CN114199430A - 多角度扭矩测量装置及其测量方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种多角度扭矩测量装置，包括检测平台，限制电机工件的位置，对电机工件进行供电；伺服电机，伺服电机的输出端通过扭矩传感器与电机工件的输出端传动连接且电机工件的输出端与伺服电机的输出端同步转动或同步停止；控制模块，控制伺服电机启动及控制伺服电机输出端每次转过一个转动角度α及总角度行程S；数据收集模块，记录伺服电机输出端的旋转角度S1、对应伺服电机旋转角度S1位置的扭矩传感器的最大扭矩、通过电机工件的最大电流；数据处理模块，如果伺服电机无法阻止电机工件转动，则直接输出检测异常结果；如果伺服电机的旋转角度S1达到设定的总角度行程S，则输出电机工件各不同角度位置的最大电流和最大扭矩。
Description
技术领域
本发明涉及多角度扭矩测量领域，具体涉及一种多角度扭矩测量装置及其测量方法。
背景技术
电机扭矩即电动机的输出扭矩，为电动机的基本参数之一，能够描述电动机的性能。中国国家知识产权局公开了一份公告号为CN2758720Y的实用新型专利，该专利公开了一种扭矩测试装置，包括机座、测功机、扭矩传感器、轴连接器，以及与扭矩传感器连接的检测电路，测功机采用涡流测功机，其转动轴上设有轴连接器，与被测动力机连接，壳体上设有中心轴，套设在机座的支架上，扭矩传感器装在该中心轴与支架之间。
上述扭矩测试装置仅能随机测试电机某一角度位置的启动扭矩，并不能测量电机各个不同角度处的启动扭矩数据，且单单一个角度的扭矩大小难以评价电机的性能的好坏。
发明内容
本发明提供一种测量电机转动多个角度的扭矩大小变化的多角度扭矩测量装置及其测量方法。
针对上述目的，本发明采用如下方案：一种多角度扭矩测量装置，包括检测平台，用于限制电机工件的位置，对电机工件进行供电；
伺服电机，伺服电机的输出端通过扭矩传感器与电机工件的输出端传动连接且电机工件的输出端与伺服电机的输出端同步转动或同步停止；
控制模块，用于控制伺服电机启动及控制伺服电机输出端每次转过一个转动角度α及总角度行程S；
数据收集模块，用于记录伺服电机输出端的旋转角度S1、对应伺服电机旋转角度S1位置的扭矩传感器的最大扭矩、通过电机工件的最大电流；
数据处理模块，如果伺服电机无法阻止电机工件转动，则直接输出检测异常结果；如果伺服电机的旋转角度S1达到设定的总角度行程S，则输出电机工件各不同角度位置的最大电流和最大扭矩。
检测前，先将电机工件固定在检测平台上并接线；接着，检测平台将电机工件与伺服电机连接；然后，控制模块对伺服电机设置转动角度α和总角度行程S；检测时，控制模块发出开始测试的信号，检测平台使得电机工件启动，伺服电机使得电机工件止转；之后控制模块控制伺服电机，电机工件开始转动直到伺服电机的轴旋转角度达到S1，与此同时数据收集模块记录伺服电机输出端的旋转角度S1、对应伺服电机旋转角度S1位置的扭矩传感器的最大扭矩、通过电机工件的最大电流；当旋转角度S1达到总角度行程S时，多角度扭矩测量装置停止。
其中，伺服电机每次转过的转动角度α与电机工件需要在圆周上需要测量多少个角度位置及允许的转动圈数有关，其中允许转动的圈数一般为一圈或两圈，如电机工件需要在圆周上测量等分的36个角度位置的启动扭矩数据，允许的转动圈数设定为一圈，则α的数值为360°加上等分角10°即为370度，总角度行程则为370°乘以36等于13320°；如果电机需要在圆周上测量72个角度位置的启动扭矩数据，允许的转动圈数为二圈，则α的数值为720°加上等分角5°即为725度，总角度行程则为725°乘以72等于52200°。
伺服电机控制电机工件在不同位置启动，数据收集模块获得伺服电机输出端的旋转角度S1、对应伺服电机旋转角度S1位置的扭矩传感器的最大扭矩、通过电机工件的最大电流。如果伺服电机的旋转角度S1达到设定的总角度行程S，则数据处理模块输出电机工件各不同角度位置的最大电流和最大扭矩。如果伺服电机各不同角度位置的最大扭矩的数值相近，电机工件的运行平稳程度越好；如果伺服电机各不同角度位置的最大扭矩的数值差值较大，电机工件的运行平稳程度越差。获得电机工件在各不同角度处的最大电流及最大扭矩，能够判断电机工件的出轴旋转至哪一个位置处电流是否超过标准造成电机运行不平稳，便于对该电机工件进行调整。获取检测异常结果，可以判断电机是否损坏。
作为优选，还包括底板，所述底板上设有高度可调且平行设置的上板和下板，所述上板上固定有沿水平方向间隔设置的两块固定块，所述固定块转动配合有水平设置的第一螺纹杆，第一螺纹杆的两端中的的一端或两端位于两块所述固定块的外侧，所述固定块间设有两块水平间距可调的夹块，每一块所述夹块均设有一斜面，两个所述斜面相对设置，所述夹块与所述第一螺纹杆螺纹配合，所述第一螺纹杆与两块所述夹块配合的螺纹间距相等且螺旋方向相反，所述上板的上方设有限制电机工件上下移动的限位机构。旋转第一螺纹杆调节夹块间距限制电机工件的左右移动。控制上下板间距调节电机工件的高度，使得电机轴能够插入电机检测装置，提高本发明的通用性，使用更加方便。当两夹块夹紧电机时，电机工件会上下移动，通过限位机构限制电机工件的上下移动，便于夹块夹紧电机工件，使用更加便利。第一螺纹杆与两块夹块配合的螺纹间距相同，使得两块夹块移动相等的距离，从而使得电机轴位于夹块中间。放置电机工件时，无需保证电机轴与电机检测装置对准，便于电机工件的放置，使用更加便利，提高电机工件检测的效率。夹块上斜面的设置，使得电机工件放置在夹块上时，电机工件不会发生转动。
作为优选，两块所述夹块中的一块或者两块所述夹块包括用于第一螺纹杆滑动配合的滑块和限制所述滑块相互远离的滑块调节块，所述滑动调节块与所述第一螺纹杆螺纹配合，所述斜面设置在所述滑块上。两块夹块中的一块包括滑块和滑块调节块，可以通过控制滑块调节块在第一螺纹杆上的轴向位置，可以对对称电机的电机轴进行定位，使得对称电机的电机轴对准电机检测装置，提高本发明的通用性。
作为优选，所述限位机构包括两根竖向设置的螺纹限位柱，每一块所述夹块的顶部均与一根所述螺纹限位柱的下端固定，所述螺纹限位柱滑配有压板和螺纹配合有限位调节件，所述压板位于所述夹块与所述限位调节件之间，所述压板设有上下贯穿的条形槽，所述条形槽与所述第一螺纹杆平行设置，两根所述螺纹限位柱均位于所述条形槽内。通过螺纹限位柱与压板滑动配合，限位调节块与螺纹限位柱螺纹配合，电机工件上下移动会带动压板上下移动，限位调节块可以限制压板的上下移动，从而限制电机工件的上下移动，从而与夹块配合夹紧电机，便于电机工件的电机轴插入电机检测装置中。
作为优选，所述下板螺纹配合有竖向设置的第二螺纹杆，所述第二螺纹杆的一端与所述上板抵接，所述第二螺纹杆的下端位于所述下板的下方。通过转动第二螺纹杆，调节上板与下板的的间距，从而实现电机工件的高度调节，便于电机工件的电机轴插入电机检测装置。
作为优选，所述下板与所述竖向设置的导向杆固定，所述导向杆与所述上板滑动配合。通过导向杆控制上板的移动方向，使得上板移动更加稳定。
作为优选，所述底板固定有沿水平方向设置的导轨，所述导轨上滑配有活动块，所述活动块与所述下板固定。通过活动块与导轨的滑动配合使得电机工件可以沿导轨直线移动，使得电机工件的移动更加稳定，便于电机工件的电机轴插入电机检测装置中。
作为优选，所述活动块螺纹配合有定位销，所述定位销与所述导轨垂直，所述定位销的一端端部与所述导轨抵接。定位销的设置，便于控制活动块与导轨间的移动，避免电机工件在检测时，电机发生沿导轨延伸方向的移动，提高电机检测结果的准确性。
作为优选，所述上板上固定有至少两根与所述第一螺纹杆平行设置的滑轨，所述第一螺纹杆位于所述滑轨间，所述滑轨与所述夹块滑动配合。第一螺纹杆位于滑轨间，滑轨的上端面不低于所述第一螺纹杆的上端面，滑轨用于支撑所述电机工件，避免电机工件压在第一螺纹杆上，减小电机工件与第一螺纹杆之间的摩擦及磨损，便于第一螺纹杆的旋转，延长本发明的使用寿命。
测量装置的测量方法，包括以下步骤：
S1：将电机工件装夹到检测平台1上，伺服电机2使得电机工件止转；
S2：控制模块发出开始测试的信号，控制模块控制伺服电机2每次被允许转动的角度为α，电机工件驱动伺服电机2的轴转动角度α，数据收集模块收集扭矩传感器的最大扭矩、通过电机工件的最大电流；
S3：控制模块控制伺服电机2，电机工件驱动伺服电机2的轴转动角度α，数据收集模块收集伺服电机输出端累计被转动的旋转角度S1、扭矩传感器的最大扭矩、通过电机工件的最大电流，直到伺服电机2的轴转动角度S1总和达到S；
S4：如果伺服电机2无法阻止电机工件转动，则数据处理模块直接输出检测异常结果；如果伺服电机2的旋转角度S1达到设定的总角度行程S，则数据处理模块输出电机工件各不同角度位置的最大电流和最大扭矩。
相比于传统的多角度扭矩测量方法，通过伺服电机将电机工件止转，不必将电机工件关闭后对电机工件的轴进行调节，使用更为便利且对电机工件的轴定位更精确，提高工作效率。
本发明具有如下优点：伺服电机控制电机工件在不同位置启动，数据收集模块获得伺服电机输出端的旋转角度S1、对应伺服电机旋转角度S1位置的扭矩传感器的最大扭矩、通过电机工件的最大电流。如果伺服电机的旋转角度S1达到设定的总角度行程S，则数据处理模块输出电机工件各不同角度位置的最大电流和最大扭矩。如果伺服电机各不同角度位置的最大扭矩的数值相近，电机工件的运行平稳程度越好；如果伺服电机各不同角度位置的最大扭矩的数值差值较大，电机工件的运行平稳程度越差。获得电机工件在各不同角度处的最大电流及最大扭矩，能够判断电机工件的出轴旋转至哪一个位置处电流是否超过标准造成电机运行不平稳，便于对该电机工件进行调整。获取检测异常结果，可以判断电机是否损坏；相比于传统的多角度扭矩测量方法，通过伺服电机将电机工件止转，不必将电机工件关闭后对电机工件的轴进行调节，使用更为便利且对电机工件的轴定位更精确，提高工作效率。
附图说明
图1为实施例一的立体图；
图2为实施例一的剖视图；
图3为本发明夹块的剖视图；
图4为本发明的流程图；
图5为实施例二的剖视图；
图6为实施例三的剖视图。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为实现预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。
实施例一由图1所示，一种多角度扭矩测量装置，包括
检测平台1，用于限制电机工件的位置，对电机工件进行供电；
伺服电机2，伺服电机2的输出端通过扭矩传感器与电机工件的输出端传动连接且电机工件的输出端与伺服电机2的输出端同步转动或同步停止；
控制模块，用于控制伺服电机启动及控制伺服电机输出端每次转过一个转动角度α及总角度行程S；
数据收集模块，用于记录伺服电机输出端的旋转角度S1、对应伺服电机旋转角度S1位置的扭矩传感器的最大扭矩、通过电机工件的最大电流；
数据处理模块，如果伺服电机无法阻止电机工件转动，则直接输出检测异常结果；如果伺服电机的旋转角度S1达到设定的总角度行程S，则输出电机工件各不同角度位置的最大电流和最大扭矩。
由图1所示，底板3上固定有检测平台1和伺服电机2、检测平台1包括沿水平方向设置的导轨31，导轨31与底板3固定，导轨31上滑配有活动块32，活动块32与下板5固定。活动块32螺纹配合有定位销33，定位销33与导轨31垂直，定位销33的一端端部与导轨31抵接。
由图1、图2所示，下板5螺纹配合有竖向设置的第二螺纹杆51，第二螺纹杆51的一端与上板4抵接，第二螺纹杆51的下端位于下板5的下方。下板5与竖向设置的导向杆52固定，导向杆52与上板4滑动配合。
由图1、图2所示，上板4上固定有沿水平方向间隔设置的两块固定块6，固定块6转动配合有一根水平设置的第一螺纹杆7，第一螺纹杆7的两端中的的一端位于两块固定块6的外侧。上板4还固定有两条与第一螺纹杆7平行间隔设置的滑轨72。第一螺纹杆7位于两条滑轨72之间。
由图1至图3所示，固定块6间设有两块水平间距可调的夹块8，夹块包括滑块82以及用于限制滑块82相互远离的滑块调节块83，两块滑块82位于两块滑块调节块83之间，每一块滑块8均设有一斜面81，两个斜面81相对设置，滑块82与第一螺纹杆7、滑轨72滑动配合，第一螺纹杆7与两块滑块调节快83配合的螺纹间距相等且螺旋方向相反。
由图1、图2所示，上板4的上方设有限制电机工件上下移动的限位机构9。限位机构9包括两根竖向设置的螺纹限位柱91，每一块夹块8的顶部均与一根螺纹限位柱91的下端固定，螺纹限位柱91滑配有压板92和螺纹配合有限位调节件93，压板92位于夹块8与限位调节件93之间，压板92设有上下贯穿的条形槽94，条形槽94与第一螺纹杆7平行设置，两根螺纹限位柱91均位于条形槽94内。
检测平台使用时，先将电机工件接电，然后将电机工件放置在两个滑块间，将压板放置在电机工件上，通过限位调节件限制压板位置；接着通过滑块调节块限制滑块的水平间距夹紧电机工件，从上往下看，电机工件的轴与伺服电机的轴对准；随后通过旋转螺纹限位柱，调节上板和下板的间距，从而使得电机工件的轴与伺服电机的轴对准；最后移动活动块，使得电机工件的轴与伺服电机工件的轴联动。
由图4所示，多角度扭矩测量装置的测量方法包括以下步骤：
S1：将电机工件装夹到检测平台1上，伺服电机2使得电机工件止转；
S2：控制模块发出开始测试的信号，控制模块控制伺服电机2每次被允许转动的角度为α，电机工件驱动伺服电机2的轴转动角度α，数据收集模块收集扭矩传感器的最大扭矩、通过电机工件的最大电流；
S3：控制模块控制伺服电机2，电机工件驱动伺服电机2的轴转动角度α，数据收集模块收集伺服电机输出端累计被转动的旋转角度S1、扭矩传感器的最大扭矩、通过电机工件的最大电流，直到伺服电机2的轴转动角度S1总和达到S；
S4：如果伺服电机2无法阻止电机工件转动，则数据处理模块直接输出检测异常结果；如果伺服电机2的旋转角度S1达到设定的总角度行程S，则数据处理模块输出电机工件各不同角度位置的最大电流和最大扭矩。
实施例二：
由图5所示，实施例二与实施例一的区别在于夹块8仅包括滑块82，第一螺纹杆与滑块82螺纹配合，没有滑块调节块，两夹块8与所述第一螺纹杆7螺纹配合。
使用时，转动第一螺纹杆调节两滑块间的间距。
实施例三：
由图6所示，实施例三与实施例一、实施例二的区别在于，位于左侧的夹块8仅包括滑块82，位于右侧的夹块8包括滑块82和滑块调节块83，位于左侧的滑块82与第一螺纹杆7螺纹配合，位于右侧的滑块82与第一螺纹杆7滑动配合，位于右侧的滑块调节块83与第一螺纹杆7螺纹配合。
使用时，转动第一螺纹杆或者转动滑块调节块，以控制位于左侧的滑块与位于右侧的滑块调节块在第一螺纹杆上的轴向位置，从而调节两滑块间的间距。
实施例一相对与实施例二、实施例三的优点在于，滑动调节块可以在第一螺纹柱上快速转动，快速调节滑块的位置，使用更加便利；滑动调节块的位置可以不关于伺服电机的轴轴对称，可以适应对称电机的多角度扭矩测量，提高检测平台的通用性。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简介修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (10)
1.一种多角度扭矩测量装置，其特征在于包括
检测平台(1)，用于限制电机工件的位置，对电机工件进行供电；
伺服电机(2)，伺服电机(2)的输出端通过扭矩传感器与电机工件的输出端传动连接且电机工件的输出端与伺服电机(2)的输出端同步转动或同步停止；
控制模块，用于控制伺服电机启动及控制伺服电机输出端每次转过一个转动角度α及总角度行程S；
数据收集模块，用于记录伺服电机输出端的旋转角度S1、对应伺服电机旋转角度S1位置的扭矩传感器的最大扭矩、通过电机工件的最大电流；
数据处理模块，如果伺服电机无法阻止电机工件转动，则直接输出检测异常结果；如果伺服电机的旋转角度S1达到设定的总角度行程S，则输出电机工件各不同角度位置的最大电流和最大扭矩。
2.根据权利要求1所述的多角度扭矩测量装置，其特征在于包括底板(3)，所述底板(3)上设有高度可调且平行设置的上板(4)和下板(5)，所述上板(4)上固定有沿水平方向间隔设置的两块固定块(6)，所述固定块(6)转动配合有水平设置的第一螺纹杆(7)，第一螺纹杆(7)的两端中的的一端或两端位于两块所述固定块(6)的外侧，所述固定块(6)间设有两块水平间距可调的夹块(8)，每一块所述夹块(8)均设有一斜面(81)，两个所述斜面(81)相对设置，所述夹块(8)与所述第一螺纹杆(7)螺纹配合，所述第一螺纹杆(7)与两块所述夹块(8)配合的螺纹间距相等且螺旋方向相反，所述上板(4)的上方设有限制电机工件上下移动的限位机构(9)。
3.根据权利要求2所述的多角度扭矩测量装置，其特征在于两块所述夹块(8)中的一块或者两块所述夹块(8)包括用于第一螺纹杆(7)滑动配合的滑块(82)和限制所述滑块(82)相互远离的滑块调节块(83)，所述滑动调节块(83)与所述第一螺纹杆(7)螺纹配合，所述斜面(81)设置在所述滑块(82)上。
4.根据权利要求2所述的用于多角度扭矩测量的测量装置，其特征在于所述限位机构(9)包括两根竖向设置的螺纹限位柱(91)，每一块所述夹块(8)的顶部均与一根所述螺纹限位柱(91)的下端固定，所述螺纹限位柱(91)滑配有压板(92)和螺纹配合有限位调节件(93)，所述压板(92)位于所述夹块(8)与所述限位调节件(93)之间，所述压板(92)设有上下贯穿的条形槽(94)，所述条形槽(94)与所述第一螺纹杆(7)平行设置，两根所述螺纹限位柱(91)均位于所述条形槽(94)内。
5.根据权利要求2所述的用于多角度扭矩测量的测量装置，其特征在于所述下板(5)螺纹配合有竖向设置的第二螺纹杆(51)，所述第二螺纹杆(51)的一端与所述上板(4)抵接，所述第二螺纹杆(51)的下端位于所述下板(5)的下方。
6.根据权利要求5所述的用于多角度扭矩测量的测量装置，其特征在于所述下板(5)与所述竖向设置的导向杆(52)固定，所述导向杆(52)与所述上板(4)滑动配合。
7.根据权利要求2所述的用于多角度扭矩测量的测量装置，其特征在于所述底板(3)固定有沿水平方向设置的导轨(31)，所述导轨(31)上滑配有活动块(32)，所述活动块(32)与所述下板(5)固定。
8.根据权利要求2所述的用于多角度扭矩测量的测量装置，其特征在于所述活动块(32)螺纹配合有定位销(33)，所述定位销(33)与所述导轨(31)垂直，所述定位销(33)的一端端部与所述导轨(31)抵接。
9.根据权利要求2所述的用于多角度扭矩测量的测量装置，其特征在于所述上板(4)上固定有至少两根与所述第一螺纹杆(7)平行设置的滑轨(72)，所述第一螺纹杆(7)位于所述滑轨(72)间，所述滑轨(72)与所述夹块(8)滑动配合。
10.一种用于权利要求1-9所述测量装置的测量方法，其特征在于包括以下步骤：
S1：将电机工件装夹到检测平台(1)上，伺服电机(2)使得电机工件止转；
S2：控制模块发出开始测试的信号，控制模块控制伺服电机(2)每次被允许转动的角度为α，电机工件驱动伺服电机(2)的轴转动角度α，数据收集模块收集扭矩传感器的最大扭矩、通过电机工件的最大电流；
S3：控制模块控制伺服电机(2)，电机工件驱动伺服电机(2)的轴转动角度α，数据收集模块收集伺服电机输出端累计被转动的旋转角度S1、扭矩传感器的最大扭矩、通过电机工件的最大电流，直到伺服电机(2)的轴转动角度S1总和达到S；
S4：如果伺服电机(2)无法阻止电机工件转动，则数据处理模块直接输出检测异常结果；如果伺服电机(2)的旋转角度S1达到设定的总角度行程S，则数据处理模块输出电机工件各不同角度位置的最大电流和最大扭矩。
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