CN115076267B - 模拟高温工况下的伺服电机制动器性能测试系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了模拟高温工况下的伺服电机制动器性能测试系统及方法，包括基座(1)，基座(1)上依次设有模拟温度数据采集与控制模块(2)、扭矩数据采集模块(3)、伺服电机驱动器(4)以及温度变送器(5)，所述的基座(1)上设有多个电机垫块(6)，电机垫块(6)上设有伺服电机(7)，伺服电机驱动器(4)经线路与伺服电机(7)相连接，基座(1)上且靠近伺服电机(7)的转动端处设有扭矩传感器固定座(8)。本发明能够方便在一定温度条件下对大扭矩制动器性能进行检测，有效提升检测效率和检测精度。

Description

模拟高温工况下的伺服电机制动器性能测试系统及方法

技术领域

本发明涉及一种永磁式电磁制动器扭矩检测技术领域，特别是模拟高温工况下的伺服电机制动器性能测试系统及方法。

背景技术

永磁式电磁制动器是一种新型的电磁制动器，利用永磁体产生的磁阻力摩擦制动，结构简单，制动转矩密度大，可靠性高。在自动化设备中，利用永磁制动器来进行伺服控制的装置应用越来越多，带来的安全操作问题也引起了更多的关注。例如，在机械系统中，伺服制动器的故障可能会引发错误的锁定或解锁动作，从而导致设备损坏或产品缺陷，带来的经济损失可能远超制动器的价值。永磁制动器性能的好坏直接关系到设备的安全与否。随着应用领域的不断扩展，对永磁制动器的安全可靠性、低噪声、低功耗、抗振能力、环境适应性等提出了更高要求，因此有必要考虑永磁制动器在不同环境温度下的制动性能及输出扭矩进行检测，传统的检测方法是将在永磁制动器放入烤箱内，加热到一定的温度，将永磁制动器取出来进行检测。检测的方法一般有两种，一种是将永磁制动器冷却至常温后进行检测，另一种则是将制动从烤箱取出后直接检测，两种方法都不能直接得出制动器在一定温度条件下的制动性能，而且由于仅仅加热被测永磁制动器本身，会带来装配上的困难。因此设计一种考虑温度影响的大扭矩永磁制动器检测系统与自动化的检测方法成为了行业内亟待解决的难题。

发明内容

本发明的目的在于，提供模拟高温工况下的伺服电机制动器性能测试系统及方法。本发明能够方便在一定温度条件下对大扭矩制动器性能进行检测，有效提升检测效率和检测精度。

本发明的技术方案：模拟高温工况下的伺服电机制动器性能测试系统，包括基座，基座上依次设有模拟温度数据采集与控制模块、扭矩数据采集模块、伺服电机驱动器以及温度变送器，所述的基座上设有多个电机垫块，电机垫块上设有伺服电机，伺服电机驱动器经线路与伺服电机相连接，基座上且靠近伺服电机的转动端处设有扭矩传感器固定座，扭矩传感器固定座上设有扭矩传感器，扭矩数据采集模块经线路与扭矩传感器相连接，扭矩传感器一端经联轴器与伺服电机相连接；所述的基座上设有底板，底板上设有夹具模块，夹具模块的轴经联轴器与扭矩传感器相连接，所述的底板上设有温度控制模块，温度控制模块包围夹具模块，温度控制模块内经温度变送器与模拟温度数据采集与控制模块相连接；所述的温度控制模块包括设置在底板上的外壳，外壳的内壁上设有保温层，所述的外壳外侧设有温度传感器，温度传感器的感应端伸入至外壳内，外壳内部两侧设有对流风扇，外壳内壁上设有加热棒。

上述的模拟高温工况下的伺服电机制动器性能测试系统中，所述的夹具模块包括设置在底板上的滑动机构，滑动机构上设有夹具主体，夹具主体的一侧设有轴承板，轴承板内设有扭矩轴承，扭矩轴承内设有输出轴，输出轴的一端经联轴器与扭矩传感器一端相连接，夹具主体的底部设有调节手柄，调节手柄与底板上的凹槽相配合。

前述的模拟高温工况下的伺服电机制动器性能测试系统中，所述的外壳侧部且靠近输出轴一侧设有开合门，开合门铰接在外壳上，两侧的开合门的门板上设有半圆孔，两侧的半圆孔组合成圆孔，输出轴穿过圆孔。

前述的模拟高温工况下的伺服电机制动器性能测试系统中，所述的基座底部设有多个卡槽，卡槽内设有基座垫脚。

前述的模拟高温工况下的伺服电机制动器性能测试系统中，所述的夹具主体两侧为肋板结构。

实现所述的模拟高温工况下的伺服电机制动器性能测试系统的方法，具体步骤如下：

S1：首先将制动器放置在夹具主体上，输出轴穿过制动器，启动伺服电机，伺服电机带动输出轴转动，扭矩传感器工作，将采集的数据传输给扭矩数据采集模块，所采集到的扭矩数据会进行分组取方差，根据所得出的前后两次的差值是否在允许范围内，进而控制伺服电机的停转；

S2：温度控制模块的外壳将制动器包围住，加热棒进行加热，对流风扇转动，实现外壳内的热空气交换与对流，温度传感器检测外壳内温度，其输出的数据通过温度变送器输入至模拟温度数据采集与控制模块，操作者能够通过显示屏幕了解到相应数据，同时模拟温度数据采集与控制模块向对流风扇、加热棒发送控制信号动态控制温度，实现温度的恒定控制，之后检测制动器的输出扭矩和制动性能；

S3：检测完成后，向伺服电机驱动器输出停止信号，使伺服电机停止转动，检测结束，紧接着对温度控制模块进行断电。

前述的模拟高温工况下的伺服电机制动器性能测试方法中，所述的温度控制模块正常工作，而伺服电机没有转动。这种情况则代表检测系统出现故障，如果这种情况持续则可能导致出现系统损坏的情况，此时扭矩传感器检测的数据，基本为0或者其算术平均值很小，则使温度控制模块停止工作，系统断电。

前述的模拟高温工况下的伺服电机制动器性能测试方法中，该检测方法可以实现自动检测与系统检测流程的自动判断与故障保护。

前述的模拟高温工况下的伺服电机制动器性能测试方法中，所述的检测方法与检测目的不同，可以设置不同的模拟温度模式，可以将温度模式设置成室温模式、恒温对流模式、温度冲击模式、循环温升变化模式，针对不同的检测目的，灵活调节。

与现有技术相比，本发明具有以下的优点：

1、在本发明中，将制动器设置在夹具模块内，伺服电机驱动器驱动伺服电机启动，带动夹具模块内的制动器转动，同时对加热棒加热，对流风扇转动，实现外壳内的热空气交换与对流，扭矩传感器将采集的数据输送给扭矩数据采集模块，模拟温度数据采集与控制模块向对流风扇、加热棒发送控制信号动态控制温度，实现温度的恒定控制，之后检测制动器的输出扭矩和制动性能；相比于传统检测需要将制动机进行加热再进行检测，本发明能够在加热时直接对制动器进行检测，大大提升了检测的便利性，能够有效提升检测精度，由于本发明针对的是体积较大的制动器，其自身重量较重，本发明也节省实验步骤，装配方便省力。

2、所述的基座底部设有多个卡槽，卡槽内设有基座垫脚，设置多个基座脚垫能够有效稳定的支撑基座，提升检测的稳定性。

3、所述的夹具主体两侧为肋板结构，提升夹具主体的结构强度和刚度，稳定支撑制动器。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为温度控制模块的结构示意图；

图3为外壳的结构示意图；

图4为夹具模块的示意图。

附图中的标记说明：1-基座，2-模拟温度数据采集与控制模块，3-扭矩数据采集模块，4-伺服电机驱动器，5-温度变送器，6-电机垫块，7-伺服电机，8-扭矩传感器固定座，9-扭矩传感器，10-底板，11-夹具模块，12-温度控制模块，13-外壳，14-保温层，15-温度传感器，16-对流风扇，17-加热棒，18-滑动机构，19-夹具主体，20-轴承板，21-扭矩轴承，22-输出轴，23-调节手柄，24-开合门，25-半圆孔，26-卡槽，27-基座垫脚。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明，但不作为对本发明限制的依据。

实施例：模拟高温工况下的伺服电机制动器性能测试系统，如图1和2所示，包括基座1，基座1上依次设有模拟温度数据采集与控制模块2、扭矩数据采集模块3、伺服电机驱动器4以及温度变送器5，所述的基座1上设有多个电机垫块6，电机垫块6上设有伺服电机7，伺服电机驱动器4经线路与伺服电机7相连接，基座1上且靠近伺服电机7的转动端处设有扭矩传感器固定座8，扭矩传感器固定座8上设有扭矩传感器9，扭矩数据采集模块3经线路与扭矩传感器9相连接，扭矩传感器9一端经联轴器与伺服电机7相连接；所述的基座1上设有底板10，底板10上设有夹具模块11，夹具模块11的轴经联轴器与扭矩传感器9相连接，所述的底板10上设有温度控制模块12，温度控制模块12包围夹具模块11，所述的夹具模块11包括设置在底板10上的滑动机构18，滑动机构18上设有夹具主体19，所述的夹具主体19两侧为肋板结构，提高夹具主体的强度和刚度，夹具主体19的一侧设有轴承板20，轴承板20内设有扭矩轴承21，扭矩轴承21内设有输出轴22，如图4所示，输出轴22的一端经联轴器与扭矩传感器9一端相连接，夹具主体19的底部设有调节手柄23，调节手柄23与底板10上的凹槽相配合；伺服电机驱动器控制伺服电机的启停，伺服电机、扭矩传感器以及被测制动器的中心同在一条直线上，伺服电机输出动力带动输出轴转动，进而带动制动器转动，扭矩传感器收集制动器的扭矩数据；温度控制模块12内经温度变送器5与模拟温度数据采集与控制模块2相连接；所述的温度控制模块12包括设置在底板10上的外壳13，如图3所示，外壳13的内壁上设有保温层14，所述的外壳13外侧设有温度传感器15，温度传感器15的感应端伸入至外壳13内，外壳13内部两侧设有对流风扇16，外壳16内壁上设有加热棒17，所述的对流风扇16与加热棒17同时工作，外壳13内形成一个有空气对流的保温空间；模拟温度数据采集与控制模块向对流风扇、加热棒发送控制信号动态控制温度，实现温度的恒定控制，之后检测制动器的输出扭矩和制动性能。本发明提出的检测系统的温度控制模块，可以实现在一定温度条件下，对检测大扭矩永磁制动器的性能进行实时检测，不在需要在烤箱内加热之后再检测，使检测流程更加简洁，检测结果更加的准确。加热棒、温度传感器以及对流风扇与外壳之间为间隙配合，便于拆卸和维修，加热棒布置在被测大扭矩永磁制动器的左、右、上三侧，对流风扇布置在左、右两侧，便于实现热空气的交换与对流。

所述的外壳13侧部且靠近输出轴22一侧设有开合门24，开合门24铰接在外壳13上，两侧的开合门24的门板上设有半圆孔25，两侧的半圆孔组合成圆孔，输出轴22穿过圆孔，设置圆孔便于输出轴伸出外壳，开合门为铰接连接方便门打开和关闭，方便温度控制模块的取放。所述的基座1底部设有多个卡槽26，卡槽26内设有基座垫脚27，设置多个基座脚垫能够有效稳定的支撑基座，提升检测的稳定性。外壳的尺寸要大于其内部的部件，保证夹具主体等部件与外壳之间有足够的空间。

实现权利要求所述的模拟高温工况下的伺服电机制动器性能测试系统的方法，具体步骤如下：S1：首先将制动器放置在夹具主体上，输出轴穿过制动器，启动伺服电机，伺服电机带动输出轴转动，扭矩传感器工作，将采集的数据传输给扭矩数据采集模块，所采集到的扭矩数据会进行分组取方差，根据所得出的前后两次的差值是否在允许范围内，进而控制伺服电机的停转；S2：温度控制模块的外壳将制动器包围住，加热棒进行加热，对流风扇转动，实现外壳内的热空气交换与对流，温度传感器检测外壳内温度，其输出的数据通过温度变送器输入至模拟温度数据采集与控制模块，操作者能够通过显示屏幕了解到相应数据，同时模拟温度数据采集与控制模块向对流风扇、加热棒发送控制信号动态控制温度，实现温度的恒定控制，之后检测制动器的输出扭矩和制动性能；S3：检测完成后，向伺服电机驱动器输出停止信号，使伺服电机停止转动，检测结束，紧接着对温度控制模块进行断电；所述的温度控制模块正常工作，而伺服电机没有转动。这种情况则代表检测系统出现故障，如果这种情况持续则可能导致出现系统损坏的情况，此时扭矩传感器检测的数据，基本为0或者其算术平均值很小，则使温度控制模块停止工作，系统断电；该检测方法可以实现自动检测与系统检测流程的自动判断与故障保护；所述的检测方法与检测目的不同，可以设置不同的模拟温度模式，可以将温度模式设置成室温模式、恒温对流模式、温度冲击模式、循环温升变化模式，针对不同的检测目的，灵活调节。

Claims (8)

1.模拟高温工况下的伺服电机制动器性能测试系统，包括基座（1），基座（1）上依次设有模拟温度数据采集与控制模块（2）、扭矩数据采集模块（3）、伺服电机驱动器（4）以及温度变送器（5），其特征在于：所述的基座（1）上设有多个电机垫块（6），电机垫块（6）上设有伺服电机（7），伺服电机驱动器（4）经线路与伺服电机（7）相连接，基座（1）上且靠近伺服电机（7）的转动端处设有扭矩传感器固定座（8），扭矩传感器固定座（8）上设有扭矩传感器（9），扭矩数据采集模块（3）经线路与扭矩传感器（9）相连接，扭矩传感器（9）一端经联轴器与伺服电机（7）相连接；所述的基座（1）上设有底板（10），底板（10）上设有夹具模块（11），夹具模块（11）的轴经联轴器与扭矩传感器（9）相连接，所述的底板（10）上设有温度控制模块（12），温度控制模块（12）包围夹具模块（11），温度控制模块（12）内经温度变送器（5）与模拟温度数据采集与控制模块（2）相连接；所述的温度控制模块（12）包括设置在底板（10）上的外壳（13），外壳（13）的内壁上设有保温层（14），所述的外壳（13）外侧设有温度传感器（15），温度传感器（15）的感应端伸入至外壳（13）内，外壳（13）内部两侧设有对流风扇（16），外壳（16）内壁上设有加热棒（17），所述的对流风扇（16）与加热棒（17）同时工作，外壳（13）内形成一个有空气对流的保温空间；所述的夹具模块（11）包括设置在底板（10）上的滑动机构（18），滑动机构（18）上设有夹具主体（19），夹具主体（19）的一侧设有轴承板（20），轴承板（20）内设有扭矩轴承（21），扭矩轴承（21）内设有输出轴（22），输出轴（22）的一端经联轴器与扭矩传感器（9）一端相连接，夹具主体（19）的底部设有调节手柄（23），调节手柄（23）与底板（10）上的凹槽相配合。

2.根据权利要求1所述的模拟高温工况下的伺服电机制动器性能测试系统，其特征在于：所述的外壳（13）侧部且靠近输出轴（22）一侧设有开合门（24），开合门（24）铰接在外壳（13）上，两侧的开合门（24）的门板上设有半圆孔（25），两侧的半圆孔组合成圆孔，输出轴（22）穿过圆孔。

3.根据权利要求1所述的模拟高温工况下的伺服电机制动器性能测试系统，其特征在于：所述的基座（1）底部设有多个卡槽（26），卡槽（26）内设有基座垫脚（27）。

4.根据权利要求1所述的模拟高温工况下的伺服电机制动器性能测试系统，其特征在于：所述的夹具主体（19）两侧为肋板结构。

5.实现权利要求1至4任一项所述的模拟高温工况下的伺服电机制动器性能测试系统的方法，其特征在于：具体步骤如下：

S1：首先将制动器放置在夹具主体上，输出轴穿过制动器，启动伺服电机，伺服电机带动输出轴转动，扭矩传感器工作，将采集的数据传输给扭矩数据采集模块，所采集到的扭矩数据会进行分组取方差，根据所得出的前后两次的差值是否在允许范围内，进而控制伺服电机的停转；

S2：温度控制模块的外壳将制动器包围住，加热棒进行加热，对流风扇转动，实现外壳内的热空气交换与对流，温度传感器检测外壳内温度，其输出的数据通过温度变送器输入至模拟温度数据采集与控制模块，操作者能够通过显示屏幕了解到相应数据，同时模拟温度数据采集与控制模块向对流风扇、加热棒发送控制信号动态控制温度，实现温度的恒定控制，之后检测制动器的输出扭矩和制动性能；

S3：检测完成后，向伺服电机驱动器输出停止信号，使伺服电机停止转动，检测结束，紧接着对温度控制模块进行断电。

6.根据权利要求5所述的模拟高温工况下的伺服电机制动器性能测试方法，其特征在于：所述的温度控制模块正常工作，而伺服电机没有转动，这种情况则代表检测系统出现故障，如果这种情况持续则导致出现系统损坏的情况，此时扭矩传感器检测的数据，基本为0或者其算术平均值很小，则使温度控制模块停止工作，系统断电。

7.根据权利要求5所述的模拟高温工况下的伺服电机制动器性能测试方法，其特征在于：该检测方法可以实现自动检测与系统检测流程的自动判断与故障保护。

8.根据权利要求5所述的模拟高温工况下的伺服电机制动器性能测试方法，其特征在于：所述的检测方法与检测目的不同，可以设置不同的模拟温度模式，可以将温度模式设置成室温模式、恒温对流模式、温度冲击模式、循环温升变化模式，针对不同的检测目的，灵活调节。