一種檢測(cè)夾緊力損失的試驗(yàn)裝置的制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種檢測(cè)夾緊力損失的試驗(yàn)裝置，外殼體包括圓環(huán)殼體和受力壓柱；應(yīng)力環(huán)體包括圓環(huán)殼體和作為惠斯通電橋組成元件的電阻應(yīng)變片；把手為圓環(huán)殼體結(jié)構(gòu)；處理電路設(shè)置在把手內(nèi)，處理電路具有電源管理模塊、主控制模塊、功率放大模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊和信號(hào)發(fā)送模塊，功率放大模塊與惠斯通電路相連；USB信號(hào)接收裝置包括主控制模塊、USB通信模塊和信號(hào)接收模塊，USB通信模塊連接上位機(jī)，將接收的數(shù)據(jù)傳輸給上位機(jī)。所述試驗(yàn)裝置的外殼體上均勻布置著受力壓柱，不同的裝夾方式可以實(shí)現(xiàn)針對(duì)不同裝夾設(shè)備的檢測(cè)方案。本發(fā)明能實(shí)現(xiàn)不同的裝夾測(cè)量方式，測(cè)量數(shù)據(jù)的無(wú)線(xiàn)收發(fā)，使用方便，耗電量小，測(cè)量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種檢測(cè)夾緊力損失的試驗(yàn)裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種力試驗(yàn)裝置，具體而言，特別涉及一種檢測(cè)夾緊力損失的試驗(yàn)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來(lái)，高速切削和硬切削技術(shù)的發(fā)展對(duì)數(shù)控機(jī)床的轉(zhuǎn)速提出了更高的要求，為隨著主軸驅(qū)動(dòng)技術(shù)的發(fā)展，以液壓動(dòng)力卡盤(pán)為代表的工件夾緊系統(tǒng)成為限制數(shù)控機(jī)床轉(zhuǎn)速提高的薄弱環(huán)節(jié)，當(dāng)液壓動(dòng)力卡盤(pán)高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，由于卡爪受到離心力的作用，夾緊力會(huì)隨著轉(zhuǎn)速的增大而減小，夾緊力損失的大小與轉(zhuǎn)速的平方成正比，當(dāng)卡盤(pán)的夾緊力減小到工件加工所需的最小夾緊力時(shí)，工件就會(huì)被從卡爪中甩出造成安全事故。
[0003]傳統(tǒng)的卡盤(pán)卡爪夾緊力的檢測(cè)主要針對(duì)的是機(jī)床主軸靜止時(shí)的靜態(tài)夾緊力的檢測(cè)，這種方法僅適用于實(shí)驗(yàn)室研究，不能有效的分析離心力對(duì)夾緊力損失的影響，不同準(zhǔn)確的建立夾緊力動(dòng)態(tài)損失的數(shù)學(xué)模型，針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)的運(yùn)動(dòng)機(jī)床的檢測(cè)具有較大的局限性，本發(fā)明針對(duì)卡盤(pán)卡爪的不同裝夾方式以及夾緊力損失的大小與轉(zhuǎn)速的平方成正比的數(shù)學(xué)關(guān)系，實(shí)現(xiàn)了在機(jī)床主軸正成作業(yè)的情況下，將該試驗(yàn)裝置安裝在卡盤(pán)上，同過(guò)無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)收發(fā)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)測(cè)量數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸與記錄，該裝置具有良好的抗干擾性，保證了測(cè)量數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明為了克服現(xiàn)有的技術(shù)缺陷問(wèn)題，解決目前卡盤(pán)夾緊力的測(cè)量局限性以及建立更加準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)模型，減小測(cè)量環(huán)境對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響，提出了一種檢測(cè)夾緊力損失的試驗(yàn)裝置。
[0005]本發(fā)明是通過(guò)以下設(shè)計(jì)技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。
[0006]本發(fā)明提供了一種檢測(cè)夾緊力損失的試驗(yàn)裝置，所述裝置包括外殼體、應(yīng)力環(huán)體、把手、信號(hào)處理電路、USB信號(hào)接收裝置;其中，外殼體包括圓環(huán)殼體(I)和受力壓柱(2);應(yīng)力環(huán)體包括圓環(huán)殼體(3)和作為惠斯通電橋組成元件的電阻應(yīng)變片(4);把手為圓環(huán)殼體結(jié)構(gòu);處理電路(5)設(shè)置在把手(6)內(nèi)，處理電路具有電源管理模塊、主控制模塊、功率放大模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊和信號(hào)發(fā)送模塊，功率放大模塊與惠斯通電路相連;USB信號(hào)接收裝置包括主控制模塊、USB通信模塊和信號(hào)接收模塊，USB通信模塊連接上位機(jī)，將接收的數(shù)據(jù)傳輸給上位機(jī)。
[0007]所述試驗(yàn)裝置的外殼體上均勻布置著受力壓柱(2)，壓柱(2)作為試驗(yàn)裝置與裝夾設(shè)備的力接觸點(diǎn)，用于定位試驗(yàn)裝置的安裝位置，以實(shí)現(xiàn)兩爪、三爪或四爪等不同的卡盤(pán)裝夾方式，不同的裝夾方式可以實(shí)現(xiàn)針對(duì)不同裝夾設(shè)備的檢測(cè)方案。
[0008]所述裝置的壓柱(2)是經(jīng)過(guò)特殊處理的合金鋼。
[0009]所述裝置的處理電路(5)內(nèi)嵌在把手(6)的內(nèi)部，并可以通過(guò)接口插座與惠斯通電路相連，通過(guò)輸入接口與外部電源相連進(jìn)行設(shè)備的充電。
[0010]所述裝置的電源管理模塊為可充電電池。
[0011]所述裝置的主控制模塊、功率放大模塊為單片機(jī)控制單元。
[0012]所述裝置的USB通信模塊采用UART/USB轉(zhuǎn)換芯實(shí)現(xiàn)USB通信，不僅可以自動(dòng)應(yīng)答USB 口的配置指令，并且可以用最簡(jiǎn)單的方法將UART的輸出轉(zhuǎn)成USB數(shù)據(jù)流發(fā)送給上位機(jī)。
[0013]所述裝置的把手(6)為圓環(huán)狀并為塑料材質(zhì)，以減少外界環(huán)境對(duì)處理電路的干擾。
[0014]所述裝置的信號(hào)發(fā)送模塊和信號(hào)接收模塊電路連接相同，這種電路即可以用于發(fā)送，也可以用于接收，完全可以通過(guò)軟件設(shè)置實(shí)現(xiàn)接收與發(fā)送狀態(tài)的轉(zhuǎn)換，使用十分方便。
[0015]所述裝置的惠斯通電路由兩組數(shù)量相等的薄片式電阻式應(yīng)變片組成，并且電阻式應(yīng)變片均布在圓環(huán)殼體(3)的內(nèi)部。
[0016]工作原理如下:本發(fā)明由應(yīng)力環(huán)體中的電阻應(yīng)變式壓力傳感部分、數(shù)據(jù)處理發(fā)送部分和USB無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)接收部分組成。電阻式傳感應(yīng)變技術(shù)是一種將被檢測(cè)體上的應(yīng)力變化通過(guò)處理轉(zhuǎn)換成一種電信號(hào)的敏感器件，這是壓阻式應(yīng)變傳感技術(shù)的主要組成部分。該發(fā)明采用薄膜狀的電阻應(yīng)變片(4)，將作為惠斯通電橋組成部分的應(yīng)變膜片通過(guò)特殊的粘合劑穩(wěn)固可靠地固定在作為應(yīng)變基體的應(yīng)力環(huán)圓環(huán)殼體(3)內(nèi)部，當(dāng)基體受到應(yīng)力變化時(shí)，電阻式應(yīng)變膜片產(chǎn)生相應(yīng)地應(yīng)力變形，使應(yīng)變阻值發(fā)生改變，從而使其上的電壓發(fā)生變化，經(jīng)過(guò)處理電路中的功率放大模塊將惠斯通電路信號(hào)放大，再經(jīng)過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理，然后將處理結(jié)果經(jīng)信號(hào)發(fā)送模塊發(fā)送給USB信號(hào)接收裝置，信號(hào)接收模塊將接收到的數(shù)據(jù)信號(hào)經(jīng)USB通信模塊傳輸給上位機(jī)軟件進(jìn)行最后的數(shù)據(jù)分析處理。
[0017]相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):本發(fā)明是集先進(jìn)的傳感應(yīng)變技術(shù)和無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)收發(fā)技術(shù)為一體的便攜、易安裝的夾緊力損失試驗(yàn)裝置，能實(shí)現(xiàn)不同的裝夾測(cè)量方式，測(cè)量數(shù)據(jù)的無(wú)線(xiàn)收發(fā)，使用方便，耗電量小，抗干擾能力強(qiáng)，測(cè)量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。
【附圖說(shuō)明】
[0018]圖1.1試驗(yàn)裝置整體結(jié)構(gòu)圖
[0019]圖1.2為試驗(yàn)裝置整體結(jié)構(gòu)B-B剖視圖
[0020]圖2壓柱分布方式圖
[0021]圖3應(yīng)變片分布方式圖
[0022]圖4惠斯通電橋接線(xiàn)方式圖
【具體實(shí)施方式】
[0023]以下結(jié)合具體實(shí)施例，參照以上附圖，對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。
[0024]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有的技術(shù)缺陷，提供一種能實(shí)現(xiàn)不同的裝夾測(cè)量方式，測(cè)量數(shù)據(jù)的無(wú)線(xiàn)收發(fā)，使用方便，耗電量小，抗干擾能力強(qiáng)，測(cè)量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確的檢測(cè)夾緊力損失的試驗(yàn)裝置，如圖1.1-1.2所示。
[0025]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:一種檢測(cè)夾緊力損失的試驗(yàn)裝置，所述裝置包括外殼體、應(yīng)力環(huán)體、把手、信號(hào)處理電路、USB信號(hào)接收裝置;其中，外殼體包括圓環(huán)殼體(I)和受力壓柱(2);應(yīng)力環(huán)體包括圓環(huán)殼體(3)和作為惠斯通電橋組成元件的電阻應(yīng)變片(4);把手為圓環(huán)殼體結(jié)構(gòu);處理電路(5)設(shè)置在把手(6)內(nèi)，處理電路具有電源管理模塊、主控制模塊、功率放大模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊和信號(hào)發(fā)送模塊，功率放大模塊與惠斯通電路相連;USB信號(hào)接收裝置包括主控制模塊、USB通信模塊和信號(hào)接收模塊，USB通信模塊連接上位機(jī)，將接收的數(shù)據(jù)傳輸給上位機(jī)。
[0026]優(yōu)選地，所述試驗(yàn)裝置的外殼體上均勻布置著個(gè)受力壓柱(2)，壓柱(2)作為試驗(yàn)裝置與裝夾設(shè)備的力接觸點(diǎn)，用于定位試驗(yàn)裝置的安裝位置，以實(shí)現(xiàn)兩爪、三爪或四爪等不同的卡盤(pán)裝夾方式，不同的裝夾方式可以實(shí)現(xiàn)針對(duì)不同裝夾設(shè)備的檢測(cè)方案。
[0027]優(yōu)選地，所述裝置的壓柱(2)是經(jīng)過(guò)特殊處理的合金鋼，
[0028]具體地，如圖2所示，六個(gè)相同的壓柱(2)均勻布置在外殼體的圓環(huán)殼體(I)上。
[0029]優(yōu)選地，所述裝置的惠斯通電路由兩組數(shù)量相等的薄片式電阻式應(yīng)變片組成，并且電阻式應(yīng)變片均布在圓環(huán)殼體(3)的內(nèi)部。
[0030]具體地，如圖3所示，電阻式應(yīng)變片在圓環(huán)殼體內(nèi)的均布方式。
[0031]更具體地，如圖4所示，電阻式應(yīng)變片所組成的惠斯通電橋的電路連接方式。
[0032]優(yōu)選地，所述裝置的主控制模塊、功率放大模塊為單片機(jī)控制單元。
[0033]優(yōu)選地，所述裝置的USB通信模塊采用UART/USB轉(zhuǎn)換芯實(shí)現(xiàn)USB通信，不僅可以自動(dòng)應(yīng)答USB 口的配置指令，并且可以用最簡(jiǎn)單的方法將UART的輸出轉(zhuǎn)成USB數(shù)據(jù)流發(fā)送給上位機(jī)。
[0034]優(yōu)選地，所述裝置的信號(hào)發(fā)送模塊和信號(hào)接收模塊電路連接相同，這種電路即可以用于發(fā)送，也可以用于接收，完全可以通過(guò)軟件設(shè)置實(shí)現(xiàn)接收與發(fā)送狀態(tài)的轉(zhuǎn)換，使用十分方便。
[0035]具體地，USB通信模塊采用標(biāo)準(zhǔn)的USB2.0接口實(shí)現(xiàn)信號(hào)接收裝置與上位機(jī)的即插即用效果。
[0036]該試驗(yàn)裝置的工作原理如下:由應(yīng)力環(huán)體中的電阻應(yīng)變式壓力傳感部分、數(shù)據(jù)處理發(fā)送部分和USB無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)接收部分組成。電阻式傳感應(yīng)變技術(shù)是一種將被檢測(cè)體上的應(yīng)力變化通過(guò)處理轉(zhuǎn)換成一種電信號(hào)的敏感器件，這是壓阻式應(yīng)變傳感技術(shù)的主要組成部分。該發(fā)明采用薄膜狀的電阻應(yīng)變片(4)，將作為惠斯通電橋組成部分的應(yīng)變膜片通過(guò)特殊的粘合劑穩(wěn)固可靠地固定在作為應(yīng)變基體的應(yīng)力環(huán)圓環(huán)殼體(3)內(nèi)部，當(dāng)基體受到應(yīng)力變化時(shí)，電阻式應(yīng)變膜片產(chǎn)生相應(yīng)地應(yīng)力變形，使應(yīng)變阻值發(fā)生改變，從而使其上的電壓發(fā)生變化，經(jīng)過(guò)處理電路中的功率放大模塊將惠斯通電路信號(hào)放大，再經(jīng)過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理，然后將處理結(jié)果經(jīng)信號(hào)發(fā)送模塊發(fā)送給USB信號(hào)接收裝置，信號(hào)接收模塊將接收到的數(shù)據(jù)信號(hào)經(jīng)USB通信模塊傳輸給上位機(jī)軟件進(jìn)行最后的數(shù)據(jù)分析處理。
[0037]優(yōu)選地，所述裝置的處理電路(5)內(nèi)嵌在把手(6)的內(nèi)部，并可以通過(guò)接口插座與惠斯通電路相連，通過(guò)輸入接口與外部電源相連進(jìn)行設(shè)備的充電。
[0038]優(yōu)選地，所述裝置的電源管理模塊為可充電電池。
[0039]具體地，電源管理模塊采用小型聚合物鋰電池供電，供電電壓3.5?3.9V，電池可通過(guò)一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的小型MiniUSB接口連接5V電源進(jìn)行充電。
[0040]優(yōu)選地，所述裝置的把手(6)為圓環(huán)狀并為塑料材質(zhì)，以減少外界環(huán)境對(duì)處理電路的干擾。
[0041]具體地，如圖1所示，把手(6)與應(yīng)力環(huán)圓環(huán)殼體(3)通過(guò)3個(gè)M4的螺栓相連接。
[0042]在具體實(shí)施中，夾緊力損失的試驗(yàn)裝置的工作最大載荷F=10KN;最高旋轉(zhuǎn)速度η=10000r/min? 1047.2rad/s。
[0043]最后需說(shuō)明的是，以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，凡在本發(fā)明原則之內(nèi)的任何修改、替換和改進(jìn)等，均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍之中。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種檢測(cè)夾緊力損失的試驗(yàn)裝置，其特征在于:該裝置包括外殼體、應(yīng)力環(huán)體、把手、信號(hào)處理電路、USB信號(hào)接收裝置;其中，外殼體包括圓環(huán)殼體(I)和受力壓柱(2);應(yīng)力環(huán)體包括圓環(huán)殼體(3)和作為惠斯通電橋組成元件的電阻應(yīng)變片(4);把手為圓環(huán)殼體結(jié)構(gòu);處理電路(5)設(shè)置在把手(6)內(nèi)，處理電路具有電源管理模塊、主控制模塊、功率放大模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊和信號(hào)發(fā)送模塊，功率放大模塊與惠斯通電路相連;USB信號(hào)接收裝置包括主控制模塊、USB通信模塊和信號(hào)接收模塊，USB通信模塊連接上位機(jī)，將接收的數(shù)據(jù)傳輸給上位機(jī)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種檢測(cè)夾緊力損失的試驗(yàn)裝置，其特征在于:所述試驗(yàn)裝置的外殼體上均勻布置著受力壓柱(2)，壓柱(2)作為試驗(yàn)裝置與裝夾設(shè)備的力接觸點(diǎn)，用于定位試驗(yàn)裝置的安裝位置，以實(shí)現(xiàn)兩爪、三爪或四爪等不同的卡盤(pán)裝夾方式，不同的裝夾方式可以實(shí)現(xiàn)針對(duì)不同裝夾設(shè)備的檢測(cè)方案。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種檢測(cè)夾緊力損失的試驗(yàn)裝置，其特征在于:壓柱(2)是經(jīng)過(guò)特殊處理的合金鋼。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種檢測(cè)夾緊力損失的試驗(yàn)裝置，其特征在于:所述裝置的處理電路(5)內(nèi)嵌在把手(6)的內(nèi)部，并可以通過(guò)接口插座與惠斯通電路相連，通過(guò)輸入接口與外部電源相連進(jìn)行設(shè)備的充電。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種檢測(cè)夾緊力損失的試驗(yàn)裝置，其特征在于:所述裝置的電源管理模塊為可充電電池。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種檢測(cè)夾緊力損失的試驗(yàn)裝置，其特征在于:所述裝置的主控制模塊、功率放大模塊為單片機(jī)控制單元。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種檢測(cè)夾緊力損失的試驗(yàn)裝置，其特征在于:所述裝置的USB通信模塊采用UART/USB轉(zhuǎn)換芯實(shí)現(xiàn)USB通信，不僅可以自動(dòng)應(yīng)答USB 口的配置指令，并且可以用最簡(jiǎn)單的方法將UART的輸出轉(zhuǎn)成USB數(shù)據(jù)流發(fā)送給上位機(jī)。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種檢測(cè)夾緊力損失的試驗(yàn)裝置，其特征在于:所述裝置的把手(6)為圓環(huán)狀并為塑料材質(zhì)，以減少外界環(huán)境對(duì)處理電路的干擾。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種檢測(cè)夾緊力損失的試驗(yàn)裝置，其特征在于:所述裝置的信號(hào)發(fā)送模塊和信號(hào)接收模塊電路連接相同，這種電路即可以用于發(fā)送，也可以用于接收，完全可以通過(guò)軟件設(shè)置實(shí)現(xiàn)接收與發(fā)送狀態(tài)的轉(zhuǎn)換，使用十分方便； 所述裝置的惠斯通電路由兩組數(shù)量相等的薄片式電阻式應(yīng)變片組成，并且電阻式應(yīng)變片均布在圓環(huán)殼體(3)的內(nèi)部。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種檢測(cè)夾緊力損失的試驗(yàn)裝置，其特征在于:工作原理如下:本裝置由應(yīng)力環(huán)體中的電阻應(yīng)變式壓力傳感部分、數(shù)據(jù)處理發(fā)送部分和USB無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)接收部分組成；電阻式傳感應(yīng)變技術(shù)是一種將被檢測(cè)體上的應(yīng)力變化通過(guò)處理轉(zhuǎn)換成一種電信號(hào)的敏感器件，這是壓阻式應(yīng)變傳感技術(shù)的主要組成部分;該發(fā)明采用薄膜狀的電阻應(yīng)變片(4)，將作為惠斯通電橋組成部分的應(yīng)變膜片通過(guò)特殊的粘合劑穩(wěn)固可靠地固定在作為應(yīng)變基體的應(yīng)力環(huán)圓環(huán)殼體(3)內(nèi)部，當(dāng)基體受到應(yīng)力變化時(shí)，電阻式應(yīng)變膜片產(chǎn)生相應(yīng)地應(yīng)力變形，使應(yīng)變阻值發(fā)生改變，從而使其上的電壓發(fā)生變化，經(jīng)過(guò)處理電路中的功率放大模塊將惠斯通電路信號(hào)放大，再經(jīng)過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理，然后將處理結(jié)果經(jīng)信號(hào)發(fā)送模塊發(fā)送給USB信號(hào)接收裝置，信號(hào)接收模塊將接收到的數(shù)據(jù)信號(hào)經(jīng)USB通信模塊傳輸給上位機(jī)軟件進(jìn)行最后的數(shù)據(jù)分析處理。
【文檔編號(hào)】G01L1/22GK105865691SQ201610350185
【公開(kāi)日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2016年5月24日
【發(fā)明人】張躍明, 褚迅迅, 楊建武
【申請(qǐng)人】北京工業(yè)大學(xué)