CN108469349A - 全自动电动工具性能测试四轴机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明属于电动工具测试领域，涉及一种全自动电动工具性能测试四轴机器人。它解决了现有技术中在测试电动工具性能时不能有效把控控制变量的技术问题。它包括机架、驱动架和控制器，驱动架上设置有安装台，安装台上设置有第一驱动机构、第二驱动机构和第三驱动机构，安装台上可旋转连接有缓冲机构及安装在缓冲机构上的电动工具夹持模具，机架上设置有至少一个与机架可拆卸连接的试样夹持组件。与现有的技术相比，本发明可严格控制电动工具的负载变量且可实现多方位测试。
Description
技术领域
本发明属于电动工具测试技术领域，尤其是涉及一种全自动电动工具性能测试四轴机器人。
背景技术
电动工具是日常生活中常用的工具，例如切割、打孔、抛光等，其中电动工具的寿命是衡量电动工具质量的重要指标，在正常工作载荷下，电动工具持续作业以测得电动工具的实用寿命，给消费者提供购买参考。通常通过人工方式持续使用电动工具来测得电动工具寿命，但随着电动工具工艺的发展，电动工具寿命越来越长，一般人工测试难以满足测试要求。故采用机械设备夹持电动工具以模仿人使用电动工具以测得使用寿命。电动工具寿命受外界因素影响较大，需要控制变量以及多角度模拟电动工具工作状况，以测得更为贴近实验数据。而在现有技术中，测试设备往往具有测试方向单一，工作载荷不稳定等因素，导致测得寿命数据远偏离实际值。
发明内容
本发明的目的是针对上述问题，提供一种全自动电动工具性能测试四轴机器人。
为达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：本全自动电动工具性能测试四轴机器人，包括机架、驱动架和控制器，所述的驱动架上设置有安装待检测电动工具的安装台，所述的驱动架可滑动连接在机架上且连接有第一驱动机构，所述的驱动架上设置有能驱动安装台沿水平方向直线往复运动的第二驱动机构，所述的第二驱动机构驱动方向与第一驱动机构驱动方向相垂直，所述的第二驱动机构上设置有能驱动安装台沿竖直方向直线往复运动的第三驱动机构，所述的安装台与第三驱动机构连接，所述的安装台上可旋转连接有缓冲机构及安装在缓冲机构上的电动工具夹持模具，所述的机架上设置有至少一个与机架可拆卸连接的试样夹持组件。
在上所述的全自动电动工具性能测试四轴机器人中，第二驱动机构包括传动架，所述的第三驱动机构6包括上固定板和下固定板，所述的上固定板和下固定板之间沿竖直方向设置有若干导向杆，所述的安装台可滑动连接在导向杆上，所述的上固定板和下固定板之间还设置有与导向杆平行的第三螺杆，所述的第三螺杆连接有第三旋转驱动器，所述的第三螺杆上螺接有传动螺母，所述的传动螺母与安装台通过拉力传感器连接，所述的传动螺母上设置有导向板，所述的导向板两端分别与导向杆滑动连接。
在上所述的全自动电动工具性能测试四轴机器人中，安装台包括底板，所述的底板上设置有两块与导向杆滑动连接的滑动板，所述的导向板设置在两块滑动板之间且其中任意一块滑动板与拉力传感器固定连接。
在上所述的全自动电动工具性能测试四轴机器人中，底板远离第三驱动机构的一侧设置有换向箱，所述的换向箱中可旋转连接有旋转轴，所述的旋转轴通过涡轮蜗杆副与第四旋转驱动器相连，所述的旋转轴轴线垂直于底板，所述的旋转轴远离第三驱动机构的一端与缓冲机构固定连接。
在上所述的全自动电动工具性能测试四轴机器人中，缓冲机构包括旋转架和缓冲板，所述的旋转架与安装台可旋转连接，所述的旋转架中设置有若干滑杆，所述的缓冲板上沿滑杆轴线方向设置有两块挡板，所述的挡板可滑动连接在滑杆上，两块挡板靠近旋转架的一侧设置有缓冲弹性件，所述的缓冲弹性件两端分别抵靠在挡板和旋转架上。
在上所述的全自动电动工具性能测试四轴机器人中，第一驱动机构包括固定板，所述的固定板与机架固定连接，所述的固定板靠近驱动架的一侧设置有第一螺杆，所述的第一螺杆上连接有第一螺母，所述的第一螺母与驱动架固定连接，所述的第一螺杆连接有第一旋转驱动器。
在上所述的全自动电动工具性能测试四轴机器人中，第一螺杆两侧设置有与固定板固定连接的第一直线导轨，所述的第一直线导轨上可滑动连接有支撑在驱动架两侧的第一滑块，所述的第一滑块固定连接在驱动架上。
在上所述的全自动电动工具性能测试四轴机器人中，固定板外侧均匀设置有若干调节块，所述的调节块包括可调节连接在固定板上的连接部，所述的连接部靠近第一直线导轨的一侧设置有调节部，所述的调节部靠近第一直线导轨的一侧设有调节面且调整面抵靠在第一直线导轨上。
在上所述的全自动电动工具性能测试四轴机器人中，驱动架远离第一驱动机构的一侧设置有驱动槽，所述的驱动槽中水平设置有第二螺杆，所述的第二螺杆与第一螺杆垂直，所述的第二螺杆上螺纹连接有传动架，所述的第三驱动机构固定连接在传动架上，所述的第二螺杆连接有第二旋转驱动器，所述的传动架包括第一管体，所述的第一管体中设置有螺纹并与第二螺杆螺接，所述的第一管体两侧设置有第二管体，所述的第二管体中穿设有固定连接在传动架上的导向柱，两个第二管体与第一管体平行。
在上所述的全自动电动工具性能测试四轴机器人中，试样夹持组件包括夹持架，所述的夹持架上平行设置有若干下辊筒和若干上辊筒，所述的下辊筒或上辊筒连接有转动驱动器，所述的夹持架上还设置有竖直导向杆，所述的上辊筒可沿导向杆向远离或靠近下辊筒的方向移动，所述的夹持架上设置有试样定位块，所述的试样定位块可与夹持架固定连接。
与现有的技术相比，本发明的优点在于：
1、可模仿水平钻孔、顶面钻孔、侧壁钻孔等不同的使用状态，模拟电工工具不同角度钻孔，所测得的实用寿命更加贴近与实际使用寿命。
2、缓冲机构的设置可以模仿人在使用时的上限力量，避免驱动机构驱动电动工具时，作用在电动工具上的负载过大，使电工工具处于超负荷工作，导致所测得的实用寿命偏离实际寿命。
3、驱动机构驱动电动工具钻孔试样，保证钻孔力道、速度均匀，保证寿命测试的准确性。
4、测试范围广泛，更改安装台夹持模具，即可通过本发明完成仿造人使用电动工具工作，测试不同电动工具的使用寿命。
附图说明
图1是本发明提供的结构示意图。
图2是本发明提供的另一个角度结构示意图。
图3是本发明提供的第一驱动机构结构示意图。
图4是本发明提供的第二驱动机构结构示意图。
图5是本发明提供的第三驱动机构结构示意图。
图中，机架1、驱动架2、安装台3、第一驱动机构4、第二驱动机构5、第三驱动机构6、缓冲机构7、试样夹持组件8、上固定板9、下固定板10、导向杆11、第三螺杆12、第三旋转驱动器13、传动螺母14、导向板15、底板16、滑动板17、换向箱18、旋转轴19、第四旋转驱动器20、旋转架21、缓冲板22、滑杆23、挡板24、缓冲弹性件25、固定板26、第一螺杆27、第一螺母28、第一旋转驱动器29、第一直线导轨30、第一滑块31、调节块32、连接部33、调节部34、调整面35、驱动槽36、第二螺杆37、第二旋转驱动器38、第一管体39、第二管体40、导向柱41、夹持架42、下辊筒43、上辊筒44、竖直导向杆45、传动架48、拉力传感器49。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
如图1-2所示，本全自动电动工具性能测试四轴机器人，包括机架1、驱动架2和控制器，所述的驱动架2上设置有安装待检测电动工具的安装台3，驱动架2可滑动连接在机架1上且连接有第一驱动机构4，所述的驱动架2上设置有能驱动安装台3沿水平方向直线往复运动的第二驱动机构5，所述的第二驱动机构5驱动方向与第一驱动机构4驱动方向相垂直，所述的第二驱动机构5上设置有能驱动安装台3沿竖直方向直线往复运动的第三驱动机构6，所述的安装台3与第三驱动机构6连接，所述的安装台3上可旋转连接有缓冲机构7及安装在缓冲机构7上的电动工具夹持模具，所述的机架1上设置有至少一个与机架1可拆卸连接的试样夹持组件8，电动工具固定安装在安装台3上且与控制器连接。
当夹持机构8设置在底面或者顶部时，本发明可测试电动工具对于顶面或底面作业时的寿命。第一驱动机构4、第二驱动机构5和第三驱动机构6先后驱动或同时驱动安装台3向远离夹持组件方向移动回到零点，将待测电动工具固定安装在安装台3上并与控制器相连，第一驱动机构4驱使驱动架2带动安装台3向靠近试样夹持组件8方向移动使得电动工具钻头投影落入试样范围内，第二驱动架5驱动安装台3横向移动使得电动工具钻头移动到试样板打孔点的上方，第三驱动机构6驱动电动工具向靠近试样方向移动实现钻孔作业，电动工具钻到一定深度后停止下钻，控制器记录钻孔时间。第三驱动机构6驱动电动工具向远离试样方向运动到一定高度，第二驱动器5带动电动工具运动到下一钻孔点，第三驱动机构6驱动电动工具下潜进行第二次钻孔。
当第一排钻孔点完成钻孔实验后，试样夹持组件8驱动试样向驱动架2方向运动一步，第二驱动机构5和第三驱动机构6驱动电动工具开始新一轮钻孔试验，直到电动工具损坏，控制器将所述钻孔时间相加得出电动工具寿命。其中控制器可以是PC机，也可以是带有显示屏的PLC、单片机等可编程逻辑控制器。
具体的，第二驱动机构5包括传动架48，所述的第三驱动机构6包括上固定板9和下固定板10，所述的上固定板9和下固定板10之间沿竖直方向设置有若干导向杆11，所述的安装台3可滑动连接在导向杆11上，所述的上固定板9和下固定板10之间还设置有与导向杆11平行的第三螺杆12，所述的第三螺杆12连接有第三旋转驱动器13，所述的第三螺杆12上螺接有传动螺母14，所述的传动螺母14与安装台3通过拉力传感器49连接，所述的传动螺母14上设置有导向板15，所述的导向板15两端分别与导向杆11滑动连接。
第三旋转驱动器13驱动第三螺杆12转动并驱动传动螺母14带动安装台3沿导向杆11来回往复运动，实现电动工具靠近或远离试样的动作。当电动工具进行钻孔作业时，试样对于电工工具的反作用力通过安装台3传递到拉力传感器49，拉力传感器49实时检测电动工具所受的反作用力。当反作用力小于预设值时，控制器加快电动工具钻孔速度，以提高电工工具所受反作用力，使得电动工具在测试过程中，所受阻力保持不变，保证电动工具在同等载荷下完成寿命测试。当拉力传感器49测得反作用力大于预设值时，控制器降低电动工具钻孔速度或停止推进，以达到保护电动工具不在超负荷状态下工作，保证所测得数据贴近电动工具正常使用数值。
当拉力传感器49检测到反作用力时，控制器开始计算钻孔时间，当拉力传感器49检测到反作用力消失时，停止计时，当电工工具失效，统计电动工具实际钻孔时间得出电动工具使用寿命。
当夹持组件8设置在机架侧面时，本发明可测试电动工具对侧面工作时的实用寿命。操作使用原理基本与夹持组件8设置在底面或顶部时相同，不同点在于，第二驱动机构5所运动方向为吃刀方向，第三驱动机构6所运动方向为钻孔点旋转移动方向。
所述电动工具夹持模具可根据实际电动工具设计，在不同电动工具进行测试时跟换不同的电动工具夹持模具，以达到测试切割机，打磨机等电动工具的效果，拓宽本发明使用范围。利用第一驱动机构4、第二驱动机构5和第三驱动机构6使安装在安装台3上的电动工具与试样发生接触和相对位移，实现模拟工作以及测得仿生使用寿命数据。
优选地，安装台3包括底板16，所述的底板16上设置有两块与导向杆11滑动连接的滑动板17，所述的导向板15设置在两块滑动板17之间且其中任意一块滑动板17与拉力传感器固定连接。底板16远离第三驱动机构6的一侧设置有换向箱18，所述的换向箱18中可旋转连接有旋转轴19，所述的旋转轴19通过涡轮蜗杆副或齿轮副与第四旋转驱动器20相连，所述的旋转轴19轴线垂直于底板16，所述的旋转轴19远离第三驱动机构6的一端与缓冲机构7固定连接。
具体的，缓冲机构7包括旋转架21和缓冲板22，所述的旋转架21与安装台3可旋转连接，所述的旋转架21中设置有若干滑杆23，所述的缓冲板22上沿滑杆23轴线方向设置有两块挡板24，所述的挡板24可滑动连接在滑杆23上，两块挡板24靠近旋转架21的一侧设置有缓冲弹性件25，所述的缓冲弹性件25两端分别抵靠在挡板24和旋转架21上。当电动工具与试样接触时，试样作用于电动工具的反作用力传递到缓冲机构7，当反作用力过大时，缓冲弹性件25吸收部分反作用力，减少对电动工具的冲击，防止电动工具出现过大的负载对电动工具产生非正常使用的伤害，从而产生低于正常使用寿命的测试值。其中缓冲弹性件25可以是螺旋弹簧，也可以是金属弹片。
进一步，第一驱动机构4包括固定板26，所述的固定板26与机架1固定连接，所述的固定板26靠近驱动架2的一侧设置有第一螺杆27，所述的第一螺杆27上连接有第一螺母28，所述的第一螺母28与驱动架2固定连接，所述的第一螺杆27连接有第一旋转驱动器29。第一螺杆27两侧设置有与固定板26固定连接的第一直线导轨30，所述的第一直线导轨30上可滑动连接有支撑在驱动架2两侧的第一滑块31，所述的第一滑块31固定连接在驱动架2上。
第一旋转驱动器29驱动第一螺杆27旋转并带动第一螺母28移动，第一螺母28带动驱动架2沿第一直线导轨30移动，第一滑块31可滑动连接在第一直线导轨30上，在起到对驱动架2支撑作用的同时，防止驱动架2在受驱动移动过程中由于阻力等外界因素形成扭力，损伤第一螺母28，且进一步防止将扭力传递到电动工具的工作部件，对电动工具造成非正常实用损伤。
优选地，固定板26外侧均匀设置有若干调节块32，所述的调节块32包括可调节连接在固定板26上的连接部33，所述的连接部33靠近第一直线导轨30的一侧设置有调节部34，所述的调节部34靠近第一直线导轨30的一侧设有调节面且调整面35抵靠在第一直线导轨30上。调整部34的调整面35为平面，第一直线导轨30上设置由与所述调整面相对应的平面，以调整部34的调整面作为安装第一直线导轨30的安装基准，能快速装配第一直线导轨30，且能保证两各第一直线导轨30的平行度。在驱动架2运动的过程中，由于调节块32始终抵靠在第一直线导轨30上，确保第一直线导轨30的相对位置。避免驱动架2在运动过程中出现唯一偏差。
具体的，驱动架2远离第一驱动机构4的一侧设置有驱动槽36，所述的驱动槽36中水平设置有第二螺杆37，所述的第二螺杆37与第一螺杆27垂直，所述的第二螺杆37上螺纹连接有传动架48，所述的第三驱动机构6固定连接在传动架48上，所述的第二螺杆37连接有第二旋转驱动器38，所述的传动架48包括第一管体39，所述的第一管体39中设置有螺纹并与第二螺杆37螺接，所述的第一管体39两侧设置有第二管体40，所述的第二管体40中穿设有固定连接在传动架48上的导向柱41，两个第二管体40与第一管体39平行。传动架48通过上下两个导向柱41来确保传动架48在运动过程中，始终保持与机架的相对角度，同时分担传动架48在运动过程中出现的扭力，减少传动架48变形量，进一步保证了电动工具在测试时的工作平稳性和稳定性，利好于测试电动工具寿命的检测值。
优选地，试样夹持组件8包括夹持架42，所述的夹持架42上平行设置有若干下辊筒43和若干上辊筒44，所述的下辊筒43或上辊筒44连接有转动驱动器，所述的夹持架42上还设置有竖直导向杆45，所述的上辊筒44可沿竖直导向杆45向远离或靠近下辊筒43的方向移动，所述的夹持架42上设置有试样定位块，所述的试样定位块可与夹持架42固定连接。
在电动工具完成一排测试点作业时，转动驱动器驱动上辊筒44或上辊筒43带动式样向前运动一步，实现自动上下料，提高自动化程度，进一步解放劳动力。在电动工具作业时，试样定位块始终抵靠在穿设在上辊筒44和下辊筒43之间的试样，保证试样不能发生位置移动，减少电动工具工作部件所受扭力。其中上辊筒44和下辊筒43的形状可根据试样的表面形状而定，以实现试样的多样化，使所测得的电动工具使用寿命更贴合实际。
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机架1、驱动架2、安装台3、第一驱动机构4、第二驱动机构5、第三驱动机构6、缓冲机构7、试样夹持组件8、固定板9、固定板10、导向杆11、第三螺杆12、第三旋转驱动器13、传动螺母14、导向板15、底板16、滑动板17、换向箱18、旋转轴19、第四旋转驱动器20、旋转架21、缓冲板22、滑杆23、挡板24、缓冲弹性件25、固定板26、第一螺杆27、第一螺母28、第一旋转驱动器29、第一直线导轨30、第一滑块31、调节块32、连接部33、调节部34、调整面35、驱动槽36、第二螺杆37、第二旋转驱动器38、第一管体39、第二管体40、导向柱41、夹持架42、下辊筒43、上辊筒44、竖直导向杆45、传动架48、拉力传感器49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 (10)
1.一种全自动电动工具性能测试四轴机器人，包括机架(1)、驱动架(2)和控制器，所述的驱动架(2)上设置有安装待检测电动工具的安装台(3)，其特征在于，所述的驱动架(2)可滑动连接在机架(1)上且连接有第一驱动机构(4)，所述的驱动架(2)上设置有能驱动安装台(3)沿水平方向直线往复运动的第二驱动机构(5)，所述的第二驱动机构(5)驱动方向与第一驱动机构(4)驱动方向相垂直，所述的第二驱动机构(5)上设置有能驱动安装台(3)沿竖直方向直线往复运动的第三驱动机构(6)，所述的安装台(3)与第三驱动机构(6)连接，所述的安装台(3)上可旋转连接缓冲机构(7)及安装在缓冲机构(7)上的电动工具夹持模具，所述的机架(1)上设置有至少一个与机架(1)可拆卸连接的试样夹持组件(8)。
2.根据权利要求1所述的全自动电动工具性能测试四轴机器人，其特征在于，所述的第二驱动机构(5)包括传动架(48)，所述的第三驱动机构(6)包括上固定板(9)和下固定板(10)，所述的上固定板(9)和下固定板(10)之间沿竖直方向设置有若干导向杆(11)，所述的安装台(3)可滑动连接在导向杆(11)上，所述的上固定板(9)和下固定板(10)之间还设置有与导向杆(11)平行的第三螺杆(12)，所述的第三螺杆(12)连接有第三旋转驱动器(13)，所述的第三螺杆(12)上螺接有传动螺母(14)，所述的传动螺母(14)与安装台(3)通过拉力传感器(49)连接，所述的传动螺母(14)上设置有导向板(15)，所述的导向板(15)两端分别与导向杆(11)滑动连接。
3.根据权利要求2所述的全自动电动工具性能测试四轴机器人，其特征在于，所述的安装台(3)包括底板(16)，所述的底板(16)上设置有两块与导向杆(11)滑动连接的滑动板(17)，所述的导向板(15)设置在两块滑动板(17)之间且其中任意一块滑动板(17)与拉力传感器固定连接。
4.根据权利要求3所述的全自动电动工具性能测试四轴机器人，其特征在于，所述的底板(16)远离第三驱动机构(6)的一侧设置有换向箱(18)，所述的换向箱(18)中可旋转连接有旋转轴(19)，所述的旋转轴(19)通过涡轮蜗杆副与第四旋转驱动器(20)相连，所述的旋转轴(19)轴线垂直于底板(16)，所述的旋转轴(19)远离第三驱动机构(6)的一端与缓冲机构(7)固定连接。
5.根据权利要求1所述的全自动电动工具性能测试四轴机器人，其特征在于，所述的缓冲机构(7)包括旋转架(21)和缓冲板(22)，所述的旋转架(21)与安装台(3)可旋转连接，所述的旋转架(21)中设置有若干滑杆(23)，所述的缓冲板(22)上沿滑杆(23)轴线方向设置有两块挡板(24)，所述的挡板(24)可滑动连接在滑杆(23)上，两块挡板(24)靠近旋转架(21)的一侧设置有缓冲弹性件(25)，所述的缓冲弹性件(25)两端分别抵靠在挡板(24)和旋转架(21)上。
6.根据权利要求1所述的全自动电动工具性能测试四轴机器人，其特征在于，所述的第一驱动机构(4)包括固定板(26)，所述的固定板(26)与机架(1)固定连接，所述的固定板(26)靠近驱动架(2)的一侧设置有第一螺杆(27)，所述的第一螺杆(27)上连接有第一螺母(28)，所述的第一螺母(28)与驱动架(2)固定连接，所述的第一螺杆(27)连接有第一旋转驱动器(29)。
7.根据权利要求2所述的全自动电动工具性能测试四轴机器人，其特征在于，所述的第一螺杆(27)两侧设置有与固定板(26)固定连接的第一直线导轨(30)，所述的第一直线导轨(30)上可滑动连接有支撑在驱动架(2)两侧的第一滑块(31)，所述的第一滑块(31)固定连接在驱动架(2)上。
8.根据权利要求3所述的全自动电动工具性能测试四轴机器人，其特征在于，所述的固定板(26)外侧均匀设置有若干调节块(32)，所述的调节块(32)包括可调节连接在固定板(26)上的连接部(33)，所述的连接部(33)靠近第一直线导轨(30)的一侧设置有调节部(34)，所述的调节部(34)靠近第一直线导轨(30)的一侧设有调节面且调整面(35)抵靠在第一直线导轨(30)上。
9.根据权利要求4所述的全自动电动工具性能测试四轴机器人，其特征在于，所述的驱动架(2)远离第一驱动机构(4)的一侧设置有驱动槽(36)，所述的驱动槽(36)中水平设置有第二螺杆(37)，所述的第二螺杆(37)与第一螺杆(27)垂直，所述的第二螺杆(37)上螺纹连接有传动架(48)，所述的第三驱动机构(6)固定连接在传动架(48)上，所述的第二螺杆(37)连接有第二旋转驱动器(38)，所述的传动架(48)包括第一管体(39)，所述的第一管体(39)中设置有螺纹并与第二螺杆(37)螺接，所述的第一管体(39)两侧设置有第二管体(40)，所述的第二管体(40)中穿设有固定连接在传动架(48)上的导向柱(41)，两个第二管体(40)与第一管体(39)平行。
10.根据权利要求1所述的全自动电动工具性能测试四轴机器人，其特征在于，所述的试样夹持组件(8)包括夹持架(42)，所述的夹持架(42)上平行设置有若干下辊筒(43)和若干上辊筒(44)，所述的下辊筒(43)或上辊筒(44)连接有转动驱动器，所述的夹持架(42)上还设置有竖直导向杆(45)，所述的上辊筒(44)可沿导向杆(11)向远离或靠近下辊筒(43)的方向移动，所述的夹持架(42)上设置有试样定位块，所述的试样定位块可与夹持架(42)固定连接。
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