可调负载直线电机性能测试试验台的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种可调负载直线电机性能测试试验台，支撑座上面连接有可调阻尼器，可调阻尼器与伺服电机相连，可调阻尼器通过非接触式扭矩传感器与滚珠丝杆相连，滚珠丝杆上面配合连接有滑块；接圆柱体上部与上滑块相连连，连接圆柱体两侧分别设有高频测力传感器，两个高频测力传感器安装在拖板上，通过两个高频测力传感器的配合，实现对不同直线电机测量时的预紧，拖板与下滑块连接，下滑块与安装在可更换式支撑座上的直线导轨配合连接，可更换式支撑座安装在底座上，光栅尺固定在底座上。本发明适用于对不同直线电机性能指标的检测，包括静态特性的测试和动态特性的测试，可在测量中进行施加主动负载或被动负载，并可针对静态力或动态力进行测量等。
【专利说明】
可调负载直线电机性能测试试验台
技术领域
[0001 ]本发明涉及一种直线电机性能测试试验台，尤其是一种针对不同直线电机性能参数以及对于不同的力与负载测试的试验台。
【背景技术】
[0002]直线电机将电能转换为直线运动的机械能，省去大量中间传动机构，加快了系统反应速度，大大提高了加工速度与加工精度，因此直线电机被广泛应用于高精密加工机床。然而，随着直线电机的广泛应用，对于直线电机综合性能的测试显得愈发重要。例如，直线电机的静态特性测试包括重复定位精度，直线电机运行电气参量，进给运行速度，额定性能，电气规格与品质因素等，以及动态特性测试包括直线电机最大推力，直线电机运动加速度，进给试验台的刚度特性，直线电机的负载与温升特性，伺服系统的启停加速过程的推力影响特性等。直线电机各项性能指标将直接影响到直线电机在高精密加工中的应用。虽然目前国内对于直线电机各性能测试的试验台已经开发了一些，但具有兼容性的直线电机测试试验台的开发还没有出现过报道。利用不同的测试试验台检测直线电机相应的性能是现阶段主要的测试手段，例如利用激光干涉仪对直线电机的定位精度进行测量，用力传感器测量直线电机静态力，采用热电偶检测直线电机的温升情况，然而若采用不同的试验台进行测量，很难将测量结果统一并用以分析直线电机的综合性能指标，因此直线电机综合性能指标的测量与分析成为了直线电机发展的关键。
[0003]国外对此类兼容性试验平台的设计与制造也相对较少，虽然开发的试验平台有的可以测量几个指定性能，但对于直线电机主要静态性能和动态性能的研究仅仅测试几个性能指标是远远不够的。直线电机随着中国自动化工业的高速发展，对高效率进行加工的要求也越来越高。
【发明内容】
[0004]本发明是要提供一种可调负载直线电机性能测试试验台，用于解决针对不同类型直线电机的兼容性驱动机构，具有可控负载的加载机构，以及支持直线电机动态特性与静态特性性能的组合测试的技术问题。
[0005]为实现上述发明目的，本发明的技术方案是这样实现的:一种可调负载直线电机性能测试试验台，由加载机构和可预紧的测力机构组成，所述加载机构包括支撑座、伺服电机、可调阻尼器、非接触式扭矩传感器、滚珠丝杆、滑块，所述支撑座上面连接有可调阻尼器，可调阻尼器与伺服电机相连，可调阻尼器通过非接触式扭矩传感器与滚珠丝杆相连，滚珠丝杆上面配合连接有滑块;所述可预紧的测力机构包括两个高频测力传感器、连接圆柱体、拖板、光栅尺、下滑块、直线导轨、可更换式支撑座、底座，所述连接圆柱体上部与上滑块相连连，连接圆柱体两侧分别设有高频测力传感器，两个高频测力传感器安装在拖板上，通过两个高频测力传感器的配合，实现对不同直线电机测量时的预紧，所述拖板与下滑块连接，下滑块与安装在可更换式支撑座上的直线导轨配合连接，可更换式支撑座安装在底座上，直线导轨旁边设有光栅尺，光栅尺固定在底座上。
[0006]所述可调阻尼器与非接触式扭矩传感器之间装有支撑架，可调阻尼器的前部通过平键与非接触式扭矩传感器相连，可调阻尼器与支撑架(之间由轴承连接，滚珠丝杆的输入轴与非接触式扭矩传感器之间由平键相连，滚珠丝杆与支撑架之间由轴承连接。
[0007]所述可预紧的测力机构还包括定子底板，定子防护，所述定子底板通过内六角头圆柱螺钉与可更换式支撑座相连。
[0008]所述拖板与下滑块之间通过下垫板固定连接，拖板下端安装待测量直线电机。
[0009]本发明的有益效果是:
1、本发明可以实现直线电机主动负载与被动负载的测量，通过伺服电机与可调阻尼器的配合，形成被动负载加载机构传动系统，通过滚珠丝杆的传递实现对于不同直线电机的测试，应用这一机构的组合而成的实验装置可以实现对直线电机主动负载与被动负载的测量，包括直线电机的最大推力，直线电机运动加速度，在外界动态作用力下进给试验台的动刚度特性，伺服系统的启停加速过程的推力影响特性等的检测。
[0010]2、本发明通过两个可预紧的高频测力传感器的配合，形成测量机构的测力系统，配合伺服电机与可调阻尼器的工作，可实现对于直线电机静态特性和动态特性的检测，包括试验台可调整安装测试，重复定位精度的测量，直线电机电气参量的测量，进给运行速度的确定，直线电机负载与温升特性的测量等。
【附图说明】
[0011]图1是本发明的可调负载直线电机性能测试试验台结构主视图；
图2是图1的左剖视图；
图3是图1的俯视图。
【具体实施方式】
[0012]下面结合附图与实施例对本发明作进一步的说明。
[0013]请参阅图1-3，本发明的可调负载直线电机性能测试试验台，由加载机构和可预紧的测力机构组成。
[0014]加载机构包括支撑座1、伺服电机2、可调阻尼器3、非接触式扭矩传感器20、垫板17、平键18、支撑架19、滚珠丝杆5、上滑块10等。支撑座I上面连接有可调阻尼器3，可调阻尼器3与伺服电机2相连，可调阻尼器3通过非接触式扭矩传感器20的作用与滚珠丝杆5相连，平键18连接了可调阻尼器3与非接触式扭矩传感器20，滚珠丝杆5上面配合连接有滑块10。
[0015]在加载机构中，由支撑座I作为整个加载机构的支撑件，通过支撑座I与可调阻尼器3的固定，保证了加载机构的稳定，为保证稳定性，支撑座I与可调阻尼器3通过螺纹连接固定，可调阻尼器3的后部与伺服电机2的输出轴相连，可调阻尼器3与非接触式扭矩传感器20之间装有支撑架19，可调阻尼器3的前部通过平键18与非接触式扭矩传感器20相连，可调阻尼器3与支撑架19之间由轴承连接，滚珠丝杆5的输入轴与非接触式扭矩传感器20之间由平键24相连，滚珠丝杆5与支撑架19之间由轴承连接。
[0016]可预紧的测力机构包括由与连接圆柱体9连接的第一、二高频测力传感器8，12、光栅尺13、拖板6、下垫板7、下滑块11、直线导轨14、可更换式支撑座15、底座16等。可加预紧力的测力机构的连接圆柱体9的上部与滚珠丝杆5的上滑块10相连，第一、二高频测力传感器8，12的底部安装在拖板6上，第一、二高频测力传感器8，2的配合，可以实现对不同直线电机测量时的预紧，待测量直线电机安装于拖板6下端，为保证拖板6与直线电机初级之间的自由运动，将拖板6与下滑块11之间用下垫板7固定连接，下垫板7与下滑块11通过螺钉连接，与下滑块11与直线导轨14相配合，可更换式支撑座15通过内六角圆柱头螺钉安装在底座16上，可根据不同的直线电机选择相应的支撑座以适应直线电机初级与直线电机次级之间的配合间隙，光栅尺13与底座16之间通过螺钉固定连接。可预紧的测力机构还包括定子底板21，定子防护22，定子底板21通过内六角头圆柱螺钉与可更换式支撑座15相连。
[0017]本发明通过伺服电机、可调阻尼器与滚珠丝杆、高频测力传感器组成的测力机构、可更换式支撑座的结合，形成了多功能兼容性直线电机性能测试试验台，可同时测量施加主动负载与被动负载时直线电机性能指标以及动态力和静态力作用下的直线电机各性能指标。本发明主要解决了不同类型直线电机的兼容性驱动机构，可控负载的加载机构，以及直线电机动态特性与静态特性性能组合测试技术问题。它具有整体组合检测的功能，并适用于直线电机静态特性检测，包括试验台可调整安装测试，重复定位精度，直线电机运行功率、电流、电压等电器参量，进给运行速度，额定性能(峰值推力、持续推力、电机常数、最大持续耗散功率)，电气规格(峰值电流、持续电流、电阻、电感、反电势常数、推力常数)，品质因素与附加数据(电气时间常数，最大理论加速度、磁性吸引力与气隙关系、热阻，波动力)等的测量;动态特性检测，包括直线电机最大推力，直线电机运动加速度，在外界动态作用力下进给试验台的动刚度特性，直线电机负载与温升特性，伺服系统的启停加速过程的推力影响特性等的测量。
【主权项】
1.一种可调负载直线电机性能测试试验台，由加载机构和可预紧的测力机构组成，其特征在于:所述加载机构包括支撑座(1)、伺服电机(2)、可调阻尼器(3)、非接触式扭矩传感器(20)、滚珠丝杆(5)、滑块(10)，所述支撑座(I)上面连接有可调阻尼器(3)，可调阻尼器(3)与伺服电机(2)相连，可调阻尼器(3)通过非接触式扭矩传感器(20)与滚珠丝杆(5)相连，滚珠丝杆(5)上面配合连接有滑块(10);所述可预紧的测力机构包括两个高频测力传感器、连接圆柱体(9)、拖板(6)、光栅尺(13)、下滑块(11)、直线导轨(14)、可更换式支撑座(15)、底座(16)，所述连接圆柱体(9)上部与上滑块(10)相连连，连接圆柱体(9)两侧分别设有高频测力传感器，两个高频测力传感器安装在拖板(6)上，通过两个高频测力传感器的配合，实现对不同直线电机测量时的预紧，所述拖板(6)与下滑块(11)连接，下滑块(11)与安装在可更换式支撑座(15)上的直线导轨(14)配合连接，可更换式支撑座(15)安装在底座(16)上，直线导轨(14)旁边设有光栅尺(13)，光栅尺(13)固定在底座(16)上。2.根据权利要求1所述的可调负载直线电机性能测试试验台，其特征在于:所述可调阻尼器(3)与非接触式扭矩传感器(20)之间装有支撑架(19)，可调阻尼器(3)的前部通过平键(18)与非接触式扭矩传感器(20)相连，可调阻尼器(3)与支撑架(19)之间由轴承连接，滚珠丝杆(5)的输入轴与非接触式扭矩传感器(20)之间由平键(24)相连，滚珠丝杆(5)与支撑架(19)之间由轴承连接。3.根据权利要求1所述的可调负载直线电机性能测试试验台，其特征在于:所述可预紧的测力机构还包括定子底板(21)，定子防护(22)，所述定子底板(21)通过内六角头圆柱螺钉与可更换式支撑座(15)相连。4.根据权利要求1所述的可调负载直线电机性能测试试验台，其特征在于:所述拖板(6)与下滑块(11)之间通过下垫板(7)固定连接，拖板(6)下端安装待测量直线电机。
【文档编号】G01R31/34GK105974310SQ201610312788
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年5月12日
【发明人】林献坤, 张薇, 聂成
【申请人】上海理工大学