CN212539654U - 一种电动缸性能测试平台 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出一种电动缸性能测试平台包括安装平台、伺服电机、被测电动缸、加载电动缸和传感器模块；安装平台用于支撑伺服电机、被测电动缸、加载电动缸和传感器模块；伺服电机与被测电动缸连接，用于驱动被测电动缸进行测试；加载电动缸与被测电动缸连接，用于对被测电动缸提供相应的反作用力；传感器模块用于采集被测电动缸的测试信号。本实用新型中电动缸性能测试平台采用了电动缸作为加载装置的电动缸性能测试***，整个***采用全电控制，与液压测试***相比确保了整个实验过程的清洁、无污染。

Description

一种电动缸性能测试平台

技术领域

本实用新型涉及电动缸性能检测领域，尤其涉及一种电动缸性能测试平台。

背景技术

随着现代工业和装备制造业的飞速发展和进步，在数字技术及微处理技术等的推动和影响下，人们对驱动过程控制设备执行终端的性能和功能要求越来越高。传统液压、气动执行机构由于其位置可控性差、维修不便、***结构复杂、灵敏性差、环境敏感度高，且会造成较大的泄露及噪声污染等特点，已难以适应当今工业发展的需要。而随着电子技术的高速发展，制约电力驱动的调速控制及功率密度等问题逐渐得到解决，电驱化也已成为当前驱动技术领域新的大趋势。

作为直行程电动执行器之一的电动缸是随着现代工业的发展而逐步发展起来的动力基础部件。它是集成的高性能直线作动器，可将电机的旋转运动转化为直线运动，能够实现精确的力、位置、速度控制。由于其优良的性能及可靠的品质，已逐步在工业及国防等各领域得到了应用，且增长速度很快，具有十分良好的市场前景。电动缸装置主要由驱动单元、传动单元、支撑单元、导向单元以及执行单元五部分组成。在伺服电机的驱动下，通过同步带/带轮等减速机构以定减速比将动力传给从动机(丝杠)，经丝杠的动力变换作用，从而将电机旋转动力转换为螺母的直线动力。电动缸的相关性能直接影响其使用场景，在使用前必须明确其作动的精度、效率、相应速度以及动静态的载荷等一系列指标，因此，必须要对其进行性能的测试。

在已有的测试装置中，大多数针对其传统***的性能进行测试，如文献“精密滚珠丝杠副摩擦力矩波动的分析与测试”，这种测试并不能够完全得电动缸产品的整体性能。对作动装置整体进行性能测试的装置，国内的大多实验台采用液压***作为作动器的加载装置，结构相对复杂，而且存在液压源易污染、维护不方便和占用面积大等问题。专利CN201210076505.7 的直线机电作动器试验台采用电动加载的方式，但是其仅能够测量直线机电作动器的静动载荷、作动行程、作动速度、作动加速度和响应时间等简单的性能参数。对于特定的电动缸产品的测试，现有的作动装置测试平台并不能完成如电动缸效率等使用性能的测试。而且，在实际的测试过程中，大多数的测试平台需要大量的人为操作和参与，并没有稳定、可视化、智能的测试***，测试效率低，人力成本高。

实用新型内容

本实用新型提供了一种能够克服现有测试平台采用液压加载装置中出现的易污染、难维护、占地大等不足，同时解决电动缸测试过程中，测试效率低下、人为干预过多等缺点的一套测试平台。

具体而言本实用新型提供了一种电动缸性能测试平台，其特征在于，所述电动缸性能测试平台包括安装平台、伺服电机、被测电动缸、加载电动缸和传感器模块；

所述安装平台用于支撑所述伺服电机、被测电动缸、加载电动缸和传感器模块；

所述伺服电机与所述被测电动缸连接，用于驱动所述被测电动缸进行测试；

所述加载电动缸与所述被测电动缸连接，用于对所述被测电动缸提供相应的反作用力；

所述传感器模块用于采集所述被测电动缸的测试信号。

更进一步地，所述测试平台包括伺服电机加强板、中间加强板和加载电动缸加强板；

所述伺服电机加强板设置在所述安装平台顶部，用于承载所述伺服电机；

所述中间加强板设置在所述安装平台顶部，与所述伺服电机加强板相邻，所述被测电动缸一端固定于所述伺服电机加强板，另一端固定于所述中间加强板；

所述加载电动缸加强板设置在所述安装平台顶部，与所述中间加强板相邻，所述加载电动缸一端固定于所述中间加强板，另一端固定于所述加载电动缸加强板。

更进一步地，所述传感器模块包括扭矩传感器和推拉力传感器；

所述扭矩传感器与所述伺服电机输出端连接，用于采集所述电动缸性能测试***输入力矩；

所述推拉力传感器设置在所述被测电动缸和加载电动缸之间，用于采集所述被测电动缸输出推拉力。

更进一步地，所述传感器模块包括非接触位移传感器和速度测量传感器，所述非接触位移传感器和速度测量传感器用于获取所述被测电动缸的推杆运动速度。

更进一步地，所述被测电动缸设有左被测支撑座和右被测支撑座；

所述被测电动缸左端通过所述左被测支撑座固定于所述伺服电机加强板上，所述被测电动缸右端通过所述右被测支撑座固定于所述中间加强板上；

所述加载电动缸设有左加载支撑座和右加载支撑座；

所述加载电动缸左端通过所述左加载支撑座固定于所述中间加强板上，所述加载电动缸右端通过所述右加载支撑座固定于所述加载电动缸加强板上。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型相比现有技术，本实用新型中电动缸性能测试平台采用了电动缸作为加载装置的电动缸性能测试***，整个***采用全电控制，与液压测试***相比确保了整个实验过程的清洁、无污染。

本实用新型中测试平台使用加强板提高了整个测试平台的使用范围，属于一种模块化设计手段，通过简单地更换测试或改装特定部件可以实现不同型号电动缸产品的性能测试。

本实用新型中测试平台几乎可以用于测量电动缸产品的全部性能指标，可以实现测试性能的同步完成，减少测试时间，提高测试效率。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的一种电动缸性能测试平台的结构示意图。

其中，100-安装平台、101-伺服电机加强板、102-中间加强板、103-加载电动缸加强板、201-伺服电机、202-被测电动缸、203-加载电动缸、301- 扭矩传感器、302-推拉力传感器。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图1，对本实用新型的技术方案作进一步具体的说明。

如附图1所示，本实用新型包括一种电动缸性能测试平台，该电动缸性能测试平台包括安装平台100、伺服电机201、被测电动缸202、加载电动缸203和传感器模块。加载电动缸203和伺服电机201均与工控机连接；伺服电机201受工控机控制，进行特定运动，进而带动被测电动缸202的运动；加载电动缸203由工控机控制，提供相应的反作用力。

传感器模块包括扭矩传感器301、推拉力传感器302、非接触位移传感器、速度测量传感器、温度传感器、噪音传感器和激光测距传感器等，各传感器均设置在测试平台中，并与工控机连接，用于采集被测电动缸202 的各项数据，并向工控机发送采集到的数据。

安装平台100包括T型槽工作台，用于安装加载电动缸203、伺服电机 201、被测电动缸202以及传感器模块。为减小精加工面积以及保证加载装置、测试装置能够稳定、牢固的安装于T型槽工作台上，安装平台100上的所有装置通过加强平板安装固定于T型槽工作台上。加强平板顶部是安装平面，底部设有用于固定的T型槽滑块，用于与T型槽工作台固定。

加强平板包括伺服电机加强板101、中间加强板102和加载电动缸加强板103，伺服电机加强板101、中间加强板102和加载电动缸加强板103分别固定在T型槽工作台的左端、中间以及右端，各加强板之间位置可以依据被测电动缸202和加载电动缸203的尺寸进行调节，进而实现多种不同型号的被测电动缸202在本测试平台中进行测试。伺服电机201和被测电动缸202相互平行切相互错位地固定在伺服电机加强板101顶部。伺服电机201通过电机座固定于被测电动缸202的左端前方，伺服电机201的电机座通过螺钉固定于伺服电机加强板101上。伺服电机201的输出端通过联轴器与主动带轮和扭矩传感器301相连。在一种实施例中，联轴器由左半连轴器和右半联轴器组成，伺服电机201输出端与左半连轴器相连接，扭矩传感器301与右半联轴器相连；两半联轴器通过4件六角头铰制孔用螺栓连接；扭矩传感器301设置在伺服电机201的电机座上。

被测电动缸202的缸体中轴沿T型槽工作台左右中轴方向设置，被测电动缸202的缸体左右两端分别通过支撑座连接伺服电机加强板101和中间加强板102，缸体左侧通过左被测支撑座固定于伺服电机加强板101上，缸体右侧通过右被测支撑座固定于中间加强板102上。在一种实施例中，左被测支撑座通过缸体上的耳轴连接螺孔与缸体相连，通过螺钉固定于伺服加强板上；右被测支撑座通过缸体上的耳轴与缸体相连，通过螺钉固定于中间加强板102。

加载电动缸203与被测电动缸202沿同一中轴线上设置，加载电动缸 203的缸体左右两端分别通过支撑座连接中间加强板102和加载电动缸加强板103，加载电动缸203的缸体左侧通过左加载支撑座固定于中间加强板 102上，缸体右侧通过右加载支撑座固定于加载电动缸加强板103上。在一种实施例中，左加载支撑座通过缸体上的耳轴连接螺孔与缸体相连，通过螺钉固定于中间加强板102上；右加载支撑座通过缸体上的耳轴与缸体相连，通过螺钉固定于加载电动缸加强板103上。

被测电动缸202与加载电动缸203中间用过渡套及刚性联轴器分别与推拉力传感器302左右两端连接，两半联轴器用螺栓和螺母连接。在一种实施例中，为了保证加载电动缸203和被测电动缸202的同轴度，加载电动缸203和被测电动缸202的支撑座通过调整螺钉与加强板连接，用于调节水平方向，调整螺钉通过螺钉座与加强板相对固定。

在一种实施方式中，通过工控机控制被测电动缸202的作动行为，将动作数据信号输出给被测电动缸伺服控制箱，由被测电动缸202伺服控制箱驱动伺服电机201进行特定运动，进而带动被测电动缸202的运动。

例如通过本实用新型中电动缸性能测试平台进行电动缸效率测试，通过工控机设置相应的测试参数控制被测电动缸伺服控制箱和加载电动缸伺服控制箱的工作。被测电动缸202向外提供推力和运动时，加载电动缸203 提供相应的反作用力，加载电动缸203的推杆同时随着被测电动缸202运动的方向收缩或伸出。此时，扭矩传感器301和推拉力传感器302分别提供测试平台的输入力矩和输出推拉力，非接触位移传感器和速度测量传感器提供推杆的运动速度。传感器测量的数据通过数据线传导至工控机，由测试平台进行数据处理生成被测电动缸202的输入、输出功率，进而计算出电动缸的效率。

本实用新型中电动缸性能测试平台还能测试电动缸的最大静负载，将被测电动缸202的活塞杆伸出至约100mm左右。加载电动缸203的伺服电机201刹车抱死，并在整个静态推、拉力测试过程中保持不动。在被测电动缸伺服控制箱上选择驱动控制模式为力控制模式。在推、拉力两种出力状态下，分别逐渐增加被测电动缸202的力输出，30kN、60kN、90kN。观察在不同力输出下伺服电机201有无异常(如噪声、发热异常)，被测电动缸202各机械部件是否有裂纹或塑性变形，并读取各力输出下的电机电流、推拉力传感器302反馈的实际力输出值。

本实用新型中测试平台还可以用于测量推杆不同伸出长度下被测电动缸202的动、静负载的变化情况，并实时显示测量结果，提供可视化的结果显示。

虽然本实用新型已经以较佳实施例公开如上，但实施例并不是用来限定本实用新型的。在不脱离本实用新型之精神和范围内，所做的任何等效变化或润饰，同样属于本实用新型之保护范围。因此本实用新型的保护范围应当以本申请的权利要求所界定的内容为标准。

Claims (5)

1.一种电动缸性能测试平台，其特征在于，所述电动缸性能测试平台包括安装平台(100)、伺服电机(201)、被测电动缸(202)、加载电动缸(203)和传感器模块；

所述安装平台(100)用于支撑所述伺服电机(201)、被测电动缸(202)、加载电动缸(203)和传感器模块；

所述伺服电机(201)与所述被测电动缸(202)连接，用于驱动所述被测电动缸(202)进行测试；

所述加载电动缸(203)与所述被测电动缸(202)连接，用于对所述被测电动缸(202)提供相应的反作用力；

所述传感器模块用于采集所述被测电动缸(202)的测试信号。

2.根据权利要求1所述电动缸性能测试平台，其特征在于，所述测试平台包括伺服电机加强板(101)、中间加强板(102)和加载电动缸加强板(103)；

所述伺服电机加强板(101)设置在所述安装平台(100)顶部，用于承载所述伺服电机(201)；

所述中间加强板(102)设置在所述安装平台(100)顶部，与所述伺服电机加强板(101)相邻，所述被测电动缸(202)一端固定于所述伺服电机加强板(101)，另一端固定于所述中间加强板(102)；

所述加载电动缸加强板(103)设置在所述安装平台(100)顶部，与所述中间加强板(102)相邻，所述加载电动缸(203)一端固定于所述中间加强板(102)，另一端固定于所述加载电动缸加强板(103)。

3.根据权利要求1所述电动缸性能测试平台，其特征在于，所述传感器模块包括扭矩传感器(301)和推拉力传感器(302)；

所述扭矩传感器(301)与所述伺服电机(201)输出端连接，用于采集所述电动缸性能测试***输入力矩；

所述推拉力传感器(302)设置在所述被测电动缸(202)和加载电动缸(203)之间，用于采集所述被测电动缸(202)输出推拉力。

4.根据权利要求1所述电动缸性能测试平台，其特征在于，所述传感器模块包括非接触位移传感器和速度测量传感器，所述非接触位移传感器和速度测量传感器用于获取所述被测电动缸(202)的推杆运动速度。

5.根据权利要求2所述电动缸性能测试平台，其特征在于，所述被测电动缸(202)设有左被测支撑座和右被测支撑座；

所述被测电动缸(202)左端通过所述左被测支撑座固定于所述伺服电机加强板(101)上，所述被测电动缸(202)右端通过所述右被测支撑座固定于所述中间加强板(102)上；

所述加载电动缸(203)设有左加载支撑座和右加载支撑座；

所述加载电动缸(203)左端通过所述左加载支撑座固定于所述中间加强板(102)上，所述加载电动缸(203)右端通过所述右加载支撑座固定于所述加载电动缸加强板(103)上。

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