CN103257073A - 电动缸式单轴加载机 - Google Patents
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Abstract
电动缸式单轴加载机属于仪器仪表技术领域，目的在于解决现有技术中存在的结构复杂、成本高、刚性低及不能做扭转试验的问题。本发明包括主机框架、电动缸和检测与电控系统；所述电动缸的输出端固定连接有动横梁，所述主机框架是由立柱和上横梁和底座构成的龙门形架构，在所述动横梁底部和底座的上面之间安装有工件夹持装置和测力传感器，电动缸位于整体的上部、主机框架的顶端；电动缸输出直线运动，带动动横梁沿所述立柱作直线滑动，限制动横梁的旋转运动。本发明结构较简单、成本低，另外，工件夹持装置可更换，龙门架框的立柱为两根或四根，提高机器的刚性，并且可以承担较大的扭矩，将导向防转机构中防转功能取消，可实现材料的扭转试验。
Description
技术领域
本发明属于仪器仪表技术领域，涉及材料试验机技术领域中的电子式万能试验机类别，具体涉及一种电动缸式单轴加载机。
背景技术
材料试验机作为一类重要的试验仪器广泛应用于冶金、机械、化工、汽车、航空、航天等各个行业，尤其是电子式万能材料试验机应用更为普遍。已有的电子式万能材料试验机其机械结构基本上为双丝杠龙门式和单臂式两类；双丝杠龙门式结构是由电动马达驱动两根丝杠带动动横梁移动，实现对动横梁和底座或者上横梁之间的试件施加轴向作用力；单臂式结构是由电动马达驱动单根丝杠带动一个悬臂梁沿着一根导向柱移动，对悬臂梁与底座或者上梁之间的试件施加轴向作用力；单臂式电子式万能试验机多为小规格机器。这些机器机械结构较为复杂，成本较高，刚性较低，且作为万能试验机，由于上述双丝杠龙门式和单臂式两类试验机，其动横梁和夹持装置为固定在导向立柱上，不能做旋转运动，所以不能做扭转试验。
发明内容
本发明的目的在于提出一种电动缸式单轴加载机，解决现有技术中存在的结构复杂、成本高、刚性低及不能做扭转试验的问题。
为实现上述目的，本发明的电动缸式单轴加载机包括主机框架、电动缸和检测与电控系统；所述电动缸的输出端固定连接有动横梁，所述主机框架是由立柱和上横梁和底座构成的龙门形架构，在所述动横梁底部和底座的上面之间安装有工件夹持装置和测力传感器，电动缸位于整体的上部、主机框架的顶端；电动缸输出直线运动，带动动横梁沿所述立柱作直线滑动，限制动横梁的旋转运动，所述检测与控制系统控制电动缸实现对工件施加载荷的方向和大小，通过检测系统检测工件所受载荷方向、大小及工件的变形和位移实验数据，本过程为全数字闭环控制。
所述立柱的个数为两根或四根。
所述电动缸是一个中空的力矩伺服电机，所述力矩伺服电机的转子与滚珠丝杠的螺母A同轴固定连接，所述滚珠丝杠的螺母通过轴承作用在机架上；所述力矩伺服电机的转子转动带动螺母A旋转，在动横梁防转的前提下，驱动滚珠丝杠作直线运动，输出位移和推力，带动动横梁实现上下往复运动。
所述电动缸通过一个伺服电动机及同轴减速器带动同步带轮A转动，同步带轮B与螺母B连接固定为一个整体即同步带轮B旋转螺母B旋转，并通过轴承作用于机架上，同步带轮A通过同步带带动螺母B转动，进而驱动滚珠丝杠作直线运动，输出位移和推力，带动动横梁实现上下往复运动，所述同步带传动机构设置有同步带张紧机构。
所述同步带张紧机构包括胀套、偏心轴和张紧轮，张紧轮空套在偏心轴上，偏心轴的一端通过胀套紧固在壳体上，另一端圆柱形体与壳体孔采用过渡配合，所述同步带与所述张紧轮接触，转动偏心轴对同步带施加径向位移，实现对同步带的张紧，通过胀套进行紧固。
所述动横梁通过滑套与所述立柱接触，所述滑套上设置有导向与防转机构，所述导向与防转机构包括滑套座、螺栓和楔形块，所述滑套通过螺钉与滑套座连接，滑套座通过螺栓固定在动横梁上；所述滑套与所述立柱的采用滑动摩擦的接触方式，滑套座通过楔形块由螺栓固定在动横梁上；楔形块成对安装，通过拧螺钉使两块楔形块相向移动，调节滑套与导向立柱滑动配合的间隙。
所述电动缸的输出端、动横梁、主机框架、试件夹持装置和测力传感器的中心线同轴。
本发明的有益效果为：本发明的电动缸式单轴加载机通过电动缸驱动实现对试件施加轴向静态或者动态力负荷，主要应用于电子式试验机，其特点结构较简单、成本低，另外，工件夹持装置可更换，龙门架框的立柱为两根或四根，提高机器的刚性，并且可以承担较大的扭矩，将导向防转机构中防转功能取消，即实现电动缸带动工件加持装置作旋转运动，进而实现材料的扭转试验。
附图说明
图1为本发明的电动缸式单轴加载机结构原理图；
图2为本发明的空心转子电机直驱式电动缸；
图3为本发明的伺服电机减速器驱动式电动缸；
图4为本发明中的同步带张紧机构结构示意图；
图5为本发明中的导向与防转机构结构示意图；
图6为图5的A-A剖视图；
图7为本发明作为电动缸型万能材料试验机的结构示意图；
其中：1、电动缸，2、立柱，3、动横梁，4、夹持装置，5、测力传感器，6、螺母A，7、转子，8、轴承，9、壳体，10、滚珠丝杠，11、伺服电机，12、同轴减速器，13、同步带轮A，14、螺母B，15、胀套，16、偏心轴，17、同步带，18、张紧轮，19、滑套，20、滑套座，21、螺栓，22、楔形块，23、螺钉，24、底座，25、上横梁，26、上夹头，27、下夹头，28、检测与电控系统。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步描述。
电动缸式单轴加载机包括主机框架、电动缸1和检测与电控系统28；所述电动缸1的输出端固定连接有动横梁3，所述主机框架是由立柱2和上横梁25和底座24构成的龙门形架构，在所述动横梁3底部和底座24的上面之间安装有工件夹持装置4和测力传感器5，电动缸1位于整体的上部、主机框架的顶端；电动缸1输出直线运动，带动动横梁3沿所述立柱2作直线滑动，限制动横梁3的旋转运动，所述检测与电控系统28控制电动缸1实现对工件施加载荷的方向和大小，通过检测系统检测工件所受载荷方向、大小及工件的变形和位移实验数据，本过程为全数字闭环控制。
所述立柱2的个数为两根或四根。
参见附图2，所述电动缸1是一个中空的力矩伺服电机11，所述力矩伺服电机11的转子7与滚珠丝杠10的螺母A6同轴固定连接，所述滚珠丝杠10的螺母通过轴承8作用在机架上；所述力矩伺服电机11的转子7转动带动螺母A6旋转，驱动滚珠丝杠10作直线运动，输出位移和推力，带动动横梁3实现上下往复运动。
参见附图3，所述电动缸1通过一个伺服电动机及同轴减速器12带动同步带轮A13转动，同步带轮B与螺母B14为一体，螺母B14与滚珠丝杠10形成螺旋副，所述滚珠丝杠10的螺母通过轴承8作用在机架上，同步带轮A13通过同步带带动螺母B14转动，驱动滚珠丝杠10作直线运动，输出位移和推力，带动动横梁3实现上下往复运动，所述同步带传动机构设有同步带张紧机构。
参见附图4，所述同步带张紧机构包括胀套15、偏心轴16和张紧轮18，张紧轮18空套在偏心轴16上，偏心轴16的一端通过胀套15紧固在壳体9上，另一端圆柱形体与壳体9孔采用过渡配合，同步带17与所述张紧轮18接触，转动偏心轴16对同步带施加径向位移，实现对同步带17的张紧，通过胀套15进行紧固。
参见附图5和附图6，所述动横梁3通过滑套19与所述立柱2接触，所述滑套19上设置有导向与防转机构，所述导向与防转机构包括滑套19、滑套座20、螺栓21和楔形块22，所述滑套19通过螺钉23与滑套座20连接，滑套座20通过螺栓21固定在动横梁3上；所述滑套19与所述立柱2的采用滑动摩擦的接触方式，滑套座20套通过楔形块22由螺栓21固定在动横梁3上；楔形块22成对安装，通过拧螺钉23使两块楔形块22相向移动，调节滑套19与导向立柱2滑动配合的间隙。
所述电动缸1的输出端、动横梁3、主机框架、试件夹持装置4和测力传感器5的中心线同轴。
参见附图6，本发明的电动缸式单轴加载机作为电动缸1型万能材料试验机的应用，它包括电动缸1、底座24与上横梁25和四根立柱2固定连接形成的龙门框架、动横梁3、上夹头26和下夹头27构成的工件夹持装置4、测力传感器5、电控系统等零部件。电动缸1的输出端滚珠丝杠10、动横梁3、龙门框架、夹持装置4、传感器安装时保证同轴，电动缸1固定在上横梁25上，上夹头26固定在动横梁3上，下夹头27与测力传感器5紧固后固定在底座24上。
以上为本发明的具体实施方式，但绝非对本发明的限制。
Claims (7)
1.电动缸式单轴加载机，包括主机框架、电动缸（1）和检测与电控系统（28），其特征在于，所述电动缸（1）的输出端固定连接有动横梁（3），所述主机框架是由立柱（2）和上横梁（25）和底座（24）构成的龙门形架构，在所述动横梁（3）底部和底座（24）的上面之间安装有工件夹持装置（4）和测力传感器（5），电动缸（1）位于整体的上部、主机框架的顶端；电动缸（1）输出直线运动，带动动横梁（3）沿所述立柱（2）作直线滑动，限制动横梁（3）的旋转运动，所述检测与电控系统（28）控制电动缸（1）实现对工件施加载荷的方向和大小，通过检测系统检测工件所受载荷大小、方向和工件的变形及位移实验数据。
2.根据权利要求1所述的电动缸式单轴加载机，其特征在于，所述立柱（2）的个数为两根或四根。
3.根据权利要求1所述的电动缸式单轴加载机，其特征在于，所述电动缸（1）是一个中空的力矩伺服电机（11），所述力矩伺服电机（11）的转子（7）与滚珠丝杠（10）的螺母A（6）同轴固定连接，所述滚珠丝杠（10）的螺母通过轴承（8）作用在机架上；所述力矩伺服电机（11）的转子（7）转动带动螺母A（6）旋转，驱动滚珠丝杠（10）作直线运动，输出位移和推力，带动动横梁（3）实现上下往复运动。
4.根据权利要求1所述的电动缸式单轴加载机，其特征在于，所述电动缸（1）通过一个伺服电动机及同轴减速器（12）带动同步带轮A（13）转动，同步带轮B与螺母B（14）连接固定为一个整体即同步带轮B旋转螺母B（14）旋转，并通过轴承（8）作用于机架上，同步带轮A（13）通过同步带带动螺母B（14）转动，进而驱动滚珠丝杠（10）作直线运动，输出位移和推力，带动动横梁（3）实现上下往复运动，所述同步带传动机构设置有同步带张紧机构。
5.根据权利要求4所述的电动缸式单轴加载机，其特征在于，所述同步带张紧机构包括胀套（15）、偏心轴（16）和张紧轮（18），张紧轮（18）空套在偏心轴（16）上，偏心轴（16）的一端通过胀套（15）紧固在壳体（9）上，另一端圆柱形体与壳体（9）孔采用过渡配合，所述同步带（17）与所述张紧轮（18）接触，转动偏心轴（16）对同步带（17）施加径向位移，实现对同步带（17）的张紧，通过胀套（15）进行紧固。
6.根据权利要求1所述的电动缸式单轴加载机，其特征在于，所述动横梁（3）通过滑套（19）与所述立柱（2）接触，所述滑套（19）上设置有导向与防转机构，所述导向与防转机构包括滑套座（20）、螺栓（21）和楔形块（22），所述滑套（19）通过螺钉（23）与滑套座（20）连接，滑套座（20）通过螺栓（21）固定在动横梁（3）上；所述滑套（19）与所述立柱（2）的采用滑动摩擦的接触方式，滑套座（20）通过楔形块（22）由螺栓（21）固定在动横梁（3）上；楔形块（22）成对安装，通过拧螺钉（23）使两块楔形块（22）相向移动，调节滑套（19）与导向立柱（2）滑动配合的间隙。
7.根据权利要求1所述的电动缸式单轴加载机，其特征在于，所述电动缸（1）的输出端、动横梁（3）、主机框架、夹持装置（4）和测力传感器（5）的中心线同轴。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C05 | Deemed withdrawal (patent law before 1993) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20130821 |