專利名稱：電子壓力機的壓力間接測量裝置的制作方法
技術領域：
本技術涉及沖壓設備領域里的一種電子壓力機的壓力測量裝置，尤其涉及沖壓設備上使用的一種電子壓力機的壓力間接測量裝置。
背景技術：
電子壓力機又稱伺服壓力機、電子壓力缸、電子壓力驅動器等，是由伺服馬達、缸體、精密行星滾柱絲杠或精密滾珠絲杠等部件組成的，結構緊密緊湊，運轉高速平穩(wěn)，是實施精密壓裝作業(yè)的壓力驅動器。這種電子壓力機技術成熟，既可以單機獨立工作，又能與計算機系統(tǒng)匹配實現(xiàn)自動化，軟件方便設定參數(shù)，模塊化設計實施控制，并具備操作、監(jiān)控、記錄、存儲、自診斷等功能，人機界面清晰，人機對話功能優(yōu)良，在壓力程序模式環(huán)境下的壓裝模式，沖壓力和位移可調，速度無級可調，方便、恒定、精準可靠。電子壓力機在大規(guī)模制造行業(yè)中得到了大量的應用，如汽車、電氣、電子、家電等行業(yè)；在其他尖端領域也扮演著重要角色，如航天、航空、軍工、裝備制造、精密機械和儀表等領域。 現(xiàn)有技術對電子壓力機在工作過程的有效控制，是對動態(tài)的沖壓力、位移、速度的可調控制，其中沖壓力的控制是壓力直接作用于壓力傳感器上，壓力對壓力傳感器膜片產(chǎn)生微小的形變，根據(jù)變形量轉換為測量壓力的電信號，經(jīng)發(fā)大后傳遞到計算機系統(tǒng)并在程序中精準控制?，F(xiàn)有技術的電子壓力機在缸體內(nèi)置壓力傳感器，以直接測量出電子壓力機輸出工作活塞所施加的力。通常采用直接測量活塞桿的壓力方式，安裝在缸體的內(nèi)部或工作活塞桿上。安裝在電子壓力機內(nèi)部及工作活塞桿上的這種結構方式，主導了電子壓力機現(xiàn)有的壓力測量技術，得到了廣泛應用，但是這種直接測量方式仍然存在著缺陷和不足
1、這種在缸體內(nèi)的安裝方法對生產(chǎn)施工帶來一系列的困難，需要對壓力傳感器進行選型，計算，需要匹配設計安裝機械連接件機構，連接件機構需要保證精確對中，避免彎曲扭矩對測量精度的影響；
2、安裝在工作活塞上的傳感器雖然屬于缸體外置，但其與壓力傳感器的匹配連接件機構，同樣需要精確的對中避免彎曲扭矩對測量精度的影響，而且外部移動的電纜非常易于損毀；
3、安裝在電子壓機的缸內(nèi)部壓力傳感器，在進行安裝、維護、更換時非常不方便，每當壓力傳感器出現(xiàn)故障，需要分解拆開電子壓機，把行星絲杠、工作活塞與缸體分離，才可以進行對壓力傳感器的判斷和更換；
4、安裝在活塞桿上的外部壓力傳感器，這種結構方式的特點是壓力傳感器必須隨著活塞桿一起往復移動，因此，壓力傳感器的連線也會隨之往復運動，時間久了，就會造成連接電纜與傳感器之間疲勞出現(xiàn)問題，造成電信號傳遞不穩(wěn)定、不可靠；
5、現(xiàn)有技術的電子壓力機測量方式是直接測量式，即電子壓機產(chǎn)生的工作壓力直接作用在測量壓力傳感器上，經(jīng)常性、反復性、頻繁的強迫擠壓狀態(tài)，加上壓力傳感器的抗過載能力的差異，使壓力傳感器的性能降低、使用壽命縮短，影響測量的精度；
6、對電子壓力缸定期更換壓力傳感器是必須的、常規(guī)的維護保障措施，因此而產(chǎn)生的維護的成本相應的增加。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有傳統(tǒng)技術電子壓力機直接測量方式的缺陷和不足，本技術的目的是提供一種結構極為簡單、檢測極為直觀、裝卸極為方便、維護極為經(jīng)濟的間接式壓力測量裝置。根據(jù)電子壓機缸體的材料力學應力變形與壓力成正比的關系，本技術對電子壓力機的直接壓力測量方式改為間接測量方式，而改變的關鍵條件是對缸體外部結構的改造，即在缸體外部的下端、在與缸內(nèi)工作活塞活工作行程的相應的范圍部位，設置一對對應、對稱的平行于缸體軸心線的凹陷平面，分別對稱安裝兩個用于檢測缸體變形量的壓力傳感 器，并根據(jù)每個壓力傳感器不同變形量的疊加轉換為電信號，經(jīng)放大傳遞到控制系統(tǒng)中，對該電子壓機的缸體變形量進行標定，得到準確的壓力值。這樣的間接側量的誤差與傳統(tǒng)電 子壓機的直接測量傳感器基本一樣，這就是本技術實現(xiàn)的目的。為了實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明提供了一種電子壓力機的壓力間接測量裝置，用于對缸體應力形變的物理量進行標定，并將標定后得到壓力值疊加轉換為電信號，經(jīng)放大后傳遞到控制系統(tǒng)中，所述的電子壓力機包括絲桿軸承座、轉接法蘭、絲桿螺母、活塞外殼、缸體、壓力測量組件、凹陷平面、前法蘭、滑套、工作活塞桿、緩沖環(huán)、行星滾柱絲杠、伺服電機、傳動裝置、驅動連接裝置，所述伺服電機帶動所述傳動裝置并通過所述驅動連接裝置驅動所述絲桿軸承座內(nèi)的行星滾柱絲杠的上端使其旋轉，再經(jīng)由所述轉接法蘭帶動所述絲桿螺母并使其連接一體的活塞外殼及工作活塞桿在所述前法蘭上的滑套內(nèi)往復運動，所述缸體內(nèi)的絲桿螺母的前端與緩沖環(huán)之間的距離定義為所述工作活塞桿的工作行程，其中，所述缸體的外壁上設置有一對對稱分布的凹陷平面，所述凹陷平面在缸體軸心的投影落在所述缸體內(nèi)部的工作活塞桿的工作行程內(nèi)，所述壓力測量組件包括依次層疊設置在所述缸體的凹陷平面上的基板、應變片、壓力應變傳感器護板以及用于輸出結果的引線，當所述工作活塞桿前端遇到阻力時，所產(chǎn)生的反作用力傳導至缸體并在所述凹陷平面上產(chǎn)生材料力學應力機械形變，所述壓力測量組件的護板內(nèi)的壓力傳感器的基體材料同步地產(chǎn)生應力形變，所述應變片同時產(chǎn)生形變使其阻值發(fā)生改變從而使加在電阻上的電壓發(fā)生變化，通過所述引線把阻值輸送到應變電橋并經(jīng)放大器傳輸給計算機處理系統(tǒng)以實現(xiàn)壓力間接測量的自動控制。作為進一步的技術方案，所述凹陷平面與缸體的軸心相平行且表面平整，所述壓力測量組件與凹陷平面相緊密貼合。作為進一步的技術方案，分別處于一對對稱分布的凹陷平面內(nèi)的應變壓力傳感器的型號相同。作為進一步的技術方案，所述缸體包括方形缸體與圓形缸體，所述凹陷平面設置于方形缸體的對角邊處或圓形缸體的外徑上平行于直徑的切線處。作為進一步的技術方案，所述缸體通過前法蘭固定在設備上。因為是間接測量，大大提高了壓力傳感器的使用壽命，因為壓力傳感器直接安裝在缸體上的外部，不會產(chǎn)生運動，不存在電纜隨動的問題，同時安裝、檢測、拆卸、維護極其方便，不涉及影響電子壓力機內(nèi)部任何部件；這種在電子壓力機的缸體外部的間接測量方式，也改變了缸體內(nèi)部結構、機構，把傳統(tǒng)的緊密的壓力傳感器連接機構省略掉，把復雜拆卸裝配過程變的簡單化，大大降低了生產(chǎn)成本和后期維護成本，實現(xiàn)了經(jīng)濟、環(huán)保、節(jié)能、實用的有益效果。


附圖I為根據(jù)本發(fā)明的電子壓力機的整體結構示意 附圖2為附圖I的左視 附圖3為附圖I的壓力機的前端局部示意 附圖4為附圖3的左視圖； 附圖5為附圖3的旋轉局部剖面示意圖 附圖6為附圖5的左視 附圖7為附圖5的俯視 附圖8為附圖7的局部放大示意 附圖9為方形缸體局部剖面示意 附圖10為附圖9的左視剖面 附圖11為附圖9的俯視 附圖12為另一種實施例的圓形缸體局部剖面示意 附圖13為附圖12的左視剖面 附圖14為根據(jù)本發(fā)明的電子壓力的壓力間接測量原理 其中1、絲桿軸承座；2、轉接法蘭；3、絲桿螺母；4、活塞外殼；5、缸體；6、壓力測量組件；61、護板；62、壓力應變傳感器；63、引線；64、基板；65、應變片；7、凹陷平面；8、前法蘭；9、滑套；10、工作活塞桿；11、緩沖環(huán)；12、行星滾柱絲杠；13、伺服電機；14、傳動裝置；15、驅動連接裝置。
具體實施例方式下面結合附圖對本發(fā)明的較佳實施例進行詳細闡述，以使本發(fā)明的優(yōu)點和特征能更易于被本領域技術人員理解，從而對本發(fā)明的保護范圍做出更為清楚明確的界定。參見附圖I至附圖11所示，一種電子壓力機的壓力間接測量裝置，其用于對缸體應力形變的物理量進行標定，并根據(jù)每個壓力傳感器不同變形量得到壓力值，互相疊加轉換為電信號，經(jīng)放大后傳遞到控制系統(tǒng)中，電子壓力機包括絲桿軸承座I、轉接法蘭2、絲桿螺母3、活塞外殼4、缸體5、壓力測量組件6、凹陷平面7、前法蘭8、滑套9、工作活塞桿10、緩沖環(huán)11、行星滾柱絲杠12、伺服電機13、傳動裝置14、驅動連接裝置15。為了實現(xiàn)壓力傳感器在缸體的外部安裝設置、必須缸體外形結構進行改造，在材料產(chǎn)生扭力應力變形的相應部位，放置應變片壓力傳感器；根據(jù)壓力傳感器的應用原理，應變片是吸附在基體材料上應變電阻隨機械形變而產(chǎn)生阻值變化現(xiàn)象，即電阻應變效應，實現(xiàn)這種電阻應變效應的基礎，必須有相應的安裝平面與壓力傳感器的基體平面結合固定形成一體。如附圖3所示，缸體5的外壁上設置有一對對稱分布的凹陷平面7，壓力測量組件6設置在缸體5的前端凹陷平面7上，這個部位處在缸體5內(nèi)部活塞外殼4、工作活塞桿10的工作行程之間，凹陷平面7在缸體軸心的投影落在缸體5內(nèi)部的工作活塞桿10的工作行程內(nèi)，如附圖5與附圖8所示，壓力測量組件6包括依次層疊設置在缸體5的凹陷平面7上的基板64、應變片65、壓力應變傳感器62護板61以及用于輸出結果的引線63。當伺服電機13轉動后帶動傳動裝置14，并通過驅動連接裝置15，把力傳導到絲桿軸承座I內(nèi)的行星滾柱絲杠12的上端使其旋轉，再經(jīng)過轉接法蘭2，帶動絲桿螺母3并使其連接一體的活塞外殼4及10工作活塞桿10，在前法蘭8上的滑套9內(nèi)往復運動，在缸體5內(nèi)的絲桿螺母3的前端與緩沖環(huán)11之間的距離就是工作活塞桿10的工作行程，壓力測量組件6設置在這個行程段距離之間。按圖14電子壓力機壓力間接測量工作原理圖的原理分析如下過程因為缸體5是通過前法蘭8固定在設備上，當工作活塞桿10運動前端頭部遇到阻力時，就會產(chǎn)生反作用力傳導至缸體5上，就會在凹陷平面7上產(chǎn)生材料力學應力機械形變，就會隨之傳導至壓力測量組件6的護板61內(nèi)的壓力傳感器62的基體64上，使之基體64材料應力形變，當產(chǎn)生力學變化時，應變片65也產(chǎn)生同時產(chǎn)生形變使其阻值發(fā)生改變，從而使加在電阻上的電壓發(fā)生變化，這種阻值的變化比較小，通過引線63把阻值輸送給放大器再經(jīng)控制器運算傳輸給計算機系統(tǒng)，實現(xiàn)間接壓力測量自動控制。因為是間接測量，大大提高了壓力傳感器的使用壽命，因為壓力傳感器直接安裝在缸體上的外部，不會產(chǎn)生運動，不存在電纜隨動的問 題，同時安裝、檢測、拆卸、維護極其方便，不涉及影響電子壓力機內(nèi)部任何部件；這種在電子壓力機的缸體外部的間接測量方式，也改變了缸體內(nèi)部結構、機構，把傳統(tǒng)的緊密的壓力傳感器連接機構省略掉，把復雜拆卸裝配過程變的簡單化，大大降低了生產(chǎn)成本和后期維護成本，實現(xiàn)了經(jīng)濟、環(huán)保、節(jié)能、實用的有益效果。本技術與現(xiàn)有技術的區(qū)別
A.現(xiàn)有技術把壓力傳感器設置在缸體的內(nèi)部，而本技術把壓力傳感器設置在缸體的外
部；
B.現(xiàn)有技術通過壓力直接作用于缸體內(nèi)壓力傳感器,而本技術利用缸體材料應力形變的物理量，隨動轉化為壓力傳感器的應變信號，在缸體外部間接進行壓力接測量；
C.現(xiàn)有技術把壓力傳感器設置在缸體的內(nèi)部，裝配、拆卸、維護需分解整機，操作極其復雜，而本技術把壓力傳感器設置在缸體的外部，裝配、拆卸、維護直觀簡單十分方便；
D.現(xiàn)有技術的電子壓力機的壓力直接作用于壓力傳感器，壓力傳感器使用壽命短需定期更換。而本技術的電子壓力機的壓力是通過缸體應力形變的物理量轉化到壓力傳感器輸出信號，是間接測量，壓力傳感器使用壽命長，不易損壞，無需更換；
E.現(xiàn)有技術的電子壓力機外形結構平整，線條順暢，而本技術的電子壓力機外形為了安裝壓力傳感器巧妙并利用薄弱部位的材料應力顯現(xiàn)，在缸體外設置的對應的凹陷平面；
F.現(xiàn)有技術電子壓力機缸體內(nèi)為設置安裝壓力傳感器有一套對中準確、制造精密的連接機構部件。而本技術的壓力傳感器在缸體外對壓力間接測量，缸內(nèi)無需任何與其相關聯(lián)機構。根據(jù)缸體受力后材料應力形變的動態(tài)，即缸體的對應兩面會出現(xiàn)一面是壓縮，另一面肯定會是延伸，這樣同時測量兩個變化量，經(jīng)過疊加運算能保證其測量精度。一般的電子壓力機的缸體基本上是兩種結構，長方體(附圖12與附圖13)和圓柱體(附圖9與附圖10)。同一條件下材料應力形變，會明顯反映在材料的薄弱部位，在方形缸體外形的對角邊處或圓形缸體的外徑平行直徑的切線處，取其相應的部位設置對稱、相等、平行于軸心的兩段凹陷平面，這樣的凹陷平面部位相對缸體的整體強度是薄弱部位，把壓力傳感器的基體面與其臺階面緊密貼實，微小的應變反應比較明顯。缸體在力的作用下材料會發(fā)生應力形變，這樣一面壓縮而另一面延伸的形變，必然轉化到壓力傳感器的基體上，基體隨之發(fā)生應力變化，其內(nèi)部的電阻應變片也一起產(chǎn)生形變，使應變片的阻值發(fā)生改變，從而使加在電阻上的電壓發(fā)生變化。壓力傳感器上的應變片，能感受規(guī)定的物理量，并能轉換可輸出的信號，在受到缸體應力的隨動反應時產(chǎn)生的阻值，經(jīng)過信號放大傳輸給控制器運算，再傳給計算機控制系統(tǒng)處理滿足信息的傳輸，儲存、顯示、記錄和控制要求，實現(xiàn)自動檢測和自動控制。為了保障電子壓力機的外置壓力傳感器的間接測量的精準，壓力傳感器與缸體安裝部位有一定的制約條件
1、缸體外部安裝壓力傳感器的凹陷平面應與缸體軸心互相平行、平整； 2、壓力傳感器的安裝確定位置應在缸體內(nèi)工作活塞桿的工作行程范圍內(nèi)；
3、壓力傳感器安裝部位的凹陷平面外形應當尺寸一致、位置結構應當對稱；
4、壓力傳感器與凹陷平面安裝時結合面應當緊密貼合，緊固點的鎖緊扭矩匹配相應、均勻相當，對稱相等；
5、壓力傳感器必須是同規(guī)格、同型號對稱設置同時工作。根據(jù)電子壓機缸體的材料力學應力變形與壓力成正比的關系，本技術對電子壓力機的直接壓力測量方式改為間接測量方式，而改變的關鍵條件是對缸體外部結構的改造，即在缸體外部的下端、在與缸內(nèi)工作活塞活工作行程的相應的范圍部位，設置一對對應、對稱的平行于缸體軸心線的凹陷平面，分別對稱安裝兩個用于檢測缸體變形量的壓力傳感器，并根據(jù)每個壓力傳感器不同變形量的疊加轉換為電信號，經(jīng)放大傳遞到控制系統(tǒng)中，對該電子壓機的缸體變形量進行標定，得到準確的壓力值。這樣的間接側量的誤差與傳統(tǒng)電子壓機的直接測量傳感器基本一樣，但是卻具有傳統(tǒng)方式所無法企及的種種有益效果，而這正是本技術實現(xiàn)的目的。以上實施方式只為說明本發(fā)明的技術構思及特點，其目的在于讓熟悉此項技術的人了解本發(fā)明的內(nèi)容并加以實施，并不能以此限制本發(fā)明的保護范圍，凡根據(jù)本發(fā)明精神實質所做的等效變化或修飾，都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
權利要求
1.一種電子壓カ機的壓カ間接測量裝置，用于對缸體應カ形變的物理量進行標定，并將標定后得到壓カ值疊加轉換為電信號，經(jīng)放大后傳遞到控制系統(tǒng)中，其特征在干所述電子壓カ機包括絲桿軸承座(I)、轉接法蘭(2)、絲桿螺母(3)、活塞外殼(4)、缸體(5)、壓カ測量組件(6)、凹陷平面(7)、前法蘭(8)、滑套(9)、工作活塞桿(10)、緩沖環(huán)(11)、行星滾柱絲杠(12)、伺服電機(13)、傳動裝置(14)、驅動連接裝置(15)，所述伺服電機(13)帶動所述傳動裝置(14)并通過所述驅動連接裝置(15)驅動所述絲桿軸承座(I)內(nèi)的行星滾柱絲杠(12)的上端使其旋轉，再經(jīng)由所述轉接法蘭(2)帶動所述絲桿螺母(3)并使其連接一體的活塞外殼(4)及工作活塞桿(10)在所述前法蘭(8)上的滑套(9)內(nèi)往復運動，所述缸體(5)內(nèi)的絲桿螺母(3)的前端與緩沖環(huán)(11)之間的距離定義為所述工作活塞桿(10)的工作行程，其中， 所述缸體(5)的外壁上設置有一對對稱分布的凹陷平面(7)，所述凹陷平面(7)在缸體軸心的投影落在所述缸體(5)內(nèi)部的工作活塞桿(10)的工作行程內(nèi)，所述壓カ測量組件(6)包括依次層疊設置在所述缸體(5)的凹陷平面(7)上的基板(64)、應變片(65)、壓カ應 變傳感器(62)護板(61)以及用于輸出結果的引線(63)，當所述工作活塞桿(10)前端遇到阻カ時，所產(chǎn)生的反作用カ傳導至缸體(5)并在所述凹陷平面(7)上產(chǎn)生材料力學應カ機械形變，所述壓カ測量組件(6)的護板(61)內(nèi)的壓カ傳感器(62)的基體(64)材料同步地產(chǎn)生應カ形變，所述應變片(65)同時產(chǎn)生形變使其阻值發(fā)生改變從而使加在電阻上的電壓發(fā)生變化，通過所述引線(63)把阻值輸送到應變電橋并經(jīng)放大器傳輸給計算機處理系統(tǒng)以實現(xiàn)壓力間接測量的自動控制。
2.根據(jù)權利要求I所述的電子壓カ機的壓カ間接測量裝置，其特征在于所述凹陷平面(7)與缸體(5)的軸心相平行且表面平整，所述壓カ測量組件(6)與凹陷平面(7)相緊密貼合。
3.根據(jù)權利要求I所述的電子壓カ機的壓カ間接測量裝置，其特征在于分別處于一對對稱分布的凹陷平面(7)內(nèi)的應變壓力傳感器(62)的型號相同。
4.根據(jù)權利要求I所述的電子壓カ機的壓カ間接測量裝置，其特征在于所述缸體(5)包括方形缸體與圓形缸體，所述凹陷平面(7)設置于方形缸體的對角邊處或圓形缸體的外徑上平行于直徑的切線處。
5.根據(jù)權利要求I所述的電子壓カ機的壓カ間接測量裝置，其特征在于所述缸體(5)通過前法蘭(8)固定在設備上。
全文摘要
一種電子壓力機的壓力間接測量裝置，缸體的外壁上設置有一對對稱分布的凹陷平面，凹陷平面在缸體軸心的投影落在缸體內(nèi)部的工作活塞桿的工作行程內(nèi)，壓力測量組件包括依次層疊設置在缸體的凹陷平面上的基板、應變片、壓力應變傳感器護板以及用于輸出結果的引線，當工作活塞桿前端遇到阻力時，所產(chǎn)生的反作用力傳導至缸體并在凹陷平面上產(chǎn)生材料力學應力機械形變，壓力測量組件的護板內(nèi)的壓力傳感器的基體材料同步地產(chǎn)生應力形變，應變片同時產(chǎn)生形變使其阻值發(fā)生改變從而使加在電阻上的電壓發(fā)生變化，通過引線把阻值輸送到應變電橋并經(jīng)放大器傳輸給計算機處理系統(tǒng)以實現(xiàn)壓力間接測量的自動控制。
文檔編號G01L9/04GK102818663SQ20121031717
公開日2012年12月12日 申請日期2012年8月31日 優(yōu)先權日2012年8月31日
發(fā)明者張榮魁, 丁正東 申請人:蘇州托克斯沖壓設備有限公司