可移式电动工具快速测试装置的研究

徐华月 翁晓伟

（ 台州市质量技术监督检测研究院，浙江 台州 310000 ）

可移式电动工具快速测试装置的研究

徐华月 翁晓伟

（ 台州市质量技术监督检测研究院，浙江 台州 310000 ）

针对可移式电动工具产品质量现状及性能试验方法，设计一种基于非接触快速的可移式电动工具电气性能测试装置，利用感应盘、机械手等部件组合实现快速安装和性能试验操作。重点解决检测样品安装不便、工作效率低等共性问题。经综合性能测试，结果证明其加载精度、响应速度和稳定性符合四种可移式电动工具检测要求。

可移式电动工具 非接触式 快速测量 机械手

0 引言

电动工具是一种以小功率电动机为动力源，通过传动机构驱动工作头进行作业的手持式或可移式的机械化工具。常用的可移式电动工具包括型材切割机、斜切割机、砂轮机、圆锯等。随着电子技术的广泛应用，电动工具的性能和水平得到了迅速发展。为此，也对工具的安全性能检测以及相关的检测装置提出了更高要求，尤其是检测装置对电动工具运行方式和工作环境等诸多方面设定考虑，对工具电性能参数检验结果的有效性和准确性起关键作用。

结合相关安全标准和国内制造企业长期以来对电动工具试验的各项经验，本文旨在研制非接触快速检测电动工具电气性能的测试系统，进行四种电动工具综合性能试验。针对正常负载试验和耐久适应性试验，设计适合可移式电动工具的非接触加载机构以及机械手检测器具组件技术，建立统一的计算机测控系统，测试装置通过COM接口与上位机组成测试网络。对装置进行系列动态性能设计，应用于四类电动工具的电气性能测试。

1 概述

非接触测试系统可在电动工具和传感器非接触情况下实现快速安装，测试电动工具电气性能并采集和绘制各类电气性能曲线，同时具备显示电动工具的实际输入及输出功率、快速设置电动工具温升和耐久试验参数的特点。该系统包括机械功率负载及测试、电量检测、系统输出、数据采集四个部分，如图1所示。

系统采用计算机自动化控制，模拟电动工具实际运行时的负载情况，进行负载、耐久性测试。预设测试参数可实现多层循环嵌套、自动精度加载。该系统简化人工操作步骤，降低误操作可能性，避免人为因素影响测试结果，可实现长时间无人值守运行。

图1 非接触快速电动工具性能测试系统结构原理图

2 结构

2.1 功率负载及测试

机械功率负载及测试部分主要由旋转部分（感应盘）和摆动部分（电枢）组成。其中，感应盘是针对砂轮机、圆锯、型材切割机及斜切割机等工具定制的金属盘，将这类电动工具的作业附件如砂轮片或锯片等替换为感应盘进行测试。当电枢绕组通以直流励磁电流时，会产生一个闭合的磁通，由各类电动工具旋转带动的感应盘切割磁力线产生感应电动势，从而形成电涡流。该涡流形成的磁场又与气隙磁场相互作用产生制动扭矩，制动扭矩大小（或定值）通过手动或闭环自动调节励磁电流实现。制动扭矩传至测力装置，由力矩传感器将力的大小转换成电信号输出，从而达到测量转矩的目的并同步传输到计算式进行显示。

此外，感应盘装有感应器，当感应盘不停旋转，每次经过感应转速传感器，即可得到感应，达到测量扭矩和输出机械功率的检测目的。

2.2 电量检测

电量检测部分主要由电参数测量仪组成，根据电动工具的铭牌参数和特定型号规格要求调节输入电压，通过电参数测量仪进行测量。同时包括三相和单相的输入功率、输入电流、功率因数的测量。

2.3 系统输出

系统输出部分主要由扭矩转速仪、转速传感器和输出显示部分组成。在测试过程中，一旦出现故障损坏，该系统会根据设定的阈值，停机报警。通过系统软件的开关量设置，输出通过电气转换，实现适应耐久试验。

2.4 机械手

电动工具开关是电动工具整机的关键组件之一，开关的正确选择与否不仅影响电动工具的使用寿命，还有可能引发触电、火灾等安全事故。机械手是一种类似于家用开关中寿命操作的装置，由空压机提供气体，通过机械装置产生一个往复动作实现开关通断。这个机械装置可以直接安装在电动工具上对开关进行耐久性操作，而无须单独拆下开关进行试验。机械手执行电动工具的通断操作可调节工作电压、负载、开关速度以适应不同参数的开关产品，实时显示开关次数、工作电流和工作电压。

2.5 数据采集

数据采集部分由工控机、扭矩转速仪、电参数测量仪和通信接口组成。电参数测量仪、转矩转速仪采集电参数、扭矩、转速等模拟量转换成数字信号，该信号经过RS232与工控机进行通信，同时工控机上相应软件对该数据进行储存、处理、显示。

2.6 系统功能

工控机内安装有软件编写的监控软件，通过RS232接口与设备连接，实时监控工具测试过程、记录工具测试结果，工具的转速、转矩、效率等数据以实时曲线形式显示。该操作软件实际上是对工具进行耐久性试验和温升试验，方法上采用对工具进行周期性的加载、卸载和停歇，试验时间与加载强度和工具的设计指标有直接联系。因此，对于不同种类、品质的工具，其试验要求也有相应变化，反应在试验参数上，即是对试验模式、加载、卸载、停歇时间和载荷强度等进行控制。

3 系统测试

将被测样品安装于测试装置，替换电动工具锯片为感应盘，调整工具位置使得感应盘处于测功机的适当位置上，运行时切割磁感应线不接触两侧磁铁。调节转速传感器的位置，使得感应盘在旋转时经过转速传感器的位置时该传感器都能接收到信号。

安装完毕后可开启电源，打开软件设置各类参数进行测试。测试中要求设备能够在规定范围内任意加载并使负载功率控制在3 kW以内。在整个试验阶段应保持预先要求的精度，故采用自动加载、控制参数自动识别的策略。相应软件操作实况如图2所示。当负载加载到设定值后，设定加载、卸载、停歇时间，执行相应的定扭矩操作。性能测试软件执行后，可得到快速测试数据和测试图形，数据曲线如图3所示。

图2 非接触快速性能测试系统软件操作界面

图3 非接触快速性能测试系统测试数据曲线

4 结论

非接触式电动工具性能快速测量系统适用于型材切割机、斜切割机、砂轮机以及圆锯等可移式电动工具进行耐久适应性和温升测试等多种性能测试。实际使用表明，检测装置符合电动工具运行方式和工作环境要求，以参数自动识别、自动加载为基础，满足预设的柔性、测试精度和稳定性方面的试验要求。同时，通过非接触测试，可方便检测人员快速安装和卸载，该系统有望在电动工具检测行业中得到广泛应用。

[1]GB 13960．1-2008可移式电动工具的安全 第一部分：通用要求[S]．北京：中国标准出版社，2008．

[2]许黎明，胡德金，邓琦林． 电动工具性能试验方法的研究和实践[J]．仪器仪表学报，2003(24)．

[3]周磊．电动工具自动测试系统[J]．电动工具，2004(1)．

[4]王克玉．分布式电动工具性能测试系统的研究与开发[D]．上海：上海交通大学，2003．

[5]周毅，邵晖． 基于虚拟仪器的电动工具性能测试系统设计与实现[J]．世界电子元器件，2005(1)．

[6]张海涛，王建军，林森．电动工具开关寿命测试技术研究[J]． 宁波工程学院学报，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文献标示码A

1674-2796（2014）06-0022-03

2014-10-15

徐华月（1983-），女，硕士，工程师，主要从事电动工具产品检测工作。