一種支撐軸彎曲間隙及剛度自動測量裝置及其測量方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種支撐軸彎曲間隙及剛度自動測量裝置及其測量方法。本發(fā)明通過測量桿將微小彎曲間隙放大，以氣缸配合氣動滑臺為動力機(jī)構(gòu)，連接帶動施力構(gòu)件對測量桿施加壓力，并通過位移傳感器及壓力傳感器實(shí)時(shí)采集測量桿的位移數(shù)據(jù)及受力數(shù)據(jù)，進(jìn)一步計(jì)算出支撐軸的彎曲間隙角及剛度。本發(fā)明通過兩個位移傳感器實(shí)現(xiàn)對彎曲間隙的精確測量，消除了由扭矩輸入時(shí)彎曲間隙的頂點(diǎn)相對于軸心的徑向竄動帶來的不利影響；氣缸帶動施力構(gòu)件施加扭矩實(shí)現(xiàn)從零到特定扭矩的連續(xù)輸出；測量高度自動化，避免了因操作人員技能水平不同帶來的人為誤差影響，其測量精度更高，且測量過程自動化程度高，對測量人員技能要求低，重復(fù)性、可靠性大，操作簡單、效率高。
【專利說明】
-種支撐軸彎曲間隙及剛度自動測量裝置及其測量方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明設(shè)及一種自動測量裝置及自動測量方法，尤其是設(shè)及一種支撐軸彎曲間隙 及剛度自動測量裝置及其測量方法。
【背景技術(shù)】
[0002] -般支撐軸由兩個軸承支撐，軸承存在游隙，導(dǎo)致支撐軸存在彎曲方向間隙，該彎 曲間隙對系統(tǒng)的工作性能產(chǎn)生影響，也是電動伺服機(jī)構(gòu)精度控制的主要指標(biāo)，因此需要對 支撐軸的彎曲間隙及剛度進(jìn)行精確的測量，W便對其進(jìn)行調(diào)整和控制。
[0003] 但是，由于支撐軸的彎曲間隙測量范圍小，測量精度要求高，目前沒有很好的精確 測量方法?，F(xiàn)有技術(shù)如CN201310151261.9提供了一種測量方法，將彎曲間隙放大后進(jìn)行測 量并將測量誤差縮小到1%W內(nèi)，但是該測量方法沒有考慮到施加彎曲扭矩W后造成的軸 屯、徑向竄動量對測量精確度的不利影響。并且，彎曲間隙測量屬于高精度測量， CN201310151261.9的測量方法依賴人工手動操作的環(huán)節(jié)太多，對測量人員自身的技術(shù)水平 要求較高，不同熟練程度的操作人員測得結(jié)果相差較大，操作難度大，重復(fù)性和可靠性低， 不利于精確測量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對現(xiàn)有技術(shù)的W上缺陷或改進(jìn)需求，本發(fā)明提供了一種支撐軸彎曲間隙及剛度 自動測量裝置，能夠消除軸屯、徑向竄動量對測量精確度的不利影響，其測量精度更高，且測 量過程自動化程度高，對測量人員技能要求低，重復(fù)性、可靠性大，操作簡單、效率高。
[0005] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案。一種支撐軸彎曲間隙及剛度測量裝 置，其特征在于，包括:施力構(gòu)件，所述施力構(gòu)件具有相對設(shè)置的第一感應(yīng)部和第二感應(yīng)部， W及連接所述第一感應(yīng)部和第二感應(yīng)部的連接部；
[0006] 測量桿，所述測量桿一端設(shè)有測量夾具，另一端位于所述第一感應(yīng)部和所述第二 感應(yīng)部之間；
[0007] 所述第一感應(yīng)部朝向所述測量桿的一側(cè)設(shè)有第一壓力傳感器，背離所述測量桿的 一側(cè)連接第一氣缸;所述第二感應(yīng)部朝向所述測量桿的一側(cè)設(shè)有第二壓力傳感器，背離所 述測量桿的一側(cè)連接第二氣缸；
[000引所述第一氣缸設(shè)于第一氣動滑臺上，所述第二氣缸設(shè)于第二氣動滑臺上，所述連 接部設(shè)于直線導(dǎo)軌上;所述第一氣缸的運(yùn)動路徑、所述第二氣缸的運(yùn)動路徑、所述施力構(gòu)件 的運(yùn)動路徑、所述第一壓力傳感器的施力點(diǎn)和所述第二壓力傳感器的施力點(diǎn)的連線均垂直 于所述測量桿的軸線；
[0009] 所述測量桿一側(cè)對應(yīng)所述測量桿間隔設(shè)有沿所述測量桿軸線方向排列的第一位 移傳感器和第二位移傳感器，所述第一位移傳感器和所述第二位移傳感器的運(yùn)動路徑與所 述第一氣缸的運(yùn)動路徑平行。
[0010] 控制系統(tǒng)，連接所述第一壓力傳感器、所述第二壓力傳感器、所述第一氣缸、所述 第二氣缸、所述第一位移傳感器、所述第二位移傳感器。
[0011] 進(jìn)一步地，所述第一氣缸包括第一推力桿，所述第二氣缸包括第二推力桿，所述第 一推力桿、所述第二推力桿、所述第一壓力傳感器的施力點(diǎn)、所述第二壓力傳感器的施力點(diǎn) 位于同一平面上。
[0012] 進(jìn)一步地，所述第一感應(yīng)部通過第一彈黃連接所述第一氣缸;所述第二感應(yīng)部通 過第二彈黃連接所述第二氣缸，所述第一壓力傳感器的施力點(diǎn)、所述第二壓力傳感器的施 力點(diǎn)、所述第一彈黃、所述第二彈黃位于同一直線上。
[0013] 進(jìn)一步地，所述第一位移傳感器、所述第二位移傳感器設(shè)于同一第Ξ氣缸上，所述 第Ξ氣缸設(shè)于第Ξ氣動滑臺上。
[0014] 進(jìn)一步地，所述第一氣動滑臺上設(shè)有第一返程開關(guān)和第一靜止開關(guān)，所述第一返 程開關(guān)和第一靜止開關(guān)連接所述控制系統(tǒng);所述第二氣動滑臺上設(shè)有第二返程開關(guān)和第二 靜止開關(guān)，所述第二返程開關(guān)和第二靜止開關(guān)連接所述控制系統(tǒng)。
[0015] 本發(fā)明還提供了一種基于所述支撐軸彎曲間隙及剛度自動測量裝置的測量方法， 包括：
[0016] (1)安裝待測目標(biāo)，將待測目標(biāo)與所述測量桿通過所述夾具夾緊；
[0017] (2)所述第一位移傳感器和所述第二位移傳感器進(jìn)入檢測位置，實(shí)時(shí)將所述測量 桿的測點(diǎn)位移值反饋給所述控制系統(tǒng)；
[0018] (3)分別設(shè)置所述第一氣缸和所述第二氣缸對所述測量桿施加的最大壓力值；
[0019] (4)啟動所述第一氣缸、所述第二氣缸先后向所述測量桿連續(xù)施加壓力分別達(dá)到 各自設(shè)定的最大壓力值，所述第一壓力傳感器和所述第二壓力傳感器實(shí)時(shí)上傳數(shù)據(jù)給所述 控制系統(tǒng)；
[0020] (5)所述控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)對所述第一壓力傳感器、所述第二壓力傳感器、所述第一位 移傳感器、所述第二位移傳感器所上傳的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得到支撐軸的彎曲間隙及剛度，計(jì) 算公式如下
[0021]
[0022] 其中，L為兩個位移傳感器的間距，當(dāng)所述第一氣缸對所述測量桿施加壓力時(shí)，所 述第一位移傳感器的位移值為化R、所述第二位移傳感器的位移值為化R;當(dāng)所述第二氣缸對 所述測量桿施加壓力時(shí)，所述第一位移傳感器的位移值為化L、所述第二位移傳感器的位移 值為D2L;
[0023] 當(dāng)所述第一氣缸與所述第二氣缸先后對所述測量桿施加壓力的數(shù)值相等時(shí)，彎曲 間隙與施加壓力之間存在直線擬合關(guān)系，由此得到支撐軸剛度的計(jì)算公式為
[0024] 剛度=k · h
[0025] 其中，h是根據(jù)待測目標(biāo)與所述測量桿夾緊后測得的力臂長度，k是彎曲間隙與施 加壓力直線擬合關(guān)系的斜率。
[00%]進(jìn)一步地，所述第一氣動滑臺上設(shè)有第一返程開關(guān)和第一靜止開關(guān)，所述第一返 程開關(guān)和第一靜止開關(guān)連接所述控制系統(tǒng);所述第二氣動滑臺上設(shè)有第二返程開關(guān)和第二 靜止開關(guān)，所述第二返程開關(guān)和第二靜止開關(guān)連接所述控制系統(tǒng)；
[0027]所述步驟(6)包括至少一個測量循環(huán)，所述測量循環(huán)如下
[0028] 所述控制系統(tǒng)啟動所述第一氣缸向遠(yuǎn)離所述測量桿的方向移動，所述第二氣缸靜 止，經(jīng)過所述第一彈黃的緩沖，所述第一壓力傳感器接觸并檢測所述測量桿所受到的壓力， 并發(fā)送壓力數(shù)據(jù)到所述控制系統(tǒng)中；
[0029] 所述第一氣缸繼續(xù)移動，觸發(fā)所述第一返程開關(guān)并反饋給所述控制系統(tǒng)，在所述 控制系統(tǒng)的控制下所述第一氣缸返程，直至觸發(fā)所述第一靜止開關(guān)，并反饋給所述控制系 統(tǒng)；
[0030] 所述控制系統(tǒng)控制所述第一氣缸靜止，啟動所述第二氣缸向遠(yuǎn)離所述測量桿的方 向移動，經(jīng)過所述第二彈黃的緩沖，所述第一壓力傳感器接觸并檢測所述測量桿所受到的 壓力，并發(fā)送壓力數(shù)據(jù)到所述控制系統(tǒng)中；
[0031] 所述第二氣缸繼續(xù)移動，觸發(fā)所述第二返程開關(guān)并反饋給所述控制系統(tǒng)，在所述 控制系統(tǒng)的控制下所述第二氣缸返程，直至觸發(fā)所述第二靜止開關(guān)，并反饋給所述控制系 統(tǒng)；
[0032] 所述控制系統(tǒng)控制所述第二氣缸靜止，完成一個所述測量循環(huán)。
[0033] 進(jìn)一步地所述控制系統(tǒng)包括循環(huán)次數(shù)判斷機(jī)制，所述測量循環(huán)中觸發(fā)所述第二靜 止開關(guān)后，啟動所述循環(huán)次數(shù)判斷機(jī)制，決定重復(fù)所述測量循環(huán)或結(jié)束本次測量。
[0034] 進(jìn)一步地步驟(5)中，所述第一氣缸還包括第一節(jié)流閥和第一減壓閥，所述第一節(jié) 流閥控制所述第一氣缸的運(yùn)行速度W調(diào)節(jié)施力速度，第一減壓閥控制所述第一氣缸的驅(qū)動 氣壓W調(diào)節(jié)氣缸的最大施力;所述第二氣缸還包括第二節(jié)流閥和第二減壓閥，所述第二節(jié) 流閥控制所述第二氣缸的運(yùn)行速度W調(diào)節(jié)施力速度，第二減壓閥控制所述第二氣缸的驅(qū)動 氣壓W調(diào)節(jié)氣缸的最大施力。
[0035] 本發(fā)明所具有的優(yōu)點(diǎn)與效果是：
[0036] 1.本發(fā)明采用所述測量桿將彎曲間隙放大，通過測量放大后的彎曲間隙來實(shí)現(xiàn)對 原始彎曲間隙的間接測量，使得測量方法更簡單有效；
[0037] 2.通過兩個位移傳感器實(shí)現(xiàn)對彎曲間隙的精確測量，消除了由扭矩輸入時(shí)彎曲間 隙的頂點(diǎn)相對于軸屯、的徑向竄動帶來的不利影響；
[0038] 3.氣缸帶動施力構(gòu)件施加扭矩，可實(shí)現(xiàn)從零到特定扭矩的連續(xù)輸出；
[0039] 4.測量過程高度自動化，避免了因操作人員技能水平不同帶來的人為誤差影響， 其測量精度更高，對測量人員技能要求低，重復(fù)性、可靠性大，操作簡單、效率高。
【附圖說明】
[0040] 圖1是本發(fā)明的第一實(shí)施例組裝圖示意圖；
[0041] 圖2是圖1中部分施力構(gòu)件的放大圖；
[0042] 圖3是圖1中位移檢測組件的放大圖；
[0043] 圖4是本發(fā)明的第一實(shí)施例的控制過程簡圖；
[0044] 圖5是本發(fā)明的第一實(shí)施例的方法流程簡圖；
[0045] 圖6是本發(fā)明的第一實(shí)施例的測量循環(huán)流程簡圖；
[0046] 圖7是本發(fā)明的計(jì)算原理圖；
[0047] 圖8是本發(fā)明的實(shí)驗(yàn)二的彎曲間隙與施加壓力直線擬合關(guān)系圖。
[0048] 在所有附圖中，相同的附圖標(biāo)記用來表示相同的元件或結(jié)構(gòu)，其中：
[0049] 施力構(gòu)件1 第一感應(yīng)部11 第一壓力傳感器111
[(K)加]第一彈黃112 第二感應(yīng)部12 第二壓力傳感器121
[0051] 第二彈黃122 連接部13 滑塊14
[0052] 直線導(dǎo)軌15 測量桿2 測量夾具21
[0053] 支撐軸3 第一氣缸4 第一連接件41
[0化4]第一氣動滑臺42 第二氣缸5 第二連接件51
[0055]第二氣動滑臺52 位移檢測組件6 第一位移傳感器61
[0化6] 第二位移傳感器62第Ξ連接件63 墊板64
[0057] 第Ξ氣動滑臺65
【具體實(shí)施方式】
[0058] 為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，W下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對 本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用W解釋本發(fā)明，并 不用于限定本發(fā)明。此外，下面所描述的本發(fā)明各個實(shí)施方式中所設(shè)及到的技術(shù)特征只要 彼此之間未構(gòu)成沖突就可W相互組合。
[0059] 為了便于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員理解和實(shí)施本發(fā)明，下面結(jié)合附圖及【具體實(shí)施方式】 對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
[0060] 如圖1至圖3所示，為本發(fā)明第一實(shí)施例。施力構(gòu)件1，具有相對設(shè)置的第一感應(yīng)部 11和第二感應(yīng)部12, W及連接所述第一感應(yīng)部11和第二感應(yīng)部12的連接部13,所述連接部 13安裝在滑塊14上，所述滑塊14在直線導(dǎo)軌15上滑動。
[0061] 測量桿2,所述測量桿2-端設(shè)有測量夾具21，將所述測量桿2與待測支撐軸3夾緊 固定，另一端位于所述第一感應(yīng)部11和所述第二感應(yīng)部12之間。
[0062] 所述第一感應(yīng)部11朝向所述測量桿2的一側(cè)設(shè)有第一壓力傳感器111，背離所述測 量桿2的一側(cè)通過第一彈黃112連接第一氣缸4,所述第一氣缸4包括第一推力桿(未圖示）， 所述第一氣缸4設(shè)于第一氣動滑臺42上，所述第一氣動滑臺42上設(shè)有第一返程開關(guān)（未圖 示)和第一靜止開關(guān)(未圖示），所述第一推力桿與所述第一氣動滑臺42連接，W驅(qū)動所述第 一氣缸4在所述第一氣動滑臺42上滑動;所述第一氣動滑臺42上設(shè)有第一返程開關(guān)和第一 靜止開關(guān);所述第一氣缸4與所述第一彈黃112通過第一連接件41連接，所述第一連接件41 包括頭部設(shè)有通孔的螺栓(未標(biāo)號）;所述第一彈黃112-端穿在該通孔(未標(biāo)號）內(nèi)，另一端 通過一個同樣的螺栓連接至所述第一感應(yīng)部11上;所述第一氣缸4還包括第一節(jié)流閥（未圖 示)和第一減壓閥（未圖示），所述第一節(jié)流閥控制所述第一氣缸4的運(yùn)行速度W調(diào)節(jié)施力速 度，第一減壓閥控制所述第一氣缸4的驅(qū)動氣壓W調(diào)節(jié)氣缸的最大施力。
[0063] 所述第二感應(yīng)部12朝向所述測量桿2的一側(cè)設(shè)有第二壓力傳感器121，背離所述測 量桿2的一側(cè)通過第二彈黃122連接第二氣缸5,所述第二氣缸5包括第二推力桿(未圖示）， 所述第二氣缸5設(shè)于第二氣動滑臺52上，所述第二氣動滑臺52上設(shè)有第二返程開關(guān)(未圖 示)和第二靜止開關(guān)(未圖示），所述第二推力桿與所述第二氣動滑臺52連接，W驅(qū)動所述第 二氣缸5在所述第二氣動滑臺52上滑動;所述第二彈黃122的連接方式與所述第一彈黃112 的連接方式相同，通過第二連接件51連接;所述第二氣缸5還包括第二節(jié)流閥（未圖示)和第 二減壓閥（未圖示），所述第二節(jié)流閥控制所述第二氣缸5的運(yùn)行速度W調(diào)節(jié)施力速度，第二 減壓閥控制所述第二氣缸5的驅(qū)動氣壓W調(diào)節(jié)氣缸的最大施力。
[0064] 所述第一氣缸4的運(yùn)動路徑、所述第二氣缸5的運(yùn)動路徑、所述施力構(gòu)件1的運(yùn)動路 徑、所述第一壓力傳感器111的施力點(diǎn)和所述第二壓力傳感器121的施力點(diǎn)的連線均垂直于 所述測量桿2的軸線；所述第一推力桿、所述第二推力桿、所述第一壓力傳感器111的施力 點(diǎn)、所述第二壓力傳感器121的施力點(diǎn)位于同一平面上;所述第一壓力傳感器111的施力點(diǎn)、 所述第二壓力傳感器121的施力點(diǎn)、所述第一彈黃112、所述第二彈黃122位于同一直線上。
[0065] 所述測量桿2-側(cè)對應(yīng)所述測量桿2設(shè)有位移檢測組件6,所述位移檢測組件6上間 隔設(shè)有沿所述測量桿2軸線方向排列的第一位移傳感器61和第二位移傳感器62;所述第一 位移傳感器61、所述第二位移傳感器62通過第Ξ連接件63及墊板64安裝在第Ξ氣缸(未圖 示)上，所述第Ξ氣缸設(shè)于第Ξ氣動滑臺65上，所述第一位移傳感器61和所述第二位移傳感 器62的運(yùn)動路徑與所述第一氣缸4的運(yùn)動路徑平行。
[0066] 控制系統(tǒng)，連接所述第一壓力傳感器111、所述第二壓力傳感器121、所述第一氣缸 4、所述第二氣缸5、所述第一位移傳感器61、所述第二位移傳感器62、所述第一返程開關(guān)、所 述第一靜止開關(guān)、所述第二返程開關(guān)、所述第二靜止開關(guān)。
[0067] 請參照圖4至圖6,本發(fā)明還提供了一種支撐軸3彎曲間隙及剛度自動測量方法，包 括如下步驟：
[0068] (1)安裝待測目標(biāo)，將待測目標(biāo)與所述測量桿2通過所述夾具夾緊；
[0069] (2)所述第一位移傳感器61和所述第二位移傳感器62進(jìn)入檢測位置，實(shí)時(shí)將所述 測量桿2的測點(diǎn)位移值反饋給所述控制系統(tǒng)；
[0070] (3)分別設(shè)置所述第一氣缸和所述第二氣缸對所述測量桿施加的最大壓力值；
[0071] (4)啟動測量循環(huán):所述控制系統(tǒng)啟動所述第一氣缸4向遠(yuǎn)離所述測量桿2的方向 移動，所述第二氣缸5靜止，經(jīng)過所述第一彈黃112的緩沖，所述第一壓力傳感器111接觸并 檢測所述測量桿2所受到的壓力，實(shí)時(shí)發(fā)送壓力數(shù)據(jù)到所述控制系統(tǒng)中；
[0072] 所述第一氣缸4繼續(xù)移動，觸發(fā)所述第一返程開關(guān)并反饋給所述控制系統(tǒng)，在所述 控制系統(tǒng)的控制下所述第一氣缸4返程，直至觸發(fā)所述第一靜止開關(guān)，并反饋給所述控制系 統(tǒng)；
[0073] 所述控制系統(tǒng)控制所述第一氣缸4靜止，啟動所述第二氣缸5向遠(yuǎn)離所述測量桿2 的方向移動，經(jīng)過所述第二彈黃122的緩沖，所述第一壓力傳感器111接觸并檢測所述測量 桿2所受到的壓力，實(shí)時(shí)發(fā)送壓力數(shù)據(jù)到所述控制系統(tǒng)中；
[0074] 所述第二氣缸5繼續(xù)移動，觸發(fā)所述第二返程開關(guān)并反饋給所述控制系統(tǒng)，在所述 控制系統(tǒng)的控制下所述第二氣缸5返程，直至觸發(fā)所述第二靜止開關(guān)，并反饋給所述控制系 統(tǒng)；
[0075] 所述控制系統(tǒng)控制所述第二氣缸5靜止，完成一個所述測量循環(huán)；
[0076] (5)所述控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)對所述第一壓力傳感器111、所述第二壓力傳感器121、所述 第一位移傳感器61、所述第二位移傳感器62所上傳的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得到支撐軸3的彎曲間 隙及剛度，計(jì)算公式如下(原理參照圖7)
[0077]
[0078] 其中，L為兩個位移傳感器的間距，當(dāng)所述第一氣缸對所述測量桿施加壓力時(shí)，所 述第一位移傳感器的位移值為化R、所述第二位移傳感器的位移值為化R;當(dāng)所述第二氣缸對 所述測量桿施加壓力時(shí)，所述第一位移傳感器的位移值為化L、所述第二位移傳感器的位移 值為D2L。
[0079] 利用上述公式，可W計(jì)算出所述第一氣缸4和所述第二氣缸5對所述測量桿施加任 意相同或不同壓力時(shí)的彎曲間隙。
[0080] 當(dāng)所述第一氣缸與所述第二氣缸先后對所述測量桿施加壓力的數(shù)值相等時(shí)，在X- y坐標(biāo)系中，彎曲間隙X與施加壓力y之間存在直線擬合關(guān)系
[0081 ] y = kx+b
[0082] 其中，k是彎曲間隙與施加壓力直線擬合關(guān)系的斜率，b是y軸截距。
[0083] 由此得到支撐軸剛度的計(jì)算公式為
[0084]
[0085] 其中，h是根據(jù)待測目標(biāo)與所述測量桿2夾緊后測得的力臂長度。
[0086] 其余諸如檢查、復(fù)位測量裝置各機(jī)構(gòu)，檢查、調(diào)整所述第一氣缸4和所述第二氣缸5 的驅(qū)動氣壓，測量完成后測試裝置各機(jī)構(gòu)復(fù)位，將待測機(jī)構(gòu)從安裝接口取出，斷電結(jié)束測量 等均為常規(guī)實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)，不再寶述。
[0087] 在所述步驟(4)中，如需重復(fù)實(shí)驗(yàn)，則通過控制系統(tǒng)的循環(huán)次數(shù)判定機(jī)制進(jìn)行循環(huán) 次數(shù)設(shè)定，當(dāng)觸發(fā)第二靜止開關(guān)時(shí)，若未完成指定循環(huán)次數(shù)，則啟動所述第一氣缸4，開始重 復(fù)所述測量循環(huán)，若達(dá)到指定循環(huán)次數(shù)則結(jié)束循環(huán);如需改變實(shí)驗(yàn)最大壓力值，則可在循環(huán) 結(jié)束后，進(jìn)入步驟(3)重新設(shè)置最大壓力值，也可直接通過所述控制系統(tǒng)隨時(shí)暫停測量過程 進(jìn)行調(diào)整。
[0088] 下面結(jié)合根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例得出的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步說明。
[0089] 【實(shí)驗(yàn)一】待測目標(biāo)為諧波減速器的支撐軸
[0090] 測量彎曲間隙時(shí)，設(shè)定所述施力構(gòu)件11施加的最大壓力值為5N，所述第一位移傳 感器61和所述第二位移傳感器62之間的距離為50mm，所述測量桿2左旋（圖示右側(cè)施壓）測 得施力達(dá)到5N時(shí)所述第一位移傳感器61的讀數(shù)分別為為DiL = 4.0271mm、DlR = 4.3651mm，所 述測量桿2右旋（圖示左側(cè)施壓）測得5N時(shí)所述第二位移傳感器62的讀數(shù)分別為D化二 3.1741mm、D2R = 3.6905mm，因此計(jì)算得到的彎曲間隙為
[0091]
[0092] 【實(shí)驗(yàn)二】待測目標(biāo)為諧波減速器的支撐軸
[0093] 設(shè)定所述施力構(gòu)件11對所述測量桿2兩側(cè)施加壓力的最大值均為9N。記錄一個測 量循環(huán)過程中第一位移傳感器61、第二位移傳感器62和第一壓力傳感器111、第二壓力傳感 器121現(xiàn)慢得到的位移和力。計(jì)算施加壓力5N到9N變化時(shí)的彎曲間隙與施加壓力的直線擬 合關(guān)系如圖8,根據(jù)圖8得到彎曲間隙與施加壓力的擬合直線的斜率為0.6753,由于該斜率 中，彎曲角度的單位為"分"，需要換算為弧度，換算公式為
[0094]
[OOM]實(shí)測力臂h為0.205m，故支撐軸3剛度為
[0096]
[0097] 【實(shí)驗(yàn)Ξ】待測目標(biāo)為電動艙機(jī)支撐軸
[0098] 設(shè)定左右施加最大壓力均為5N，重復(fù)五次步驟(5)的測量循環(huán)，記錄5組壓力為5N 時(shí)的彎曲間隙數(shù)據(jù)如表1。
[0099] 表1左5N右5N彎曲間隙測量值
[0100]
[0101] 由表1可知，在左右施加最大壓力均為5N的實(shí)驗(yàn)條件下，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差縮小到了 0.33%。
[0102] 【實(shí)驗(yàn)四】待測目標(biāo)為電動艙機(jī)支撐軸
[0103] 設(shè)定左右施加最大壓力均為10N，重復(fù)五次步驟（5)的測量循環(huán)，記錄5組壓力為 10N時(shí)的彎曲間隙數(shù)據(jù)如表2。
[0104] 表2左10N右10N彎曲間隙測量值
[0105]
[0106] 由表2可知，在左右施加最大壓力均為10N的實(shí)驗(yàn)條件下，測量誤差縮小到了 0.13%。
[0107] 在本實(shí)施例中，所需計(jì)算公式、函數(shù)、參數(shù)等均已預(yù)設(shè)在所述控制系統(tǒng)內(nèi)，所述控 制系統(tǒng)根據(jù)接收到的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)計(jì)算并顯示出測量結(jié)果。
[0108] 在其他實(shí)施例中（未圖示），所述第一氣缸4和所述第二氣缸5均為雙桿氣缸，各包 括兩個推力桿，各個推力桿與所述第一壓力傳感器111的施力點(diǎn)、所述第二壓力傳感器121 的施力點(diǎn)位于同一平面上
[0109] 在其他實(shí)施例中（未圖示），所述第一位移傳感器61、所述第二位移傳感器62分開 設(shè)置，獨(dú)立滑動。
[0110] 在其他實(shí)施例中（未圖示），所述第一氣缸4和所述第二氣缸5的往返運(yùn)動也可通過 手動通過所述控制系統(tǒng)進(jìn)行控制。
[0111] 相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)：
[0112] 1.本發(fā)明采用所述測量桿2將彎曲間隙放大，通過測量放大后的彎曲間隙來實(shí)現(xiàn) 對原始彎曲間隙的間接測量，使得測量方法更簡單有效；
[0113] 2.通過兩個位移傳感器實(shí)現(xiàn)對彎曲間隙的精確測量，消除了由扭矩輸入時(shí)彎曲間 隙的頂點(diǎn)相對于軸屯、的徑向竄動帶來的不利影響；
[0114] 3.氣缸帶動施力構(gòu)件11施加扭矩，并可通過調(diào)節(jié)氣缸驅(qū)動壓力改變對測量桿2施 加的最大壓力，實(shí)現(xiàn)從零到特定扭矩的連續(xù)輸出，且能限制過扭矩的產(chǎn)生，避免過扭矩導(dǎo)致 支撐軸3發(fā)生塑性形變；
[0115] 4.控制系統(tǒng)配合第一、第二限位開關(guān)及第一、第二靜止開關(guān)自動進(jìn)行扭矩的輸出 控制，并實(shí)時(shí)處理兩個位移傳感器的測量值，自動計(jì)算彎曲間隙，經(jīng)過計(jì)算得到彎曲間隙及 剛度；
[0116] 5.除了預(yù)設(shè)數(shù)據(jù)、啟動、暫停、檢查、關(guān)閉設(shè)備等操作，測量過程由控制系統(tǒng)全自動 管理，避免了因操作人員技能水平不同帶來的人為誤差影響，其測量精度更高，且測量過程 自動化程度高，對測量人員技能要求低，重復(fù)性、可靠性大，操作簡單、效率高。
[0117] 本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，W上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用W 限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含 在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種支撐軸彎曲間隙及剛度自動測量裝置，其特征在于，包括： 施力構(gòu)件，所述施力構(gòu)件具有左右相對設(shè)置的第一感應(yīng)部和第二感應(yīng)部，以及連接所 述第一感應(yīng)部和第二感應(yīng)部的連接部； 測量桿，所述測量桿一端設(shè)有測量夾具，另一端位于所述第一感應(yīng)部和所述第二感應(yīng) 部之間； 所述第一感應(yīng)部朝向所述測量桿的一側(cè)設(shè)有第一壓力傳感器，背離所述測量桿的一側(cè) 連接第一氣缸;所述第二感應(yīng)部朝向所述測量桿的一側(cè)設(shè)有第二壓力傳感器，背離所述測 量桿的一側(cè)連接第二氣缸； 所述第一氣缸設(shè)于第一氣動滑臺上，所述第二氣缸設(shè)于第二氣動滑臺上，所述連接部 設(shè)于直線導(dǎo)軌上;所述第一氣缸的運(yùn)動路徑、所述第二氣缸的運(yùn)動路徑、所述施力構(gòu)件的運(yùn) 動路徑、所述第一壓力傳感器的施力點(diǎn)和所述第二壓力傳感器的施力點(diǎn)的連線均垂直于所 述測量桿的軸線； 所述測量桿一側(cè)對應(yīng)所述測量桿間隔設(shè)有沿所述測量桿軸線方向排列的第一位移傳 感器和第二位移傳感器，所述第一位移傳感器和所述第二位移傳感器的運(yùn)動路徑與所述第 一氣缸的運(yùn)動路徑平行； 控制系統(tǒng)，連接所述第一壓力傳感器、所述第二壓力傳感器、所述第一氣缸、所述第二 氣缸、所述第一位移傳感器、所述第二位移傳感器。2. 根據(jù)權(quán)利要求書1所述的一種支撐軸彎曲間隙及剛度自動測量裝置，其特征在于:所 述第一氣缸包括第一推力桿，所述第二氣缸包括第二推力桿，所述第一推力桿、所述第二推 力桿、所述第一壓力傳感器的施力點(diǎn)、所述第二壓力傳感器的施力點(diǎn)位于同一平面上。3. 根據(jù)權(quán)利要求書2所述的一種支撐軸彎曲間隙及剛度自動測量裝置，其特征在于:所 述第一感應(yīng)部通過第一彈簧連接所述第一氣缸;所述第二感應(yīng)部通過第二彈簧連接所述第 二氣缸，所述第一壓力傳感器的施力點(diǎn)、所述第二壓力傳感器的施力點(diǎn)、所述第一彈簧、所 述第二彈簧位于同一直線上。4. 根據(jù)權(quán)利要求書1所述的一種支撐軸彎曲間隙及剛度自動測量裝置，其特征在于:所 述第一位移傳感器、所述第二位移傳感器設(shè)于同一第三氣缸上，所述第三氣缸設(shè)于第三氣 動滑臺上，所述控制系統(tǒng)連接所述第三氣缸。5. 根據(jù)權(quán)利要求書1所述的一種支撐軸彎曲間隙及剛度自動測量裝置，其特征在于:所 述第一氣動滑臺上設(shè)有第一返程開關(guān)和第一靜止開關(guān)，所述第一返程開關(guān)和所述第一靜止 開關(guān)連接所述控制系統(tǒng);所述第二氣動滑臺上設(shè)有第二返程開關(guān)和第二靜止開關(guān)，所述第 二返程開關(guān)和所述第二靜止開關(guān)連接所述控制系統(tǒng)。6. -種基于權(quán)利要求書1所述的支撐軸彎曲間隙及剛度自動測量裝置的測量方法，其 特征在于，包括如下步驟： (1) 安裝待測目標(biāo)，將待測目標(biāo)與所述測量桿通過所述夾具夾緊； (2) 所述第一位移傳感器和所述第二位移傳感器進(jìn)入檢測位置，實(shí)時(shí)將所述測量桿的 測點(diǎn)位移值反饋給所述控制系統(tǒng)； (3) 分別設(shè)置所述第一氣缸和所述第二氣缸對所述測量桿施加的最大壓力值； (4) 啟動所述第一氣缸、所述第二氣缸先后向所述測量桿連續(xù)施加壓力分別達(dá)到各自 設(shè)定的最大壓力值，所述第一壓力傳感器和所述第二壓力傳感器實(shí)時(shí)上傳數(shù)據(jù)給所述控制 系統(tǒng)； (5)所述控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)對所述第一壓力傳感器、所述第二壓力傳感器、所述第一位移傳 感器、所述第二位移傳感器所上傳的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得到支撐軸的彎曲間隙及剛度，計(jì)算公 式如下其中，L為兩個位移傳感器的間距，當(dāng)所述第一氣缸對所述測量桿施加壓力時(shí)，所述第 一位移傳感器的位移值為D1R、所述第二位移傳感器的位移值為D2R;當(dāng)所述第二氣缸對所述 測量桿施加壓力時(shí)，所述第一位移傳感器的位移值為D 1L、所述第二位移傳感器的位移值為 D2L； 當(dāng)所述第一氣缸與所述第二氣缸先后對所述測量桿施加壓力的數(shù)值相等時(shí)，彎曲間隙 與施加壓力之間存在直線擬合關(guān)系，由此得到支撐軸剛度的計(jì)算公式為 剛度=k · h 其中，h是根據(jù)待測目標(biāo)與所述測量桿夾緊后測得的力臂長度，k是彎曲間隙與施加壓 力直線擬合關(guān)系的斜率。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的測量方法，其特征在于:所述第一氣動滑臺上設(shè)有第一返程開 關(guān)和第一靜止開關(guān)，所述第一返程開關(guān)和第一靜止開關(guān)連接所述控制系統(tǒng);所述第二氣動 滑臺上設(shè)有第二返程開關(guān)和第二靜止開關(guān)，所述第二返程開關(guān)和第二靜止開關(guān)連接所述控 制系統(tǒng)； 所述步驟(4)包括至少一個測量循環(huán)，所述測量循環(huán)如下 所述控制系統(tǒng)啟動所述第一氣缸向遠(yuǎn)離所述測量桿的方向移動，所述第二氣缸靜止， 經(jīng)過所述第一彈簧的緩沖，所述第一壓力傳感器接觸并檢測所述測量桿所受到的壓力，并 發(fā)送壓力數(shù)據(jù)到所述控制系統(tǒng)中； 所述第一氣缸繼續(xù)移動，觸發(fā)所述第一返程開關(guān)并反饋給所述控制系統(tǒng)，在所述控制 系統(tǒng)的控制下所述第一氣缸返程，直至觸發(fā)所述第一靜止開關(guān)，并反饋給所述控制系統(tǒng)； 所述控制系統(tǒng)控制所述第一氣缸靜止，啟動所述第二氣缸向遠(yuǎn)離所述測量桿的方向移 動，經(jīng)過所述第二彈簧的緩沖，所述第一壓力傳感器接觸并檢測所述測量桿所受到的壓力， 并發(fā)送壓力數(shù)據(jù)到所述控制系統(tǒng)中； 所述第二氣缸繼續(xù)移動，觸發(fā)所述第二返程開關(guān)并反饋給所述控制系統(tǒng)，在所述控制 系統(tǒng)的控制下所述第二氣缸返程，直至觸發(fā)所述第二靜止開關(guān)，并反饋給所述控制系統(tǒng)； 所述控制系統(tǒng)控制所述第二氣缸靜止，完成一個所述測量循環(huán)。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的測量方法，其特征在于：所述控制系統(tǒng)包括循環(huán)次數(shù)判斷機(jī) 制，所述測量循環(huán)中觸發(fā)所述第二靜止開關(guān)后，啟動所述循環(huán)次數(shù)判斷機(jī)制，決定重復(fù)所述 測量循環(huán)或結(jié)束本次測量。9. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的測量方法，其特征在于:步驟(3)中，所述第一氣缸還包括第一 節(jié)流閥和第一減壓閥，所述第一節(jié)流閥控制所述第一氣缸的運(yùn)行速度以調(diào)節(jié)施力速度，第 一減壓閥控制所述第一氣缸的驅(qū)動氣壓以調(diào)節(jié)氣缸的最大施力;所述第二氣缸還包括第二 節(jié)流閥和第二減壓閥，所述第二節(jié)流閥控制所述第二氣缸的運(yùn)行速度以調(diào)節(jié)施力速度，第 二減壓閥控制所述第二氣缸的驅(qū)動氣壓以調(diào)節(jié)氣缸的最大施力。
【文檔編號】G01B21/16GK105823456SQ201610287478
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2016年5月3日
【發(fā)明人】王卓, 朱煥標(biāo), 孫志剛, 肖力, 黃川 , 江義, 譚慧桐, 陳慧濤
【申請人】華中科技大學(xué)