CN203772316U - 电动执行器检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电动执行器检测装置，所述电动执行器检测装置包括传动系统、制动系统、气路控制系统和反馈系统；所述电动执行器检测装置外部与电动执行器相连接；所述传动系统的输入端为与电动执行器的传动轴同轴相连的，摩擦加载机构刹车片的输入轴；所述传动系统的输出端为摩擦加载机构驱动的，水平悬挂在主支架内的周向浮动的环形支撑板；所述环形支撑板通过其周边分布的若干浮动承重机构，在主支架内周向浮动，并通过浮动承重机构将传动系统的重力传递到主支架上；所述反馈系统包括拉力传感器和万向节；所述拉力传感器分别与第一万向节和第二万向节相连接，第一万向节设置于主支架上，第二万向节设置于环形支撑板上。本实用新型结构简单，体积紧凑，安装灵活，使用寿命长，易于维护，简化了安装过程，使气路密封更加可靠，模块化，可实现批量生产。

Description

电动执行器检测装置

技术领域

本实用新型涉及工业自动化控制技术领域，尤其是涉及一种电动执行器检测装置。

背景技术

电动执行器是靠输出端的扭矩来驱动阀门，从而控制介质流量的工业产品，电动执行器检测装置即是用来对电动执行器的扭矩能力进行检测、校核的关键设备，其通过刹车系统模拟现场负载来实现测试过程。目前的电动执行器检测装置的测量范围都在2000N.M内，基本都没有10000N.M大扭矩的测试能力，与此同时一体式扭矩传感器成本又较高。

为了保证电动执行器的可靠性，目前需要一种测试能力达到10000N.M扭矩、价格低廉的电动执行器检测装置。采用拉力传感器间接计算的方式得出扭矩，方便安装，降低成本。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种达到10000N.M扭矩的测试能力；采用拉力传感器间接计算的方式得出扭矩，方便安装，降低成本的电动执行器检测装置。

为了实现上述技术问题，本实用新型提供的技术方案为：一种电动执行器检测装置，用于测量电动执行器的扭矩和转速，包括顶部设置有用于安装转动轴线垂直设置的电动执行器的矩形立体式主支架；

设置在主支架内，与电动执行器的传动轴输出端连接的，通过摩擦加载机构传递扭矩的传动系统；

与传动系统输出端连接的，用于测量电动执行器输出的扭矩反馈系统和转速反馈系统；

安装在主支架上，与传动系统的摩擦加载机构连接，通过气缸提供夹紧摩擦力的气路控制系统；

所述传动系统的输入端为与电动执行器的传动轴同轴相连的，摩擦加载机构刹车片的输入轴；

所述传动系统的输出端为摩擦加载机构驱动的，水平悬挂在主支架内的周向浮动的环形支撑板；所述环形支撑板通过其周边分布的若干浮动承重机构，在主支架内周向浮动，并通过浮动承重机构将传动系统的重力传递到主支架上；

所述刹车片的输入轴与环形支撑板之间为同轴安装，滚动连接；

所述扭矩反馈系统设置在传动系统的环形支撑板与主支架之间；

所述转速反馈系统设置在摩擦加载机构刹车片与环形支撑板之间;

所述扭矩反馈系统配置有若干均布在环形支撑板周边的拉力传感器，拉力传感器的一端安装在环形支撑板上，另一端安装在主支架上；

所述拉力传感器与环形支撑板和主支架之间均连接有消除拉力传感器扭矩的万向节。

进一步地，所述万向节包括第一万向节和第二万向节；

所述拉力传感器分别与第一万向节和第二万向节相连接，第一万向节设置于主支架上，第二万向节设置于环形支撑板上；

所述环形支撑板与主支架水平平行设置，所述环形支撑板与主支架进行活动连接；

所述传动系统还包括一级花键、二级花键、支撑法兰、深沟球轴承和圆锥滚子轴承；所述一级花键与二级花键相连接，所述二级花键的轴向定位由深沟球轴承和圆锥滚子轴承共同实现；所述二级花键与刹车片相连接；所述圆锥滚子轴承和深沟球轴承由环形支撑板的轴肩进行定位。

进一步地，气路控制系统包括气缸、气路块和进气软管；所述刹车片、气缸、气路块、支撑法兰和编码器组件设置于主支架上；

所述主支架上设置有方通，所述主支架的支撑结构采用方通焊接而成，主支架的顶部设置为平板结构。

更进一步地，所述转速反馈系统包括编码器组件，所述编码器组件包括编码器、编码器支架和编码器齿轮；所述编码器齿轮与二级花键的上下边缘的齿轮相适配，所述编码器通过编码器支架固定设置于环形支撑板上。

进一步地，所述拉力传感器为S型拉力传感器；

所述环形支撑板和主支架上设置有螺纹孔和螺栓，所述螺纹孔与螺栓进行固定连接；

所述编码器支架为钣金件；所述气缸为三个。

进一步地，所述浮动承重机构固定在主支架内的四周；所述浮动承重机构上设置有支撑架，并且相对于环形支撑板，设置有下部滑动组件、上部滑动组件和周边滑动组件；

所述下部滑动组件包括一个水平短轴和一个支撑轴承；所述上部滑动组件包括一个水平短轴和一个支撑轴承；所述周边滑动组件包括一个垂直短轴和一个支撑轴承。

更进一步地，所述气路控制系统设置有通过进气软管连接气源的油雾过滤装置，并按顺序连接有调节气源流量的比例阀，控制摩擦加载机构的气缸工作的气路开关；所述进气软管将气缸和气路块相连接，

所述油雾过滤装置与气路开关之间连接有隔离比例阀的旁路阀；

所述旁路阀与气路开关之间还连接有用于快速卸载的放气阀；

所述气路控制系统的油雾过滤装置、比例阀、气路开关、旁路阀和放气阀，通过气路块集成安装在主支架内。

进一步地，所述集成式气动控制系统还包括固定组件；所述气路块包括气路上块和气路下块，所述气路上块和气路下块相联通；

所述旁路阀为三通电磁阀；所述放气阀为二通电磁阀。

有益效果：本实用新型的电动执行器检测装置结构简单，体积紧凑，安装灵活，使用寿命长，易于维护，能够达到10000N.M扭矩的测试能力；满足了对电动执行器的测试需求；验证了拉力传感器、滚动轴承式浮动承重机构的可行性，大大提升了用户体验。本实用新型存在如下优点：

（1）拉力传感器测量扭矩的性能更加稳定。因安装位置实际存在一定的误差，直接连接会造成拉力传感器内部承受应力，造成较大的测量误差，甚至损坏拉力传感器；万向节可以在一定范围内空间360°旋转，使用万向节最大的好处就是有效消除工作中来自其他部件作用在拉力传感器上的应力。

（2）滚动轴承式的浮动承重机构安装方便；有四个单独的滚动轴承分别可调，水平调节起来更加简单。滚动轴承的转动实现了环形支撑板的转动，避免了摩擦转动造成的扭矩测量误差。

（3）通过对气路控制系统进行集成设计，打破原分散安装方式的局限性，设计出气路板集成管路系统，对气路管路进行集成化管理，节省了管路组装工艺要求，提高了装置的气密性与可靠性。采用无管路结构，使原来的设备体积和重量减小了一半，不仅设备本身组装简单，生产效率得到大幅度提高。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的A区域的放大图；

图3为本实用新型的B区域的放大图；

图4为本实用新型的部分结构示意图；

图5为本实用新型的部分结构示意图；

图6为本实用新型的部分结构示意图；

图7为本实用新型的部分结构示意图；

图8为本实用新型的气路控制系统的结构示意图；

其中：1主支架；2传动系统；3扭矩反馈系统；4转速反馈系统；5气缸；6气路控制系统；7刹车片；8环形支撑板；9浮动承重机构；901下部滑动组件；902上部滑动组件；903周边滑动组件；904支撑架；10拉力传感器；11万向节；1101第一万向节；1102第二万向节；12圆锥滚子轴承；13一级花键；14二级花键；15支撑法兰；16深沟球轴承；17进气软管；18气路块；19支撑法兰；20编码器组件；2001编码器；2002编码器支架；2003编码器齿轮；21油雾过滤装置；22放气阀；23比例阀；24气路开关；25气路块；2501气路上块；2502气路下块；26旁路阀；27固定组件。

具体实施方式

下面将结合说明书附图，对本实用新型做进一步的说明。

实施例

如图1至图8所示，本实用新型提供的一种电动执行器检测装置，用于测量电动执行器的扭矩和转速，包括顶部设置有用于安装转动轴线垂直设置的电动执行器的矩形立体式主支架1；设置在主支架1内，与电动执行器的传动轴输出端连接的，通过摩擦加载机构传递扭矩的传动系统2；

与传动系统2输出端连接的，用于测量电动执行器输出的扭矩反馈系统3和转速反馈系统4；安装在主支架1上，与传动系统2的摩擦加载机构连接，通过气缸5提供夹紧摩擦力的气路控制系统6；

所述传动系统2的输入端为与电动执行器的传动轴同轴相连的，摩擦加载机构刹车片7的输入轴；

所述传动系统2的输出端为摩擦加载机构驱动的，水平悬挂在主支架1内的周向浮动的环形支撑板8；所述环形支撑板8通过其周边分布的若干浮动承重机构9，在主支架1内周向浮动，并通过浮动承重机构9将传动系统2的重力传递到主支架1上；

所述刹车片7的输入轴与环形支撑板8之间为同轴安装，滚动连接；

所述扭矩反馈系统3设置在传动系统2的环形支撑板8与主支架1之间；

所述转速反馈系统4设置在摩擦加载机构刹车片7与环形支撑板8之间;

所述扭矩反馈系统3配置有若干均布在环形支撑板8周边的拉力传感器10，拉力传感器10的一端安装在环形支撑板8上，另一端安装在主支架1上；

所述拉力传感器10与环形支撑板8和主支架1之间均连接有消除拉力传感器10扭矩的万向节11。

所述万向节11包括第一万向节1101和第二万向节1102；

所述拉力传感器10分别与第一万向节1101和第二万向节1102相连接，第一万向节1101设置于主支架上，第二万向节1102设置于环形支撑板8上；

所述环形支撑板8与主支架1水平平行设置，所述环形支撑板8与主支架1进行活动连接；

所述传动系统2还包括一级花键13、二级花键14、支撑法兰15、深沟球轴承16和圆锥滚子轴承12；所述一级花键13与二级花键14相连接，所述二级花键14的轴向定位由深沟球轴承16和圆锥滚子轴承12共同实现；所述二级花键14与刹车片10相连接；所述圆锥滚子轴承12和深沟球轴承16由环形支撑板8的轴肩进行定位。

所述圆锥滚子轴承12由挡圈进行定位，所述挡圈为Φ130弹性挡圈。气缸5夹紧后，摩擦力产生扭矩负载。

气路控制系统6包括气缸5、气路块18和进气软管17；所述刹车片7、气缸5、气路块18、支撑法兰19和编码器组件20设置于主支架1上；

所述主支架1上设置有方通，所述主支架1的支撑结构采用方通焊接而成，主支架1的顶部设置为平板结构。

所述转速反馈系统4包括编码器组件20，所述编码器组件20包括编码器2001、编码器支架2002和编码器齿轮2003；所述编码器齿轮2003与二级花键14的上下边缘的齿轮相适配，所述编码器2001通过编码器2002固定设置于环形支撑板8上。

编码器2001和一级花键13、二级花键14，传动主轴齿轮啮合传动，前者齿数为26，后者为78，即传动比为1：3，即编码器2001的转速除以3即得主轴的转速。

编码器2001和拉力传感器10都为监测反馈部件，反馈回去的信号显示在控制箱上，设定相应程序，同时显示瞬时扭矩信号和本次操作过程最大扭矩信号的功能。通过RS485通讯接口，用于控制被测电动执行器和制动系统，读取和记录相关数据。

因安装位置实际存在一定的误差，直接连接会造成拉力传感器10内部承受应力，造成较大的测量误差，甚至损坏拉力传感器10；万向节11可以在一定空间范围内360°旋转，使用万向节11最大的好处就是有效消除工作中来自其他部件作用在拉力传感器10上的应力。

所述拉力传感器10为S型拉力传感器；每一个S型拉力传感器配合两个万向节11使用，以使得S型拉力传感器适应不同方向的拉力。由拉力传感器10完全克服刹车片10的摩擦力。

所述环形支撑板8和主支架1上设置有螺纹孔和螺栓，所述螺纹孔与螺栓进行固定连接；

所述编码器支架2002为钣金件；所述气缸5为三个。

所述浮动承重机构9固定在主支架1内的四周；所述浮动承重机构9上设置有支撑架904，并且相对于环形支撑板8，设置有下部滑动组件901、上部滑动组件902和周边滑动组件903;

所述下部滑动组件901包括一个水平短轴和一个支撑轴承；所述上部滑动组件902包括一个水平短轴和一个支撑轴承；所述周边滑动组件903包括一个垂直短轴和一个支撑轴承。所述滚动轴承式浮动承重机构9通过调节的安装位置，支撑架904的U型槽可调，可实现调心；浮动承重机构9的转动实现了环形支撑板的转动，避免了摩擦转动造成的扭矩测量误差；安装过程中，水平调节也较为简单，有四个单独的组件分别可调。

环形支撑板8因拉力传感器10的微量变形，必须为活动结构设置于主支架1中。拉力传感器10控制扭矩。所述环形支撑板8需要缓慢转动，浮动承重机构9需要和其他部件的轴线相垂直，所支撑的浮动承重机构9需要可调整其水平度。

所述气路控制系统6设置有通过进气软管17连接气源的油雾过滤装置21，并按顺序连接有调节气源流量的比例阀23，控制摩擦加载机构的气缸5工作的气路开关24；所述进气软管17将气缸5和气路块25相连接，

所述油雾过滤装置21与气路开关24之间连接有隔离比例阀23的旁路阀26；

所述旁路阀26与气路开关24之间还连接有用于快速卸载的放气阀22；

所述气路控制系统6的油雾过滤装置21、比例阀23、气路开关24、旁路阀26和放气阀22，通过气路块25集成安装在主支架1内。

所述集成式气动控制系统6还包括固定组件27；所述气路块25包括气路上块2501和气路下块2502，所述气路上块2501和气路下块2502相联通；

所述旁路阀26为三通电磁阀；所述放气阀22为二通电磁阀。

所述气路上块2501、气路下块2502、比例阀23、三通电磁阀和气路开关24相连接；所述三通电磁阀与气路开关24之间连接有二通电磁阀。

所述固定组件27包括第一凹槽、第一突起部、第二凹槽、第二突起部、第三凹槽、第一螺纹孔、长螺栓、第一通孔和堵头；所述气路上块2501、气路下块2502、比例阀23和三通电磁阀上均设置有第一螺纹孔；所述第一螺纹孔与长螺栓相适配；所述放气阀22为二通电磁阀,所述气路上块2501、气路下块2502、比例阀23和三通电磁阀通过长螺栓与第一螺纹孔相固定连接；气路下块2502上设置有第一凹槽，所述气路上块2501上设置有第一突起部，所述第一凹槽与第一突起部相适配；

所述比例阀23上设置有第二突起部，所述气路下块2502上设置有第二凹槽和第三凹槽；

所述第二凹槽与第二突起部相适配；所述三通电磁阀设置于第三凹槽内；

所述气路下块2502的侧壁上设置有第一通孔；第一通孔与堵头相适配。

所述第一凹槽为两个，对称设置于气路下块2502上；所述第一突起部为两个，对称设置于气路上块2501上；所述第一螺纹孔按列成对设置于气路上块2501和气路下块2502上，所述第一螺纹孔为3对，每列第一螺纹孔的中心连线与其他列第一螺纹孔的中心连线相平行。

所述固定组件27包括第二通孔、第三通孔、第一转接头和第二转接头；所述气路上块2501设置有第二通孔，所述气路下块2502上设置有第三通孔，所述第二通孔通过第一转接头与油雾过滤装置21相连接；所述第三通孔通过第二转接头与二通电磁阀与油雾过滤装置21相连接。

所述固定组件27包括第二螺纹孔，所述气路下块2502的底部的外壁上开有第二螺纹孔，所述第二螺纹孔内设置有内螺纹，所述气路开关上设置有外螺纹，所述内螺纹与外螺纹相适配，所述气路开关通过第二螺纹孔与气路下块2502相连接；

所述固定组件27还包括密封圈；所述堵头为四个；所述气路开关24为一个以上。

所述密封圈设置于长螺栓与第一螺纹孔之间；

所述密封圈为O型密封圈；所述气路开关24为四个。

所述油雾过滤装置21上设置有进气口和出气口，所述气路上块2501上设置有进气口和出气口，所述比例阀23上设置有进气口和出气口，所述三通电磁阀上设置有进气口和出气口，所述二通电磁阀上设置有进气口和出气口，所述气路开关24上设置有进气口和出气口；

所述油雾过滤装置21的出气口与所述三通电磁阀的进气口相连接；所述三通电磁阀的出气口与气路开关24的进气口相连接。

所述油雾过滤装置21的出气口与所述三通电磁阀的进气口相连接；所述三通电磁阀的出气口和二通电磁阀的进气口相连接，所述二通电磁阀的出气口与气路开关24的进气口相连接。

所述三通电磁阀的进气口和比例阀的进气口分别与所述油雾过滤装置21的出气口相连接；所述比例阀23的出气口与三通电磁阀的进气口相连接；所述二通电磁阀的进气口和气路开关24的进气口分别与三通电磁阀的出气口相连接，所述二通电磁阀的出气口与气路开关24的进气口相连接。

工作方法：电动执行器通过传动轴将执行信号传递给一级花键13，一级花键13通过二级花键14将扭矩传递给刹车片10；气路控制系统6控制气缸5，气缸5被夹紧后，摩擦力产生扭矩负载；编码器2001通过计算传动比，间接计算出电动执行器的转速；拉力传感器10克服刹车片的摩擦力，间接计算出扭矩。编码器2001控制运转圈数，实现反馈控制。编码器齿轮2003和二级花键14上的齿轮齿合，通过计算传动比，间接计算出执行器转速；所述环形支撑板8为转盘状，拉力传感器10是安装在环形支撑板8和主支架1之间，通过检测环形支撑板8和主支架1之间的拉力和推力来计算扭矩的。

拉力传感器10输出的信号是一对差分模拟电压信号V，单位为mV；代表了拉力传感器10的受力情况M，单位为kg；M和V之间具有一定的线性关系。拉力传感器10和转轴之间有一定的力臂D，即拉力传感器10和测架轴心的垂直距离，单位为m，通过力矩计算公式T=M*D*g，g为重力加速度，即可计算获得力矩值。

本实用新型结构简单，体积紧凑，安装灵活，使用寿命长，易于维护，能够达到10000N.M扭矩的测试能力；满足了对电动执行器的测试需求；验证了拉力传感器10、滚动轴承式浮动承重机构9的可行性，大大提升了用户体验。本实用新型存在如下优点：

（1）拉力传感器10测量扭矩的性能更加稳定。因安装位置实际存在一定的误差，直接连接会造成拉力传感器10内部承受应力，造成较大的测量误差，甚至损坏拉力传感器10；万向节11可以在一定范围内空间360°旋转，使用万向节11最大的好处就是有效消除工作中来自其他部件作用在拉力传感器10上的应力。

（2）滚动轴承式的浮动承重机构9安装方便；有四个单独的滚动轴承分别可调，水平调节起来更加简单。滚动轴承的转动实现了环形支撑板8的转动，避免了摩擦转动造成的扭矩测量误差。

（3）通过对气路控制系统6进行集成设计，打破原分散安装方式的局限性，设计出气路板集成管路系统，对气路管路进行集成化管理，节省了管路组装工艺要求，提高了装置的气密性与可靠性。采用无管路结构，使原来的设备体积和重量减小了一半，不仅设备本身组装简单，生产效率得到大幅度提高。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.一种电动执行器检测装置，用于测量电动执行器的扭矩和转速，其特征在于:包括,

顶部设置有用于安装转动轴线垂直设置的电动执行器的矩形立体式主支架；

设置在主支架内，与电动执行器的传动轴输出端连接的，通过摩擦加载机构传递扭矩的传动系统；

与传动系统输出端连接的，用于测量电动执行器输出的扭矩反馈系统和转速反馈系统；

安装在主支架上，与传动系统的摩擦加载机构连接，通过气缸提供夹紧摩擦力的气路控制系统；

所述传动系统的输入端为与电动执行器的传动轴同轴相连的，摩擦加载机构刹车片的输入轴；

所述传动系统的输出端为摩擦加载机构驱动的，水平悬挂在主支架内的周向浮动的环形支撑板；所述环形支撑板通过其周边分布的若干浮动承重机构，在主支架内周向浮动，并通过浮动承重机构将传动系统的重力传递到主支架上；

所述刹车片的输入轴与环形支撑板之间为同轴安装，滚动连接；

所述扭矩反馈系统设置在传动系统的环形支撑板与主支架之间；

所述转速反馈系统设置在摩擦加载机构刹车片与环形支撑板之间；

所述扭矩反馈系统配置有若干均布在环形支撑板周边的拉力传感器，拉力传感器的一端安装在环形支撑板上，另一端安装在主支架上；

所述拉力传感器与环形支撑板和主支架之间均连接有消除拉力传感器扭矩的万向节。

2.根据权利要求1所述的电动执行器检测装置，其特征在于：所述万向节包括第一万向节和第二万向节；

所述拉力传感器分别与第一万向节和第二万向节相连接，第一万向节设置于主支架上，第二万向节设置于环形支撑板上；

所述环形支撑板与主支架水平平行设置，所述环形支撑板与主支架进行活动连接；

所述传动系统还包括一级花键、二级花键、支撑法兰、深沟球轴承和圆锥滚子轴承；所述一级花键与二级花键相连接，所述二级花键的轴向定位由深沟球轴承和圆锥滚子轴承共同实现；所述二级花键与刹车片相连接；所述圆锥滚子轴承和深沟球轴承由环形支撑板的轴肩进行定位。

3.根据权利要求1所述的电动执行器检测装置，其特征在于：气路控制系统包括气缸、气路块和进气软管；所述刹车片、气缸、气路块、支撑法兰和编码器组件设置于主支架上；

所述主支架上设置有方通，所述主支架的支撑结构采用方通焊接而成，主支架的顶部设置为平板结构。

4.根据权利要求1所述的电动执行器检测装置，其特征在于：所述转速反馈系统包括编码器组件，所述编码器组件包括编码器、编码器支架和编码器齿轮；所述编码器齿轮与二级花键的上下边缘的齿轮相适配，所述编码器通过编码器支架固定设置于环形支撑板上。

5.根据权利要求2所述的电动执行器检测装置，其特征在于：所述拉力传感器为S型拉力传感器；

所述环形支撑板和主支架上设置有螺纹孔和螺栓，所述螺纹孔与螺栓进行固定连接；

所述编码器支架为钣金件；所述气缸为三个。

6.根据权利要求1所述的电动执行器检测装置，其特征在于：所述浮动承重机构固定在主支架内的四周；所述浮动承重机构上设置有支撑架，并且相对于环形支撑板，设置有下部滑动组件、上部滑动组件和周边滑动组件；

所述下部滑动组件包括一个水平短轴和一个支撑轴承；所述上部滑动组件包括一个水平短轴和一个支撑轴承；所述周边滑动组件包括一个垂直短轴和一个支撑轴承。

7.根据权利要求1所述的电动执行器检测装置，其特征在于：所述气路控制系统设置有通过进气软管连接气源的油雾过滤装置，并按顺序连接有调节气源流量的比例阀，控制摩擦加载机构的气缸工作的气路开关；所述进气软管将气缸和气路块相连接，

所述油雾过滤装置与气路开关之间连接有隔离比例阀的旁路阀；

所述旁路阀与气路开关之间还连接有用于快速卸载的放气阀；

所述气路控制系统的油雾过滤装置、比例阀、气路开关、旁路阀和放气阀，通过气路块集成安装在主支架内。

8.根据权利要求1所述的电动执行器检测装置，其特征在于：所述集成式气动控制系统还包括固定组件；所述气路块包括气路上块和气路下块，所述气路上块和气路下块相联通；

所述旁路阀为三通电磁阀；所述放气阀为二通电磁阀。