一种伺服系统静态刚度测试台及测试方法

技术领域

本发明属于高精度测量技术领域，具体涉及一种伺服系统静态刚度测试台及测试方法。

背景技术

伺服系统的静态刚度反映了伺服系统在零速锁定的情况下电机抵抗外力变化的能力，技术标准规定在零速状态下对伺服电机施加额定转矩，测得电机输出轴的转角偏移量，在3个不同的轴角位置分别进行正向和反向测量，测量出6组数据，用最大的数据计算出静态刚度。

而对于伺服系统的静态刚度的测量并未发现有专门的装置，这使得伺服电机的静态刚度这一评价指标没有较为准确的实测值，不能为企业及用户提供较为准确的数据参考。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种精度高且操作方便的伺服系统静态刚度测试台及测试方法，使得测试更加准确。

为此，本发明提供了一种伺服系统静态刚度测试台，包括数据采集分析设备、电机支架、电流传感器、转矩转速传感器、力矩执行电机、力矩执行驱动器以及角度位移采集模块；

所述电机支架与待测试电机的外壳可拆卸连接，所述待测试电机的输出轴通过刚性联轴器与转矩转速传感器的一端连接，转矩转速传感器的另一端通过刚性联轴器与力矩执行电机相连接，所述待测试电机及力矩执行驱动器的内部均安装有电流传感器，所述力矩执行电机与力矩执行驱动器均与所述角度位移采集模块电性连接；

所述角度位移采集模块、电流传感器及转矩转速传感器均与所述数据采集分析设备电连接。

优选地，所述测试台还包括支撑底座，所述电机支架及转矩转速传感器均安装于所述支撑底座上。

优选地，所述支撑底座上设有至少一个支撑座，所述支撑座上设有轴承，所述待测试电机的输出轴穿过所述轴承与所述转矩转速传感器的一端连接。

优选地，所述力矩执行电机与所述力矩执行驱动器之间通过23位编码器连接。

优选地，所述数据采集分析设备为单片机。

优选地，所述力矩传感器的精度浮动范围为±0.5％。

优选地，所述电流传感器采用示波器电流探头外挂于力矩执行驱动器的U、V、W输出端方式测试待测试电机的电流。

本发明还提供了一种伺服系统静态刚度测试方法，所述测试方法采用如前任一项所述的伺服系统静态刚度测试台对待测试电机进行静态刚度测试。

本发明的有益效果：本发明提供的这种伺服系统静态刚度测试台及方法，包括数据采集分析设备、电机支架、电流传感器、转矩转速传感器、力矩执行电机、力矩执行驱动器以及角度位移采集模块；电机支架与待测试电机的外壳可拆卸连接，待测试电机的输出轴通过刚性联轴器与转矩转速传感器的一端连接，转矩转速传感器的另一端通过刚性联轴器与力矩执行电机相连接，待测试电机及力矩执行驱动器的内部均安装有电流传感器，力矩执行电机与力矩执行驱动器均与角度位移采集模块电性连接；角度位移采集模块、电流传感器及转矩转速传感器均与数据采集分析设备电连接。通过后端数控系统进行力矩电机不同转动位置控制，保障测试更加准确；传动轴端部可以留出位置安装高精度力矩检测装置，拓展了测试装置的应用范围。

附图说明

图1是本发明伺服系统静态刚度测试台及方法的结构示意图；

图2是本发明伺服系统静态刚度测试台及方法的模块示意图。

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做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征；在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

本发明实施例提供了一种伺服系统静态刚度测试台，如图1和图2所示，包括数据采集分析设备、电机支架、电流传感器、转矩转速传感器、力矩执行电机、力矩执行驱动器以及角度位移采集模块；所述电机支架与待测试电机的外壳可拆卸连接，所述待测试电机的输出轴通过刚性联轴器与转矩转速传感器的一端连接，转矩转速传感器的另一端通过刚性联轴器与力矩执行电机相连接，所述待测试电机及力矩执行驱动器的内部均安装有电流传感器，所述力矩执行电机与力矩执行驱动器均与所述角度位移采集模块电性连接；所述电流传感器及转矩转速传感器均与所述数据采集分析设备电连接。

其中，待测试电机与被测驱动单元用动力线码盘线相连接，由被测驱动装置给予励磁信号保证被测电机处于使能零速状态，此时清零角度位移量采集模块当前位置值，然后通过力矩执行电机及力矩执行系统执行角度力偏移，当被测伺服驱动器负载电流到达峰值电流时，此时角度位移采集模块会自动控制力矩执行装置停止执行角度位移转动，位移采集模块会记录最终偏转角度，此时数据采集分析设备便可以根据公式即可计算出静态刚度。静态刚度的计算属于公知常识，在此不再赘述。

具体地，在所述被测电机及驱动器端安装有电流传感器，所述角度位移采集系统分别与力矩执行电机、力矩执行驱动器相连接。本测试台可以完成提供高精度的位置检测，同时能够进行高精度静态刚度测试，特别适用于全工况的伺服系统静态刚度检测。通过使用刚性联轴器传动将力矩执行设备(伺服电机)和被测电机刚性连接，可以安装高精度力矩检测装置，实现高精度的力矩(转矩)检测；通过数控系统可控制力矩执行机构对被测伺服系统施加最大转矩，也可同时测得被测电机输出轴的转角偏移量，在3个不同的轴角位置可分别进行正向和反向测量，可实现匀速均衡的力矩施加，解决了传统使用砝码及力矩扳手进行力矩扳手的力矩不稳定性。

优选的方案，所述测试台还包括支撑底座，所述电机支架及转矩转速传感器均安装于所述支撑底座上。通过支撑底座来固定。电机支架及加载设备均固定在支撑底座上。加载设备包括力矩执行电机、力矩执行驱动器以及角度位移采集模块等。

优选的方案，所述支撑底座上设有至少一个支撑座，所述支撑座上设有轴承，所述待测试电机的输出轴穿过所述轴承与所述转矩转速传感器的一端连接。轴承包括两个，在电机输出轴的两端，防止高速旋转时的抖动。

优选的方案，所述力矩执行电机与所述力矩执行驱动器之间通过23位编码器连接。力矩执行电机选用高精度编码器伺服电机(本实施例优选23位Tamagawa编码器)通过编码器线缆与力矩执行伺服驱动器(本实例优选支持23位Tamagawa伺服驱动器)连接，不仅实现高分辨率角度位移量辨识又能精准控制位移角度转动。

优选的方案，所述数据采集分析设备为单片机。通过单片机进行通信手机各个传感器的数据信息，进行计算并可得到相应数据分析结果。

优选的方案，所述力矩传感器的精度浮动范围为±0.5％。力矩传感器采用精度大于±0.5％扭矩采集精度，通过刚性联轴器连接被测电机与力矩执行电机，通过工业以太网连接外部数据显示设备，用于读取扭矩。

优选的方案，所述电流传感器采用示波器电流探头外挂于力矩执行驱动器的U、V、W输出端方式测试待测试电机的电流。电流传感器采用示波器电流探头外挂与力矩执行驱动器U.V.W输出端，前端连接示波器，进行每组电流值得测量，判定峰值电流值。

本发明还提供了一种伺服系统静态刚度测试方法，所述测试方法采用如前任一项所述的伺服系统静态刚度测试台对待测试电机进行静态刚度测试。测试过程中采用到了前述的伺服系统静态刚度测试台。在此不再赘述。

本发明的有益效果：本发明提供的这种伺服系统静态刚度测试台及方法，包括数据采集分析设备、电机支架、电流传感器、转矩转速传感器、力矩执行电机、力矩执行驱动器以及角度位移采集模块；电机支架与待测试电机的外壳可拆卸连接，待测试电机的输出轴通过刚性联轴器与转矩转速传感器的一端连接，转矩转速传感器的另一端通过刚性联轴器与力矩执行电机相连接，待测试电机及力矩执行驱动器的内部均安装有电流传感器，力矩执行电机与力矩执行驱动器均与角度位移采集模块电性连接；角度位移采集模块、电流传感器及转矩转速传感器均与数据采集分析设备电连接。通过后端数控系统进行力矩电机不同转动位置控制，保障测试更加准确；传动轴端部可以留出位置安装高精度力矩检测装置，拓展了测试装置的应用范围。

以上例举仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。