专利名称：：电机刷架碳刷弹力动态测试装置及测试方法
技术领域：
：本发明涉及车辆配件或车辆部件，特别是指一种用于汽车直流电机的电机刷架碳刷弹力动态测试装置及测试方法。
背景技术：
：对电机内碳刷的弹力进行测试,例如对车辆ABS(全称Anit-lockBrakeSystem即防锁死刹车系统)电机，摇窗电机，雨刮电机等的碳刷弹力进行测试，主要为检测电机内碳刷安装后的弹力状况，以保证汽车直流电机在工作时输出电流的稳定以及减小噪音并确保电机寿命。现有对电机内碳刷弹力的测试一般都是在实验室或测量室对单个被测试工件的弹力作静态检测的方式，由于只是对单个被测试工件弹力的静态检测，而不能应用于对批量生产过程中的所有刷架碳刷工件做百分之百的检测，只能进行抽样检测，这样就有可能将弹力不合格的产品发到客户处，最终导致漏检的不合格电机刷架碳刷工件功能失效或寿命降低；同时现有检测方法在静态检测过程中只能读出弹力的最终数值，无法得到弹力的动态变化趋势，因此不能完全反映弹力的真实特性，也多少影响了对被测试工件的质量控制
发明内容本发明所要解决的技术问题就在于针对目前对汽车直流电机生产过程中的电机刷架碳刷的弹力测试缺少动态测试的状况，提供一种对电机刷架碳刷采用压力传感器及压力跟踪系统收集压力信号，通过PLC(全称ProgrammableLogicController即可编程控制器)运行程序控制，对刷架类工件进行动态全过程弹力测试，从而实现电机刷架碳刷工件在线百分之百检测的电机刷架碳刷弹力动态测试装置及测试方法。本发明的电机刷架碳刷弹力动态测试装置由底板、机架、垂直气缸、左右直线导轨、前后直线导轨、定位固定压爪、定位工装、左右直线轴承、前后直线轴承、阻尼限位钉、压力传感器、丝杆、伺服电机、联轴器、位移传感器、可编程网络数字监控器(COMOVIEW)构成，机架竖立在底板上，机架上端设置垂直汽缸，垂直汽缸向下的伸缩杆上套有压力传感器，压力传感器连接有左右直线轴承，左右直线轴承与向下延伸的左右直线导轨配合，左右直线导轨固定在机架上，阻尼限位钉安装固定在机架的下部，左右直线导轨延伸至装于底板上的定位工装的上部，定位工装的上部与定位固定压爪连接，定位工装的下部则与前后直线轴承连接固定，前后直线轴承与前后直线导轨配合，前后直线导轨则固定在底板上，伺服电机位于机架下部一边的底板上，伺服电机转动轴通过联轴器与位于定位工装下半部的丝杆连接，位移传感器与底板连接固定，压力传感器和位移传感器通过线路连接可编程网络数字监控器;可编程网络数字监控器通过线路连接可编程控制器PLC。电机刷架碳刷弹力动态测试装置的伺服电机选用可以根据所测试电机刷架碳刷工件的精度要求及力的大小进行选择，一般行程范围0~10mm，位移精度0.001mm。压力传感器选用量程范围0~100N,精度0.001N。位移传感器选用测量行程25mm，独立线性0.2%。可编程控制器PLC可以选用欧姆龙系列产品，也可以选用松下系列或者其它相适应的可编程控制器PLC系列产品。对汽车直流电机的电机刷架碳刷进行弹力动态测试采用可编程控制器PLC通过自动或手动程序方法进行控制。可编程控制器PLC自动测试的过程如下开机一启动自检程序一放入被测试工件后输入操作信号垂直汽缸带动压力传感器探头下降一伺服电机运转由丝杆带动定位工装由原点向被测试工件左侧移动测试数据并且压力传感器、位移传感器、可编程网络数字监控器同时工作一伺服电机运转由丝杆带动定位工装回到原点—伺服电机运转由丝杆带动定位工装由原点向被测试工件右侧移动测试数据并且压力传感器、位移传感器、可编程网络数字监控器同时工作—伺服电机运转由丝杆带动定位工装回到原点—垂直汽缸回位自动完成被测试工件的弹力动态测试。当可编程控制器PLC自动测试时，可编程控制器PLC开机打开整机总气源，当机器启动完毕以及参数设定好之后通过自检程序正常后进入操作程序，将被测试工件放入定位工装压好定位固定压爪后，输入操作信号压缩空气推动垂直气缸向下推动压力传感器进入被检测碳刷之间，伺服电机运转由丝杆带动定位工装先由原点向被测试工件左侧移动，在此过程中压力传感器、位移传感器、可编程网络数字监控器同时工作，弹力数据范围不合格红灯亮同时蜂鸣器报警，装置继续运行直至到达最左侧后，伺服电机运转由丝杆带动定位工装回到原点，然后伺服电机运转由丝杆带动定位工装由原点继续向被测试工件右侧移动并测试数据，在此过程中压力传感器、位移传感器、可编程网络数字监控器同时工作，弹力数据范围不合格红灯亮同时蜂鸣器报警，装置继续运行直至到达最右侧后，伺服电机运转由丝杆带动定位工装回到原点，压縮空气推动垂直汽缸回位自动完成被测试工件的弹力动态测试，此时若被测试工件弹力检测结果有任一数据不合格，机器自动报警且无法动作，必须将不合格被测试工件投入废品箱方可将机器复位，然后输入操作信号循环进行下一被测试工件的弹力动态测试。也可使用可编程控制器PLC进行手动测试。当进行手动测试时，可编程控制器PLC幵机打开整机总气源，当机器启动完毕以及参数设定好之后通过自检程序正常后进入操作程序，切换手动模式与自动模式的切换开关，进入手动模式，将被测试工件放入定位工装压好定位固定压爪，然后分步输入手动操作信号，1、通过压縮空气推动垂直汽缸向下推动压力传感器进入被检测碳刷之间；2、伺服电机运转由丝杆带动定位工装先由原点向被测试工件左侧移动，在此过程中压力传感器、位移传感器、可编程网络数字监控器同时工作，弹力数据范围不合格红灯亮同时蜂鸣器报警，装置继续向左移动直至到达最左侧；3、伺服电机运转由丝杆带动定位工装回到原点；4、伺服电机运转由丝杆带动定位工装由原点向被测试工件右侧移动，在此过程中压力传感器、位移传感器、可编程网络数字监控器同时工作，弹力数据范围不合格红灯亮同时蜂鸣器报警，装置继续向右移动直至到达最右侧；5、伺服电机运转由丝杆带动定位工装回到原点，此时若被测试工件弹力检测结果有任一数据不合格，机器自动报警且无法动作，必须将不合格被测试工件投入废品箱方可将机器复位，然后通过手动循环进行下一被测试工件的弹力动态测试。当迸行测试时，将被测试工件放入测试装置定位工装，可编程控制器PLC开机通过自动或手动方法进行电机刷架碳刷的弹力动态测试。通过定位固定压爪夹紧将被测试工件在定位工装中定位，按下双手启动按钮，压縮空气推动垂直汽缸带动压力传感器探头垂直向下运动，方向由左右直线轴承和直线导轨控制，被测试工件之下的阻尼限位钉对定位的压力传感器的测力点起固定缓冲作用，伺服电机运转由丝杆带动定位工装在压力传感器上做相对移动,方向由前后直线轴承和前后直线导轨控制，并由压力传感器测试数据变化，由位移传感器测试位置的变化，对被测试工件进行静态的或者循环往复进行动态在线的弹力测试；数据由可编程网络数字监控器(COMOVIEW)分析后传送给可编程控制器PLC,全过程中可编程网络数字监控器(COMOVIEW)的显示屏能够显示弹力变化的曲线。本发明的电机刷架碳刷弹力动态测试装置的整机技术性能指标如下。电机刷架碳刷弹力动态测试装置整机技术性能指标土<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>本发明的优点就在于由于对电机的碳刷弹力测试采用动态检测在线控制并可以检测到被测试工件整个弹力的曲线的变化，对生产过程中的每一件电机刷架碳刷工件都一件不漏进行检测，并对任意位移点的力的范围监测，且推翻了以前同类型设备只能测试某一点的力的大小，使被测试工件弹力要求指标严格地控制在规定弹力范围内，避免了需将被测试工件拿到实验室进行检测的麻烦，节省了时间，确保了被测试工件质量的大幅度提高。因此本发明的电机刷架碳刷弹力动态测试装置及测试方法具有很好的应用推广前景。以下结合附图对本发明做进一步的说明。图1是本发明电机刷架碳刷弹力动态测试装置结构的主视示意图；图2是本发明电机刷架碳刷弹力动态测试装置结构的侧视示意图；图3是本发明电机刷架碳刷弹力动态测试装置的可编程控制器PLC自动运行程序工作流程图4是本发明电机刷架碳刷弹力动态测试装置的可编程控制器PLC手动运行程序工作流程图。参照图1和图2,本发明的电机刷架碳刷弹力动态测试装置由底板1、机架2、垂直气缸3、左右直线导轨4-i、4-2、前后直线导轨5-l、5-2、定位固定压爪6、定位工装7、左右直线轴承8-l、8-2、前后直线轴承9-l、9-2、阻尼限位钉IO、压力传感器ll、丝杆12、伺服电机13、联轴器14、位移传感器15、网络数字监控器16构成。参照图3和图4，本发明电机刷架碳刷弹力动态测试装置对被测试工件进行测试通过可编程控制器PLC控制可采用自动或者手动运行工作程序进行。具体实施方式以下是本发明的实施例，本发明的实际使用并不局限于实施例。实施例1，电机刷架碳刷弹力动态测试装置及测试方法采用本发明的电机刷架碳刷弹力动态测试装置及测试方法对汽车ABS制动系统电机刷架进行动态弹力测试。测试装置由底板l、机架2、垂直气缸3、左右直线导轨4-l、4-2、前后直线导轨5-l、5-2、定位固定压爪6、定位工装7、左右直线轴承8-l、8-2、前后直线轴承9-l、9-2、阻尼限位钉IO、压力传感器ll、丝杆12、伺服电机13、联轴器14、位移传感器15、可编程网络数字监控器(COMOVIEW)16构成，机架2竖立在底板1上，机架2上端设置垂直汽缸3，垂直汽缸向下的伸縮杆上套有压力传感器11,压力传感器11连接有左右直线轴承8-12,左右直线轴承8-1~2与向下延伸的左右直线导轨4-l2配合，左右直线导轨4-l2固定在机架2上，阻尼限位钉10安装固定在机架2的下部，左右直线导轨4-12延伸至装于底板上的定位工装7的上部，定位工装7的上部与定位固定压爪6连接，定位工装7的下部则与前后直线轴承9-12连接固定,前后直线轴承9-1~2与前后直线导轨5-1~2配合,前后直线导轨5-1~2则固定在底板1上，伺服电机13位于机架下部一边的底板上，伺服电机13转动轴通过联轴器14与位于定位工装7下半部的丝杆12连接，位移传感器15与底板1连接固定，压力传感器11和位移传感器15通过线路连接可编程网络数字监控器(COMOVIEW)16,可编程网络数字监控器(COMOVIEW)通过线路连接可编程控制器PLC。测试装置选用伺服电机的型号为HC-KFS23B,行程0~10mm,位移精度0.001mm。压力传感器为瑞士奇士乐(KISTLER)品牌压力传感器，测量类型Y(X)或Y(T)、量程-10000PC-H10000PC、传感器输入电荷放大器与电压模块、采样频率IOKHZ、工作电压18——30VDC。位移传感器型号为NOVOTECHNIKTR25-V/A,测量行程25mm、工作电压12-24VDC、输出信号0-10V、独立线性0.2%、操作力矩<51\、保护等级IP40。可编程控制器PLC选用欧姆龙硬件同时运用欧姆龙的汇编语言编程执行全部程序所有动作。可编程控制器PLC通过自动或手动程序方法进行控制，可编程控制器PLC自动测试时，可编程控制器PLC开机打开整机总气源，当机器启动完毕以及测力位置点设置、力下限设置、力上限设置、位移传感器灵敏度、压力传感器灵敏度、原点位置补偿、测力方向、测试数据记录方式、数据采集方向等参数设定好之后通过自检程序正常后进入操作程序，将被检测电机刷架碳刷工件放入定位工装压好固定压爪后按下启动按纽，1、压縮空气带动垂直汽缸推动压力传感器进入被检测刷架碳刷工件的碳刷之间，阻尼限位钉起到缓冲定位作用；2、伺服电机通过联轴器带动丝杆转动，推动定位工装向左侧移动，与此同时位移传感器和压力传感器幵始工作并实时将信号传送给可编程网络数字监控器(COMOVIEW),可编程网络数字监控器(COMOVIEW)将数据分析记录，此时在可编程网络数字监控器(COMOVIEW)的触摸屏上可以看见整个弹力的曲线变化；3、当定位工装到达最左侧时可编程网络数字监控器(COMOVIEW)将分析处理好的数据综合成合格或不合格信号传输给可编程控制器PLC,若合格，则长亮绿灯，不合格则亮红灯蜂鸣器报警2S，两种状态下定位工装依旧正常运动，但可编程控制器PLC会有记录此次测量结果1或0;4、伺服电机运转由丝杆带动定位工装回到原点；5、伺服电机通过联轴器带动丝杆转动，推动定位工装向右侧移动，与此同时位移传感器和压力传感器开始工作并实时将信号传送给可编程网络数字监控器(COMOVIEW),可编程网络数字监控器(COMOVIEW)将数据分析记录，此时在可编程网络数字监控器(COMOVIEW)的触摸屏上可以看见整个弹力的曲线变化；6、当定位工装到达最右侧时可编程网络数字监控器(COMOVIEW)将分析处理好的数据综合成合格或不合格信号传输给可编程控制器PLC,若合格，则长亮绿灯，不合格则亮红灯蜂鸣器报警2S，两种状态下定位工装依旧正常运动，但可编程控制器PLC会有记录此次测量结果1或0;7、伺服电机运转由丝杆带动定位工装回到原点；8、压縮空气推动垂直汽缸拉动压力传感器复位到初始状态，此时，可编程控制器PLC综合测试2次测量结果分析得出最终结果，若两次左右弹力合格则绿灯常亮，机器恢复初始状态可进入下一循环测试；如有任一次测量有任一点数据不合格则常亮红灯蜂鸣器报警，且设备无法进入下一循环的测试，必须将不合格被测试工件放入废品回收通道方能复位设备，进入下一循环测试。也可使用可编程控制器PLC进行手动测试，可编程控制器PLC开机打开整机总气源，当机器启动完毕以及参数设定好之后通过自检程序正常后进入操作程序，切换手动模式与自动模式的切换开关，进入手动模式，将被测试工件放入定位工装压好固定压爪，然后手动操作信号l，压縮空气推动垂直汽缸推动压力传感器进入被检测电机刷架碳刷工件的碳刷之间，阻尼限位钉起到缓冲定位作用；启动手动操作信号2，伺服电机通过联轴器带动丝杆转动，推动定位工装向左侧移动，与此同时位移传感器和压力传感器开始工作并实时将信号传送给可编程网络数字监控器(COMOVIEW),可编程网络数字监控器(COMOVIEW)将数据分析记录，此时在可编程网络数字监控器(COMOVIEW)的触摸屏上可以看见整个弹力的曲线变化；启动手动操作信号3，当定位工装到达最左侧时可编程网络数字监控器(COMOVIEW)将分析处理好的数据综合成合格或不合格信号传输给可编程控制器PLC,若合格，则长亮绿灯，不合格则亮红灯蜂鸣器报警2S，两种状态下定位工装依旧正常运动，但可编程控制器PLC会有记录此次测量结果1或0;启动手动操作信号4，伺服电机运转由丝杆带动定位工装回到原点；启动手动操作信号5,伺服电机通过联轴器带动丝杆转动，推动定位工装向右侧移动，与此同时位移传感器和压力传感器开始工作并实时将信号传送给可编程网络数字监控器(COMOVIEW),可编程网络数字监控器(COMOVIEW)将数据分析记录，此时在可编程网络数字监控器(COMOVIEW)的触摸屏上可以看见整个弹力的曲线变化；启动手动操作信号6，当定位工装到达最右侧时可编程网络数字监控器(COMOVIEW)将分析处理好的数据综合成合格或不合格信号传输给可编程控制器PLC，若合格，则长亮绿灯，不合格则亮红灯蜂鸣器报警2S,两种状态下定位工装依旧正常运动，但可编程控制器PLC会有记录此次测量结果1或0;启动手动操作信号7，伺服电机运转由丝杆带动定位工装回到原点；启动手动操作信号8，压縮空气推动垂直汽缸拉动压力传感器复位到初始状态，此时，可编程控制器PLC综合测试2次测量结果分析得出最终结果，若两次左右弹力合格则绿灯常亮，机器恢复初始状态可进入下一循环测试；如有任一次测量有任一点数据不合格则常亮红灯蜂鸣器报警，且设备无法进入下一循环的测试，必须将不合格被测试工件放入废品回收通道方能复位设备，进入下一循环测试。当进行测试时，将被测试工件放入测试装置定位工装，可编程控制器PLC机通过自动或手动方法进行电机刷架碳刷的弹力动态测试。通过定位固定压爪夹紧将被测试工件在定位工装中定位，按下双手启动按钮，压縮空气推动垂直汽缸推动压力传感器探头垂直向下运动，方向由左右直线轴承和直线导轨控制，被测试工件之下的阻尼限位钉对定位的压力传感器的测力点起固定缓冲作用，伺服电机运转由丝杆带动定位工装在压力传感器上做相对移动，方向由前后直线轴承和前后直线导轨控制，并由压力传感器测试数据变化，由位移传感器测试位置的变化，对被测试工件进行静态的或者循环往复进行动态在线的弹力测试；数据由可编程网络数字监控器(COMOVIEW)分析后传送给可编程控制器PLC，全过程中可编程网络数字监控器(COMOVIEW)的显示屏能够显示弹力变化的曲线。电机刷架碳刷弹力动态测试装置的整机技术性能指标如下。电机刷架碳刷弹力动态测试装置整机技术性能指标序号指标名称指标1测量周期6S2测量误差范围±0.1%3电源220VAC/50HZ4控制电压24VDC5气源气压0.5MP通过在线对汽车ABS制动系统电机刷架电机内的两个碳刷的弹力迸行检测，在规定的位置即直径23mm处的弹力要求控制在3.8N~4.8N之内，所有被测试工件必须百分之百控制在这个水平内，如果将每个被测试工件都拿到实验室去做，那将无法进行批量化生产，而采用本发明测试装置用于在线检测，完全保证了被测试工件质量，将弹力测试在线控制变为了可能。从使用至今，已为西门子公司墨西哥工厂提供了近200万套合格的ABS电机刷架。使用情况良好。权利要求1、一种电机刷架碳刷弹力动态测试装置，其特征在于由底板、机架、垂直气缸、左右直线导轨、前后直线导轨、定位固定压爪、定位工装、左右直线轴承、前后直线轴承、阻尼限位钉、压力传感器、丝杆、伺服电机、联轴器、位移传感器、可编程网络数字监控器构成，机架竖立在底板上，机架上端设置垂直汽缸，垂直汽缸向下的伸缩杆上套有压力传感器，压力传感器连接有左右直线轴承，左右直线轴承与向下延伸的左右直线导轨配合，左右直线导轨固定在机架上，阻尼限位钉安装固定在机架的下部，左右直线导轨延伸至装于底板上的定位工装的上部，定位工装的上部与定位固定压爪连接，定位工装的下部则与前后直线轴承连接固定，前后直线轴承与前后直线导轨配合，前后直线导轨则固定在底板上，伺服电机位于机架下部一边的底板上，伺服电机转动轴通过联轴器与位于定位工装下半部的丝杆连接，位移传感器与底板连接固定，压力传感器和位移传感器通过线路连接可编程网络数字监控器；可编程网络数字监控器通过线路连接可编程控制器PLC。2、根据权利要求l所述的电机刷架碳刷弹力动态测试装置，其特征在于伺服电机的行程范围0"10mm，位移精度O.OOlmm;压力传感器量程范围0"100N,精度0.001N;位移传感器测量行程25mm，独立线性0.2%。3、根据权利要求l所述的电机刷架碳刷弹力动态测试装置，其特征在于压力传感器测量类型Y(X)，量程-10000PC——H10000PC，采样频率IOKHZ、工作电压18——30VDC;位移传感器测量行程25mm,工作电压12-24VDC,输出信号0-10V，独立线性0.2y。，操作力矩〈5N,保护等级IP40。4、根据权利要求3所述的电机刷架碳刷弹力动态测试装置，其特征在于压力传感器测量类型由Y(T)类型替代。5、根据权利要求l所述的电机刷架碳刷弹力动态测试装置，其特征在于电机刷架碳刷弹力动态测试装置整机的测量周期为6S，测量误差范围土O.lVo,电源为220VAC/50HZ，控制电压24VDC，气源气压0.4-0.6MPa。6、根据权利要求5所述的电机刷架碳刷弹力动态测试装置，其特征在于气源气压0，5MPa。7、一种电机刷架碳刷弹力动态测试装置的测试方法，其特征在于可编程控制器PLC自动测试的过程为开机一启动自检程序一放入被测试工件后输入操作信号垂直汽缸带动压力传感器探头下降—伺服电机运转由丝杆带动定位工装由原点向被测试工件左侧移动测试数据并且压力传感器、位移传感器、可编程网络数字监控器同时工作一伺服电机运转由丝杆带动定位工装回到原点一伺服电机运转由丝杆带动定位工装由原点向被测试工件右侧移动测试数据并且压力传感器、位移传感器、可编程网络数字监控器同时工作一伺服电机运转由丝杆带动定位工装回到原点一垂直汽缸回位自动完成被测试工件的弹力动态测试。全文摘要本发明提供了一种电机刷架碳刷弹力动态测试装置及测试方法，电机刷架碳刷弹力动态测试装置由底板、机架、垂直气缸、左右直线导轨、前后直线导轨、定位固定压爪、定位工装、左右直线轴承、前后直线轴承、阻尼限位钉、压力传感器、丝杆、伺服电机、联轴器、位移传感器、可编程网络数字监控器构成。本测试装置可以检测到被测试工件整个弹力的曲线的变化。文档编号G01M5/00GK101458151SQ200810243559公开日2009年6月17日申请日期2008年12月23日优先权日2008年12月23日发明者张荣成申请人:镇江泛沃汽车零部件有限公司(中外合资)