CN204374330U - 基于电机对拖的伺服驱动器测试系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种基于电机对拖的伺服驱动器测试系统，包括：测试模块和数据采集模块；其中，测试模块包括：测试伺服电机、加载伺服电机和加载伺服驱动器，测试伺服电机与加载伺服电机通过联轴器同轴连接，加载伺服电机与加载伺服驱动器电连接，加载伺服电机在测试伺服电机的拖动作用和加载伺服驱动器的控制作用下运行，待测伺服驱动器与测试伺服电机的电气连接，测试伺服电机在加载伺服电机的反作用力下运行，数据采集模块与加载伺服驱动器和待测伺服驱动器通过串行通信接口相连接。本实用新型的技术方案，在批量测试伺服驱动器产品的过程中，使得测试系统中设备的运行噪音有了显著的降低，产生的噪音能够符合国家相关标准。

Description

基于电机对拖的伺服驱动器测试系统

技术领域

本实用新型涉及一种伺服驱动器测试技术，尤其涉及一种基于电机对拖的伺服驱动器测试系统。

背景技术

伺服驱动器属于伺服系统的一部分，是用来控制伺服电机的一种控制器，其功能类似于变频器。伺服驱动器一般可以采用位置、速度和力矩三种控制方式，主要应用于需要精度定位的传动系统当中。随着伺服系统的大规模应用，对伺服驱动器的可靠性和稳定性要求越来越高。因此，为了提高伺服驱动器产品的合格率，在伺服驱动器包装之前必须对伺服驱动器进行检测和老化测试。

目前，行业内检测伺服驱动器产品功能和性能的方案主要为测功机，测功机包括磁滞式、磁粉式、涡电流式等多种测功机，分别是根据磁性体的磁滞现象、磁粉力矩技术原理和涡流损耗原理来产生转矩，进而完成对伺服驱动器产品的功能和性能测试；另外，在电机轴端增加惯量盘也是测试行业内常用来测试伺服驱动器产品功能和性能的一种方法，在电机加减速旋转时，利用惯量的作用，产生需要输出的力矩，进而完成测试。

然而，上述利用测功机或增加惯量盘方式来检测伺服驱动器产品功能和性能的方案，其设备运行过程噪音较高，产生的噪音不能满足国家的相关标准。

实用新型内容

本实用新型提供了一种基于电机对拖的伺服驱动器测试系统，其设备运行过程噪音较低，产生的噪音能够满足国家的相关标准，解决了现有技术测试装置中设备运行过程噪音高的问题。

本实用新型提供的一种基于电机对拖的伺服驱动器测试系统，包括：测 试模块和数据采集模块；

其中，所述测试模块，包括：测试伺服电机、加载伺服电机和加载伺服驱动器；

所述测试伺服电机与所述加载伺服电机通过联轴器同轴连接，所述加载伺服电机与所述加载伺服驱动器电连接，所述加载伺服电机在所述测试伺服电机的拖动作用和所述加载伺服驱动器的控制作用下运行；

待测伺服驱动器与所述测试伺服电机电连接，所述测试伺服电机在所述加载伺服电机的反作用力下运行，用于表征所述待测伺服驱动器的功能和性能；

所述数据采集模块与所述待测伺服驱动器通过串行通信接口相连接，所述数据采集模块用于获取所述测试模块测得的数据和发出运行指令。

在本实用新型的一实施例中，所述待测伺服驱动器与所述加载伺服驱动器之间通过共直流母线连接；所述共直流母线，用于将所述加载伺服驱动器和所述加载伺服电机产生的电能回馈给所述待测伺服驱动器。

在本实用新型的上述实施例中，所述基于电机对拖的伺服驱动器测试系统，还包括：功能显示模块；

所述功能显示模块，用于显示所述数据采集模块获取的所述测试模块测得的数据和发出的运行指令。

在本实用新型的上述实施例中，所述测试模块为至少一个，所述测试模块通过级联连接，每个测试模块用于测试一个待测伺服驱动器。

在本实用新型的上述实施例中，所述测试模块为126个。

本实用新型提供的基于电机对拖的伺服驱动器测试系统，通过联轴器连接测试伺服电机和加载伺服电机，使测试伺服电机和加载伺服电机对拖运行，这种电机对拖的连接方式，极大地降低了设备的运行噪音，使得测试系统产生的噪音完全符合了国家相关标准。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来 讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型基于电机对拖的伺服驱动器测试系统实施例一的结构示意图；

图2为本实用新型基于电机对拖的伺服驱动器测试系统实施例二的结构示意图。

附图标记说明：

10：待测伺服驱动器；

11：测试模块； 

12：数据采集模块；

13：功能显示模块；

111：测试伺服电机；

112：加载伺服电机；

113：加载伺服驱动器；

114：联轴器； 

2：共直流母线。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

伺服驱动器属于伺服系统的一部分，用于控制伺服电机，己被广泛应用于数控机床、包装机械、印染纺织机械、机器人等行业，以满足各种机械传动的需要。因此，随着伺服系统的大规模应用，对伺服驱动器的可靠性和稳定性要求越来越高，为了保证伺服驱动器的可靠与稳定，达到满意的合格率，避免在使用早期发生故障，需要对出产前的每一个伺服驱动器都进行测试，以使有问题的伺服驱动器在出厂前暴露出问题，防止其流入市场。

目前，在数控机床、包装机械、印染纺织机械、机器人等行业内，用于检测伺服驱动器产品性能的方案主要是测功机，主要包括磁滞式、磁粉式和 涡电流式，其中，磁滞式通过控制器提供激磁电流给磁滞测功机，磁滞测功机内部线圈通电时则产生磁力线，通过定子齿极、气隙、转子磁滞杯，形成一闭合磁路，由于磁力线在齿凸极部分分布较密，齿间分布较稀，当转子旋转时，磁滞杯上感应电势并产生涡流，涡流和磁场相互作用而产生转矩；类似的，磁粉测功机是根据磁粉力矩技术原理设计制造的制动式测功机，电涡流测功机利用涡流损耗的原理来产生转矩。因此，上述用于检测伺服驱动器产品的测功机在数控机床、包装机械、印染纺织机械、机器人等行业内，都有比较广泛的应用。

通常，借助于测功机对新设计出来的伺服驱动器产品进行测试，需要搭配电脑软件进行数据分析，但是这种测试方法只能一对一的进行，并且测试过程发热较高，即使有辅助的风冷或水冷却，通常也不能进行长时间测试，并且其设备成本很高，在产品成批量的检测时并不实用。

值得说明的是，行业内对于伺服驱动器产品的检测和老化测试，还有另一种方法，就是在电机轴端增加惯量盘，在电机加减速旋转时，利用惯量的作用，产生需要输出的力矩，一般这种方法，认为是瞬时的力矩输出方式，它只在电机启动和停止的瞬间有较大的扭矩输出，而其余时间，要么没有，要么小于设计需要的力矩。这种惯量盘的方式，造价较低，在大批量的产品检测老化应用较多，然而，其虽然适合对产品进行批量检测，但是其测试过程的弊端也较多，如其扭矩输出的不连续性、扭矩和转速不能同时兼顾、瞬时的动作过程无法对数据进行闭环监控等缺点。同时，电机带动惯量盘运行，在起停瞬间会产生较高的噪音，特别是在批量检测时，噪音已经超过国家相关标准。

综上所述，利用测功机和惯量盘方式检测伺服驱动器的方法会存在诸多不足，特别是使用时运行过程噪音较高的问题，产生的噪音无法满足国家的相关标准。

针对现有技术中存在的上述缺陷，本实用新型提供了一种基于电机对拖的伺服驱动器测试系统，能够显著的降低其运行过程中产生的噪音，满足国家关于噪音的相关标准。

图1为本实用新型基于电机对拖的伺服驱动器测试系统实施例一的结构示意图。如图1所示，本实用新型提供的一种基于电机对拖的伺服驱动器测 试系统，包括：测试模块11和数据采集模块12。

其中，测试模块11，包括：测试伺服电机111、加载伺服电机112和加载伺服驱动器113。具体的，测试伺服电机111的一端与加载伺服电机112通过联轴器114同轴连接，加载伺服电机112与加载伺服驱动器113电连接，加载伺服电机112在测试伺服电机111的拖动作用和加载伺服驱动器113的控制作用下运行。

待测伺服驱动器10与测试伺服电机111电连接，测试伺服电机111在加载伺服电机112的反作用力下运行，用于表征待测伺服驱动器10的性能。

数据采集模块12与加载伺服驱动器113和待测伺服驱动器10通过串行通信接口相连接，数据采集模块12用于获取测试模块11测得的数据和发出运行指令。

具体的，利用本实用新型提供的基于电机对拖的伺服驱动器测试系统对待测伺服驱动器产品进行测试，需要给整个测试系统供电时，只需给待测伺服驱动器10供电即可。由于待测伺服驱动器10与测试伺服电机111的一端电连接，测试伺服电机111的另一端与加载伺服电机112连接，因此，给待测伺服驱动器10供电时，待测伺服驱动器10会驱动测试伺服电机111工作，进而使测试伺服电机111以变速方式拖动加载伺服电机112运行，使加载伺服电机112在测试伺服电机111和加载伺服驱动器113的共同作用下输出连续可调的扭矩。与此同时，由于测试伺服电机111与加载伺服电机112通过联轴器114同轴连接，所以，加载伺服电机112又会反作用于测试伺服电机111，使测试伺服电机111在加载伺服电机112和待测伺服驱动器10的共同作用下运行，测试伺服电机111的运行情况能够表征待测伺服驱动器10的功能和性能。进一步的，数据采集模块12与加载伺服驱动器113和待测伺服驱动器10通过RS485串行通信接口相连接，数据采集模块12能够发出控制指令并获取测试模块11测得的数据，进而实现对待测伺服驱动器10检测的目的。

本实施例提供的基于电机对拖的伺服驱动器测试系统，通过联轴器连接测试伺服电机和加载伺服电机，使测试伺服电机和加载伺服电机对拖运行，这种电机对拖的连接方式，极大地降低了设备的运行噪音，使得测试系统产生的噪音完全符合了国家相关标准。

值得说明的是，在上述实施例中，测试伺服电机111连接的一端为被测端，用于检测待测伺服驱动器10的功能和性能。利用上述实施例提供的基于电机对拖的伺服驱动器测试系统对待测伺服驱动器10进行检测时，待测伺服驱动器10工作在转速或位置模式，而测试伺服电机111则按设定的转速带动加载伺服电机112进行对拖运转，或者按特定的指令进行起停、加减速等瞬态、稳态运行。

加载伺服电机112为整个测试系统的力矩输出端，加载伺服驱动器113工作于转矩模式，它的功能与现有技术中的磁滞测功机的功能类似，提供连续可调的输出扭矩，不同的是，利用加载伺服电机112和加载伺服驱动器113作为待测伺服驱动器10和测试伺服电机111的负载，使得所述基于电机对拖的伺服驱动器测试系统更适合进行长时间的加载测试，并且依据该测试系统本身的精度和定位能力，使其更适合进行瞬态和稳态等特性的测量。

图2为本实用新型基于电机对拖的伺服驱动器测试系统实施例二的结构示意图。实施例二在实施例一的基础上对基于电机对拖的伺服驱动器测试系统进行详细的说明，如图2所示，待测伺服驱动器10与加载伺服驱动器113之间通过共直流母线2连接；所述共直流母线2用于将加载伺服驱动器113和加载伺服电机112产生的电能回馈给待测伺服驱动器10。

具体的，在基于电机对拖的伺服驱动器测试系统中，给待测伺服驱动器10供电，待测伺服驱动器10会驱动测试伺服电机111运转，在联轴器114的作用下，加载伺服电机112处于被拖动的状态，以发电方式运行，进而通过加载伺服驱动器113，将加载伺服驱动器113和加载伺服电机112产生的电能通过共直流母线2回馈给测试端的待测伺服驱动器10。

因此，待测伺服驱动器10能够合理利用回馈来的能量，有效地减少了需要供给待测伺服驱动器10的能量。例如，若待测伺服驱动器10的工作功率为10瓦，而通过共直流母线2回馈给待测伺服驱动器10的能量是4瓦，此时只需要供给待测伺服驱动器6瓦的电量就可以使整个测试系统正常工作，节省了大量的电能消耗。进一步地，利用本实用新型提供的基于电机对拖的伺服驱动器测试系统对待测伺服驱动器进行测试，相同功率的待测伺服驱动器产品在每个检测周期的电量消耗，相比测功机或惯量盘方式至少能够节省1/3的电能。

本实施例提供的基于电机对拖的伺服驱动器测试系统，借助于共直流母线将加载伺服驱动器产生的热量回馈给待测伺服驱动器，不但解决了现有测试方案在测试过程中产热高的问题，而且合理利用了产生的能量，节省了大量电能。

进一步地，如图2所示，本实用新型提供的基于电机对拖的伺服驱动器测试系统，还包括：功能显示模块13。功能显示模块13，用于显示数据采集模块12获取的测试模块11测得的数据和发出的运行指令。

具体的，图2所示的基于电机对拖的伺服驱动器测试系统还配置了功能显示模块13，在本实施例中，通过测试模块11测试待测伺服驱动器10、数据采集模块12获取待测伺服驱动器10的性能参数数据以及借助于功能显示模块13对整个测试过程和测试数据进行直观的显示，实现了对整个测试过程的自动控制、过程检测和数据分析等功能，使测试、数据采集以及过程显示的功能集成为一体，智能化水平有了显著的提升。

值得说明的是，在实施例一和实施例二所示的基于电机对拖的伺服驱动器测试系统中，测试模块11为至少一个，并且测试模块11通过级联相连接，每个测试模块11用于测试一个待测伺服驱动器10，测试模块最多可为126个。

本实施例提供的基于电机对拖的伺服驱动器测试系统，可按照伺服驱动器在刺绣机系统的功能性能要求，编制测试软件，实现对单个待测伺服驱动器产品的测试，或者对多个待测伺服驱动器进行批量检测和老化测试。在本实施例的测试系统中，测试模块能够通过级联连接在一起，每个测试模块能够测试一个待测伺服驱动器，对于测试系统中测试模块的级联数量，受RS485串行通信接口的限制，最多可容纳126个测试模块同时进行测试，这个数量已经完全可以满足大批量生产的需求。

本实用新型提供的基于电机对拖的伺服驱动器测试系统，通过联轴器连接测试伺服电机和加载伺服电机，这种电机对拖的连接方式，极大地降低了设备的运行噪音，使得测试系统产生的噪音完全符合了国家相关标准。进一步地，采用共直流母线连接待测伺服驱动器和加载伺服驱动器，使加载伺服驱动器和加载伺服电机产生的电能得到了有效的利用，不仅解决了测试过程产热高的问题，还节省大量电能；通过功能显示模块直观的显示数据采集模 块获取的待测伺服驱动器性能指标数据，可以简便地判断出待测伺服驱动器是否合格；更进一步地，将多个测试模块级联，进而实现了同时对多个待测伺服器产品的测试。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (5)

1.一种基于电机对拖的伺服驱动器测试系统，其特征在于，包括：测试模块和数据采集模块；

其中，所述测试模块，包括：测试伺服电机、加载伺服电机和加载伺服驱动器；

所述测试伺服电机与所述加载伺服电机通过联轴器同轴连接，所述加载伺服电机与所述加载伺服驱动器电连接，所述加载伺服电机在所述测试伺服电机的拖动作用和所述加载伺服驱动器的控制作用下运行；

待测伺服驱动器与所述测试伺服电机电连接，所述测试伺服电机在所述加载伺服电机的反作用力下运行，用于表征所述待测伺服驱动器的功能和性能；

所述数据采集模块与所述加载伺服驱动器和所述待测伺服驱动器通过串行通信接口相连接，所述数据采集模块用于获取所述测试模块测得的数据和发出运行指令。

2.根据权利要求1所述的基于电机对拖的伺服驱动器测试系统，其特征在于，所述待测伺服驱动器与所述加载伺服驱动器之间通过共直流母线连接；所述共直流母线，用于将所述加载伺服驱动器和所述加载伺服电机产生的电能回馈给所述待测伺服驱动器。

3.根据权利要求2所述的基于电机对拖的伺服驱动器测试系统，其特征在于，还包括：功能显示模块；

所述功能显示模块，用于显示所述数据采集模块获取的所述测试模块测得的数据和发出的运行指令。

4.根据权利要求3所述的基于电机对拖的伺服驱动器测试系统，其特征在于，所述测试模块为至少一个，所述测试模块通过级联连接，每个测试模块用于测试一个待测伺服驱动器。

5.根据权利要求4所述的基于电机对拖的伺服驱动器测试系统，其特征在于，所述测试模块为126个。