徐華月 翁曉偉

（ 臺(tái)州市質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督檢測(cè)研究院，浙江 臺(tái)州 310000 ）

可移式電動(dòng)工具快速測(cè)試裝置的研究

徐華月 翁曉偉

（ 臺(tái)州市質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督檢測(cè)研究院，浙江 臺(tái)州 310000 ）

針對(duì)可移式電動(dòng)工具產(chǎn)品質(zhì)量現(xiàn)狀及性能試驗(yàn)方法，設(shè)計(jì)一種基于非接觸快速的可移式電動(dòng)工具電氣性能測(cè)試裝置，利用感應(yīng)盤、機(jī)械手等部件組合實(shí)現(xiàn)快速安裝和性能試驗(yàn)操作。重點(diǎn)解決檢測(cè)樣品安裝不便、工作效率低等共性問題。經(jīng)綜合性能測(cè)試，結(jié)果證明其加載精度、響應(yīng)速度和穩(wěn)定性符合四種可移式電動(dòng)工具檢測(cè)要求。

可移式電動(dòng)工具 非接觸式 快速測(cè)量 機(jī)械手

0 引言

電動(dòng)工具是一種以小功率電動(dòng)機(jī)為動(dòng)力源，通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)工作頭進(jìn)行作業(yè)的手持式或可移式的機(jī)械化工具。常用的可移式電動(dòng)工具包括型材切割機(jī)、斜切割機(jī)、砂輪機(jī)、圓鋸等。隨著電子技術(shù)的廣泛應(yīng)用，電動(dòng)工具的性能和水平得到了迅速發(fā)展。為此，也對(duì)工具的安全性能檢測(cè)以及相關(guān)的檢測(cè)裝置提出了更高要求，尤其是檢測(cè)裝置對(duì)電動(dòng)工具運(yùn)行方式和工作環(huán)境等諸多方面設(shè)定考慮，對(duì)工具電性能參數(shù)檢驗(yàn)結(jié)果的有效性和準(zhǔn)確性起關(guān)鍵作用。

結(jié)合相關(guān)安全標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)內(nèi)制造企業(yè)長(zhǎng)期以來對(duì)電動(dòng)工具試驗(yàn)的各項(xiàng)經(jīng)驗(yàn)，本文旨在研制非接觸快速檢測(cè)電動(dòng)工具電氣性能的測(cè)試系統(tǒng)，進(jìn)行四種電動(dòng)工具綜合性能試驗(yàn)。針對(duì)正常負(fù)載試驗(yàn)和耐久適應(yīng)性試驗(yàn)，設(shè)計(jì)適合可移式電動(dòng)工具的非接觸加載機(jī)構(gòu)以及機(jī)械手檢測(cè)器具組件技術(shù)，建立統(tǒng)一的計(jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng)，測(cè)試裝置通過COM接口與上位機(jī)組成測(cè)試網(wǎng)絡(luò)。對(duì)裝置進(jìn)行系列動(dòng)態(tài)性能設(shè)計(jì)，應(yīng)用于四類電動(dòng)工具的電氣性能測(cè)試。

1 概述

非接觸測(cè)試系統(tǒng)可在電動(dòng)工具和傳感器非接觸情況下實(shí)現(xiàn)快速安裝，測(cè)試電動(dòng)工具電氣性能并采集和繪制各類電氣性能曲線，同時(shí)具備顯示電動(dòng)工具的實(shí)際輸入及輸出功率、快速設(shè)置電動(dòng)工具溫升和耐久試驗(yàn)參數(shù)的特點(diǎn)。該系統(tǒng)包括機(jī)械功率負(fù)載及測(cè)試、電量檢測(cè)、系統(tǒng)輸出、數(shù)據(jù)采集四個(gè)部分，如圖1所示。

系統(tǒng)采用計(jì)算機(jī)自動(dòng)化控制，模擬電動(dòng)工具實(shí)際運(yùn)行時(shí)的負(fù)載情況，進(jìn)行負(fù)載、耐久性測(cè)試。預(yù)設(shè)測(cè)試參數(shù)可實(shí)現(xiàn)多層循環(huán)嵌套、自動(dòng)精度加載。該系統(tǒng)簡(jiǎn)化人工操作步驟，降低誤操作可能性，避免人為因素影響測(cè)試結(jié)果，可實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間無人值守運(yùn)行。

圖1 非接觸快速電動(dòng)工具性能測(cè)試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理圖

2 結(jié)構(gòu)

2.1 功率負(fù)載及測(cè)試

機(jī)械功率負(fù)載及測(cè)試部分主要由旋轉(zhuǎn)部分（感應(yīng)盤）和擺動(dòng)部分（電樞）組成。其中，感應(yīng)盤是針對(duì)砂輪機(jī)、圓鋸、型材切割機(jī)及斜切割機(jī)等工具定制的金屬盤，將這類電動(dòng)工具的作業(yè)附件如砂輪片或鋸片等替換為感應(yīng)盤進(jìn)行測(cè)試。當(dāng)電樞繞組通以直流勵(lì)磁電流時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)閉合的磁通，由各類電動(dòng)工具旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)的感應(yīng)盤切割磁力線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，從而形成電渦流。該渦流形成的磁場(chǎng)又與氣隙磁場(chǎng)相互作用產(chǎn)生制動(dòng)扭矩，制動(dòng)扭矩大?。ɑ蚨ㄖ担┩ㄟ^手動(dòng)或閉環(huán)自動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流實(shí)現(xiàn)。制動(dòng)扭矩傳至測(cè)力裝置，由力矩傳感器將力的大小轉(zhuǎn)換成電信號(hào)輸出，從而達(dá)到測(cè)量轉(zhuǎn)矩的目的并同步傳輸?shù)接?jì)算式進(jìn)行顯示。

此外，感應(yīng)盤裝有感應(yīng)器，當(dāng)感應(yīng)盤不停旋轉(zhuǎn)，每次經(jīng)過感應(yīng)轉(zhuǎn)速傳感器，即可得到感應(yīng)，達(dá)到測(cè)量扭矩和輸出機(jī)械功率的檢測(cè)目的。

2.2 電量檢測(cè)

電量檢測(cè)部分主要由電參數(shù)測(cè)量?jī)x組成，根據(jù)電動(dòng)工具的銘牌參數(shù)和特定型號(hào)規(guī)格要求調(diào)節(jié)輸入電壓，通過電參數(shù)測(cè)量?jī)x進(jìn)行測(cè)量。同時(shí)包括三相和單相的輸入功率、輸入電流、功率因數(shù)的測(cè)量。

2.3 系統(tǒng)輸出

系統(tǒng)輸出部分主要由扭矩轉(zhuǎn)速儀、轉(zhuǎn)速傳感器和輸出顯示部分組成。在測(cè)試過程中，一旦出現(xiàn)故障損壞，該系統(tǒng)會(huì)根據(jù)設(shè)定的閾值，停機(jī)報(bào)警。通過系統(tǒng)軟件的開關(guān)量設(shè)置，輸出通過電氣轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)適應(yīng)耐久試驗(yàn)。

2.4 機(jī)械手

電動(dòng)工具開關(guān)是電動(dòng)工具整機(jī)的關(guān)鍵組件之一，開關(guān)的正確選擇與否不僅影響電動(dòng)工具的使用壽命，還有可能引發(fā)觸電、火災(zāi)等安全事故。機(jī)械手是一種類似于家用開關(guān)中壽命操作的裝置，由空壓機(jī)提供氣體，通過機(jī)械裝置產(chǎn)生一個(gè)往復(fù)動(dòng)作實(shí)現(xiàn)開關(guān)通斷。這個(gè)機(jī)械裝置可以直接安裝在電動(dòng)工具上對(duì)開關(guān)進(jìn)行耐久性操作，而無須單獨(dú)拆下開關(guān)進(jìn)行試驗(yàn)。機(jī)械手執(zhí)行電動(dòng)工具的通斷操作可調(diào)節(jié)工作電壓、負(fù)載、開關(guān)速度以適應(yīng)不同參數(shù)的開關(guān)產(chǎn)品，實(shí)時(shí)顯示開關(guān)次數(shù)、工作電流和工作電壓。

2.5 數(shù)據(jù)采集

數(shù)據(jù)采集部分由工控機(jī)、扭矩轉(zhuǎn)速儀、電參數(shù)測(cè)量?jī)x和通信接口組成。電參數(shù)測(cè)量?jī)x、轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速儀采集電參數(shù)、扭矩、轉(zhuǎn)速等模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，該信號(hào)經(jīng)過RS232與工控機(jī)進(jìn)行通信，同時(shí)工控機(jī)上相應(yīng)軟件對(duì)該數(shù)據(jù)進(jìn)行儲(chǔ)存、處理、顯示。

2.6 系統(tǒng)功能

工控機(jī)內(nèi)安裝有軟件編寫的監(jiān)控軟件，通過RS232接口與設(shè)備連接，實(shí)時(shí)監(jiān)控工具測(cè)試過程、記錄工具測(cè)試結(jié)果，工具的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩、效率等數(shù)據(jù)以實(shí)時(shí)曲線形式顯示。該操作軟件實(shí)際上是對(duì)工具進(jìn)行耐久性試驗(yàn)和溫升試驗(yàn)，方法上采用對(duì)工具進(jìn)行周期性的加載、卸載和停歇，試驗(yàn)時(shí)間與加載強(qiáng)度和工具的設(shè)計(jì)指標(biāo)有直接聯(lián)系。因此，對(duì)于不同種類、品質(zhì)的工具，其試驗(yàn)要求也有相應(yīng)變化，反應(yīng)在試驗(yàn)參數(shù)上，即是對(duì)試驗(yàn)?zāi)Ｊ?、加載、卸載、停歇時(shí)間和載荷強(qiáng)度等進(jìn)行控制。

3 系統(tǒng)測(cè)試

將被測(cè)樣品安裝于測(cè)試裝置，替換電動(dòng)工具鋸片為感應(yīng)盤，調(diào)整工具位置使得感應(yīng)盤處于測(cè)功機(jī)的適當(dāng)位置上，運(yùn)行時(shí)切割磁感應(yīng)線不接觸兩側(cè)磁鐵。調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速傳感器的位置，使得感應(yīng)盤在旋轉(zhuǎn)時(shí)經(jīng)過轉(zhuǎn)速傳感器的位置時(shí)該傳感器都能接收到信號(hào)。

安裝完畢后可開啟電源，打開軟件設(shè)置各類參數(shù)進(jìn)行測(cè)試。測(cè)試中要求設(shè)備能夠在規(guī)定范圍內(nèi)任意加載并使負(fù)載功率控制在3 kW以內(nèi)。在整個(gè)試驗(yàn)階段應(yīng)保持預(yù)先要求的精度，故采用自動(dòng)加載、控制參數(shù)自動(dòng)識(shí)別的策略。相應(yīng)軟件操作實(shí)況如圖2所示。當(dāng)負(fù)載加載到設(shè)定值后，設(shè)定加載、卸載、停歇時(shí)間，執(zhí)行相應(yīng)的定扭矩操作。性能測(cè)試軟件執(zhí)行后，可得到快速測(cè)試數(shù)據(jù)和測(cè)試圖形，數(shù)據(jù)曲線如圖3所示。

圖2 非接觸快速性能測(cè)試系統(tǒng)軟件操作界面

圖3 非接觸快速性能測(cè)試系統(tǒng)測(cè)試數(shù)據(jù)曲線

4 結(jié)論

非接觸式電動(dòng)工具性能快速測(cè)量系統(tǒng)適用于型材切割機(jī)、斜切割機(jī)、砂輪機(jī)以及圓鋸等可移式電動(dòng)工具進(jìn)行耐久適應(yīng)性和溫升測(cè)試等多種性能測(cè)試。實(shí)際使用表明，檢測(cè)裝置符合電動(dòng)工具運(yùn)行方式和工作環(huán)境要求，以參數(shù)自動(dòng)識(shí)別、自動(dòng)加載為基礎(chǔ)，滿足預(yù)設(shè)的柔性、測(cè)試精度和穩(wěn)定性方面的試驗(yàn)要求。同時(shí)，通過非接觸測(cè)試，可方便檢測(cè)人員快速安裝和卸載，該系統(tǒng)有望在電動(dòng)工具檢測(cè)行業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。

[1]GB 13960．1-2008可移式電動(dòng)工具的安全 第一部分：通用要求[S]．北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2008．

[2]許黎明，胡德金，鄧琦林． 電動(dòng)工具性能試驗(yàn)方法的研究和實(shí)踐[J]．儀器儀表學(xué)報(bào)，2003(24)．

[3]周磊．電動(dòng)工具自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)[J]．電動(dòng)工具，2004(1)．

[4]王克玉．分布式電動(dòng)工具性能測(cè)試系統(tǒng)的研究與開發(fā)[D]．上海：上海交通大學(xué)，2003．

[5]周毅，邵暉． 基于虛擬儀器的電動(dòng)工具性能測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]．世界電子元器件，2005(1)．

[6]張海濤，王建軍，林森．電動(dòng)工具開關(guān)壽命測(cè)試技術(shù)研究[J]． 寧波工程學(xué)院學(xué)報(bào)，2013(3)．

Research of Transportable Motor Operated Electric Tools Quick Test Device

Xu Huayue Weng Xiaowei

( Taizhou Supervision and Inspection Institute, Zhejiang 310000, China )

According to the current situation of transportable motor operated electric tools products quality and performance test methods, design a test device based on quick non-contact transportable motor operated electric tools properties, using components such as the induction plate, manipulator to achieve quick installation and performance test operations. Focus on solving the common problems such as samples inconvenient installation, low working efficiency. Through the comprehensive performance test, the results prove that the loading accuracy, response speed and stability are in conformity with four transportable motor operated electric tools testing requirements.

Transportable motor operated electric tools Non-contact Quick test Manipulator

TM08文獻(xiàn)標(biāo)示碼A

1674-2796（2014）06-0022-03

2014-10-15

徐華月（1983-），女，碩士，工程師，主要從事電動(dòng)工具產(chǎn)品檢測(cè)工作。