CN101883977B - 带有可将旋转运动转化为可变振幅的往复运动的驱动装置的检测仪器 - Google Patents

带有可将旋转运动转化为可变振幅的往复运动的驱动装置的检测仪器 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种静止或动态工件的检测仪器，其包括一固定的主夹钳装置，一可移动的次工件夹钳装置，一个可移动夹钳装置的驱动装置，上述驱动装置具有一个摇臂，可移动夹钳装置以可旋转的方式安装在在上述摇臂上，摇臂的两端分别连接于可旋转的连接杆上，上述连接杆的另两端分别连接于曲柄装置，当检测仪器(10)处于初始位置时，驱动连接杆从摇臂的端部的相同方向伸出。

Description

带有可将旋转运动转化为可变振幅的往复运动的驱动装置的检测仪器
本发明涉及一种静止或动态工件的检测仪器，其包括一固定的主夹钳装置，一可移动的次工件夹钳装置，一个可移动夹钳装置的驱动装置，上述驱动装置具有一个摇臂，可移动夹钳装置以可旋转的方式安装在在上述摇臂上，摇臂的两端分别连接于可旋转的连接杆上，上述连接杆的另两端分别连接于曲柄装置。 
检测仪器基于曲柄装置产生行程的原理。由于在工件检测过程中，行程必须持续得到控制，因此行程必须是可调节，且在运行过程中必须有一个简单而又尽可能避免磨损的调节方式。 
英国专利GB450347公开了一种在运行过程中调节振幅的仪器。在该发明涉及的装置中，摇臂由两个凸轮驱动。凸轮相互间的相位调节产生不同的进程，即从0到凸轮运行两周。这种装置的一个缺陷是需要有滑块。这些滑块需支持反压，同时在每一进程都会有明显的相对运动，这意味着高磨损。 
上述基本原理的问题已经被认识到，如法国专利FR 1 388 925，其通过以两个连接杆与摇臂连接来克服上述问题。然而，这个结构也有缺口，即不能产生所需的较小进程。这需要一方面“启动”检测仪器，否则就不能施加驱动装置所需的驱动能量，以达到样品需要的负载，另一方面最小的冲程可能已经较大并使样品超负荷。 
德国专利DE2900373通过再使用4个连接杆或推杆解决了进程不能设置为零的问题。尽管这一装置使进程可以设为零，但需要特殊的几何尺寸。采用了大量的连接和组件(移动的部件也较多)意味着这种往复运动的可靠性较差，而这种装置需多年无故障和无磨损地运行。 
因此本发明的目的是提供一种结构简单、低能耗、低磨损的检测仪器，其进程振幅可以设为零到最大值之间，并可在运行过程中得到控制。 
根据本发明的这一目的通过提供上述的检测仪器来实现，在检测仪器处于初始位置时驱动连接杆从摇臂的端部的相同方向伸出。 
根据本发明的曲柄装置安装在摇臂的另一侧。这一安装意味着连接杆可以通过更简单的方式实现从摇臂的端部的相同方向伸出。 
摇臂从而通过连接杆从两侧被驱动，在检测仪器处于启动位置时，摇臂两侧的连接杆方向一致，即连接杆相对于摇臂的角度一致。根据本发明的检测仪器有一个基本的优点，其只需要止推轴承，而不需要有高磨损率的滑块。此外，进程可以设置为零。最后，该仪器需要的部件不多，仅限于摇臂、两个连接杆和两个曲柄装置。 
与伺服液动或伺服气动检测仪器相比，根据本发明的检测仪器能耗非常低，因为液动仪器的伺服阀门会有大量的能量损失，导致液动媒介升温，另需要能量供应以使其冷却。此外，液动元件必须根据负载框架和驱动其工作的液压缸的上限容量来设计，导致在中低负载或检测偏移的情况下不能高效地工作。相似地，伺服气动系统的压缩空气的效率较低，主要是因为压缩机内会产生热量。 
根据本发明的的检测仪器使用的零件为标准应用而量产的零件，且设计简单。此外，频率、负载和距离等检测参数的选择非常灵活，不仅仅限于其他检测仪器中设计的共鸣频率，由于所有的部件通过挠曲软轴承或止推轴承互相连接，可以提供有效的控制。往复检测过程中的变量(加速度、施加的力量或距离)可以比具有磁线性驱动装置的检测仪器设置为更高的值。 
由于系统固有的惯性及旋转运动设计转换为进程的运动，施加力量、延伸率或偏移等输入变量的简单而高效控制的成为可能，包括具有高度非线性施加力量/偏移特征的样品。 
为了减小单个部件连接处的负载或为了增大检测频率，曲柄装置设计带有可调节的凸轮，尤其是带有一个双凸轮。为了实现非常小的振幅，凸轮的旋转可选择性地设为上述小振幅，或者在需要时，通过调节凸轮将振幅设为上述小振幅的两倍，这种精确调节通过曲柄装置相互的角度调节实现。通过双凸轮可实现静态调节，例如通过一个置于另一个内部的双凸轮的相互调节，可设定零进程。 
由于部件检测通常不仅在振幅为零，而且部件还需要通过装载一定振幅设定预应力。驱动装置与车架连接，在朝着次夹钳装置方向滑动前带有预应力。这样可采用以基础压力形式表现的基础负载，样品就可以动态装载(带有叠加循环负载的中进程)。在此施加的力量可通过如下方式分配：其仅处于压力区或张力区或选择应用张力或压力。 
根据本发明的检测仪器可进行静止及运动状态下的张力试验及疲劳检测。此外，检测仪器及驱动装置可灵活安装，可安装在负载框架内或安装在安装盘上。 
另外，通过驱动马达间的电子同步，从而实现多个检测仪器的同步。这一设计应用于样品多轴装载。 
根据本发明，车架可通过机械方式驱动，例如通过螺纹轴或齿槽，或者液压驱动。为了精确设定预应力，例如可提供一个特别与样品连接的装载电池。 
本发明的一个实施例涉及的工件为样品或液压缸.通过液压缸，液压媒介可应用于外部的样品，该样品的装载带有可变的内部压力。 
还可以采用液压缸将机械驱动转换成液压，从而用外部压力来检测部件，这种方式相对于通过液压单元产生压力并通过伺服阀门来调节的方式能耗更低。 
另一方面，液压媒介可传递至外部的次液压缸，从而可装载较难装载或体积较大的部件。通过液压缸将多个检测仪器连接起来，将力量传递给样品，在检测多轴装载状态时，力量可在不同的方向施加。 
根据本发明的检测仪器还有其他领域的应用，特别包括压印机、压平机、泵、振动筛、振动或其他摆动设备的检测仪器等需要在运行过程中调节进程振幅的仪器，或上述调节更加有益的仪器。 
本发明从属权利要求中的其他优点、特征和细节和下列说明，特别是优选实施例，通过附图详细说明。附图中描述及说明书和权利要求书提及的单个特征单独或根据需要的组合特征均是本发明的关键特征。 
附图说明：
图1为根据本发明的检测仪器的第一个实施例； 
图2为根据本发明的检测仪器的第二个实施例； 
图3为进程为零时驱动装置的基本状态； 
图4为进程为中档时驱动装置的基本状态； 
图5为进程为最高档时驱动装置的基本状态； 
图6为双凸轮不同描述； 
图7为驱动装置基本状态的设计图； 
图8为根据本发明的检测仪器的另一个实施例。 
图1描述了检测仪器的第一个实施例，整体以10表示，准静态进程运动的主驱动装置14，即平均载荷设定的驱动装置，安置于仪器支架12上。主驱动装置14通过固定连接16与力传感器18连接，其未端与主夹钳装置20相连。主夹钳装置20与次夹钳装置22相对，次夹钳装置通过动态进程驱动装置24驱动。工件26，尤其是样品28，被夹于两个夹钳装置20和22之间。驱动装置24为可调节并可根据样品的尺寸沿着装载框架30固定。 
根据图2的本发明的实施例，力传感器18与机器支架12直接连接，其中次驱动装置24通过主驱动装置14沿着机器支架12的装载框架30移动，从而产生施加于工件26的预压力或压力。 
图3描述了次驱动装置24内的驱动装置32处于启动位置，即进程为零时的状态。该驱动装置32具有摇臂34，次夹钳装置22通过挠曲软轴承(如弹性金属条)或止推轴承安装于摇臂中点36。连接杆42和44分别旋转安装于摇臂34的另两端38和40。连接杆42和44旋转安装于曲柄装置46和48。曲柄装置46和48可按箭头50的方向旋转，但也可按箭头50相反的方向旋转。此外，两个曲柄装置46和48也可以不同的方向旋转。 
如曲柄装置46和48安装于摇臂34的不同两侧或摇臂34的中点36的点对称位置，当曲柄装置46和48旋转时，次夹钳装置22静止不动(零进程)。需要指出的是曲柄装置46和48同时旋转并通常以相同的速度旋转。连接杆42和44以相同方向从摇臂34伸出，意味着角度52和54相同。 
图4相似地描述了驱动装置32，但曲柄装置48以顺时针(数学上的负方向)方向旋转90度(角56)。如两个曲柄装置46和48在该位置同时旋转，次夹钳装置22完成一个摆动进程运动58，例如28mm。 
在图5中，曲柄装置48相对于图3所示的位置以顺时针方向(角度60)旋转180度。如两个曲柄装置46和48为旋转状态(箭头50)，次夹钳装置22完成一个进程运动58，但这相当于最大进程运动，如40mm。很明显如图3至5所示，曲柄装置48相对于曲柄装置46的角度调节使进程运动58的长度变化得到设定。在本发明的一个改进实施例中，曲柄装置46也可以调节。 
曲柄装置46或48旋转可实现简易调节，例如在双凸轮62的外部设置曲柄装置46或48。图6为这类双凸轮62的立体图，及处于三凸轮的位置。进程调节通过次 凸轮盘112以同心形式置于主凸轮盘110的内部，journal 64以同心形式置于次凸轮盘112的内部。 
左侧描述的凸轮位置显示了最大的进程，在该位置时journal 64与双凸轮62的中心距离最远。在右侧描述的凸轮位置中，JOURNAL64正好位于双凸轮的中心。该位置通过下列方式实现：主凸轮盘110旋转180度，次凸轮盘112保持其alignment。中间图描述了中间位置，主凸轮盘110以逆时针方向旋转90度。JOURNAL64的凸轮盘110和112的各自位置可以通过液压或机械方式进行设定。 
如图7所示，80为曲柄装置46和48角度调节的驱动装置，24为产生摆动进程的次驱动装置。图中还包括驱动马达66，如同步马达或伺服马达，通过传动装置直接或间接驱动次曲柄装置48。主曲柄装置46通过驱动装置68驱动，如围绕次曲柄装置48的带齿皮带70和4个导向滑轮72至78。标记号80为调节装置，如轴驱动装置82，其通过车架84在箭头86方向进行调节。通过调节装置80，与曲柄装置46和48相对应的导向滑轮74和76的位置被调节。由于上述调节，曲柄装置间的相对角度位置通过驱动装置在两个曲柄装置46和48之间拉动的距离拉长或缩短而被调节。由于两个导向滑轮74和76在车架移动时同时被调节，图示例中的驱动装置的距离在调节时并不会改变，没有必要因为导向滑轮74和76的位置变化对驱动装置68的张力进行调节。 
图8为根据本发明的检测仪器的第三个实施例，其中工件26为液压缸88。液压缸88的压力室90和92通过液压线100和102与次液压缸98相连。次液压缸98作用于样品28并转换主液压缸88产生的进程运动。这样就可以检测难以装载或体积较大的样品28。此外，图8还明示了一个压力收集装置104和油箱106。通过磁阀门108可以隔离压力收集器和油箱6之间的连接。 

Claims (15)

1.一种静止或动态工件(26)的检测仪器(10)，其包括一固定的主夹钳装置(20)，一可移动的次夹钳装置(22)，可移动次夹钳装置(22)的驱动装置(32)，上述驱动装置(32)具有一个摇臂(34)，可移动次夹钳装置(22)以可旋转的方式安装在上述摇臂上，摇臂的两端分别连接于可旋转的连接杆(42，44)上，上述连接杆的另两端分别连接于曲柄装置(46，48)，其特征在于曲柄装置(46，48)安装于摇臂(34)的相对两侧，驱动连接杆(42，44)从摇臂(34)的端部的相同方向伸出，曲柄装置(46，48)各具有一个可调节凸轮。
2.根据权利要求1的检测仪器，其特征在于次夹钳装置(22)以旋转方式安装在摇臂(34)的中点(36)处。
3.根据前述任一权利要求的检测仪器，其特征在于次夹钳装置(22)通过挠曲软轴承与摇臂(34)中点(36)相连接。
4.根据权利要求1或2所述的检测仪器，其特征在于两个连接杆(42，44)通过挠曲软轴承与摇臂(34)的端部相连接。
5.根据权利要求1或2所述的检测仪器，其特征在于曲柄装置(46，48)为双凸轮(62)。
6.根据权利要求1或2所述的检测仪器，其特征在于曲柄装置(46，48)可以相同或相反方向旋转。
7.根据权利要求1或2所述的检测仪器，其特征在于曲柄装置(46，48)可通过其各自的电马达以相同速度驱动，两个曲柄装置所需相对角度位置可通过电马达的精确相位调节来进行调节。
8.根据权利要求1或2所述的检测仪器，其特征在于曲柄装置(46，48)可通过其各自的电马达以不同速度驱动，相应的随后进程的振幅也将不同。
9.根据权利要求1或2所述的检测仪器，其特征在于曲柄装置(46，48)通过驱动装置(68)进行连接，在张力作用下的驱动装置(68，70)处于两个曲柄装置(46，48)之间部分的长度可通过改变导向滑轮(74，76)的位置来进行调节，驱动装置(68，70)包括导向滑轮，带尺皮带(70)带动导向滑轮，这最终导致曲柄装置(46，48)之间的角度位置出现变化。
10.根据权利要求10的检测仪器，其特征在于导向滑轮(74，76)通过车架(84)连接，车架可通过机械方式移动，机械方式移动包括螺纹轴(82)，或液动或气动的方式，导向滑轮(74，76)的位置也相应的改变。
11.根据权利要求1或2所述的检测仪器，其特征在于主夹钳装置(20)还与准静态驱动装置(14)相连接，其可实现工件(26)相对于动态进程驱动装置(24)的移位，从而产生工件(26)的预应力，次夹钳装置与动态进程驱动装置(24)连接。
12.根据权利要求1或2所述的检测仪器，其特征在于驱动装置(32)置于动态驱动单元(24)内，准静态驱动装置(14)与动态驱动单元(24)固定连接，静态驱动装置(14)可改变动态驱动单元(24)的位置，从而产生工件(26)的预应力，从而动态驱动单元(24)的循环进程被叠加。
13.根据权利要求1或2所述的检测仪器，其特征在于样品(28)或液压缸(88)作为工件(26)处于主夹钳装置(20)和次夹钳装置(22)之间。
14.根据权利要求1或2所述的检测仪器，其特征在于液压缸(88)以液压方式驱动置于其外部的次液压缸(98)，所述液压缸置于主夹钳装置(20)和次夹钳装置(22)之间。
15.根据权利要求1或2所述的检测仪器，其特征在于多个检测仪器通过驱动装置(32)的电子同步进行同步使用或特意非同步使用作用于工件(26)或样品(28)。
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