控制电机的转动，从而实现精确的定位，可以达到0.001mm。因此，本公开通过利用伺服电机30作为执行器10的负载，能够提高所测得的数据的有效性和精准性，从而能够有效的提高执行器10的测试准确性。

在本实施例中，伺服电机30在伺服控制器31的控制作用下，能够产生特定的扭矩。伺服控制器31可以独立控制伺服电机30的扭矩。在一实施例中，可以设置伺服电机30受控于控制单元40。

继续参阅图2。具体的，在一示例中，控制单元40包括工控机42以及PLC41；工控机42用于通过PLC41发送控制信号至伺服控制器31，以调节伺服电机30的输出扭矩。

在本实施例中，可以很方便的通过工控机42以及PLC41调节伺服电机30的扭矩，从而实现对执行器10的连续带载测试。通过调节伺服电机30的扭矩，从而实现测试执行器10的可带负载的范围。

并且，通过设定伺服电机30的扭矩可以检测执行器10堵转的扭矩，如果执行器10在某一个设定扭矩下，转动发生堵转，则堵转扭矩为当前值；如果在设定扭矩下，执行器10未发生堵转，则堵转扭矩大于当前值。

在一实施例中，伺服电机30的轴与执行器10的输出轴通过联轴器连接；检测单元20包括编码器21，编码器21安装在伺服电机30上，以用于检测伺服电机30的轴的转动角度。

编码器21与PLC41电连接，以将检测到的角度值传输至PLC41，PLC41进一步基于编码器21检测到的角度值以及转动时间，计算转动速度。

在启动测试时，可以同时控制伺服电机30输出扭矩，且控制执行器10开始转动，编码器21记录伺服电机30的转动的初始角度，在测试完成后，编码器21记录伺服电机30的转动最终角度，根据这两个角度的差值，从而测得执行器10的转动角度。并且根据转动的时间，将这两个角度差值与转动时间的比值作为平均转速。

本实施例通过将编码器21安装在伺服电机30的轴上，能够利用一台伺服电机30依次测试多个执行器10，实现对执行器10的流水化测试，提高测试效率。

本公开还进一步提出一种执行器10测试装置，用于对执行器10实现流水化测试，提高测试效率。在此，执行器10的测试机构可以基于上述执行器10的测试系统来进行设计，但是无需包括执行器10的测试系统的所有部件。

图3是根据一实施例示出的天板模组60压合执行器10的状态结构图。在一实施例中，一种执行器10测试装置包括机台80，以及均装设在机台80上的工装治具模组50、天板模组60、负载模组70。工装治具模组50用于承托被测试执行器10；天板模组60设置于工装治具的上方，且能够上下移动，以用于压合执行器10，从而定位执行器10在工装治具模组50上的位置；负载模组70固定在工装治具上，负载模组70包括伺服电机30，伺服电机30输出的扭矩用作执行器10的测试负载。机台80上也设置有控制按钮81，以供操作人员操作，控制执行器10测试装置的工作。

请参阅图3和图4，其中图4是根据一实施例示出的天板模组60与执行器100分离的状态结构图。在该实施例中，天板模组60上下移动可以是通过电机或气缸来驱动，在一示例中，天板模组60使用双导杆气缸组件62来驱动上下移动。具体的，双导杆气缸组件62包括两组气缸以及导杆。气缸的活塞轴与导杆固定连接。导杆大致沿竖直方向延伸。两个导杆分别用于支撑天板模组60的两端。以使天板模组60平稳的上下移动。

当需要对某一执行器10测试时，双导杆气缸组件62带动天板模组60下移，以压合在该执行器10上，在此需要控制力度，以避免损坏执行的不规则外形。在测试完成后，双导杆气缸组件62带动天板模组60上移，以供该执行器10取出，或放入另一待测试的执行器10。

图5是根据一实施例示出的天板模组60的限位支柱压合在执行器10上的局部放大图。在一实施例中，天板模组60包括天板61以及设置在天板61下方的限位柱613以及弹性柱614；限位柱613以及弹性柱614的端部均固定在天板61上；弹性柱614的一端固定在天板61上；天板模组60与工装治具模组50对合时，限位柱613的一端抵持在工装治具模组50的上表面，以保证此时天板模组60与工装治具模组50处于对合状态，天板模组60压合与执行器上。

弹性柱614的另一端弹性抵持在执行器10上。弹性柱614可以是采用弹性材料制成的柱子，还可以是在硬质柱子的底部安装弹簧，在天板61下压至靠近执行器10表面的位置时，弹簧首先碰到执行器10表面，产生弹性接触压力，避免损耗执行器10的外壳。

本公开实施例通过使用使在测试过程中，执行器10位置的稳定性，避免因位置晃动、移动对测试的准确性造成影响。

继续参阅图3、图4。进一步的，天板61包括通用天板611和专用天板612，专用天板612可拆卸连接在通用天板611的下方；专用天板612用于定位特定形状或特定尺寸的执行器10。

在一实施例中，专用天板612与通用天板611上均固定有弹性柱614和限位支柱，专用天板612可以通过固定件固定在专用天板612上。因此当需要测试特定形状、尺寸的执行器10时，可以将专用天板612安装在通用天板611的下方。在测试完成后，或无需使用专用天板612测试时，可以取下专用天板612，使用通用天板611来定位执行器10。

因此，该实施例提高了执行器10测试装置能够对多种尺寸、形状的执行器10进行测试，具有较强的通用性。

进一步的，所述执行器测试装置还包括控制模组；天板模组60内设有供电线路以及通信线路；天板模组60与工装治具模组50对合时，执行器10通过供电线路获取电能，且控制模组通过通信线路传输控制信号至执行器10。控制模组可以独立于机台80设置。

在一实施例中，在通用天板611与专用天板612之间设置有电源探针、通信探针，当天板模组60与工装治具模组50对合时，表示准备好要启动测试了，此时电源探针恰好接触至执行器10的供电端，以对执行器10进行供电。通信探针接触到执行器10驱动端，以通过通信探针发送控制执行器10启动的指令。

图6是根据一实施例示出的刻度盘附近的结构示意图。在一实施例中，为了便于测试人员观察执行器10的转动角度，在一实施例中，设置执行器10测试系统包括角度指针51、角度盘52。角度指针51固定在角度轴上，角度轴通过联轴器与执行器10的输出轴连接，因此当执行器10的输出轴转动时，即可以带动角度指针51转动。

图7是根据一实施例示出的伺服电机、执行器输出轴以及角度指针的连接结构示意图。在图7中，角度轴通过轴承与伺服电机30的转轴连接。

角度盘52上印有刻度，在此，不同的工装治具模组50上可以有不同角度范围的角度盘52，当需要测试执行器10不同的转动范围时，可以更换相应的工装治具。因此本公开实施例，能够通过更换不同的工装治具模组50或更换角度盘52以满足执行器10不同的测试需求。

因此，测试人员通过直接看角度指针51，能够很清楚的看到执行器10的转动角度变化。

继续参阅图7。进一步的，为了测试执行器10的初始点复位性能，本实施例中，执行器10测试装置还包括微动开关53以及机械限位件54；微动开关53以及机械限位件54均设置在工装治具模组50上，且位于角度指针51的转动行程内。微动开关53以及机械限位件54均位于刻度盘中间刻度的同一侧，且微动开关53比机械限位件54更靠近刻度盘的中间刻度。在此中间刻度是指，刻度盘刻度范围内的中间刻度。例如刻度范围为0°～80°，则中间刻度为40°。机械限位件54可以对应设置在角度盘52的零刻度处。

因此，微动开关53在朝两侧转动过程中，角度指针51首先碰到微动开关53，然后再碰到机械限位件54。在图6中，受视角限制，虽然微动开关53的主体是位于机械限位部的左侧，但是微动开关53的触点是延伸到机械限位部的右侧的，从而实现微动开关53在朝向右侧转动时，是先触发微动开关53，后碰到机械限位件54。

当角度指针51触发微动开关53后，发出一信号至PLC41，PLC41此时开始计时第一时长。在计时过程中，角度指针51仍旧一直转动，直至转动至机械限位处，被机械限位件54限位。当角度指针51转动至机械限位件54处时，会被机械限位件54限位第二时长；在此，设定角度指针51从微动开关53转动至机械限位件54的时长为第三时长；其中，第二时长与第三时长之和大于或等于第一时长，且第一时长大于或等于第三时长。

在此假定预设时长为1秒。在一示例中，在定位执行器10零点位置时，角度指针51在转动过程中，首先会碰到微动开关53，微动开关53被触发后，产生一感应信号至PLC41，PLC41在接收到感应信号后开始计时1秒，在1秒后，PLC41将角度指针51所在的位置确定为零点位置。在计时的过程中，角度指针51持续转动至机械限位件54处花费时间0.2秒，而被机械限位件54所限位，限位时长2秒。因此，PLC41会将角度指针51在于机械限位件54抵持的位置处作为零点。

具体的，机械限位件54作为执行器10的精定位点，微动开关53作为执行器10的粗定位点。通过本实施例的零点设置方案，能够使得执行器10的零点对应为刻度盘上的零点。因此，执行器10从零点开始转动，执行器10在测试完成后，会回到刻度盘的中间刻度处，检测角度指针51与中间刻度的位置偏差，从而实现检测执行器10的复位准确性。因此，通过提高零点位置的准确性，从而提高对执行器10复位检测的准确性。

在该实施例中，机械限位件54的形状、尺寸具有较高的加工精度，且采用耐磨材质，以避免长久使用后表面发生磨损。

在一实施例中，伺服电机30设置在工装治具模组50的下方，伺服电机30的轴向上穿过工装治具模组50与执行器10的输出轴连接。伺服电机30的轴与执行器10的输出轴通过联轴器32连接。

负载模组70还包括伺服控制器31，伺服电机30受控于伺服控制器31。

执行器10测试装置还可以包括控制组件，控制组件包括工控机42以及PLC41。工控机42上安装有测试软件，测试人员通过在工控机42上设置执行器10的转动角度。在测试完成后，读取编码器21的转动角度，并将编码器21所检测的转动角度与设置的转动角度进行比对，以测试执行器10转动角度的精确性。

并且，通过自执行器10零点起，执行器10的转动时间，通过PLC41计算执行器10的转动角度与转动时间之差，而得到转动速度，从而测试执行器10的转动速度是否在规定的范围内。

虽然已参照几个典型实施方式描述了本公开，但应当理解，所用的术语是说明和示例性、而非限制性的术语。由于本公开能够以多种形式具体实施而不脱离发明的精神或实质，所以应当理解，上述实施方式不限于任何前述的细节，而应在随附权利要求所限定的精神和范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等效范围内的全部变化和改型都应为随附权利要求所涵盖。

Claims (5)

1.一种执行器测试装置，其特征在于，包括：

工装治具模组，用于承托被测试执行器；

天板模组，设置于所述工装治具的上方，且能够上下移动，以用于压合所述执行器，从而定位所述执行器在所述工装治具模组上的位置；

负载模组，固定在所述工装治具上，所述负载模组包括伺服电机，所述伺服电机输出的扭矩用作所述执行器的测试负载；

所述工装治具模组上设有角度指针、角度盘；

所述角度指针与所述执行器的输出轴连接，且所述角度指针在所述角度盘上的位置，反映所述输出轴的转动量；所述执行器测试装置还包括微动开关以及机械限位件；所述微动开关以及所述机械限位件均设置在所述工装治具模组上，且位于所述角度指针的转动行程内，且微动开关比所述机械限位件更靠近刻度盘的中间刻度；

当所述角度指针触发所述微动开关后第一时长后，所述角度指针所在的位置确定为零点位置；

当所述角度指针转动至机械限位件处时，会被所述机械限位件限位第二时长；

在此，设定所述角度指针从所述微动开关转动至机械限位件的时长为第三时长；

其中，所述第二时长与所述第三时长之和大于或等于所述第一时长，且所述第一时长大于或等于所述第三时长。

2.根据权利要求1所述的执行器测试装置，其特征在于，所述天板模组包括天板以及设置在所述天板下方的限位柱以及弹性柱；所述限位柱以及所述弹性柱的端部均固定在天板上；

所述弹性柱的一端固定在所述天板上；

所述天板模组与所述工装治具模组对合时，所述限位柱的一端抵持在所述工装治具模组的上表面，所述弹性柱的另一端弹性抵持在所述执行器上。

3.根据权利要求2所述的执行器测试装置，其特征在于，所述天板包括通用天板和专用天板，所述专用天板可拆卸连接在通用天板的下方；

所述专用天板用于定位特定形状或特定尺寸的执行器。

4.根据权利要求2所述的执行器测试装置，其特征在于，所述执行器测试装置还包括控制模组，所述天板模组内设有供电线路以及通信线路；

所述天板模组与所述工装治具模组对合时，所述执行器通过所述供电线路获取电能，且所述控制模组通过所述通信线路传输控制信号至所述执行器。

5.根据权利要求1所述的执行器测试装置，其特征在于，所述伺服电机设置在工装治具模组的下方，所述伺服电机的轴向上穿过所述工装治具模组与所述执行器的输出轴连接。

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