一種施力推桿裝置和多軸高精度載荷加載機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種加載機(jī)，尤其涉及一種施力推桿裝置和多軸高精度載荷加載機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]材料試驗(yàn)機(jī)作為一類重要的試驗(yàn)儀器廣泛應(yīng)用于冶金、機(jī)械、化工、汽車、航空、航天等各個(gè)行業(yè)，尤其是電子式萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)應(yīng)用更為普遍。目前已有的載荷加載機(jī)還存在以下問題:1、只能完成單軸的加載，在測(cè)試過程中需要反復(fù)裝夾，才能完成對(duì)不同方向的加載，測(cè)試效率低。2、現(xiàn)有加載機(jī)的加載方式單一，只能完成力加載或只能完成力矩加載，無(wú)法同時(shí)滿足力加載和力矩加載的要求。3、試驗(yàn)機(jī)自身剛度低，加載范圍有限，無(wú)法滿足對(duì)大剛度材料加載需求。4、試驗(yàn)機(jī)加載精度低，加載值誤差大，不能高精度加載。
[0003]中國(guó)專利(申請(qǐng)?zhí)?01310487294.0)提供一種靜壓軸徑向加載機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)主要由基座、位移輸出機(jī)構(gòu)、壓力輸出機(jī)構(gòu)和載荷測(cè)量機(jī)構(gòu)組成，所述位移輸出機(jī)構(gòu)包括帶有T型槽的偏心輪電機(jī)平臺(tái)、固定在電機(jī)平臺(tái)且可沿T型槽調(diào)節(jié)位置的伺服電機(jī)、安裝在伺服電機(jī)輸出軸的減速器、固定在減速器輸出軸的偏心輪，所述壓力輸出機(jī)構(gòu)包括安裝在滑槽中可自由滑動(dòng)的滑動(dòng)活塊I和滑動(dòng)活塊I1、夾在兩個(gè)滑動(dòng)活塊之間的兩個(gè)彈簧、所述載荷測(cè)量機(jī)構(gòu)包括安裝在載荷測(cè)量機(jī)構(gòu)滑槽上的軸承固定套的下半部和上半部、固定在軸承固定套下半部的壓力傳感器，該機(jī)構(gòu)只能模擬靜壓軸承系統(tǒng)承受的各種徑向載荷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是為了使得對(duì)材料的加載精度高、可完成多軸加載而提供一種施力推桿裝置和多軸高精度載荷加載機(jī)。
[0005]本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:一種施力推桿裝置，包括基座、安裝在基座端部的伺服電機(jī)、安裝在基座上的導(dǎo)軌和通過連接板安裝在基座上的絲杠，所述伺服電機(jī)的輸出軸安裝主動(dòng)輪，絲杠上安裝從動(dòng)輪，主動(dòng)輪與從動(dòng)輪之間套裝輸送帶，絲杠與中心具有內(nèi)螺紋孔的上滑塊配合且上滑塊安裝在導(dǎo)軌上，上滑塊的端部與拉壓彈簧的一端固定連接，拉壓彈簧的另一端通過連接軸與下滑塊的一端固定連接，下滑塊的另一端通過上關(guān)節(jié)軸承與力傳感器的一端連接，力傳感器的另一端與下關(guān)節(jié)軸承的一端連接，下關(guān)節(jié)軸承的另一端與施力頭連接，施力頭與被測(cè)材料接觸；
[0006]多軸高精度載荷加載機(jī)，包括床身支撐部分、力矩加載部分和裝夾部分，床身支撐部分是由底座、橫梁和兩個(gè)橫梁支柱組成的龍門型構(gòu)架結(jié)構(gòu)，裝夾部分包括安裝在底座上的工作臺(tái)和用于加緊被測(cè)材料的夾具，所述工作臺(tái)的上表面有梯形滑槽，所述力矩加載部分包括橫向力矩傳輸裝置和三個(gè)所述施力推桿裝置，所述橫向力矩傳輸裝置包括扭力套、上半軸和下半軸，扭力套與上半軸通過花鍵連接，上半軸和下半軸之間通過十字滑塊聯(lián)軸器連接，上半軸上套裝旋轉(zhuǎn)頭，且上半軸與旋轉(zhuǎn)軸之間設(shè)置一對(duì)一號(hào)軸承，下半軸的底端與扭矩傳感器連接，扭矩傳感器的底端與加載力矩頭連接，旋轉(zhuǎn)頭的后端固連橫向托架，第一施力推桿裝置和第二施力推桿裝置通過基座分別豎直向下固定安裝在橫向托架上且對(duì)稱分布在旋轉(zhuǎn)頭的兩側(cè)，在所述橫梁上固定安裝力矩裝置基座，第三施力推桿裝置水平橫向安裝在力矩裝置基座上，所述橫梁的中間位置設(shè)置有通孔，扭力套插入所述通孔并通過二號(hào)軸承與橫梁連接，扭力套的上端通過力臂與第三施力推桿裝置的下關(guān)節(jié)軸承鉸接；所述第一施力推桿裝置、第二施力推桿裝置和第三施力推桿裝置都包括基座、安裝在基座端部的伺服電機(jī)、安裝在基座上的導(dǎo)軌和通過連接板安裝在基座上的絲杠，所述伺服電機(jī)的輸出軸安裝主動(dòng)輪，絲杠上安裝從動(dòng)輪，主動(dòng)輪與從動(dòng)輪之間套裝輸送帶，絲杠與中心具有內(nèi)螺紋孔的上滑塊配合且上滑塊安裝在導(dǎo)軌上，上滑塊的端部與拉壓彈簧的一端固定連接，拉壓彈簧的另一端通過連接軸與下滑塊的一端固定連接，下滑塊的另一端通過上關(guān)節(jié)軸承與力傳感器的一端連接，力傳感器的另一端與下關(guān)節(jié)軸承的一端連接，第一施力推桿裝置和第二施力推桿裝置的下關(guān)節(jié)軸承的另一端與施力頭連接，施力頭與被測(cè)材料接觸，第三施力推桿裝置的下關(guān)節(jié)軸承與力臂鉸接。
[0007]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:一種施力推桿裝置，可以完成對(duì)材料的施力加載，通過設(shè)置的拉壓彈簧可以使力傳感器的受力平穩(wěn)，精度及壽命都得到提升，通過使用一對(duì)關(guān)節(jié)軸承(上關(guān)節(jié)軸承和下關(guān)節(jié)軸承)，可以避免材料與施力推桿裝置之間由于安裝存在的誤差或加載軸線之間的誤差對(duì)力加載的影響，也即可以消除附加力矩載荷，使得力傳感器測(cè)到的力更加準(zhǔn)確；多軸高精度載荷加載機(jī)，解決現(xiàn)有技術(shù)中無(wú)法實(shí)現(xiàn)多軸加載、只能完成力加載或力矩加載、加載機(jī)剛度低、加載精度低的問題，本發(fā)明能夠?qū)Ρ粶y(cè)材料分別進(jìn)行繞X、Y、Z軸三個(gè)方向的力矩加載和沿Z軸的軸向的力加載，應(yīng)用所述的施力推桿裝置，通過十字滑塊聯(lián)軸器、關(guān)節(jié)軸承、力傳感器、扭矩傳感器、彈簧等結(jié)構(gòu)提升載荷加載機(jī)的加載精度，實(shí)現(xiàn)高精度加載。
【附圖說明】
[0008]圖1是本發(fā)明的施力推桿裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0009]圖2是本發(fā)明的多軸高精度載荷加載機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0010]圖3是本發(fā)明的多軸高精度載荷加載機(jī)的床身支撐部分示意圖；
[0011]圖4是本發(fā)明的多軸高精度載荷加載機(jī)的力矩加載部分示意圖；
[0012]圖5是本發(fā)明的多軸高精度載荷加載機(jī)的橫向力矩傳輸機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]圖6是本發(fā)明的多軸高精度載荷加載機(jī)的第三施力推桿裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]其中I是橫梁，2是橫梁支柱，3是底座，4是工作臺(tái)，5是力矩裝置基座，6是橫向力矩傳輸機(jī)構(gòu)，7是橫向托架，8是旋轉(zhuǎn)頭，9是第一施力推桿裝置，10是第三施力推桿裝置，11是扭力套，12是花鍵套，13是十字滑塊聯(lián)軸器，14是加載力矩頭，15是扭矩傳感器，16是力臂，17是導(dǎo)軌，18是絲杠，19是基座，20是力傳感器，21是上關(guān)節(jié)軸承，22是下滑塊，23是拉壓彈簧，24是伺服電機(jī)，25是輸送帶，26是施力頭，27是上半軸，28是二號(hào)軸承，29是一號(hào)軸承，30是上滑塊，31是連接軸，32是第二施力推桿裝置，33是連接板，34是下關(guān)節(jié)軸承，35是下半軸。
【具體實(shí)施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖與【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0016]實(shí)施案例一:結(jié)合圖1，一種施力推桿裝置，包括基座19、安裝在基座19端部的伺服電機(jī)24、安裝在基座19上的導(dǎo)軌17和通過連接板33安裝在基座19上的絲杠18，所述伺服電機(jī)24的輸出軸安裝主動(dòng)輪，絲杠18上安裝從動(dòng)輪，主動(dòng)輪與從動(dòng)輪之間套裝輸送帶25，絲杠18與中心具有內(nèi)螺紋孔的上滑塊30配合且上滑塊30安裝在導(dǎo)軌17上，上滑塊30的端部與拉壓彈簧23的一端固定連接，拉壓彈簧23的另一端通過連接軸31與下滑塊22的一端固定連接，絲杠18可帶動(dòng)上滑塊30、拉壓彈簧23、連接軸31和下滑塊22沿著導(dǎo)軌17移動(dòng)，下滑塊22的另一端通過上關(guān)節(jié)軸承21與力傳感器20的一端連接，力傳感器20的另一端與下關(guān)節(jié)軸承34的一端連接，下關(guān)節(jié)軸承34的另一端與施力頭26連接，施力頭26與被測(cè)材料接觸，實(shí)現(xiàn)對(duì)被測(cè)材料的力加載或載荷加載。
[0017]本發(fā)明提供的施力推桿裝置的工作過程是:伺服電機(jī)24為裝置提供動(dòng)力，通過輸送帶25將載荷傳遞到絲杠18，絲杠18與上滑塊30構(gòu)成絲杠螺母結(jié)構(gòu)，這樣使得絲杠18的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化成上滑塊30的直線運(yùn)動(dòng)，這樣將載荷通過拉壓彈簧23傳遞到下滑塊22，再通過一對(duì)關(guān)節(jié)軸承(上關(guān)節(jié)軸承21和下關(guān)節(jié)軸承34)將下滑塊22通過力傳感器20、施力頭26與被測(cè)材料相連接，而實(shí)現(xiàn)對(duì)被測(cè)材料的載荷加載，用來消除因安裝或裝夾誤差產(chǎn)生的附加力矩載荷，也即用來消除附加力矩載荷。在載荷傳遞過程中力傳感器20記錄下加載載荷大小并反饋控制對(duì)應(yīng)伺服電機(jī)24，完成精確的力加載。
[0018]實(shí)施案例二:結(jié)合圖2至圖6，一種多軸高精度載荷加載機(jī)，包括床身支撐部分A、力矩加載部分C和裝夾部分B，床身支撐部分A是由底座3、橫梁I和兩個(gè)橫梁支柱2組成的龍門型構(gòu)架結(jié)構(gòu)，用來支撐整個(gè)多軸高精度載荷加載機(jī)。裝夾部分B包括安裝在底座3