編碼器可靠性試驗裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種應(yīng)用于機械領(lǐng)域的試驗裝置，更確切地說，本實用新型涉及一種能夠?qū)幋a器施加模擬工況的三個方向振動、溫度、濕度等負(fù)載的可靠性試驗裝置和試驗方法，同時還能夠?qū)幋a器的信號進行監(jiān)測的系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]編碼器是集光、機、電一體的數(shù)字測量角度的裝置，將旋轉(zhuǎn)角位置、角度位移及角速度等物理量轉(zhuǎn)化成電信號的位移傳感器。其具有體積小、精度高、數(shù)字化接口等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于數(shù)控機床、回轉(zhuǎn)臺、機器人、雷達等需要檢測角度的設(shè)備中。隨著科技的發(fā)展，尤其是高檔數(shù)控機床、航空、航天及激光武器等高精度系統(tǒng)的需求，對編碼器的測角精度、分辨力以及可靠性提出了更高的要求。然而目前編碼器受使用環(huán)境溫度、濕度、振動等外界的干擾的影響，以及安裝條件存在的缺陷，導(dǎo)致編碼器故障頻發(fā)。因此研究開發(fā)編碼器可靠性試驗裝置和參數(shù)檢測系統(tǒng)具有重要的實際意義?？煽啃栽囼灱皡?shù)的檢測能夠為編碼器故障分析、可靠性改進設(shè)計、制作過程的可靠性保證等提供重要的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。
[0003]針對編碼器可靠性試驗的研究，我國起步較晚，目前僅有一些功能簡單的試驗裝置，例如，針對編碼器進行空運轉(zhuǎn)試驗，沒有對其進行模擬實際工況試驗。目前國內(nèi)對編碼器參數(shù)檢測方面已有一些研究，但基本都局限于在常溫環(huán)境下對其檢測，也沒有在模擬實際工況環(huán)境下進行檢測。因此，為了充分模擬編碼器的實際工況，本實用新型提出了一種能夠?qū)幋a器施加模擬振動、溫度、濕度、電壓等負(fù)載的可靠性試驗裝置，同時還能夠?qū)幋a器進行性能參數(shù)的檢測。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實用新型所要解決的技術(shù)問題是克服了目前編碼器可靠性試驗裝置和檢測系統(tǒng)不能夠模擬實際工況的問題，提供了一種具有模擬實際工況的編碼器可靠性試驗裝置及方法。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本實用新型是采用如下技術(shù)方案實現(xiàn)的:
[0006]—種編碼器可靠性試驗裝置，包括編碼器安裝裝置、模擬工況裝置以及檢測和控制系統(tǒng)；
[0007]所述編碼器安裝裝置包括支撐座12、傳動階梯軸13和編碼器，傳動階梯軸13通過軸承安裝在支撐座12的通孔中，傳動階梯軸13能夠帶動編碼器旋轉(zhuǎn)部份旋轉(zhuǎn)，編碼器固定部份固定在支撐座12上；
[0008]所述模擬工況裝置包括溫濕度試驗箱1、振動臺2、帶輪10、伺服電機21;
[0009]所述的溫濕度試驗箱I箱體的內(nèi)部設(shè)有上下兩層，上層為密閉的空間，上層空間用于進行模擬實際環(huán)境溫度、濕度工況的可靠性試驗，下層空間安裝振動臺2，所述溫濕度試驗箱I設(shè)有溫濕度試驗箱控制器，所述振動臺2設(shè)有振動臺控制器；
[0010]所述編碼器安裝裝置中的支撐座12固定在模擬工況裝置中的振動臺2的臺面上；所述傳動階梯軸13與所述帶輪10通過鍵固定連接；
[0011]所述檢測和控制系統(tǒng)包括工控機、檢測儀7、數(shù)據(jù)采集卡、可編程控制器、伺服驅(qū)動器；
[0012]所述可編程控制器通過RS232C分別與溫濕度試驗箱控制器和振動臺控制器進行串口通訊，所述編碼器的信號通過檢測儀7或者數(shù)據(jù)采集卡反饋到工控機，伺服電機21的編碼器信號通過伺服驅(qū)動器和可編程控制器反饋給工控機。
[0013]技術(shù)方案中所述編碼器為I號編碼器161;
[0014]所述編碼器安裝裝置還包括I號支架141、聯(lián)軸器151;
[0015]所述的I號編碼器161為分離聯(lián)軸器內(nèi)置軸承的編碼器，I號編碼器161的連接軸通過聯(lián)軸器151與傳動階梯軸13右端固定連接；
[0016]所述I號支架141左側(cè)與支撐座12固定連接，I號支架141右側(cè)與I號編碼器161的外圈固定連接；
[0017]所述的支撐座12設(shè)有三個通孔，一對軸承和隔套安裝在傳動階梯軸13軸肩的左端上，隔套安裝在一對軸承的中間，將安裝有軸承和隔套的傳動階梯軸13裝配到支撐座12的三個通孔中；
[0018]所述傳動階梯軸13設(shè)有3個，I號支架141設(shè)有3個，聯(lián)軸器151設(shè)有3個，I號編碼器161設(shè)有3個。
[0019]技術(shù)方案中所述編碼器為2號編碼器162;
[0020]所述編碼器安裝裝置還包括2號支架142、套筒152和固定螺母17;
[0021]所述的2號編碼器為具有內(nèi)置軸承和定子聯(lián)軸器的編碼器，由內(nèi)圈和外圈組成；
[0022]所述的2號支架142左側(cè)與支撐座12固定連接，所述的2號支架142右側(cè)與2號編碼器162的外圈固定連接；
[0023]所述的套筒152左端與傳動階梯軸13軸肩右端面固定連接，套筒152右端穿過2號編碼器內(nèi)孔，與固定螺母17固定；
[0024]所述的支撐座12設(shè)有三個通孔，一對軸承和隔套安裝在傳動階梯軸13軸肩的左端上，隔套安裝在一對軸承的中間，將安裝有軸承和隔套的傳動階梯軸13裝配到支撐座12的三個通孔中；
[0025]傳動階梯軸13設(shè)有3個，2號支架142設(shè)有3個，套筒152設(shè)有3個，2號編碼器162設(shè)有3個，固定螺母17設(shè)有3個。
[0026]技術(shù)方案中所述編碼器為3號編碼器163;
[0027]所述編碼器安裝裝置還包括2號支架142、墊板153和防護罩18;
[0028]所述的3號編碼器為無內(nèi)置軸承的編碼器，由磁柵鼓和讀數(shù)頭組成；
[0029]所述的2號支架142左側(cè)與支撐座12固定連接，所述的2號支架142右側(cè)與防護罩固定。
[0030]所述的墊板153—端與3號編碼器中的磁柵鼓固定連接，另一端與傳動階梯軸13軸肩右端面固定連接，所述的防護罩18固定在2號支架142上；
[0031]所述的支撐座12設(shè)有三個通孔，一對軸承和隔套安裝在傳動階梯軸13軸肩的左端上，隔套安裝在一對軸承的中間，將安裝有軸承和隔套的傳動階梯軸13裝配到支撐座12的三個通孔中；
[0032]傳動階梯軸13設(shè)有3個，2號支架142設(shè)有3個，墊板153設(shè)有3個，3號編碼器163設(shè)有3個，防護罩18設(shè)有3個；
[0033]技術(shù)方案中所述的模擬工況裝置還包括伺服電機支座20、主動帶輪19、同步帶9和漲緊
[0034]輪11;所述帶輪10設(shè)有3個；
[0035]所述的伺服電機支座20固定到支撐座12的側(cè)面，伺服電機21固定在伺服電機支座20上，伺服電機21的輸出軸與主動帶輪19固定連接，主動帶輪19、帶輪10分別與同步帶9的內(nèi)圈嚙合，漲緊輪11與同步帶9外圈嚙合，主動帶輪19將動力通過同步帶9傳遞給帶輪10，兩個結(jié)構(gòu)相同的漲緊輪11用于在傳動過程中漲緊同步帶9，帶輪10與傳動階梯軸13固定連接，并將動力傳遞給受試編碼器，來驅(qū)動受試編碼器的旋轉(zhuǎn)。
[0036]技術(shù)方案中所述的可編程控制器的上行方向與上位工控機通訊，下行方向分別和溫濕度試驗箱控制器、振動臺控制器、伺服驅(qū)動器和供電電源8連接，溫濕度試驗箱控制器與溫濕度試驗箱連接，振動臺控制器與振動臺連接，伺服驅(qū)動器與伺服電機的電源接口和編碼器接口連接，供電電源8為受試編碼器提供電源；
[0037]上位工控機控制界面由VB編制，在控制界面上設(shè)定可靠性試驗的溫度、濕度、振動的幅值頻率參數(shù)之后，與下位可編程控制器通過RS232C進行串口通訊；
[0038]可編程控制器輸出信號指令分別給溫濕度試驗箱控制器和振動臺控制器，按照設(shè)定的參數(shù)進行調(diào)節(jié)溫度、濕度和振動，同時控制界面上設(shè)定伺服電機的轉(zhuǎn)速和供電電源8提供給受試編碼器的電壓值參數(shù)之后，與下位可編程控制器通過RS232C進行串口通訊，分別控制伺服驅(qū)動器和供電電源；
[0039]—種編碼器可靠性試驗裝置的試驗方法，包括以下步驟:
[0040](I)確定受試編碼器的型號和臺數(shù)，確定受試編碼器模擬加載工況的要求和需要檢測的
[0041]性能參數(shù)；
[0042](2)根據(jù)受試編碼器的型號，將受試編碼器安裝到編碼器安裝裝置上；
[0043](3)根據(jù)受試編碼器需要模擬加載工況的要求分為:溫度和濕度模擬加載試驗、XYZ三個方向振動加載試驗、受試編碼器供電電壓變化對測量精度影響的試驗以及對受試編碼器輸出信號的檢測;受試編碼器的信號通過檢測儀7上傳給上位工控機，或通過采集卡上傳給上位工控機，伺服電機21的信號通過伺服驅(qū)動器和可編程控制反饋給上位工控機；
[0044](4)根據(jù)受試編碼器模擬加載工況的要求，確定可靠性試驗的總試驗時間、試驗流程以及每步試驗需要設(shè)定的試驗參數(shù)和試驗時間。
[0045]技術(shù)方案中所述溫度和濕度模擬加載試驗，包括如下步驟:
[0046]I)根據(jù)受試編碼器需要模擬加載的工況，確定溫度和濕度模擬加載試驗溫度的范圍、溫度變化的速率以及對應(yīng)的試驗時間，同時確定溫度和濕度模擬加載試驗濕度的范圍、濕度變化的速率以及對應(yīng)的試驗時間；
[0047]2)在上位工控機的人機操作界面上，設(shè)定好步驟I)中所述的溫度和濕度模擬加載試驗的參數(shù)；
[0048]3)啟動溫濕度試驗箱，啟動伺服電機21驅(qū)動受試編碼器運轉(zhuǎn)，同時對受試編碼器信號和伺服電機21信號進行監(jiān)測；
[0049]4)保存試驗數(shù)據(jù)，試驗數(shù)據(jù)包括溫度值、濕度值、伺服電機21的信號以及受試編碼器的信號;在試驗過程中當(dāng)發(fā)現(xiàn)所監(jiān)測的信號有突變或其它異常情況時要及時停機，根據(jù)監(jiān)測的信號，對受試編碼器或試驗裝置進行檢查，分析產(chǎn)生信號異常突變的原因或者可能存在的故障;每次試驗完畢后對每組試驗數(shù)據(jù)，包括試驗時間、信號數(shù)據(jù)、故障數(shù)據(jù)進行分類整理和存儲。
[0050]技術(shù)方案中所述XYZ三個方向振動加載試驗，包括如下步驟:
[0051]I)根據(jù)受試編碼器需要模擬加載的工況，確定振動加載試驗中X、Y、Z三個方向每個方向的振動均值、幅值、頻率以及試驗時間；
[0052]2)在上位工控機的人機操作界面上，設(shè)定好步驟I)中所述的振動模擬加載試驗的參數(shù)；
[0053]3)啟動振動臺，啟動伺服電機21驅(qū)動受試編碼器運轉(zhuǎn)，同時對受試編碼器信號和伺服電機21信號進行監(jiān)測；
[0054]4)保存試驗數(shù)據(jù)，試驗數(shù)據(jù)包括在試驗過程中Χ、Υ、Ζ三個方向每個方向振動的均值、幅值、頻率，伺服電機21的信號以及受試編碼器的輸出信號;在試驗過程中當(dāng)發(fā)現(xiàn)所監(jiān)測的信號有突變或其它異常情況時要及時停機，根據(jù)監(jiān)測的信號，對受試編碼器或試驗裝置進行檢查，分析產(chǎn)生信號異常突變的位置或者可能存在的故障;每次試驗完畢后對每組試驗數(shù)據(jù)，包括試驗時間、信號數(shù)據(jù)、故障數(shù)據(jù)進行分類整理和存儲。
[0055]技術(shù)方案中所述受試編碼器供電電壓變化對測量精度影響的試驗，包括如下步驟:
[0056]I)根據(jù)受試編碼器供電電壓變化對測量精度影響試驗的要求，確定試驗過程中供電電壓的變化范圍、電壓變化的速率以及對應(yīng)的試驗時間；
[0057]2)在上位工控機的人機操作界面上，設(shè)定好步驟I)中所述的受試編碼器供電電壓變化對精度影響試驗的參數(shù)；
[0058]3)啟動電源8，啟動伺服電機21驅(qū)動受試編碼器運轉(zhuǎn)，同時對受試編碼器信號和伺服電機21信號進行監(jiān)測；
[0059]4)保存試驗數(shù)據(jù)，試驗數(shù)據(jù)包括在試驗過程中的供電電壓值、伺服電機21的信號以及受試編碼器的輸出信號;在試驗過程中當(dāng)發(fā)現(xiàn)所監(jiān)測的信號有突變或其它異常情況時要及時停機，根據(jù)監(jiān)測的信號，對受試編碼器或試驗裝置進行檢查，分析產(chǎn)生信號異常突變的位置或者可能存在的故障;每次試驗完畢后對每組試驗數(shù)據(jù)，包括試驗時間、信號數(shù)據(jù)、故障數(shù)據(jù)等進行分類整理和存儲。
[0060]與現(xiàn)有技術(shù)相比本實用新型的有益效果是:
[0061]1.本實用新型所述的編碼器可靠性試驗裝置采用溫濕度試驗箱和振動臺對編碼器進行模擬環(huán)境的溫度、濕度以及振動加載的可靠性試驗，同時改變受試編碼器的供電電壓值來測試供電電壓對受試編碼器精度的影響，采用檢測儀或者數(shù)據(jù)采集卡檢測受試編碼器的信號。同時對編碼器進行溫度、濕度以及振動等負(fù)載的模擬加載，才能夠模擬編碼器的實際工況，在這種條件下，對受試編碼器進行模擬環(huán)境及振動加載的可靠性試驗，才能夠比較全面的暴露和激發(fā)受試編碼器的薄弱環(huán)節(jié)及潛在故障，為編碼器的可靠性增長、可靠性評估以及故障分析等提供詳實的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。
[0062]2.本實用新型所述的編碼器可靠性試驗裝置的模擬振動加載能夠?qū)κ茉嚲幋a器進行在不同頻率下，振幅可調(diào)的Χ、γ、ζ軸三個方向的振動加載可靠性試驗，振動的頻率、幅值、方向以及試驗時間等參數(shù)可以根據(jù)不同的實際工況可以進行調(diào)節(jié)。
[0063]3.本實用新型所述的編碼器可靠性試驗裝置能夠?qū)κ茉嚲幋a器進行模擬環(huán)境溫度和濕度的可靠性試驗，試驗的溫度及溫度變化率、濕度及濕度變化率、試驗時間等參數(shù)可以根據(jù)不同的實際工況可以進行調(diào)節(jié)。
[0064]4.本實用新型所述的編碼器可靠性試驗裝置可以測試供電電壓對受試編碼器測量精度的影響，根據(jù)可靠性試驗過程中的需要調(diào)整供電的電壓值，通過檢測儀或者采集卡檢測的受試編碼器的信號，并反饋給上位工控機，為分析供電電壓對編碼器測量精度的影響提供詳實的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。
[0065]5.本實用新型所述的編碼器可靠性試驗裝置能夠?qū)崿F(xiàn)對不同型號的編碼器進行安裝和進行可靠性試驗，依據(jù)受試編碼器的型號，從第一種安裝方式、第二種安裝方式或者第三章安裝方式中選擇合理的安裝方式進行安裝，這充分體現(xiàn)出了本實用新型所述的編碼器可靠性試驗裝置的通用型和實用性。
[0066]6.本實用新型所述的編碼器可靠性試驗方法是一套完整的編碼器可靠性試驗方法，首先將受試編碼器安裝在編碼器可靠性試驗裝置上，然后根據(jù)受試編碼器需要模擬的實際工況，可以進行溫度和濕度模擬加載試驗、XYZ三個方向振動加載試驗、受試編碼器供電電壓變化對測量精度影響的試驗以及在以上試驗過程中對受試編碼器的信號進行檢測，在試驗過程中，對受試編碼器施加的溫度、濕度、振動、供電電壓值以及試驗時間等參數(shù)都可以根據(jù)模擬的實際工況進行調(diào)節(jié)。
【附圖說明】

[0067]圖1為本實用新型所述的編碼器可靠性試驗裝置的軸測投影圖；
[0068]圖2為本實用新型所述的編碼器可靠性試驗裝置中編碼器安裝裝置的第一種安裝方式軸測的分解式軸測投影圖；
[0069]圖3為本實用新型所述的編碼器可靠性試驗裝置中編碼器安裝裝置的第二種安裝方式軸測的分解式軸測投影圖；
[0070]圖4為本實用新型所述的編碼器可靠性試驗裝置中編碼器安裝裝置的第三種安裝方式軸測的分解式軸測投影圖；
[0071]圖5為本實用新型所述的編碼器可靠性試驗裝置中檢測和控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理框圖；
[0072]圖6為本實用新型所述的編碼器可靠性試驗方法的實施步驟流程圖。
[0073]圖中:1.溫濕度試驗箱，2.振動臺，3.第一種安裝方式，4.第二種安裝方式，5.第三種安裝方式，6.控制柜，7.檢測儀，8.供電電源，9.同步帶，10.帶輪，11.漲緊輪，12.支撐座，13.傳動階梯軸，141.1號支架，142.2號支架，151.聯(lián)軸器，152.套筒，153.墊板，161.1號編碼器，162.2號編碼器，163.3號編碼器，17.固定螺母，18.防護罩，19.主動帶輪，20.伺服電機支座，21.伺服電機。
【具體實施方式】
[0074]下面結(jié)合附圖對本實用新型作詳細(xì)的描述:
[0075]本實用新型所述的編碼器可靠性試驗裝置及方法主要由兩大部分組成，即編碼器可靠性試驗裝置部分和編碼器可靠性試驗方法部分。
[0076]一、編碼器可靠性試驗裝置部分
[0077]參閱圖1，所述的編碼器可靠性試驗裝置部分由編碼器安裝裝置、模擬工況裝置以及檢測和控制系統(tǒng)組成。
[0078]1.編碼器安裝裝置
[0079]參閱圖2、圖3和圖4，所述的編碼器安裝裝置根據(jù)受試編碼器的固定安裝方式分為三種，分別是第一種安裝方式3、第二種安裝方式4和第三種安裝方式5。
[0080]所述的第一種安裝方式3、第二種安裝方式4和第三種安裝方式5可以實現(xiàn)對多臺編碼器同時進行可靠性試驗，為了便于敘述，每種安裝方式本實用新型專利都采用3臺編碼器進行敘述。
[0081 ]所述的第一種安裝方式3包括支撐座12、傳動階梯軸13(3個)、I號支架141 (3個)、聯(lián)軸器151(3個)和I號編碼器161(3個)；
[0082]所述的I號編碼器161為分離聯(lián)軸器內(nèi)置軸承的編碼器，I號編碼器161的連接軸通過聯(lián)軸器151與傳動階梯軸13右端固定連接;所述的傳動階梯軸13為階梯型軸類結(jié)構(gòu)部件，具有一個軸肩，軸肩靠近軸的右端，傳動階梯軸13的右端與聯(lián)軸器15連接，傳動階梯軸13的左端與帶輪通過鍵固定連接;所述I號支架141呈U字型，由左右兩側(cè)的兩個立板和底板焊接或者機械方式固定連接，左右兩側(cè)的立板中間開有通孔，通孔周圍均布有螺紋孔，螺栓穿過I號支架141左側(cè)立板的螺紋孔與支座12右側(cè)面固定連接，I號支架141右側(cè)立板的螺紋孔用于固定I號編碼器161的外圈，所述的I號支架141為一系列右側(cè)立板螺紋孔距通孔軸線距離不同的I號支架，右側(cè)立板螺紋孔距通孔軸線的距離根據(jù)I號編碼器的型號選擇對應(yīng)的I號支架;所述的支撐座12呈倒立的T型，由豎板和底板焊接或者機械方式固定連接，底板左右兩側(cè)均布有U型開口，通過螺栓固定在振動臺2的振動臺面上，豎板右側(cè)面均布開有三個通孔，一對軸承和隔套安裝在傳動階梯軸13軸肩的左端上，隔套安裝在一對軸承的中間，然后再一起裝配到支座12豎板右側(cè)面的三個通孔中，支撐座12豎板右側(cè)面三個通孔的周圍分別均布有螺紋孔，用于固定I號支架141。
[0083]所述的第二種安裝方式4包括支撐座12、傳動階梯軸13(3個)、2號支架142(3個)、套筒152(3個)、2號編碼器162(3個)和固定螺母17(3個)。
[0084]所述的2號編碼器為具有內(nèi)置軸承和定子聯(lián)軸器的編碼器，由內(nèi)圈和外圈組成;所述的2號支架142為圓環(huán)型結(jié)構(gòu)件，2號支架142內(nèi)孔周圍均布有兩圈螺紋孔，外圈螺紋孔用于與支座12右側(cè)面固定連接，內(nèi)圈螺紋孔用于與2號編碼器的外圈固定連接，所述的2號支架142為一系列內(nèi)圈螺紋孔距通孔軸線距離不同的2號支架，內(nèi)圈螺紋孔距通孔軸線的距離根據(jù)2號編碼器的型號選擇對應(yīng)的2號支架;所述的套筒152呈臺階型，左端面(大端面)有中心盲孔，中心盲孔周圍均布有螺紋孔，用于與傳動階梯軸13軸肩右端面固定連接，套筒152右端有外螺紋，套筒152右端穿過2號編碼器內(nèi)孔，用固定螺母17固定，所述的套筒152為一系列右端的直徑不同的套筒，套筒右端的直徑根據(jù)2號編碼器的內(nèi)孔直徑選擇對應(yīng)的套筒；所述的支撐座12和傳動階梯軸13與第一種安裝方式中的支撐座和傳動階梯軸的結(jié)構(gòu)和安裝方式相同；傳動階梯軸13軸肩的右側(cè)軸插入套筒152左端面中心盲孔中，并通過螺栓相互固定，套筒152右端插入2號編碼器162的內(nèi)孔中，固定螺母17安裝在套筒152右端的外螺紋上，并頂住2號編碼器162，2號編碼器162的外圈通過螺栓固定在2號支架142上。
[0085]所述的第三種安裝方式5包括支撐座12、傳動階梯軸13(3個)、2號支架142(3個)、墊板153(3個)、3號編碼器163(3個)和防護罩18(3個)；
[0086]所述的3號編碼器為無內(nèi)置軸承的編碼器，由磁柵鼓和讀數(shù)頭組成;所述的2號支架142、支撐座12和傳動階梯軸13與第二種安裝方式中的2號支架、支撐座和傳動階梯軸的結(jié)構(gòu)和安裝方式相同；所述的墊板153呈圓環(huán)型結(jié)構(gòu)件，墊板153內(nèi)孔周圍均布有兩圈螺紋孔，外圈螺紋孔用于與3號編碼器中的磁柵鼓固定連接，內(nèi)圈螺紋孔用于與傳動階梯軸13軸肩右端面固定連接，所述的墊板153為一系列外圈螺紋孔距通孔軸線距離不同的墊板，外圈螺紋孔距通孔軸線的距離根據(jù)3號編碼器的型號選擇對應(yīng)的墊板;所述的防護罩通過螺栓固定在2號支架142的內(nèi)圈螺紋孔。
[0087]2.模擬工況裝置
[0088]參閱圖1至圖4，所述的模擬工況裝置包括溫濕度試驗箱1、振動臺2、供電電源8、伺服電機21(3個)、伺服電機支座20(3個)、主動帶輪19、同步帶9(3個)、帶輪10(9個)以及漲緊輪11(6個)等。
[0089]所述的溫濕度試驗箱1(本實用新型以THV-600型溫濕度試驗箱為例，其溫度可調(diào)范圍為-40 °C?150 °C，濕度可調(diào)范圍為20?98 % RH)可以對受試編碼器進行模擬環(huán)境的溫度和濕度的可靠性試驗，該溫濕度試驗箱帶有溫濕度試驗箱控制器，溫濕度試驗箱I箱體的內(nèi)部設(shè)有上下兩層，上層為密閉的空間，上層空間用于進行模擬實際環(huán)境溫度、濕度工況的可靠性試驗，下層空間用于安裝振動臺2;
[0090]所述的振動臺2(本實用新型以MAV-1000-4H型振動臺為例，其振動頻率調(diào)節(jié)范圍為I?2000HZ，最大加速度為lm/s)主要由試件工作臺和三個振動發(fā)生器等附件組成，振動臺2可以實現(xiàn)對受試編碼器進行在不同頻率下，振幅可調(diào)的振動加載可靠性試驗，振動方向可以是X、Y、Z軸三個方向，該振動臺帶有振動臺控制器，振動臺2安裝在溫濕度試驗箱I中的下層空間，振動臺2的試件工作臺穿過溫濕度試驗箱I中的下層空間，處于溫濕度試驗箱I中的上層空間，試件工作臺上面開有T型槽，用于安裝固定編碼器安裝裝置中的支撐座12。
[0091]所述的供電電源8用于給I號編碼器、2號編碼器和3號編碼器等受試編碼器提供電源，為了測試供電電壓對受試編碼器測量精度的影響，供電電源8可以根據(jù)可靠性試驗過程中的需要，改變其對受試編碼器的供電電壓值；
[0092]所述的伺服電機支座20通過螺栓固定到支撐座12的側(cè)面，伺服電機21通過螺栓安裝在伺服電機支座20上，伺服電機21的輸出軸通過鍵與主動帶輪19固定連接，主動帶輪19、帶輪10分別與同步帶9的內(nèi)圈嚙合，漲緊輪11與同步帶9外圈嚙合，主動帶輪19將動力通過同步帶9傳遞給每個帶輪10，2個結(jié)構(gòu)相同的漲緊輪11用于在傳動過程中漲緊同步帶9，帶輪10通過鍵與傳動階梯軸13固定連接，并將動力轉(zhuǎn)動給受試編碼器，來驅(qū)動受試編碼器的旋轉(zhuǎn)。
[0093]3.檢測和控制系統(tǒng)
[0094]所述的檢測和控制系統(tǒng)包括:工控機、檢測儀7、數(shù)據(jù)采集卡、可編程控制器、溫濕度試驗箱控制器、振動臺控制器、伺服驅(qū)動器、供電電源8和控制柜6等。
[0095]所述的可編程控制器的上行方向與上位工控機通訊，下行方向分別和溫濕度試驗箱控制器、振動臺控制器、伺服驅(qū)動器以及供電電源8連接，溫濕度試驗箱控制器與溫濕度試驗箱連接，溫濕度試驗箱和振動臺控制器按照設(shè)定的參數(shù)進行調(diào)節(jié)溫度、濕度和振動;振動臺控制器與振動臺連接，伺服驅(qū)動器與伺服電機的電源接口和編碼器接口連接，供電電源8為受試編碼器提供電源。
[0096]上位工控機控制界面由VB編制，在控制界面上設(shè)定可靠性試驗的溫度、濕度、振動的幅值頻率等參數(shù)之后，與下位可編程控制器通過RS232C進行串口通訊，可編程控制器輸出信號指令分別給溫濕度試驗箱控制器和振動臺控制器，按照設(shè)定的參數(shù)進行調(diào)節(jié)溫度、濕度和振動；同時控制界面上也可以設(shè)定伺服電機的轉(zhuǎn)速和供電電源8提供給受試編碼器的電壓值等參數(shù)之后，與下位可編程控制器通過RS232C進行串口通訊，分別控制伺服驅(qū)動器和供電電源;在試驗過程中，受試編碼器的信號通過檢測儀7或者采集卡反饋到上位工控機，同時伺服電機21的編碼器信號也通過伺服驅(qū)動器和可編程控制器反饋給上位工控機。
[0097]二、編碼器可靠性試驗方法部分
[0098]本實用新型專利針對受試編碼器提出了一套可靠性試驗方法，可靠性試驗方法是在前面所述的編碼器可靠性試驗裝置的基礎(chǔ)上進行的，編碼器可靠性試驗裝置能夠安裝不同型號的受試編碼器，同時能夠?qū)Χ嗯_受試編碼器同時進行可靠性試驗，依據(jù)受試編碼器需要模擬的實際工況，可以進行溫度和濕度模擬加載試驗、XYZ三個方向振動加載試驗、受試編碼器供電電壓變化對測量精度影響的試驗以及在以上試驗過程中對受試編碼器的信號進行檢測。
[0099]參與圖6，編碼器可靠性試驗方法的具體流程如下:
[0100]1.確定受試編碼器的型號和臺數(shù)，確定受試編碼器模擬加載工況的要求和需要檢測的性能參數(shù)；
[0101]2.根據(jù)受試編碼器的型號，參閱圖2、圖3和圖4，將受試編碼器安裝到編碼器安裝裝置上；
[0102]3.根據(jù)受試編碼器需要模擬加載工況的要求分為:溫度和濕度模擬加載試驗、XYZ三個方向振動加載試驗、受試編碼器供電電壓變化對測量精度影響的試驗以及對受試編碼器信號的檢測；
[0103]4.根據(jù)受試編碼器模擬加載工況的要求，確定可靠性試驗的總試驗時間、試驗流程以及每步試驗需要設(shè)定的試驗參數(shù)和試驗時間；
[0104]下面將分別介紹每種試驗的步驟:
[0105]4.1溫度和濕度模擬加載試驗
[0106]I)根據(jù)受試編碼器需要模擬加載的工況，確定溫度和濕度模擬加載試驗溫度的范圍、溫度變化的速率以及對應(yīng)的試驗時間，同時也需要確定溫度和濕度模擬加載試驗濕度的范圍、濕度變化的速率以及對應(yīng)的試驗時間；
[0107]2)在上位工控機的人機操作界面上，設(shè)定好步驟I)中所述的溫度和濕度模擬加載試驗的參數(shù)；
[0108]3)待檢查試驗設(shè)備無問題之后，啟動溫濕度試驗箱，啟動伺服電機21驅(qū)動受試編碼器運轉(zhuǎn)，同時對受試編碼器的信號和伺服電機21信號進行監(jiān)測；
[0109]4)監(jiān)測的試驗數(shù)據(jù)實時顯示在人界操作界面，并保存試驗數(shù)據(jù)，采集的試驗數(shù)據(jù)包括在試驗過程中的溫度值、濕度值、伺服電機21的信號以及受試編碼器的信號，在試驗過程中當(dāng)發(fā)現(xiàn)所監(jiān)測的信號有突變或其它異常情況時要及時停機，根據(jù)監(jiān)測信號，對受試編碼器或試驗裝置進行檢查，分析產(chǎn)生信號異常突變的原因或者可能存在的故障;每次試驗完畢后對每組試驗數(shù)據(jù)，包括試驗時間、信號數(shù)據(jù)、故障數(shù)據(jù)等進行分類整理和存儲。
[0110]4.2 XYZ三個方向振動加載試驗
[0111]5)根據(jù)受試編碼器需要模擬加載的工況，確定振動加載試驗中X、Y、Z三個方向每個方向的振動均值、幅值、頻率以及試驗時間；
[0112]6)在上位工控機的人機操作界面上，設(shè)定好步驟I)中所述的振動模擬加載試驗的參數(shù)；
[0113]7)待檢查試驗設(shè)備無問題之后，啟動振動臺，啟動伺服電機21驅(qū)動受試編碼器運轉(zhuǎn)，同時對受試編碼器的信號和伺服電機21信號進行監(jiān)測；
[0114]8)監(jiān)測的試驗數(shù)據(jù)實時顯示在人界操作界面，并保存試驗數(shù)據(jù)，采集的試驗數(shù)據(jù)包括在試驗過程中Χ、Υ、Ζ三個方向每個方向振動的均值、幅值、頻率，伺服電機21的信號以及受試編碼器的信號，在試驗過程中當(dāng)發(fā)現(xiàn)所監(jiān)測的信號有突變或其它異常情況時要及時停機，根據(jù)檢測信號，對受試編碼器或試驗裝置進行檢查，分析產(chǎn)生信號異常突變的位置或者可能存在的故障;每次試驗完畢后對每組試驗數(shù)據(jù)，包括試驗時間、信號數(shù)據(jù)、故障數(shù)據(jù)等進行分類整理和存儲。
[0115]4.3受試編碼器供電電壓變化對測量精度影響的試驗
[0116]5)根據(jù)受試編碼器供電電壓變化對測量精度影響試驗的要求，確定試驗過程中供電電壓的變化范圍、電壓變化的速率以及對應(yīng)的試驗時間；
[0117]6)在上位工控機的人機操作界面上，設(shè)定好步驟I)中所述的受試編碼器供電電壓變化對精度影響試驗的參數(shù)；
[0118]7)待檢查試驗設(shè)備無問題之后，啟動電源8，啟動伺服電機21驅(qū)動受試編碼器運轉(zhuǎn)，同時對受試編碼器的信號和伺服電機21信號進行監(jiān)測；
[0119]8)監(jiān)測的試驗數(shù)據(jù)實時顯示在人界操作界面，并保存試驗數(shù)據(jù)，采集的試驗數(shù)據(jù)包括在試驗過程中的供電電壓值、伺服電機21的信號以及受試編碼器的信號，在試驗過程中當(dāng)發(fā)現(xiàn)所監(jiān)測的信號有突變或其它異常情況時要及時停機，根據(jù)檢測信號，對受試編碼器或試驗裝置進行檢查，分析產(chǎn)生信號異常突變的位置或者可能存在的故障;每次試驗完畢后對每組試驗數(shù)據(jù)，包括試驗時間、信號數(shù)據(jù)、故障數(shù)據(jù)等進行分類整理和存儲。
[0120]4.4對受試編碼器信號的檢測；
[0121 ]在進行溫度和濕度模擬加載試驗(4.1)、XYZ三個方向振動加載試驗(4.2)和受試編碼器供電電壓變化對測量精度影響試驗(4.3)這三種試驗過程中都需要對受試編碼器的信號和伺服電機21的信號進行檢測，受試編碼器的信號可以通過檢測儀7上傳給上位工控機，也可以通過采集卡上傳給上位工控機，伺服電機21的信號通過伺服驅(qū)動器和可編程控制反饋給上位工控機；
[0122]5.編碼器可靠性試驗根據(jù)試驗?zāi)M工況的需求，可以同時進行溫度和濕度模擬加載試驗(4.1)、ΧΥΖ三個方向振動加載試驗(4.2)和受試編碼器供電電壓變化對測量精度影響試驗，也可以安裝一定的順序分別進行這三種試驗，試驗的順序和時間可以根據(jù)可靠性試驗的要求而改變。
[0123]本實用新型中所述的實施例是為了便于該技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠理解和應(yīng)用本實用新型，本實用新型只是一種優(yōu)化的實施例，或者說是一種較佳的具體的技術(shù)方案。如果相關(guān)的技術(shù)人員在堅持本實用新型基本技術(shù)方案的情況下做出不需要經(jīng)過創(chuàng)造性勞動的等效結(jié)構(gòu)變化或各種修改都在本實用新型的保護范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種編碼器可靠性試驗裝置，包括編碼器安裝裝置、模擬工況裝置以及檢測和控制系統(tǒng);其特征在于: 所述編碼器安裝裝置包括支撐座(12)、傳動階梯軸(13)和編碼器，傳動階梯軸(13)通過軸承安裝在支撐座(12)的通孔中，傳動階梯軸(13)能夠帶動編碼器旋轉(zhuǎn)部份旋轉(zhuǎn)，編碼器固定部份固定在支撐座(12)上； 所述模擬工況裝置包括溫濕度試驗箱(I)、振動臺(2)、帶輪(1)、伺服電機(21); 所述的溫濕度試驗箱(I)箱體的內(nèi)部設(shè)有上下兩層，上層為密閉的空間，上層空間用于進行模擬實際環(huán)境溫度、濕度工況的可靠性試驗，下層空間安裝振動臺(2)，所述溫濕度試驗箱(I)設(shè)有溫濕度試驗箱控制器，所述振動臺(2)設(shè)有振動臺控制器； 所述編碼器安裝裝置中的支撐座(12)固定在模擬工況裝置中的振動臺(2)的臺面上；所述傳動階梯軸(13)與所述帶輪(10)通過鍵固定連接； 所述檢測和控制系統(tǒng)包括工控機、檢測儀(7)、數(shù)據(jù)采集卡、可編程控制器、伺服驅(qū)動器； 所述可編程控制器通過RS232C分別與溫濕度試驗箱控制器和振動臺控制器進行串口通訊，所述編碼器的信號通過檢測儀(7)或者數(shù)據(jù)采集卡反饋到工控機，伺服電機(21)的編碼器信號通過伺服驅(qū)動器和可編程控制器反饋給工控機。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種編碼器可靠性試驗裝置，其特征在于: 所述編碼器為I號編碼器(161); 所述編碼器安裝裝置還包括I號支架(141 )、聯(lián)軸器(151); 所述的I號編碼器(161)為分離聯(lián)軸器內(nèi)置軸承的編碼器，I號編碼器(161)的連接軸通過聯(lián)軸器(151)與傳動階梯軸(13)右端固定連接； 所述I號支架(141)左側(cè)與支撐座(12)固定連接，I號支架(141)右側(cè)與I號編碼器(161)的外圈固定連接； 所述的支撐座(12)設(shè)有三個通孔，一對軸承和隔套安裝在傳動階梯軸(I 3)軸肩的左端上，隔套安裝在一對軸承的中間，將安裝有軸承和隔套的傳動階梯軸(13)裝配到支撐座(12)的三個通孔中； 所述傳動階梯軸(13)設(shè)有3個，I號支架(141)設(shè)有3個，聯(lián)軸器(151)設(shè)有3個，I號編碼器(161)設(shè)有3個。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種編碼器可靠性試驗裝置，其特征在于: 所述編碼器為2號編碼器(162); 所述編碼器安裝裝置還包括2號支架(142)、套筒(152)和固定螺母(17); 所述的2號編碼器為具有內(nèi)置軸承和定子聯(lián)軸器的編碼器，由內(nèi)圈和外圈組成； 所述的2號支架(142)左側(cè)與支撐座(12)固定連接，所述的2號支架(142)右側(cè)與2號編碼器(162)的外圈固定連接； 所述的套筒(152)左端與傳動階梯軸(13)軸肩右端面固定連接，套筒(152)右端穿過2號編碼器內(nèi)孔，與固定螺母(17)固定； 所述的支撐座(12)設(shè)有三個通孔，一對軸承和隔套安裝在傳動階梯軸(I 3)軸肩的左端上，隔套安裝在一對軸承的中間，將安裝有軸承和隔套的傳動階梯軸(13)裝配到支撐座(12)的三個通孔中； 傳動階梯軸(13)設(shè)有3個，2號支架(142)設(shè)有3個，套筒(152)設(shè)有3個，2號編碼器(162)設(shè)有3個，固定螺母(17)設(shè)有3個。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種編碼器可靠性試驗裝置，其特征在于: 所述編碼器為3號編碼器(163); 所述編碼器安裝裝置還包括2號支架(142)、墊板(153)和防護罩(18); 所述的3號編碼器為無內(nèi)置軸承的編碼器，由磁柵鼓和讀數(shù)頭組成； 所述的2號支架(142)左側(cè)與支撐座(12)固定連接，所述的2號； 所述的墊板(153)—端與3號編碼器中的磁柵鼓固定連接，另一端與傳動階梯軸(13)軸肩右端面固定連接，所述的防護罩(18)固定在2號支架(142)上； 所述的支撐座(12)設(shè)有三個通孔，一對軸承和隔套安裝在傳動階梯軸(I 3)軸肩的左端上，隔套安裝在一對軸承的中間，將安裝有軸承和隔套的傳動階梯軸(13)裝配到支撐座(12)的三個通孔中； 傳動階梯軸(13)設(shè)有3個，2號支架(142)設(shè)有3個，墊板(153)設(shè)有3個，3號編碼器(163)設(shè)有3個，防護罩(18)設(shè)有3個。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種編碼器可靠性試驗裝置，其特征在于: 所述的模擬工況裝置還包括伺服電機支座(20)、主動帶輪(19)、同步帶(9)和漲緊輪(11);所述帶輪(10)設(shè)有3個； 所述的伺服電機支座(20)固定到支撐座(12)的側(cè)面，伺服電機(21)固定在伺服電機支座(20)上，伺服電機(21)的輸出軸與主動帶輪(19)固定連接，主動帶輪(19)、帶輪(10)分別與同步帶(9)的內(nèi)圈嚙合，漲緊輪(11)與同步帶(9)外圈嚙合，主動帶輪(19)將動力通過同步帶(9)傳遞給帶輪(10)，兩個結(jié)構(gòu)相同的漲緊輪(11)用于在傳動過程中漲緊同步帶(9)，帶輪(10)與傳動階梯軸(13)固定連接，并將動力傳遞給受試編碼器，來驅(qū)動受試編碼器的旋轉(zhuǎn)。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種編碼器可靠性試驗裝置，其特征在于: 所述的可編程控制器的上行方向與上位工控機通訊，下行方向分別和溫濕度試驗箱控制器、振動臺控制器、伺服驅(qū)動器和供電電源(8)連接，溫濕度試驗箱控制器與溫濕度試驗箱連接，振動臺控制器與振動臺連接，伺服驅(qū)動器與伺服電機的電源接口和編碼器接口連接，供電電源(8)為受試編碼器提供電源； 上位工控機控制界面由VB編制，在控制界面上設(shè)定可靠性試驗的溫度、濕度、振動的幅值頻率參數(shù)之后，與下位可編程控制器通過RS232C進行串口通訊； 可編程控制器輸出信號指令分別給溫濕度試驗箱控制器和振動臺控制器，按照設(shè)定的參數(shù)進行調(diào)節(jié)溫度、濕度和振動，同時控制界面上設(shè)定伺服電機的轉(zhuǎn)速和供電電源(8)提供給受試編碼器的電壓值參數(shù)之后，與下位可編程控制器通過RS232C進行串口通訊，分別控制伺服驅(qū)動器和供電電源。
【專利摘要】本實用新型涉及一種編碼器可靠性試驗裝置，克服了編碼器可靠性試驗裝置不能夠模擬實際工況的問題，試驗裝置包括編碼器安裝裝置、模擬工況裝置以及檢測和控制系統(tǒng)；所述編碼器安裝裝置包括支撐座、傳動階梯軸和編碼器，傳動階梯軸通過軸承安裝在支撐座通孔中，傳動階梯軸能夠帶動編碼器旋轉(zhuǎn)部份旋轉(zhuǎn)，編碼器固定部份固定在支撐座上；模擬工況裝置包括溫濕度試驗箱、振動臺、帶輪、伺服電機；溫濕度試驗箱箱體的內(nèi)部設(shè)有上下兩層，上層為密閉的空間，上層空間用于進行模擬實際環(huán)境溫度、濕度工況的可靠性試驗，下層空間安裝振動臺，溫濕度試驗箱設(shè)有溫濕度試驗箱控制器，振動臺設(shè)有振動臺控制器。<!-- 2 -->
【IPC分類】G01D18/00
【公開號】CN205384042
【申請?zhí)枴緾N201620123745
【發(fā)明人】楊兆軍, 何佳龍, 王繼利, 李國發(fā), 陳菲, 陳傳海, 杜雪嬌, 田海龍
【申請人】吉林大學(xué)
【公開日】2016年7月13日
【申請日】2016年2月17日