一種數控推拉力測試臺的製作方法
2023-05-19 05:11:41 2
專利名稱：一種數控推拉力測試臺的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種電動測試臺，尤其涉及一種數控推拉力測試臺。
背景技術：
推拉力測試臺是一種通用型力值測試平臺，通過推拉力測試臺上的移動塊的移動，帶動安裝在移動塊上的推拉力計的移動，對被測件施加作用力，從而實現力值的測量，廣泛應用於生產、實驗和質檢等部門作推拉負荷、插拔力、破壞試驗、疲勞試驗等測試。推拉力測試臺分為手動測試臺和電動測試臺兩大類，手動推拉力測試臺通過手輪進行驅動，電動推拉力測試臺通過電機進行驅動。現有的電動推拉力測試臺普遍使用AC電機或DC無刷電機。採用AC電機或DC無刷電機的推拉力測試臺結構簡單，易於使用，但只能進行簡單的啟動和停止控制，不能對位移進行精確控制，只能用於對測試要求不高的場合。採用AC電機或DC無刷電機的推拉力測試臺，通過手調旋鈕控制電機轉速，進而控制移動塊的運行速度，但在測試臺上的推拉力計受到不同的作用力時很難自動調整速度，容易出現速度過快導致待測物品或推拉力計損壞。此外，採用AC電機或DC無刷電機的推拉力測試臺，一般不能和推拉力計通訊，因此無法讀取推拉力計測量到的力值，以實現將力值作為限位條件。
實用新型內容本實用新型的目的在於針對現有的推拉力測試臺不能實現精確位置控制、速度不能自適應調節、沒有力值限位等不足之處進行改進，提供了一種採用步進電機驅動、微控制器控制的數控推拉力測試臺，在位置控制、速度控制、限位保護方面有明顯提高，並提供多種測試模式，易於操作。為實現上述目的，所述數控推拉力測試臺，包括工作平臺，控制板，以及均安裝於工作平臺上的移動裝置、驅動裝置和具有傳動軸的傳動裝置，在所述控制板上設置有微處理器，所述驅動裝置與該微處理器通訊連接；所述驅動裝置通過傳動裝置帶動移動裝置上下移動，以帶動安裝於移動裝置上的推拉力計同步上下移動；其特點是，所述驅動裝置為步進電機；並且，所述數控推拉力測試臺還包括位置檢測裝置，所述位置檢測裝置包括均與所述微處理器通訊連接的用於檢測移動裝置是否移動至傳動軸的上端的原點檢測限位開關和用於檢測步進電機是否正常運行的失步檢測限位開關。優選的是，所述傳動裝置包括聯軸器、絲杆、絲杆螺母和兩根導軌，其中，所述步進電機固裝於工作平臺上，步進電機的輸出軸通過所述聯軸器與絲杆連接，絲杆螺母螺紋配合連接於絲杆上，所述移動裝置固裝於絲杆螺母上，絲杆隨著電機的輸出軸同步轉動，絲杆螺母及固裝於其上的移動裝置沿絲杆的長度方向上下移動；並且，固裝於工作平臺上的所述兩根導軌分別設置於絲杆的兩側，以輔助所述移動裝置穩定地上下移動。優選的是，在所述絲杆的上下兩端各設置有一塊緩衝墊，當所述移動裝置意外移動到絲杆的最上端和最下端時起緩衝作用。優選的是，所述移動裝置包括移動塊和安裝於移動塊上的推拉力計安裝板，所述移動塊固裝於絲杆螺母上，且在該移動塊上開設有兩個直線軸承，所述的兩個直線軸承分別配合安裝在所述的兩根導軌上，以輔助所述移動裝置穩定地上下移動。優選的是，所述原點檢測限位開關和失步檢測限位開關均為電感式接近開關，其中，所述原點檢測限位開關的感應端與絲杆的上端在同一水平線上，在所述移動塊的側面設置有金屬擋塊，當移動塊移動至絲杆的上端時，所述金屬擋塊在原點檢測限位開關的感應範圍之內，該原點檢測限位開關被觸發，使微處理器控制步進電機停止運行或反方向運行；在所述絲杆的頂端固裝有一轉動軸，與所述絲杆同步轉動的所述轉動軸的一側面為金屬材質，所述失步檢測限位開關的感應端與所述轉動軸位於同一水平面上，當所述轉動軸的金屬材質的一側面朝向所述失步檢測限位開關的感應端時，該側面在失步檢測限位開關的感應範圍之內，該失步檢測限位開關被觸發，使微處理器間接獲得步進電機的運行狀態。優選的是，所述推拉力計安裝板通過螺釘安裝於所述移動塊上，不同規格的推拉力計對應不同的推拉力計安裝板。優選的是，在所述推拉力計安裝板上還預留有至少一個用於與安裝於其上的推拉力計通訊連接的通訊接口，各所述通訊接口通過通訊線纜與所述微處理器通訊連接，以將推拉力計得到的力值傳輸至微處理器；所述通訊線纜通過線纜夾塊固定在所述移動塊上。優選的是，所述數控推拉力測試臺的底座的前面板上還設置有與所述微處理器通訊連接的顯示按鍵板。優選的是，所述數控推拉力測試臺的底座的前面板上還設置有緊急開關，所述數控推拉力測試臺的電源經過所述緊急開關所述微處理器通訊連接，在緊急情況下按下所述緊急開關，可切斷數控推拉力測試臺的電源，停止步進電機的運行。本實用新型的有益效果在於( I)採用步進電機使數控推拉力測試臺的速度連續可調、位移精度高步進電機是一種將電脈衝轉化為角位移的執行機構。當步進驅動器接收到一個脈衝信號，它就驅動步進電機按設定的方向轉動一個固定的角度(即步進角)。三相步進電機步進角一般為1. 2°，每步的誤差在3% 5%，每步的誤差不會累積，且步進電機旋轉的角度和脈衝成正比，因此使用步進電機能達到很高的位移精度。步進電機旋轉的速度正比於脈衝頻率，可以通過控制脈衝的頻率實現速度的控制。因此，本實用新型數控推拉力測試臺具有速度連續可調、位移精度高的優點；(2)可設置位移限位，並具有失步檢測自動停止功能；在此基礎上具有緊急開關，在發生不可預料的情況下，可直接按下緊急開關，切斷電源，停止步進電機的運動；( 3 )採用微處理器控制，可以和對應型號的數顯推拉力計通過指定的通訊協議進行聯機通訊，可設定指定的力值限位，通過採樣力值並控制移動塊的速度，在達到指定力值限位點過程時逐漸減小移動塊的速度，減小待測物和推拉力計受到的衝擊力；(4)採用微處理器控制，能夠實現手動、循環、編程3種測試模式編程模式下可設置最多6個測試步，每個測試步可設置速度、位移、力值和延時時間；在循環和編程測試模式下能夠持續對待測物施加指定大小的恆力；(5)採用IXD顯示，能顯示位移、速度、運動狀態等各類信息，易於操作。
圖1示出了本實用新型所述的數控推拉力測試臺的結構示意圖。圖2示出了圖1中所示的移動裝置的立體爆炸示意圖。圖3示出了圖1中所示的驅動裝置和傳動裝置的立體爆炸示意圖。圖4示出了圖3中所示的驅動裝置和傳動裝置的連接示意圖。圖5示出了圖1中所示的位置檢測裝置的結構示意圖。圖6示出了本實用新型所述的數控推拉力測試臺的原理方框圖。
具體實施方式
以下結合附圖和具體實施方式
對本實用新型做進一步詳細的說明圖1示出了本實用新型所述的數控推拉力測試臺的結構示意圖，如圖1所示，所述數控推拉力測試臺，包括工作平臺1，控制板4，以及均安裝於工作平臺I上的移動裝置20、驅動裝置10和具有傳動軸的傳動裝置30，在所述控制板4上設置有微處理器，所述驅動裝置10與該微處理器通訊連接；所述驅動裝置10通過傳動裝置30帶動移動裝置20上下移動，以帶動安裝於移動裝置20上的推拉力計同步上下移動。如圖3和圖4所示，所述驅動裝置10為步進電機11，步進電機11通過四隻螺釘安裝在電機座12上，電機座12使用四隻螺釘固定在工作平臺I上。所述傳動裝置30包括聯軸器31、絲杆35、絲杆螺母33和兩根導軌34，其中，所述步進電機11固裝於工作平臺I上，步進電機11的輸出軸通過所述聯軸器31與絲杆35連接，絲杆螺母33螺紋配合連接於絲杆35上，所述移動裝置20固裝於絲杆螺母33上，絲杆35隨著電機的輸出軸同步轉動，絲杆螺母33及固裝於其上的移動裝置20沿絲杆35的長度方向上下移動；並且，固裝於工作平臺I上的所述兩根導軌34分別設置於絲杆35的兩側，以輔助所述移動裝置20穩定地上下移動。進一步的，在所述絲杆35的上下兩端各設置有一塊緩衝墊36、32，當所述移動裝置20意外移動到絲杆35的最上端和最下端時起緩衝作用，保護移動裝置20。圖2示出了圖1中所示的移動裝置20的立體爆炸示意圖，如圖2所示,所述移動裝置20包括移動塊23和安裝於移動塊23上的推拉力計安裝板21，所述移動塊23固裝於絲杆螺母33上，且在該移動塊23上開設有兩個直線軸承24，所述的兩個直線軸承24分別配合安裝在所述的兩根導軌34上，以輔助所述移動裝置20穩定地上下移動。特別地，所述推拉力計安裝板21通過螺釘安裝於所述移動塊23上，不同規格的推拉力計對應不同的推拉力計安裝板21。特別地，所述數控推拉力測試臺還包括位置檢測裝置40，所述位置檢測裝置40包括均與所述微處理器通訊連接的用於檢測移動裝置20是否移動至傳動軸的上端的原點檢測限位開關42和用於檢測步進電機11是否正常運行的失步檢測限位開關44。圖5示出了圖1中所示的位置檢測裝置40的結構示意圖，如圖5所示,所述原點檢測限位開關42和失步檢測限位開關44均為電感式接近開關，電感式接近開關的型號優選為LJ8A3。其中所述原點檢測限位開關42的感應端與絲杆35的上端在同一水平線上，在所述移動塊23的側面設置有金屬擋塊41，當移動塊23移動至絲杆35的上端時，所述金屬擋塊41與原點檢測限位開關42的感應端的距離小於4mm，在該原點檢測限位開關42的感應範圍之內，該原點檢測限位開關42檢測到該金屬擋塊41而被觸發，從而意味著移動塊23已移動至絲杆35的上端，不能再繼續向上移動，被觸發的原點檢測限位開關42向微處理器發送信號，使微處理器控制步進電機11停止運行或反方向運行。並且，在所述絲杆35的頂端固裝有一轉動軸43，轉動軸與絲杆35同步轉動，該轉動軸43的一側面為金屬材質，所述失步檢測限位開關44的感應端與所述轉動軸43位於同一水平面上，當所述轉動軸43的金屬材質的一側面朝向所述失步檢測限位開關44的感應端時，該側面與失步檢測限位開關44的感應端的距離小於4mm，在該失步檢測限位開關44的感應範圍之內，該失步檢測限位開關44被觸發，被觸發的失步檢測限位開關44向微處理器發送信號，從而，步進電機11的輸出軸每轉動一周，轉動軸43也同步轉動一周，該轉動軸43的具有金屬材質的側面就被該失步檢測限位開關44檢測到一次，失步檢測限位開關44就向微處理器發送一次信號，通過此種方式，使微處理器間接獲得步進電機11的運行狀態，從而監控所述步進電機11是否出現失步。所述數控推拉力測試臺還具有與安裝於其上的推拉力計通訊連接的功能，具體地，在所述推拉力計安裝板21上還預留有至少一個用於與安裝於其上的推拉力計通訊連接的通訊接口 25，各所述通訊接口 25通過通訊線纜26與所述微處理器通訊連接，以將推拉力計得到的力值傳輸至微處理器；所述通訊線纜26通過線纜夾塊22固定在所述移動塊23上。為了增加可操控性和顯示功能，所述數控推拉力測試臺的底座的前面板上還設置有與所述微處理器通訊連接的顯示按鍵板3，如圖6所示，用戶可通過顯示按鍵板3設置位移、速度等運動參數。具體地，顯示按鍵板3通過連接線把參數傳送給控制板4，控制板4根據設置的參數轉換成步進電機11的控制脈衝，發送到步進電機驅動器5，步進電機驅動器5根據控制脈衝驅動步進電機11轉動。另外，微處理器可使用指定的協議讀取數顯推拉力計的力值，進行處理後在顯示按鍵板3上的IXD顯示屏上進行顯示，所述微處理器還可以控制IXD顯示屏顯示移動塊23的位移。為了增加安全性能，所述數控推拉力測試臺的底座的前面板上還設置有緊急開關2，所述數控推拉力測試臺的電源6經過所述緊急開關2所述微處理器通訊連接，在緊急情況下按下所述緊急開關2，可切斷數控推拉力測試臺的電源6，停止步進電機11的運行。值得說明的是，對待測試物件所施加的推力或拉力是通過步進電機11帶動所產生的，而待測物件所受力的大小是通過安裝在移動塊23上的推拉力計檢測所獲得。驅動裝置10和傳動裝置30推拉待測物件運動的距離、帶動待測物件運動的快慢程度、往返時的速度大小、往返測試的循環次數等均可以通過控制系統控制。測試時，使用夾具把待測試物固定在工作平臺I上，在移動塊23上安裝推拉力計，然後在顯示按鍵板3上設定運行參數，例如測試模式、運動的行程、運行的速度、循環次數、位移限位、力值限位等，設置完畢後啟動測試。顯示按鍵板3發送控制指令給控制板4，控制板4把運動的行程換算成步進電機11所需的脈衝數來實現。運動過程中，控制板4不斷採集位置檢測裝置40的輸出信號和通過預留通訊接口 25採樣力值信號，判斷是否達到位移或力值限位，在達到設置的限位後，停止運動。綜上所述僅為本實用新型較佳的實施例，並非用來限定本實用新型的實施範圍。即凡依本實用新型申請專利範圍的內容所作的等效變化及修飾，皆應屬於本實用新型的技術範疇。
權利要求1.一種數控推拉力測試臺，包括工作平臺，控制板，以及均安裝於工作平臺上的移動裝置、驅動裝置和具有傳動軸的傳動裝置，在所述控制板上設置有微處理器，所述驅動裝置與該微處理器通訊連接；所述驅動裝置通過傳動裝置帶動移動裝置上下移動，以帶動安裝於移動裝置上的推拉力計同步上下移動；其特徵在於所述驅動裝置為步進電機；並且，所述數控推拉力測試臺還包括位置檢測裝置，所述位置檢測裝置包括均與所述微處理器通訊連接的用於檢測移動裝置是否移動至傳動軸上端的原點檢測限位開關和用於檢測步進電機是否正常運行的失步檢測限位開關。
2.根據權利要求1所述的數控推拉力測試臺，其特徵在於所述傳動裝置包括聯軸器、 絲杆、絲杆螺母和兩根導軌，其中，所述步進電機固裝於工作平臺上，步進電機的輸出軸通過所述聯軸器與絲杆連接，絲杆螺母螺紋配合連接於絲杆上，所述移動裝置固裝於絲杆螺母上，絲杆隨著電機的輸出軸同步轉動，絲杆螺母及固裝於其上的移動裝置沿絲杆的長度方向上下移動；並且，固裝於工作平臺上的所述兩根導軌分別設置於絲杆的兩側，以輔助所述移動裝置穩定地上下移動。
3.根據權利要求2所述的數控推拉力測試臺，其特徵在於在所述絲杆的上下兩端各設置有一塊緩衝墊，當所述移動裝置意外移動到絲杆的最上端和最下端時起緩衝作用。
4.根據權利要求2所述的數控推拉力測試臺，其特徵在於所述移動裝置包括移動塊和安裝於移動塊上的推拉力計安裝板，所述移動塊固裝於絲杆螺母上，且在該移動塊上開設有兩個直線軸承，所述的兩個直線軸承分別配合安裝在所述的兩根導軌上，以輔助所述移動裝置穩定地上下移動。
5.根據權利要求4所述的數控推拉力測試臺，其特徵在於所述原點檢測限位開關和失步檢測限位開關均為電感式接近開關,其中，所述原點檢測限位開關的感應端與絲杆的上端在同一水平線上，在所述移動塊的側面設置有金屬擋塊，當移動塊移動至絲杆的上端時，所述金屬擋塊在原點檢測限位開關的感應範圍之內，該原點檢測限位開關被觸發，使微處理器控制步進電機停止運行或反方向運在所述絲杆的頂端固裝有一轉動軸，與所述絲杆同步轉動的所述轉動軸的一側面為金屬材質，所述失步檢測限位開關的感應端與所述轉動軸位於同一水平面上，當所述轉動軸的金屬材質的一側面朝向所述失步檢測限位開關的感應端時，該側面在失步檢測限位開關的感應範圍之內，該失步檢測限位開關被觸發，使微處理器間接獲得步進電機的運行狀態。
6.根據權利要求1至5所述的數控推拉力測試臺，其特徵在於所述推拉力計安裝板通過螺釘安裝於所述移動塊上，不同規格的推拉力計對應不同的推拉力計安裝板。
7.根據權利要求1至5中任意一項所述的數控推拉力測試臺，其特徵在於在所述推拉力計安裝板上還預留有至少一個用於與安裝於其上的推拉力計通訊連接的通訊接口，各所述通訊接口通過通訊線纜與所述微處理器通訊連接，以將推拉力計得到的力值傳輸至微處理器；所述通訊線纜通過線纜夾塊固定在所述移動塊上。
8.根據權利要求1至5中任意一項所述的數控推拉力測試臺，其特徵在於所述數控推拉力測試臺的底座的前面板上還設置有與所述微處理器通訊連接的顯示按鍵板。
9.根據權利要求1至5中任意一項所述的數控推拉力測試臺，其特徵在於所述數控推拉力測試臺的底座的前面板上還設置有緊急開關，所述數控推拉力測試臺的電源經過所述緊急開關所 述微處理器通訊連接，在緊急情況下按下所述緊急開關，可切斷數控推拉力測試臺的電源，停止步進電機的運行。
專利摘要本實用新型公開了一種數控推拉力測試臺，其包括工作平臺、控制板、移動裝置、驅動裝置和傳動裝置，驅動裝置經傳動裝置帶動移動裝置上下移動，驅動裝置為步進電機；其還包括的位置檢測裝置包括均與控制板連接的用於檢測移動裝置是否移動至傳動軸的上端的原點檢測限位開關和用於檢測步進電機是否正常運行的失步檢測限位開關。採用步進電機使數控推拉力測試臺的速度連續可調、位移精度高；可設置位移限位，並具有失步檢測自動停止功能；採用微處理器控制，控制各裝置的運行，並可實現手動、循環、編程等測試模式；採用LCD顯示，能顯示位移、速度、運動狀態等各類信息，易於操作。
文檔編號G01L5/00GK202869725SQ20122053080
公開日2013年4月10日 申請日期2012年10月17日 優先權日2012年10月17日
發明者陳志雄, 陳禮鋼 申請人:廣州賽寶計量檢測中心服務有限公司