CN112763249B - 电动工具智能工况试验系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电动工具智能工况试验系统及方法。它解决了现有技术设计不够合理等技术问题。包括试验平台底座、试验材料夹紧装置、装夹台机构、周向摆动驱动机构与装夹台安装板，装夹台安装板和试验平台底座之间设有三维度移动驱动装置，三维度移动驱动装置和周向摆动驱动机构均与控制模块相连，控制模块和云平台无线相连，控制模块与电动工具数据采集模块相连。优点在于：更换夹具能对被测试电动工具产品进行合理定位装夹，方便放置钢板、混凝土、木板木条等各类试验材料。试验平台具备三个方向的平移自由度和一个摆动的旋转自由度，实现了模拟电动工具真实作业的自动测试技术及开发相关测试设备，以替代人工的工况试验。

Description

电动工具智能工况试验系统及方法

技术领域

本发明属于电动工具设备技术领域，具体涉及一种电动工具智能工况试验系统及方法。

背景技术

我国是电动工具的生产大国，行业统计资料显示，我国电动工具产量达到2亿多台，约占全球电动工具总产量的80％，电动工具的需求特性正呈现从小品种大批量向多品种小批量转变，这种需求的不确定性将给电动工具行业企业的生产方式带来巨大的机遇与挑战。出口型产品对检测要求特别严格，电动工具检测分为型式试验与工况试验二大类。型式试验是对产品各项指标的全面检验，以评定产品质量与安全性是否全部符合国家及行业标准，是产品的最基本的性能、结构的安全性试验，也是投放市场的必备条件之一。工况试验也称性能试验，是在真实工作情况下的对电动工具进行实际使用测试，产品在完成规定试验循环与周期结束后，不能丧失所有功能并保障操作的安全性。工况试验不仅用于新产品开发和产品认证，而且在每批产品交货前，都要应客户或企业自身的质量控制要求，需进行工况抽样试验。该试验可全面评价产品的功能、适用性和耐用度，是生产企业应用最多及最为有效的产品综合测试方法。

然而，目前工况试验往往采用人工作业完成，例如通过现场钻削钢板、混凝土试验评价冲击电钻的综合性能，锯切木材评价曲线锯性能，这种试验方式劳动强度大、工作环境恶劣、检测效率低，在试验过程中不可避免地带来人为误差及存在作业危险性。而且，这种恶劣的工作环境、繁重的劳动，往往使企业工况测试岗位面临“招工难”的问题，因此，用机械设备替代人工完成工况测试已成为生产企业急需解决的问题。

为了解决现有技术存在的问题，人们进行了长期的探索，提出了各种各样的解决方案，例如中国专利文献公开了一种电动工具自动工况试验设备[申请号：201420453052.X]：主要由电气柜、X向同步带、X向电机、X向丝杆、X向导轨、声光报警器、Z向导轨、Z向电机、Z向同步带、Z向丝杆、Z向安装板、电动工具装夹台、龙门架、X向滑块、Y向电机、Y向丝杆、机座和Y向导轨构成。

上述方案虽然在一定程度上缓解了现有电动工具工况试验设备人工测试难度大等的问题，但是该方案中由于待测试工具只能进行三个自由度的移动，这样使得待测试工具测试效果差，稳定性差，无法保证模拟人工作业的真实性，同时，该方案中还存在着：智能化程度低，测试不够方便快捷等问题。

发明内容

本发明的目的是针对上述问题，提供一种电动工具智能工况试验系统，旨在试验系统提高模拟人工作业的真实性。

本发明的另一个目的是针对上述问题，提供一种电动工具智能工况试验方法，旨在提高试验的智能化程度。

为达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：本电动工具智能工况试验系统，包括水平设置的试验平台底座，其特征在于，所述的试验平台底座上设有试验材料夹紧装置，所述的试验平台底座一端活动设有位于试验材料夹紧装置上方且用于安装不同类型的待测试电动工具的装夹台机构，所述的装夹台机构通过周向摆动驱动机构与装夹台安装板上，且所述的装夹台安装板和试验平台底座之间设有能使装夹台安装板具有三个方向的平移自由度的三维度移动驱动装置，所述的三维度移动驱动装置和周向摆动驱动机构均与控制模块相连，所述的控制模块和云平台无线相连，且所述的控制模块与电动工具数据采集模块相连。

在上述的电动工具智能工况试验系统中，所述的电动工具数据采集模块包括功率采集模块、电流采集模块、转速采集模块、转矩采集模块、电压采集模块、和温度采集模块中的任意一种或多种组合。

在上述的电动工具智能工况试验系统中，所述的三维度移动驱动装置包括活动设置在试验平台底座上的龙门架体，所述的龙门架体上活动设有滑块座，所述的滑块座通过能使滑块座沿龙门架体水平移动的X轴驱动机构与龙门架体相连，所述的龙门架体通过能使龙门架体沿试验平台底座水平移动的Y轴驱动机构与试验平台底座相连，所述的滑块座上活动设有装夹台安装板，且所述的装夹台安装板通过能使装夹台安装板沿滑块座竖直移动的Z轴驱动机构与滑块座相连。

在上述的电动工具智能工况试验系统中，所述的装夹台机构包括活动设置在装夹台安装板远离滑块座一侧的装夹台安装座，所述的装夹台安装座上分别设有第一手柄夹具组件和/或第二手柄夹具组件，所述的第一手柄夹具组件与第二手柄夹具组件相邻设置且分别可调式安装在装夹台安装座上。

在上述的电动工具智能工况试验系统中，所述的第一手柄夹具组件包括通过若干连接柱设置在装夹台安装座下端的夹具固定座，所述的夹具固定座上设有若干夹具安装孔，所述的夹具固定座一侧设有呈分体式结构的夹具定位块，且所述的夹具定位块上设有至少两个分别和夹具安装孔相对应的夹具定位孔，所述的夹具定位孔通过夹具定位螺栓和夹具安装孔相连，所述的夹具定位块内通过螺纹安装结构穿设有第一定位调整杆，且所述的第一定位调整杆上端设有位于夹具定位块上方的第一转动部，下端设有第一定位部，在第一定位调整杆上可调安装有呈弯曲状的弯曲定位架，且所述的弯曲定位架下端具有与第一定位部相对应的弯曲定位部，且所述的弯曲定位部和第一定位部之间形成第一手柄夹持间隙；所述的弯曲定位架包括呈弧形状的弯曲架体，所述的弯曲架体向下延伸设置且具有若干位于第一定位部下方的分叉部，且所述的弯曲定位部形成于分叉部上；所述的夹具定位块包括上下设置的上分体块和下分体块，且所述的上分体块和下分体块分别具有两个对应设置的半体块相互拼合而成，所述的上分体块的半体块和下分体块的半体块一一对应设置，所述的夹具定位孔分别形成于上分体块和下分体块的两端且依次贯穿于上分体块的半体块和下分体块的半体块，所述的上分体块的两个半体块相对应的一侧以及下分体块的两个半体块相对应的一侧分别设有弧形孔，且所述的上分体块的两个弧形孔以及下分体块的两个弧形孔相互拼合形成上下设置且供第一定位调整杆穿入的第一定位孔；所述的螺纹安装结构包括分别套设于第一定位调整杆上的上定位套和下定位套，且所述的夹具定位块位于上定位套和下定位套之间且分别与上定位套和下定位套相抵靠，所述的弯曲架体上端与下定位套周向外侧相连，且所述的上定位套上端设有套设于第一定位调整杆上且抵靠在上定位套上端的第一定位螺母，且所述的第一定位螺母与第一定位调整杆螺纹相连，所述的下定位套和第一定位调整杆周向转动且轴向定位，且所述的上定位套和下定位套上分别设有锁定孔，且所述的锁定孔内设有与第一定位调整杆相抵靠的锁定螺栓。

在上述的电动工具智能工况试验系统中，所述的第二手柄夹具组件包括可拆设置在夹具定位块和/或夹具固定座上的可调式支架，所述的可调式支架下端设有夹具定位座，所述的夹具定位座周向外侧设有夹具套筒体，所述的夹具套筒体周向外侧设有第二定位部，所述的夹具套筒体远离夹具定位座的一端螺纹连接有第二定位调整杆，在夹具套筒体靠近第二定位调整杆的一端设有与第二定位部相对应的夹具配合部，且所述的夹具配合部和第二定位部之间形成第二手柄夹持间隙，且所述的夹具配合部周向定位且轴向滑动设置在夹具套筒体上，所述的第二定位调整杆上设有与夹具配合部相抵靠的推进部，且所述的第二定位调整杆远离夹具套筒体的一端设有第二转动部；所述的可调式支架包括与夹具定位块相连的连接杆，所述的连接杆一端具有盘状定位片，所述的盘状定位片一侧设有夹具支架座，且所述的夹具支架座上设有至少两条凸筋，在夹具支架座一侧设有支架连接座，且所述的支架连接座与夹具支架座相对应的一侧具有分别和凸筋相互配合的条状凹槽，且一根夹具定位螺栓分别穿设于支架连接座、夹具支架座和盘状定位片且与夹具固定座上的夹具安装孔相连，且所述的支架连接座通过若干支架杆和夹具定位座相连。

在上述的电动工具智能工况试验系统中，所述的X轴驱动机构包括若干水平设置在龙门架体上的X向导轨，所述的滑块座滑动设置在X向导轨上，在龙门架体上转动穿设有与X向导轨相平行的X向丝杆，且所述的滑块座内具有与X向丝杆螺纹相连的X向螺套，且在龙门架体一侧设有通过X向同步带和X向丝杆相连的X向电机；所述的Y轴驱动机构包括两根相互平行且水平设置在试验平台底座两侧的Y向导轨，所述的Y向导轨上滑动设有Y向滑块，所述的龙门架体下端分别设置在Y向滑块上且所述的Y向滑块之间通过Y向滑座相连，在试验平台底座的底部设有沿试验平台底座轴向延伸设置的Y向齿条，且所述的Y向齿条与设置在Y向滑座底部的Y向电机上的Y向驱动齿轮相连；所述的Z轴驱动机构包括若干竖直设置在滑块座一侧的Z向导轨，所述的装夹台安装板滑动设置在Z向导轨上，滑块座一侧还设有竖直设置的Z向丝杆，且所述的Z向丝杆上设有与Z向丝杆螺纹相连且与装夹台安装板相连的Z向螺套，且在滑块座上端通过Z向同步带和Z向电机相连。

在上述的电动工具智能工况试验系统中，所述的试验材料夹紧装置包括若干依次等间距设置且轴向延伸设置在试验平台底座上的放置纵架体，所述的放置纵架体上端依次设有若干沿试验平台底座宽度方向依次设置的放置横架体，且至少两个放置横架体两端分别活动设有相互对应设置的工件夹持安装部，所述的放置横架体上侧分别具有开口槽，且所述的工件夹持安装部分别通过穿设于开口槽内的滑动连接部和滑动设置在放置横架体内的滑动块相连，且一根夹紧调整杆轴向穿设于放置横架体内，且所述的夹紧调整杆上具有两段螺纹方向相反的螺纹段，且所述的滑动块相分别和螺纹段一一对应且螺纹相连。

在上述的电动工具智能工况试验系统中，所述的周向摆动驱动机构包括设置在装夹台安装板上的电动转动关节，且所述的电动转动关节的输出轴与装夹台安装座相连；且所述的待测试电动工具为电锤、角磨与曲线锯中的任意一种。

上述的电动工具智能工况试验系统的电动工具智能工况试验方法如下所述：本电动工具智能工况试验方法，包括以下步骤：

A、通过试验材料夹紧装置将试验材料夹紧定位在试验平台底座上，选择与试验材料相匹配的待测试电动工具并安装在装夹台机构上；

B、选择不同的工作模式，试验完对试验作业的转矩、转速、电压、电流、温度参数的实时采集与监控，并对采集的数据通过本地存盘或上传云空间统计分析，生成检测数据报告；其中，工作模块包括：

设置恒功率工作模式：考验待测试电动工具在恒定功率输入下的性能与耐用度；

设置模拟人工的作业模式：由人工对待测试电动工具在试验材料上进行一个流程的实际操作，电动工具数据采集模块采集人工作业时待测试电动工具的实时功率、电流、转速参数，形成相应人工作业电机工作曲线，自动试验时，控制模块控制三维度移动驱动装置、周向摆动驱动机构以及待测试电动工具对人工作业电机工作曲线进行拟合，反馈到待测试电动工具的试验转速、机械进给动力系统的参数控制，实现模拟人工作业的进给量、作用力、扭矩、转速方面变化；

设置典型工况工作模式：根据同类待测试电动工具工况试验经验数据，设置典型待测试电动工具电机工作曲线，输入测试系统，自动测试依据该待测试电动工具电机工作曲线实施作业。

与现有的技术相比，当本发明的优点在于：

1、设计可快换夹具体，实现一机能适应多品种规格的产品测试，更换夹具能对被测试电动工具产品进行合理定位装夹，方便放置钢板、混凝土、木板木条等各类试验材料。试验平台具备三个方向的平移自由度和一个摆动的旋转自由度，保证模拟人工作业的真实性。

2、为实现模拟人工作业角度、进给深度的变化，工况测试机应设计具备一定的切削深度与角度的调节机构，采集人工作业时刀具作业角度变化数据，在自动试验时根据采集的人工作业数据进行切削深度、角度的调节，真实模拟人工作业的特点。针对不同各类、不同规格电动工具产品的测试，需设计可快速更换的夹具体，实现一机能适应多个种类与规格的产品测试。

3、开发能模拟人工作业的电动工具智能工况试验系统与测试设备，提升电动工具产品性能测试的精确度、可靠性，提高工况测试效率、减轻测试人员的劳动强度；实现了模拟电动工具真实作业的自动测试技术及开发相关测试设备，以替代人工的工况试验。系统在运行精度、稳定性和易操作性上都满足测试要求，消除人工试验作业的人为因素影响，并通过试验过程的数据分析，综合评价产品性能，为研发人员产品设计及改进提供重要参考。开发能模拟人工作业、并具备数据分析的电动工具工况试验系统，对检验电动工具产品的质量、提高产品的品质、提高检测效率、减轻劳动强度等方面都具有十分重要的意义。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的局部结构示意图；

图3是本发明的结构框图；

图4为图1中A处放大图；

图5是本发明中装夹台机构安装的待测试电动工具为电锤时的结构示意图；

图6是本发明中装夹台机构安装的待测试电动工具为角磨时的结构示意图；

图7是本发明中装夹台机构安装的待测试电动工具为曲线锯时的结构示意图；

图中，试验平台底座1、放置纵架体11、放置横架体12、工件夹持安装部13、开口槽14、滑动连接部15、滑动块16、夹紧调整杆17、螺纹段171、龙门架体2、滑块座3、X轴驱动机构4、X向导轨41、X向丝杆42、X向同步带43、X向电机44、Y轴驱动机构5、Y向导轨51、Y向滑块52、Y向滑座53、Y向齿条54、Y向电机55、装夹台安装板6、Z轴驱动机构7、Z向导轨71、Z向丝杆72、Z向螺套73、Z向电机74、装夹台机构8、装夹台安装座81、第一手柄夹具组件82、第一定位调整杆821、第一转动部822、第一定位部823、弯曲定位架824、弯曲定位部825、第一手柄夹持间隙826、弯曲架体827、分叉部828、第二手柄夹具组件83、可调式支架831、夹具定位座832、夹具套筒体833、第二定位部834、第二定位调整杆835、夹具配合部836、第二手柄夹持间隙837、推进部838、第二转动部839、连接柱84、夹具固定座85、夹具安装孔86、夹具定位块87、夹具定位孔871、上分体块872、下分体块873、半体块874、第一定位孔875、上定位套876、下定位套877、第一定位螺母878、锁定孔879、连接杆88、盘状定位片881、夹具支架座882、凸筋883、支架连接座884、条状凹槽885、支架杆886、周向摆动驱动机构9、电动转动关节91、电锤92、角磨93、曲线锯94、控制模块10、云平台101、电动工具数据采集模块102、功率采集模块103、电流采集模块104、转速采集模块105、转矩采集模块106、电压采集模块107、温度采集模块108。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。

如图1-7所示，本电动工具智能工况试验系统，包括水平设置的试验平台底座1，试验平台底座1上设有试验材料夹紧装置，试验平台底座1一端活动设有位于试验材料夹紧装置上方且用于安装不同类型的待测试电动工具的装夹台机构8，装夹台机构8通过周向摆动驱动机构9与装夹台安装板6上，且装夹台安装板6和试验平台底座1之间设有能使装夹台安装板6具有三个方向的平移自由度的三维度移动驱动装置，三维度移动驱动装置和周向摆动驱动机构9均与控制模块10相连，控制模块10和云平台101无线相连，且控制模块10与电动工具数据采集模块102相连。

其中，这里的电动工具数据采集模块102包括功率采集模块103、电流采集模块104、转速采集模块105、转矩采集模块106、电压采集模块107和温度采集模块108中的任意一种或多种组合。

优选地，这里的三维度移动驱动装置包括活动设置在试验平台底座1上的龙门架体2，龙门架体2上活动设有滑块座3，滑块座3通过能使滑块座3沿龙门架体2水平移动的X轴驱动机构4与龙门架体2相连，龙门架体2通过能使龙门架体2沿试验平台底座1水平移动的Y轴驱动机构5与试验平台底座1相连，滑块座3上活动设有装夹台安装板6，且装夹台安装板6通过能使装夹台安装板6沿滑块座3竖直移动的Z轴驱动机构7与滑块座3相连。

其中，这里的待测试电动工具为电锤92、角磨93与曲线锯94中的任意一种，装夹台机构8和装夹台安装板6之间通过周向摆动驱动机构9相连。其中，这里的周向摆动驱动机构9包括设置在装夹台安装板6上的电动转动关节91，且电动转动关节91的输出轴与装夹台安装座81相连，显然，这里的X轴驱动机构4、Y轴驱动机构5、Z轴驱动机构7以及周向摆动驱动机构9能实现安装在装夹台机构8上的待测试电动工具具备三个方向的平移自由度和一个摆动的旋转自由度，保证模拟人工作业的真实性。

具体来讲，这里的装夹台机构8包括活动设置在装夹台安装板6远离滑块座3一侧的装夹台安装座81，装夹台安装座81上分别设有第一手柄夹具组件82和/或第二手柄夹具组件83，第一手柄夹具组件82与第二手柄夹具组件83相邻设置且分别可调式安装在装夹台安装座81上。

其中，这里的第一手柄夹具组件82包括通过若干连接柱84设置在装夹台安装座81下端的夹具固定座85，夹具固定座85上设有若干夹具安装孔86，夹具固定座85一侧设有呈分体式结构的夹具定位块87，且夹具定位块87上设有至少两个分别和夹具安装孔86相对应的夹具定位孔871，夹具定位孔871通过夹具定位螺栓和夹具安装孔86相连，夹具定位块87内通过螺纹安装结构穿设有第一定位调整杆821，且第一定位调整杆821上端设有位于夹具定位块87上方的第一转动部822，下端设有第一定位部823，在第一定位调整杆821上可调安装有呈弯曲状的弯曲定位架824，且弯曲定位架824下端具有与第一定位部823相对应的弯曲定位部825，且弯曲定位部825和第一定位部823之间形成第一手柄夹持间隙826；弯曲定位架824包括呈弧形状的弯曲架体827，弯曲架体827向下延伸设置且具有若干位于第一定位部823下方的分叉部828，且弯曲定位部825形成于分叉部828上。

优选地，这里的夹具定位块87包括上下设置的上分体块872和下分体块873，且上分体块872和下分体块873分别具有两个对应设置的半体块874相互拼合而成，上分体块872的半体块874和下分体块873的半体块874一一对应设置，夹具定位孔871分别形成于上分体块872和下分体块873的两端且依次贯穿于上分体块872的半体块874和下分体块873的半体块874，上分体块872的两个半体块874相对应的一侧以及下分体块873的两个半体块874相对应的一侧分别设有弧形孔，且上分体块872的两个弧形孔以及下分体块873的两个弧形孔相互拼合形成上下设置且供第一定位调整杆821穿入的第一定位孔875。

进一步地，这里的螺纹安装结构包括分别套设于第一定位调整杆821上的上定位套876和下定位套877，且夹具定位块87位于上定位套876和下定位套877之间且分别与上定位套876和下定位套877相抵靠，弯曲架体827上端与下定位套877周向外侧相连，且上定位套876上端设有套设于第一定位调整杆821上且抵靠在上定位套876上端的第一定位螺母878，且第一定位螺母878与第一定位调整杆821螺纹相连，下定位套877和第一定位调整杆821周向转动且轴向定位，且上定位套876和下定位套877上分别设有锁定孔879，且锁定孔879内设有与第一定位调整杆821相抵靠的锁定螺栓。

本实施例中的第二手柄夹具组件83包括可拆设置在夹具定位块87和/或夹具固定座85上的可调式支架831，可调式支架831下端设有夹具定位座832，夹具定位座832周向外侧设有夹具套筒体833，夹具套筒体833周向外侧设有第二定位部834，夹具套筒体833远离夹具定位座832的一端螺纹连接有第二定位调整杆835，在夹具套筒体833靠近第二定位调整杆835的一端设有与第二定位部834相对应的夹具配合部836，且夹具配合部836和第二定位部834之间形成第二手柄夹持间隙837，且夹具配合部836周向定位且轴向滑动设置在夹具套筒体833上，第二定位调整杆835上设有与夹具配合部836相抵靠的推进部838，且第二定位调整杆835远离夹具套筒体833的一端设有第二转动部839。

其中，这里的可调式支架831包括与夹具定位块87相连的连接杆88，连接杆88一端具有盘状定位片881，盘状定位片881一侧设有夹具支架座882，且夹具支架座882上设有至少两条凸筋883，在夹具支架座882一侧设有支架连接座884，且支架连接座884与夹具支架座882相对应的一侧具有分别和凸筋883相互配合的条状凹槽885，且一根夹具定位螺栓分别穿设于支架连接座884、夹具支架座882和盘状定位片881且与夹具固定座85上的夹具安装孔86相连，且支架连接座884通过若干支架杆886和夹具定位座832相连。

显然，本实施例中的第一手柄夹具组件82与第二手柄夹具组件83可以切换成不同形态从而用于安装不同类型的待测试电动工具的装夹台机构8，例如，如图4-6所示，这里的待测试电动工具依次为电锤92、角磨93与曲线锯94。优选地，这里的X轴驱动机构4包括若干水平设置在龙门架体2上的X向导轨41，滑块座3滑动设置在X向导轨41上，在龙门架体2上转动穿设有与X向导轨41相平行的X向丝杆42，且滑块座3内具有与X向丝杆42螺纹相连的X向螺套，且在龙门架体2一侧设有通过X向同步带43和X向丝杆42相连的X向电机44；Y轴驱动机构5包括两根相互平行且水平设置在试验平台底座1两侧的Y向导轨51，Y向导轨51上滑动设有Y向滑块52，龙门架体2下端分别设置在Y向滑块52上且Y向滑块52之间通过Y向滑座53相连，在试验平台底座1的底部设有沿试验平台底座1轴向延伸设置的Y向齿条54，且Y向齿条54与设置在Y向滑座53底部的Y向电机55上的Y向驱动齿轮相连；Z轴驱动机构7包括若干竖直设置在滑块座3一侧的Z向导轨71，装夹台安装板6滑动设置在Z向导轨71上，滑块座3一侧还设有竖直设置的Z向丝杆72，且Z向丝杆72上设有与Z向丝杆72螺纹相连且与装夹台安装板6相连的Z向螺套73，且在滑块座3上端通过Z向同步带和Z向电机74相连。

其中，工况试验是针对具体对象的作业，不同种类的电动工具产品按其用途的要求须选用不同的试验材料，如金属切削类产品的主要试验材料为金属板材，建筑类产品的试验材料为石块和混凝土预制板，林木类产品的试验材料为木材或类似的材料等等。为了实现方便放置钢板、混凝土、木板木条等各类试验材料，这里的所述的试验材料夹紧装置包括若干依次等间距设置且轴向延伸设置在试验平台底座1上的放置纵架体11，放置纵架体11上端依次设有若干沿试验平台底座1宽度方向依次设置的放置横架体12，且至少两个放置横架体12两端分别活动设有相互对应设置的工件夹持安装部13，放置横架体12上侧分别具有开口槽14，且工件夹持安装部13分别通过穿设于开口槽14内的滑动连接部15和滑动设置在放置横架体12内的滑动块16相连，且一根夹紧调整杆17轴向穿设于放置横架体12内，且夹紧调整杆17上具有两段螺纹方向相反的螺纹段171，且滑动块16相分别和螺纹段171一一对应且螺纹相连。

本实施例中的电动工具智能工况试验方法，包括以下步骤：

A、通过试验材料夹紧装置将试验材料夹紧定位在试验平台底座1上，选择与试验材料相匹配的待测试电动工具并安装在装夹台机构8上；

B、选择不同的工作模式，试验完对试验作业的转矩、转速、电压、电流、温度参数的实时采集与监控，并对采集的数据通过本地存盘或上传云空间统计分析，生成检测数据报告；其中，工作模块包括：

设置恒功率工作模式：考验待测试电动工具在恒定功率输入下的性能与耐用度；恒功率工作模式：根据电动工具功率变化调节切割进给量与进给速度。

设置模拟人工的作业模式：由人工对待测试电动工具在试验材料上进行一个流程的实际操作，电动工具数据采集模块102采集人工作业时待测试电动工具的实时功率、电流、转速参数，形成相应人工作业电机工作曲线，自动试验时，控制模块10控制三维度移动驱动装置、周向摆动驱动机构9以及待测试电动工具对人工作业电机工作曲线进行拟合，反馈到待测试电动工具的试验转速、机械进给动力系统的参数控制，实现模拟人工作业的进给量、作用力、扭矩、转速方面变化；

系统采集功能设计：采集熟练测试员参数，形成电机曲线；系统模拟功能设计：对人工电机曲线进行拟合，调节切割进给量与进给速度。

设置典型工况工作模式：根据同类待测试电动工具工况试验经验数据，设置典型待测试电动工具电机工作曲线，输入测试系统，自动测试依据该待测试电动工具电机工作曲线实施作业。

电机曲线输入功能设计：输入典型电机曲线；

系统模拟功能设计：对典型电机曲线进行拟合，调节切割进给量与进给速度。

本实施例旨在通过加大技术开发与创新的投入力度，倡导新的机械设计的理念，采用新技术、新器件，研制具有自动高效、高精度、数字化、智能化的电动工具工况测试系统与测试设备。如项目产品研发成功并推广使用，将大大提高电动工具工况试验工作的科学性、准确性和有效性，能提升国内电动工具产品质量测试的整体水平，增强出口竞争力。

通过真实的人工作业才能评价电动工具产品实际作业的性能与耐用度，这是工况试验的目的所在。拟开发的系统平台需要对人工作业的进行真实的模拟，这种模拟要体现人工作业的柔性、作业角度变化、作业力度变化等因素，但也要避免人工作业中的不当与错误操作。

模拟人工测试控制系统研发：设置恒功率工作模式，考验工具在恒定功率输入下的性能与耐用度；设置模拟人工的作业模式，由人工对产品进行一个流程的实际操作，测试系统采集人工作业时电动工具的实时功率、电流、转速等参数，形成相应电机工作曲线。自动试验时，系统对人工作业电机工作曲线进行拟合，反馈到测试机的试验转速、机械进给动力系统的参数控制，实现模拟人工作业的进给量、作用力、扭矩、转速等方面变化；设置典型工况工作模式，根据同类产品工况试验经验数据，设置典型电机工作曲线，输入测试系统，自动测试依据该电机工作曲线实施作业。拟开发系统有三种工作模式：恒功率工作模式、模拟人工的作业模式、典型工况的作业模式，可以根据产品试验需要或用户要求选择工作模式。

工况测试机机械结构设计：为实现模拟人工作业角度、进给深度的变化，工况测试机应设计具备一定的切削深度与角度的调节机构，采集人工作业时刀具作业角度变化数据，在自动试验时根据采集的人工作业数据进行切削深度、角度的调节，真实模拟人工作业的特点。针对不同各类、不同规格电动工具产品的测试，需设计可快速更换的夹具体，实现一机能适应多个种类与规格的产品测试。

目前人工作业试验是通过测试员作业时的观察及经验，判断被测产品的运行状况与零部件失效情况与程度，发生故障或作业异常就需停止试验，正常完成试验的产品是在试验后拆解电动工具，通过分析产品零部件磨损情况来完成产品的品质分析，试验过程中无法及时判定工具工作的变化趋势与故障原因。

拟开发的电动工具智能试验系统，对试验作业的转矩、转速、电压、电流、温度等参数的实时采集与监控，并对采集的数据通过本地存盘或上传云空间统计分析，生成检测数据报告。有针对地建立大量的同类型产品试验数据及故障实例模型，通过系统实现对试验数据的实时分析判断。工况试验主要目的是同类型产品的改进、竞争对手产品分析等方面的比对试验，判断动态变化趋势，确定产品各部件的合理剩余寿命，提高产品开发的可靠性和经济性，使用户得到更准确的测试结果。设计基于实例的试验结果智能分析系统，建立同类产品试验数据及故障实例库，对试验数据进行汇总分析，提高分析准确性，为新产品开发与产品的质量稳定提供保障。

其中，本实施例中拟完成2台套电动工具智能工况试验系统实用样机的研制。主要技术指标如下：

1工况试验控制系统：有以下三种测试模式：

a.模拟人工测试模式，系统电机工作曲线与人工作业电机工作曲线拟合度≥95％；

b.恒功率测试模式，作业功率变化率≤2％；

c.典型工况测试模式，系统电机工作曲线与典型电机工作曲线拟合度≥95％。

2工况试验机械平台：更换夹具能对被测试电动工具产品进行合理定位装夹，方便放置钢板、混凝土、木板木条等各类试验材料。试验平台具备三个方向的平移自由度和一个摆动的旋转自由度，保证模拟人工作业的真实性；系统机械部分X、Y、Z三个方向的有效工作行程分别为800mm*600mm*250mm，重复定位精度控制在100μm，摆动方向角度范围±20°；

3试验系统的分级保护功能，被测工具产生不正常情况下，根椐故障等级，实现分级保护：

a.短路时，立即停止；

b.过载时，根据时限曲线过载的严重程度，分不同时间段实现保护；

c.过欠压时，根据可设置的时间实现保护；

d.机械卡住时，根据卡住的压力大小，分减速、回退、立即停止三种保护方式。

4电动工具智能工况试验系统产生的数据，根据需要，以每秒1-50个数据的速率上传到云平台；

5建立同类产品的试验数据模型，云平台服务器能够对被测电动工具上传数据进行大数据分析；

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

尽管本文较多地使用了试验平台底座1、放置纵架体11、放置横架体12、工件夹持安装部13、开口槽14、滑动连接部15、滑动块16、夹紧调整杆17、螺纹段171、龙门架体2、滑块座3、X轴驱动机构4、X向导轨41、X向丝杆42、X向同步带43、X向电机44、Y轴驱动机构5、Y向导轨51、Y向滑块52、Y向滑座53、Y向齿条54、Y向电机55、装夹台安装板6、Z轴驱动机构7、Z向导轨71、Z向丝杆72、Z向螺套73、Z向电机74、装夹台机构8、装夹台安装座81、第一手柄夹具组件82、第一定位调整杆821、第一转动部822、第一定位部823、弯曲定位架824、弯曲定位部825、第一手柄夹持间隙826、弯曲架体827、分叉部828、第二手柄夹具组件83、可调式支架831、夹具定位座832、夹具套筒体833、第二定位部834、第二定位调整杆835、夹具配合部836、第二手柄夹持间隙837、推进部838、第二转动部839、连接柱84、夹具固定座85、夹具安装孔86、夹具定位块87、夹具定位孔871、上分体块872、下分体块873、半体块874、第一定位孔875、上定位套876、下定位套877、第一定位螺母878、锁定孔879、连接杆88、盘状定位片881、夹具支架座882、凸筋883、支架连接座884、条状凹槽885、支架杆886、周向摆动驱动机构9、电动转动关节91、电锤92、角磨93、曲线锯94、控制模块10、云平台101、电动工具数据采集模块102、功率采集模块103、电流采集模块104、转速采集模块105、转矩采集模块106、电压采集模块107、温度采集模块108等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

Claims (7)

1.一种电动工具智能工况试验系统，包括水平设置的试验平台底座(1)，其特征在于，所述的试验平台底座(1)上设有试验材料夹紧装置，所述的试验平台底座(1)一端活动设有位于试验材料夹紧装置上方且用于安装不同类型的待测试电动工具的装夹台机构(8)，所述的装夹台机构(8)通过周向摆动驱动机构(9)与装夹台安装板(6)上，且所述的装夹台安装板(6)和试验平台底座(1)之间设有能使装夹台安装板(6)具有三个方向的平移自由度的三维度移动驱动装置，所述的三维度移动驱动装置和周向摆动驱动机构(9)均与控制模块(10)相连，所述的控制模块(10)和云平台(101)无线相连，且所述的控制模块(10)与电动工具数据采集模块(102)相连；

所述的三维度移动驱动装置包括活动设置在试验平台底座(1)上的龙门架体(2)，所述的龙门架体(2)上活动设有滑块座(3)，所述的滑块座(3)通过能使滑块座(3)沿龙门架体(2)水平移动的X轴驱动机构(4)与龙门架体(2)相连，所述的龙门架体(2)通过能使龙门架体(2)沿试验平台底座(1)水平移动的Y轴驱动机构(5)与试验平台底座(1)相连，所述的滑块座(3)上活动设有装夹台安装板(6)，且所述的装夹台安装板(6)通过能使装夹台安装板(6)沿滑块座(3)竖直移动的Z轴驱动机构(7)与滑块座(3)相连；

所述的装夹台机构(8)包括活动设置在装夹台安装板(6)远离滑块座(3)一侧的装夹台安装座(81)，所述的装夹台安装座(81)上分别设有第一手柄夹具组件(82)和/或第二手柄夹具组件(83)，所述的第一手柄夹具组件(82)与第二手柄夹具组件(83)相邻设置且分别可调式安装在装夹台安装座(81)上；

所述的第一手柄夹具组件(82)包括通过若干连接柱(84)设置在装夹台安装座(81)下端的夹具固定座(85)，所述的夹具固定座(85)上设有若干夹具安装孔(86)，所述的夹具固定座(85)一侧设有呈分体式结构的夹具定位块(87)，且所述的夹具定位块(87)上设有至少两个分别和夹具安装孔(86)相对应的夹具定位孔(871)，所述的夹具定位孔(871)通过夹具定位螺栓和夹具安装孔(86)相连，所述的夹具定位块(87)内通过螺纹安装结构穿设有第一定位调整杆(821)，且所述的第一定位调整杆(821)上端设有位于夹具定位块(87)上方的第一转动部(822)，下端设有第一定位部(823)，在第一定位调整杆(821)上可调安装有呈弯曲状的弯曲定位架(824)，且所述的弯曲定位架(824)下端具有与第一定位部(823)相对应的弯曲定位部(825)，且所述的弯曲定位部(825)和第一定位部(823)之间形成第一手柄夹持间隙(826)；所述的弯曲定位架(824)包括呈弧形状的弯曲架体(827)，所述的弯曲架体(827)向下延伸设置且具有若干位于第一定位部(823)下方的分叉部(828)，且所述的弯曲定位部(825)形成于分叉部(828)上；所述的夹具定位块(87)包括上下设置的上分体块(872)和下分体块(873)，且所述的上分体块(872)和下分体块(873)分别具有两个对应设置的半体块(874)相互拼合而成，所述的上分体块(872)的半体块(874)和下分体块(873)的半体块(874)一一对应设置，所述的夹具定位孔(871)分别形成于上分体块(872)和下分体块(873)的两端且依次贯穿于上分体块(872)的半体块(874)和下分体块(873)的半体块(874)，所述的上分体块(872)的两个半体块(874)相对应的一侧以及下分体块(873)的两个半体块(874)相对应的一侧分别设有弧形孔，且所述的上分体块(872)的两个弧形孔以及下分体块(873)的两个弧形孔相互拼合形成上下设置且供第一定位调整杆(821)穿入的第一定位孔(875)；所述的螺纹安装结构包括分别套设于第一定位调整杆(821)上的上定位套(876)和下定位套(877)，且所述的夹具定位块(87)位于上定位套(876)和下定位套(877)之间且分别与上定位套(876)和下定位套(877)相抵靠，所述的弯曲架体(827)上端与下定位套(877)周向外侧相连，且所述的上定位套(876)上端设有套设于第一定位调整杆(821)上且抵靠在上定位套(876)上端的第一定位螺母(878)，且所述的第一定位螺母(878)与第一定位调整杆(821)螺纹相连，所述的下定位套(877)和第一定位调整杆(821)周向转动且轴向定位，且所述的上定位套(876)和下定位套(877)上分别设有锁定孔(879)，且所述的锁定孔(879)内设有与第一定位调整杆(821)相抵靠的锁定螺栓。

2.根据权利要求1所述的电动工具智能工况试验系统，其特征在于，所述的电动工具数据采集模块(102)包括功率采集模块(103)、电流采集模块(104)、转速采集模块(105)、转矩采集模块(106)、电压采集模块(107)和温度采集模块(108)中的任意一种或多种组合。

3.根据权利要求1或2所述的电动工具智能工况试验系统，其特征在于，所述的第二手柄夹具组件(83)包括可拆设置在夹具定位块(87)和/或夹具固定座(85)上的可调式支架(831)，所述的可调式支架(831)下端设有夹具定位座(832)，所述的夹具定位座(832)周向外侧设有夹具套筒体(833)，所述的夹具套筒体(833)周向外侧设有第二定位部(834)，所述的夹具套筒体(833)远离夹具定位座(832)的一端螺纹连接有第二定位调整杆(835)，在夹具套筒体(833)靠近第二定位调整杆(835)的一端设有与第二定位部(834)相对应的夹具配合部(836)，且所述的夹具配合部(836)和第二定位部(834)之间形成第二手柄夹持间隙(837)，且所述的夹具配合部(836)周向定位且轴向滑动设置在夹具套筒体(833)上，所述的第二定位调整杆(835)上设有与夹具配合部(836)相抵靠的推进部(838)，且所述的第二定位调整杆(835)远离夹具套筒体(833)的一端设有第二转动部(839)；所述的可调式支架(831)包括与夹具定位块(87)相连的连接杆(88)，所述的连接杆(88)一端具有盘状定位片(881)，所述的盘状定位片(881)一侧设有夹具支架座(882)，且所述的夹具支架座(882)上设有至少两条凸筋(883)，在夹具支架座(882)一侧设有支架连接座(884)，且所述的支架连接座(884)与夹具支架座(882)相对应的一侧具有分别和凸筋(883)相互配合的条状凹槽(885)，且一根夹具定位螺栓分别穿设于支架连接座(884)、夹具支架座(882)和盘状定位片(881)且与夹具固定座(85)上的夹具安装孔(86)相连，且所述的支架连接座(884)通过若干支架杆(886)和夹具定位座(832)相连。

4.根据权利要求1或2所述的电动工具智能工况试验系统，其特征在于，所述的X轴驱动机构(4)包括若干水平设置在龙门架体(2)上的X向导轨(41)，所述的滑块座(3)滑动设置在X向导轨(41)上，在龙门架体(2)上转动穿设有与X向导轨(41)相平行的X向丝杆(42)，且所述的滑块座(3)内具有与X向丝杆(42)螺纹相连的X向螺套，且在龙门架体(2)一侧设有通过X向同步带(43)和X向丝杆(42)相连的X向电机(44)；所述的Y轴驱动机构(5)包括两根相互平行且水平设置在试验平台底座(1)两侧的Y向导轨(51)，所述的Y向导轨(51)上滑动设有Y向滑块(52)，所述的龙门架体(2)下端分别设置在Y向滑块(52)上且所述的Y向滑块(52)之间通过Y向滑座(53)相连，在试验平台底座(1)的底部设有沿试验平台底座(1)轴向延伸设置的Y向齿条(54)，且所述的Y向齿条(54)与设置在Y向滑座(53)底部的Y向电机(55)上的Y向驱动齿轮相连；所述的Z轴驱动机构(7)包括若干竖直设置在滑块座(3)一侧的Z向导轨(71)，所述的装夹台安装板(6)滑动设置在Z向导轨(71)上，滑块座(3)一侧还设有竖直设置的Z向丝杆(72)，且所述的Z向丝杆(72)上设有与Z向丝杆(72)螺纹相连且与装夹台安装板(6)相连的Z向螺套(73)，且在滑块座(3)上端通过Z向同步带和Z向电机(74)相连。

5.根据权利要求1所述的电动工具智能工况试验系统，其特征在于，所述的试验材料夹紧装置包括若干依次等间距设置且轴向延伸设置在试验平台底座(1)上的放置纵架体(11)，所述的放置纵架体(11)上端依次设有若干沿试验平台底座(1)宽度方向依次设置的放置横架体(12)，且至少两个放置横架体(12)两端分别活动设有相互对应设置的工件夹持安装部(13)，所述的放置横架体(12)上侧分别具有开口槽(14)，且所述的工件夹持安装部(13)分别通过穿设于开口槽(14)内的滑动连接部(15)和滑动设置在放置横架体(12)内的滑动块(16)相连，且一根夹紧调整杆(17)轴向穿设于放置横架体(12)内，且所述的夹紧调整杆(17)上具有两段螺纹方向相反的螺纹段(171)，且所述的滑动块(16)相分别和螺纹段(171)一一对应且螺纹相连。

6.根据权利要求2所述的电动工具智能工况试验系统，其特征在于，所述的周向摆动驱动机构(9)包括设置在装夹台安装板(6)上的电动转动关节(91)，且所述的电动转动关节(91)的输出轴与装夹台安装座(81)相连；且所述的待测试电动工具为电锤(92)、角磨(93)与曲线锯(94)中的任意一种。

7.一种根据权利要求1-6中任意一项所述的电动工具智能工况试验系统的电动工具智能工况试验方法，其特征在于，本方法包括以下步骤：

A、通过试验材料夹紧装置将试验材料夹紧定位在试验平台底座(1)上，选择与试验材料相匹配的待测试电动工具并安装在装夹台机构(8)上；

B、选择不同的工作模式，试验完对试验作业的转矩、转速、电压、电流、温度参数的实时采集与监控，并对采集的数据通过本地存盘或上传云空间统计分析，生成检测数据报告；其中，工作模块包括：

设置恒功率工作模式：考验待测试电动工具在恒定功率输入下的性能与耐用度；

设置模拟人工的作业模式：由人工对待测试电动工具在试验材料上进行一个流程的实际操作，电动工具数据采集模块(102)采集人工作业时待测试电动工具的实时功率、电流、转速参数，形成相应人工作业电机工作曲线，自动试验时，控制模块(10)控制三维度移动驱动装置、周向摆动驱动机构(9)以及待测试电动工具对人工作业电机工作曲线进行拟合，反馈到待测试电动工具的试验转速、机械进给动力系统的参数控制，实现模拟人工作业的进给量、作用力、扭矩、转速方面变化；

设置典型工况工作模式：根据同类待测试电动工具工况试验经验数据，设置典型待测试电动工具电机工作曲线，输入测试系统，自动测试依据该待测试电动工具电机工作曲线实施作业。

Images