CN103645064A - 数控机床进给轴机电耦合性能测试台 - Google Patents
数控机床进给轴机电耦合性能测试台 Download PDFInfo
- Publication number
- CN103645064A CN103645064A CN201310724883.6A CN201310724883A CN103645064A CN 103645064 A CN103645064 A CN 103645064A CN 201310724883 A CN201310724883 A CN 201310724883A CN 103645064 A CN103645064 A CN 103645064A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- code
- servo
- test board
- disc
- performance test
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Testing Of Devices, Machine Parts, Or Other Structures Thereof (AREA)
Abstract
数控机床进给轴机电耦合性能测试台,涉及数控机床伺服进给***的性能测试领域。它包括测试台台体、控制及驱动***、负载***和数据采集及分析***;测试台台体主要由高刚度灰铸铁构成,控制及驱动***主要由数控***、伺服驱动器、伺服电机、电源模块等组成,负载***主要由扭矩加载器、转轴、码盘组件等组成,数据采集及分析***主要由旋转编码器、编码器数据采集卡、扭矩传感器、伺服电机的电流、转速传感器、工控机组成。通过该测试台解决伺服***参数优化和伺服控制***与机械传动***的不匹配导致的失稳问题。
Description
技术领域
本发明涉及数控机床伺服进给***的性能测试领域,具体为一种数控机床进给轴机电耦合性能测试台。
背景技术
数据机床的伺服***参数优化是一个比较困难的问题,在机床的伺服***进行调试的过程中,***会给定一组调试轴的默认参数,但这些参数一般是为保证***正常运行而设置的比较保守的参数,不能满足高速、高效率的加工要求。另外,数控机床的振动也是数控机床调试中的一个难点。除了由于结构共振引起的振动,伺服控制***和机械传动***的不匹配导致的失稳也是一个主要因素。电机的输出力或扭矩是联系连接机械***与NC伺服***的唯一物理量,其时域频域特征直接影响到机械***的加工质量。机械***作为一个复杂的动力学***,其机械特性的实时变化会导致固有频率的实时变化,这就要求力矩的频率成分做出相应的变化避免***的失稳。然而,直接测量扭矩在工业生产中不易实现,如果研究得到伺服电流与电机输出扭矩之间的关系,就可以通过间接测量电流来得到扭矩,通过调整电流的频率分布,使电机输出扭矩与机械***相匹配就能实现高的加工质量;由此需要一个专用的数控机床进给轴机电耦合性能测试台,用于完成各参数测量。
发明内容
本发明的目的在于提供一种数控机床进给轴机电耦合性能测试台,用于完成参数测量,针对测量数据进行分析,得到伺服电流与电机输出扭矩之间的关系,进而解决伺服***参数优化和伺服控制***与机械传动***的不匹配导致的失稳问题。
本发明的目的是通过下述技术方案实现的:数控机床进给轴机电耦合性能测试台,包括测试台台体、控制及驱动***、负载***和数据采集及分析***;其特征在于:所述的控制及驱动***包括数控***、伺服驱动器及伺服电机;负载***包括扭矩加载器、转轴及码盘组件;数据采集及分析***包括旋转编码器、编码器内置的数据采集卡、扭矩传感器、伺服电机内置的电流、转速传感器及工控机;伺服电机、扭矩加载器、转轴、码盘组件、旋转编码器、扭矩传感器安装在测试台台体上;伺服电机通过中心转轴依次与扭矩传感器、第一编码器、码盘组件、第二编码器、扭矩加载器联接,伺服驱动器由数控***控制,驱动伺服电机带动测试台台体的转轴转动。
所述的码盘组件包括3个不同质量的码盘。每个码盘由两个半圆盘组成,通过螺栓联接紧固在转轴上,码盘两边设***盘支架。
所述的码盘及码盘支架通过测试台底座上的T型槽实现轴向位置的改变;码盘支架通过调整垫与测试台底座联接,实现各码盘高度的调节。
所述的转轴末端通过联轴器与扭矩加载器联接,在扭矩加载器的底座下面有调整垫。
所述的工控机通过高速计数卡采集旋转编码器的数据,通过专用扭矩传感器信号采集软件采集扭矩传感器的数据,将采集到的伺服电机的转速、输出扭矩、电流及码盘组件的转速、角度误差数据通过内置分析软件实现数据分析。
所述的数据采集及分析***,对伺服电机的转速、输出扭矩、电流及码盘组件的转速、角度误差数据进行时域和频域分析,根据制定的伺服参数优化指标,进行进给轴伺服***的参数优化。通过对控制信号和机械***的固有频率分析,判断伺服控制***与机械传动***的不匹配导致的失稳原因。
本发明的有益效果:
1、通过数控机床进给轴机电耦合性能测试台的数据测试及分析,可以进行为数据机床的伺服***参数优化提供参考依据。开发出合理的伺服参数优化流程及评价方法,设置合适的伺服参数,使机床在现有机械结构基础上,尽可能提高其动态性能;
2、通过数控机床进给轴机电耦合性能测试台的数据测试及分析,可以掌握伺服电流与电机输出扭矩之间时域频域关系,数控***参考指令与输入指令之间时域频域关系,伺服***输入参考指令与伺服输出电流之间的时域频域关系,数控指令和伺服参数对伺服电流主要频率成分的控制作用,机械特性实时变化情况下的控制策略等,消除或减少机床机电***互相作用导致的共振问题;
3、通过数控机床进给轴机电耦合性能测试台的数据测试及分析,可以揭示复杂机电***的耦合本质和规律,建立集成设计理论与方法,为数控机床及其它机电***的优化设计提供依据。
附图说明
图1是本发明的总体结构示意图。
图2是本发明的测试台主体结构主视图。
图3是本发明的测试台主体结构俯视图。
图中,1减振垫铁;2测试台台体;3电机支架;4伺服电机;5第一联轴器;6扭矩传感器;7第二联轴器;8第一编码器;9转轴前支架;10码盘;11码盘支架;12转轴;13转轴后支架;14第二编码器;15第三联轴器;16扭矩加载器;17工控机;18数控***;19伺服驱动器。
具体实施方式
一种数控机床进给轴机电耦合性能测试台,包括测试台台体2、控制及驱动***、负载***和数据采集及分析***;控制及驱动***包括数控***18、伺服驱动器19、伺服电机4及电源模块;负载***包括扭矩加载器16、转轴12及码盘组件;数据采集及分析***包括旋转编码器、编码器内置的数据采集卡、扭矩传感器6、伺服电机4内置的电流、转速传感器及工控机17。
其具体装配关系如图1至图3所示,测试台台体2由高刚度灰铸铁构成,测试台台体2通过12个减振垫铁1安装于地面,测试台台体2上端面设有T型槽结构,电机支架3、扭矩传感器6、转轴前支架9、码盘支架11、转轴后支架13、扭矩加载器16分别通过螺栓固定在测试台台体2上,转轴12放置在转轴前支架9、转轴后支架13上,通过轴承支撑,伺服电机4放置在电机支架3上,位于转轴12的一端,伺服电机4通过第一联轴器5与扭矩传感器6相连,扭矩传感器6通过第二联轴器7与第一编码器8相连。码盘组件包括3个不同质量的码盘10。每个码盘10由两个半圆盘组成,通过螺栓联接紧固在转轴12上,码盘10两边设***盘支架11,码盘支架13通过调整垫与测试台的底座联接,实现各码盘高度的调节。在转轴后支架13后部安装第二编码器14,第二编码器14通过第三联轴器15与扭矩加载器16相连,在扭矩加载器16的底座下面有调整垫,实现扭矩加载器输出轴与转轴的对中。
当操作数控***18时,指令通过伺服驱动器19控制伺服电机4转动,伺服电机4带动测试台台体的转轴12转动,同时控制扭矩加载器16可以实现负载的变化。三个码盘10的位置可以沿轴向变化,实现负载的调节。
工控机17通过高速计数卡采集第一编码器8、第二编码器14的数据,通过专用扭矩传感器信号采集软件采集扭矩传感器6的数据,采集到的伺服电机的转速、输出扭矩、电流及码盘的转速、角度误差数据等数据通过工控机17内置分析软件实现伺服参数最优化配置,通过测试负载惯量比对电机运行性能(主要是转速和转矩)的影响关系,改变转子***的传动刚度、质量分布和阶数,调节伺服参数,测试不同位置编码器的响应信号,研究机械***与伺服***的匹配性,伺服优化评价指标的建立,伺服优化流程的优化。还可以实现数控***、伺服***和机械***之间的多层次耦合关系,包括伺服电流与电机输出扭矩之间时域频域关系,数控***参考指令与输入指令之间时域频域关系,伺服***输入参考指令与伺服输出电流之间的时域频域关系,数控指令和伺服参数对伺服电流主要频率成分的控制作用,机械特性实时变化情况下的控制策略。
Claims (6)
1.数控机床进给轴机电耦合性能测试台,包括测试台台体、控制及驱动***、负载***和数据采集及分析***;其特征在于:所述的控制及驱动***包括数控***、伺服驱动器及伺服电机;负载***包括扭矩加载器、转轴及码盘组件;数据采集及分析***包括旋转编码器、编码器内置的数据采集卡、扭矩传感器、伺服电机内置的电流、转速传感器及工控机;伺服电机、扭矩加载器、转轴、码盘组件、旋转编码器、扭矩传感器安装在测试台台体上;伺服电机通过中心转轴依次与扭矩传感器、第一编码器、码盘组件、第二编码器、扭矩加载器联接,伺服驱动器由数控***控制,驱动伺服电机带动测试台台体的转轴转动。
2.按照权利要求1所述的数控机床进给轴机电耦合性能测试台,其特征在于:所述的码盘组件包括3个不同质量的码盘;每个码盘由两个半圆盘组成,通过螺栓联接紧固在转轴上,码盘两边设***盘支架。
3.按照权利要求2所述的数控机床进给轴机电耦合性能测试台,其特征在于:所述的码盘及码盘支架通过测试台底座上的T型槽实现轴向位置的改变;码盘支架通过调整垫与测试台底座联接,实现各码盘高度的调节。
4.按照权利要求1所述的数控机床进给轴机电耦合性能测试台,其特征在于:所述的转轴末端通过联轴器与扭矩加载器联接,在扭矩加载器的底座下面有调整垫。
5.按照权利要求1所述的数控机床进给轴机电耦合性能测试台,其特征在于:所述的工控机通过高速计数卡采集旋转编码器的数据,通过专用扭矩传感器信号采集软件采集扭矩传感器的数据,将采集到的伺服电机的转速、输出扭矩、电流及码盘组件的转速、角度误差数据通过内置分析软件实现数据分析。
6.按照权利要求1所述的数控机床进给轴机电耦合性能测试台,其特征在于:所述的数据采集及分析***,对伺服电机的转速、输出扭矩、电流及码盘组件的转速、角度误差数据进行时域和频域分析,根据制定的伺服参数优化指标,进行进给轴伺服***的参数优化;通过对控制信号和机械***的固有频率分析,判断伺服控制***与机械传动***的不匹配导致的失稳原因。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201310724883.6A CN103645064A (zh) | 2013-12-25 | 2013-12-25 | 数控机床进给轴机电耦合性能测试台 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201310724883.6A CN103645064A (zh) | 2013-12-25 | 2013-12-25 | 数控机床进给轴机电耦合性能测试台 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN103645064A true CN103645064A (zh) | 2014-03-19 |
Family
ID=50250316
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201310724883.6A Pending CN103645064A (zh) | 2013-12-25 | 2013-12-25 | 数控机床进给轴机电耦合性能测试台 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN103645064A (zh) |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104834271A (zh) * | 2015-06-03 | 2015-08-12 | 上海理工大学 | 基于动刚度评价的直接进给轴伺服参数优化方法 |
CN105092228A (zh) * | 2015-08-26 | 2015-11-25 | 华中科技大学 | 一种传动切换装置 |
CN105574058A (zh) * | 2014-11-06 | 2016-05-11 | 财团法人资讯工业策进会 | 工具机耗电量预测***与方法 |
CN106197980A (zh) * | 2016-08-01 | 2016-12-07 | 四川绵阳三力股份有限公司 | 一种轴类旋转刚度检测设备 |
CN109542045A (zh) * | 2018-12-21 | 2019-03-29 | 机械工业仪器仪表综合技术经济研究所 | 数控机床预测性维护标准测试床及操作方法 |
CN112179593A (zh) * | 2020-08-28 | 2021-01-05 | 武汉华中数控股份有限公司 | 一种伺服***静态刚度测试台及测试方法 |
CN113732784A (zh) * | 2021-08-23 | 2021-12-03 | 深圳华数机器人有限公司 | 数控机床的伺服电机的选型匹配方法 |
CN114705984A (zh) * | 2022-03-25 | 2022-07-05 | 浙江工业大学 | 小型外转子电机性能测试综合实验*** |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1869625A (zh) * | 2006-06-30 | 2006-11-29 | 中国船舶重工集团公司第七一一研究所 | 伺服电机式动态扭矩发生***及其方法 |
US20070229018A1 (en) * | 2006-03-29 | 2007-10-04 | Mitchell Lawrence H | Brushless servo motor tester |
CN101493684A (zh) * | 2008-01-25 | 2009-07-29 | 沈阳高精数控技术有限公司 | 伺服动态测试仪及其测试方法 |
CN202091296U (zh) * | 2011-04-12 | 2011-12-28 | 佳木斯大学 | 电液复合伺服驱动*** |
CN102519693A (zh) * | 2011-12-02 | 2012-06-27 | 哈尔滨工业大学 | 交流永磁伺服***机械谐振抑制功能测试平台 |
CN202735779U (zh) * | 2012-06-13 | 2013-02-13 | 沈阳机床(集团)有限责任公司 | 一种基于编码器数据采集的数控机床性能分析*** |
CN103076566A (zh) * | 2012-12-27 | 2013-05-01 | 上海交通大学 | 一种对拖加载低速电机测试装置 |
-
2013
- 2013-12-25 CN CN201310724883.6A patent/CN103645064A/zh active Pending
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20070229018A1 (en) * | 2006-03-29 | 2007-10-04 | Mitchell Lawrence H | Brushless servo motor tester |
CN1869625A (zh) * | 2006-06-30 | 2006-11-29 | 中国船舶重工集团公司第七一一研究所 | 伺服电机式动态扭矩发生***及其方法 |
CN101493684A (zh) * | 2008-01-25 | 2009-07-29 | 沈阳高精数控技术有限公司 | 伺服动态测试仪及其测试方法 |
CN202091296U (zh) * | 2011-04-12 | 2011-12-28 | 佳木斯大学 | 电液复合伺服驱动*** |
CN102519693A (zh) * | 2011-12-02 | 2012-06-27 | 哈尔滨工业大学 | 交流永磁伺服***机械谐振抑制功能测试平台 |
CN202735779U (zh) * | 2012-06-13 | 2013-02-13 | 沈阳机床(集团)有限责任公司 | 一种基于编码器数据采集的数控机床性能分析*** |
CN103076566A (zh) * | 2012-12-27 | 2013-05-01 | 上海交通大学 | 一种对拖加载低速电机测试装置 |
Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105574058A (zh) * | 2014-11-06 | 2016-05-11 | 财团法人资讯工业策进会 | 工具机耗电量预测***与方法 |
CN104834271A (zh) * | 2015-06-03 | 2015-08-12 | 上海理工大学 | 基于动刚度评价的直接进给轴伺服参数优化方法 |
CN104834271B (zh) * | 2015-06-03 | 2017-08-25 | 上海理工大学 | 基于动刚度评价的直接进给轴伺服参数优化方法 |
CN105092228A (zh) * | 2015-08-26 | 2015-11-25 | 华中科技大学 | 一种传动切换装置 |
CN105092228B (zh) * | 2015-08-26 | 2017-07-18 | 华中科技大学 | 一种传动切换装置 |
CN106197980A (zh) * | 2016-08-01 | 2016-12-07 | 四川绵阳三力股份有限公司 | 一种轴类旋转刚度检测设备 |
CN109542045A (zh) * | 2018-12-21 | 2019-03-29 | 机械工业仪器仪表综合技术经济研究所 | 数控机床预测性维护标准测试床及操作方法 |
CN112179593A (zh) * | 2020-08-28 | 2021-01-05 | 武汉华中数控股份有限公司 | 一种伺服***静态刚度测试台及测试方法 |
CN113732784A (zh) * | 2021-08-23 | 2021-12-03 | 深圳华数机器人有限公司 | 数控机床的伺服电机的选型匹配方法 |
CN114705984A (zh) * | 2022-03-25 | 2022-07-05 | 浙江工业大学 | 小型外转子电机性能测试综合实验*** |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN103645064A (zh) | 数控机床进给轴机电耦合性能测试台 | |
CN103308338B (zh) | 一种基于三自由度并联机构的机床加载装置及加载试验方法 | |
CN203894596U (zh) | 数控机床加工状态多参数在线主动监控*** | |
CN102975119B (zh) | 一种数控外圆磨床运行及工艺状态监控与诊断*** | |
CN102156033B (zh) | 一种数控机床扭转振动模态的测量装置及其测量方法 | |
CN102275093B (zh) | 基于五轴数控***的工件测量*** | |
CN106769021A (zh) | 一种工业机器人动力单元可靠性试验台 | |
CN103823409A (zh) | 数控机床加工状态多参数在线主动监控***及其实现方法 | |
CN102866030A (zh) | 一种五轴联动机床加载试验装置及加载试验方法 | |
CN105353726A (zh) | 一种电子压装机专用控制器及控制方法 | |
CN201638082U (zh) | 伺服***性能试验台 | |
CN206002306U (zh) | 丝杠、导轨应用***模拟工况实验台 | |
CN104807660A (zh) | 一种数控磨床进给***可靠性试验装置 | |
CN102221825B (zh) | 一种模具制造的数控加工方法及控制*** | |
CN106873524A (zh) | 一种基于pc的数控机床全闭环控制*** | |
CN203940993U (zh) | 数控车床主轴可靠性加载试验装置 | |
CN104731088A (zh) | 一种测试滚珠丝杠副控制方法性能的方法 | |
CN205103029U (zh) | 一种适用于多型号精密减速器集成性能检测的测试装置 | |
CN105572588A (zh) | 伺服电机检测装置 | |
CN115291565A (zh) | 一种机床数字孪生*** | |
CN213022299U (zh) | 一种滚珠丝杠副加速退化试验平台 | |
CN202010918U (zh) | 一种数控机床扭转振动模态的测量装置 | |
CN204286347U (zh) | 一种主轴动态回转精度测试*** | |
CN104460513A (zh) | 双转台五轴机床体积误差补偿装置 | |
CN203941016U (zh) | 一种伺服进给机构性能测试试验装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20140319 |