CN103737172A

CN103737172A - 进给压力动态检测机构

Info

Publication number: CN103737172A
Application number: CN201410009878.1A
Authority: CN
Inventors: 辛泽; 鞠荣文; 丛龙军
Original assignee: WEIHAI LIANQIAO PRECISION MACHINERY CO Ltd
Current assignee: WEIHAI LIANQIAO PRECISION MACHINERY CO Ltd
Priority date: 2014-01-09
Filing date: 2014-01-09
Publication date: 2014-04-23
Anticipated expiration: 2034-01-09
Also published as: CN103737172B

Abstract

本发明公开了一种进给压力动态检测机构，其特征在于固定连接板上设有丝杠传动机构、线性轨道、平衡油缸和一个电机座；电机座上连接驱动电机；丝杠传动机构上端连接压力传感器，中间螺母与升降滑板相连接；电机与丝杠传动机构之间通过联轴器连接；电机驱动丝杠传动机构，升降滑板与固定连接板呈线性导轨连接，使升降滑板可以在丝杠传动机构的驱动下，沿丝杠做升降运动，平衡油缸固定在固定连接板上，平衡油缸活塞杆与升降滑板相连接，通过升降滑板、丝杠传动机构，将压力传递至压力传感器，在线显示压力值，具有测量精度高，反应灵敏，在线实时测量的优点，同时通过伺服补偿，可获得较高的定位精度和重复定位精度。

Description

进给压力动态检测机构

技术领域

本发明涉及搅拌摩擦焊的进给技术领域，具体地说一种焊接过程中可以在线实时显示、控制进给压力的进给压力动态检测机构。

背景技术

搅拌摩擦焊是焊接领略最新发明的一种焊接方式，在焊接过程中，焊接头需要对焊接工件施加一个很大的压力（顶锻力），通常采用两种方式来施加压力（顶锻力）。第一种是通过液压缸驱动来实现，第二种是通过丝杠传动产生位移来实现。第一种液压缸驱动模式的压力检测是通过检测油缸（或气缸）压强来计算压力（顶锻力），第二种丝杠传动虽然具有较高的定位精度及重复定位精度，但只能检测到位移精度，无法检测到压力（顶锻力）。

液压驱动模式下，需要通过压强与油缸（或气缸）活塞的受力面积来计算压力。同时，液压传动存在一个很大的弊端，就是进给机构的定位精度及重复定位精度较低。

发明内容

本发明的目的是克服上述现有技术的不足，提供一种可在进给过程中直接显示顶锻力，同时具有较高定位精度及重复定位精度的进给压力动态检测机构。

本发明可以通过如下措施达到：

一种进给压力动态检测机构，包括固定连接板、升降滑板、电机座、用于消除零件自身重力对压力检测影响的平衡油缸（或气缸）、丝杠传动机构、压力传感器、力值测量仪表及电机，其特征在于固定连接板上设有丝杠传动机构、线性轨道、平衡油缸（或气缸）和一个电机座；电机座上连接驱动电机；丝杠传动机构上端连接压力传感器，中间螺母将丝杠传动机构中的丝杠与升降滑板相连接；电机与丝杠传动机构之间通过联轴器连接；电机驱动丝杠传动机构，丝杠传动机构将电机的旋转驱动转化为升降滑板的上下移动；升降滑板与固定连接板呈线性导轨连接，使升降滑板可以在丝杠传动机构的驱动下，沿丝杠做升降运动，升降滑板上连接平衡油缸（或气缸），平衡油缸（或气缸）下端设有焊接装置，平衡油缸（或气缸）固定在固定连接板上，平衡油缸（或气缸）活塞杆与升降滑板相连接，用于消除升降滑板及焊接装置自身重力对焊接压力的影响；升降滑板的上下移动带动焊接装置上下移动，同时焊接装置焊接时产生的压力（顶锻力），通过升降滑板、丝杠传动机构，将压力传递至压力传感器，压力传感器通过数据线传输至力值测量仪表，在线显示压力值。

本发明所述丝杠传动机构是将丝杠两端安装上轴承套、角接触球轴承、轴承压盖，轴承套两端的轴承压盖紧压在轴承上，消除轴承的轴向间隙，丝杠两端连同轴承套、轴承、轴承压盖一同安装在上轴承座和下轴承座内；然后在上轴承座的上端安装压力传感器，上轴承座的下端安装轴承座压盖，使丝杠上端的轴承套、角接触球轴承、轴承压盖固定在上轴承座的压盖与压力传感器之间，在丝杠轴承套上有键槽，上、下轴承座外侧设有定位销（或导向平键），定位销（或导向平键）一端插在轴承套的键槽上，限制轴承套只能上下滑动，不能左右旋转，丝上轴承座、下轴承座分别固定在固定连接板两端，且丝杠外径的上母线、侧母线必须与固定连接板的线性导轨平行，一般控制在0.02mm以内。升降滑板上设有螺母座，螺母座套在丝杠的螺母上。丝杠在旋转运动时，螺母座因为固定在升降滑板上，无法进行旋转运动，在丝杠螺纹的作用下，螺母将丝杠的旋转驱动，转变为沿导轨的上下运动，因为螺母固定在升降滑板的螺母座上，因而螺母带动升降滑板进行上下运动。

本发明所述的压力传感器为轮毂式压力传感器，其安装在上轴承座上，丝杠上端穿过压力传感器的中间孔，通过联轴器与电机相连接，因而并不影响电机旋转扭矩的传递，同时可以精确地检测丝杠传动机构传递的焊接压力（顶锻力）。

本发明所述的固定连接板和升降滑板上设有相配合的线性导轨，为升降滑板导向，由于线性导轨滑块与轨道之间为滚动摩擦，具有摩擦阻力小，磨损小，寿命长，反应灵敏等诸多优点。

本发明所述的丝杠传动机构中的丝杠与平衡油缸（气缸）的轴线相平行，以使其工作稳定。

本发明在电机驱动丝杠旋转，丝杠通过螺母将推力传递给升降滑板，推动升降滑板上的焊接装置产生压力（顶锻力），平衡油缸（或气缸）平衡掉升降滑板及焊接装置的重力，压力（顶锻力）通过丝杠全部以反作用力的形式作用在轮毂式压力传感器上，压力传感器将焊接装置的压力（顶锻力）传给力值测量仪表，直接显示压力（顶锻力），具有测量精度高、在线实时显示数据的优点。

附图说明

图1是本发明的一种结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。

如图所示：一种进给压力动态检测机构，包括固定连接板1、升降滑板2、电机座3、用于消除零件自身重力对压力检测影响的平衡油缸12（或气缸）、丝杠传动机构、压力传感器4、力值测量仪表5及电机6，其特征在于固定连接板1上设有丝杠传动机构、线性轨道、平衡油缸12（或气缸）和一个电机座3；电机座3上连接驱动电机6；丝杠传动机构上端连接压力传感器4，中间螺母7将丝杠传动机构中的丝杠8与升降滑板2相连接；电机6与丝杠传动机构之间通过联轴器9连接；电机驱动丝杠传动机构，丝杠传动机构将电机的旋转驱动转化为升降滑板2的上下移动；升降滑板2与固定连接板1呈线性导轨连接，使升降滑板2可以在丝杠传动机构的驱动下，沿丝杠8做升降运动，升降滑板2上连接平衡油缸12（或气缸），平衡油缸12（或气缸）下端设有焊接装置11，平衡油缸12（或气缸）固定在固定连接板1上，平衡油缸12（或气缸）活塞杆10与升降滑板2相连接，用于消除升降滑板2及焊接装置11自身重力对焊接压力的影响；升降滑板2的上下移动带动焊接装置11上下移动，同时焊接装置11焊接时产生的压力（顶锻力），通过升降滑板2、丝杠传动机构，将压力传递至压力传感器4，压力传感器4通过数据线传输至力值测量仪表5，在线显示压力值。

本发明所述丝杠传动机构是将丝杠8两端安装上轴承套13、角接触球轴承14、轴承压盖15，轴承套13两端的轴承压盖15紧压在轴承上，消除轴承的轴向间隙，丝杠8两端连同轴承套13、轴承14、轴承压盖15一同安装在上轴承座16和下轴承座17内；然后在上轴承座16的上端安装压力传感器4，上轴承座16的下端安装轴承座压盖18，使丝杠上端的轴承套13、角接触球轴承14、轴承压盖15固定在上轴承座16的轴承座压盖18与压力传感器4之间，在丝杠轴承套13上有键槽，上、下轴承座外侧设有定位销19（或导向平键），定位销19（或导向平键）一端插在轴承套13的键槽上，限制轴承套只能上下滑动，不能左右旋转，上轴承座、下轴承座分别固定在固定连接板1两端，且丝杠外径的上母线、侧母线必须与固定连接板的线性导轨平行，一般控制在0.02mm以内。升降滑板1上设有螺母座，螺母座套在丝杠的螺母上。丝杠在旋转运动时，螺母座因为固定在升降滑板上，无法进行旋转运动，在丝杠螺纹的作用下，螺母将丝杠的旋转驱动，转变为沿导轨的上下运动，因为螺母固定在升降滑板的螺母座上，因而螺母带动升降滑板进行上下运动。

本发明所述的压力传感器4为轮毂式压力传感器，其安装在上轴承座16上，丝杠8上端穿过压力传感器的中间孔，通过联轴器9与电机6相连接，因而并不影响电机旋转扭矩的传递，同时可以精确地检测丝杠传动机构传递的焊接压力（顶锻力）。

本发明所述的固定连接板1和升降滑板2上设有相配合的线性导轨，为升降滑板2导向，由于线性导轨滑块与轨道之间为滚动摩擦，具有摩擦阻力小，磨损小，寿命长，反应灵敏等诸多优点。

本发明所述的丝杠传动机构中的丝杠8与平衡油缸12（气缸）的轴线相平行，以使其工作稳定。

本发明电机驱动力通过滚珠丝杠将旋转运动转换为直线运动，进而驱动升降滑板做上下运动，由于轴承套及定位销（或导向平键）（或导向平键）的作用，使得轴承套可以沿轴向产生位移，进而将升降滑板上下运动的反作用力传递到压力传感器上。实现压力在线实时显示。

Claims

1.一种进给压力动态检测机构，包括固定连接板、升降滑板、电机座、用于消除零件自身重力对压力检测影响的平衡油缸、丝杠传动机构、压力传感器、力值测量仪表及电机。其特征在于固定连接板上设有丝杠传动机构、线性轨道、平衡油缸支座和一个电机座；电机座上连接驱动电机；丝杠传动机构上端连接压力传感器，中间螺母将丝杠传动机构中的丝杠与升降滑板相连接；电机与丝杠传动机构之间通过联轴器连接；电机驱动丝杠传动机构，丝杠传动机构将电机的旋转驱动，转化为升降滑板的上下移动；升降滑板与固定连接板呈线性导轨连接，使升降滑板可以在丝杠传动机构的驱动下，沿丝杠做升降运动，平衡油缸固定在固定连接板上，平衡油缸活塞杆与升降滑板相连接，用于消除零件自身重力对焊接压力的影响；升降滑板的上下移动带动焊接装置上下移动，同时焊接装置焊接时产生的压力，通过升降滑板、丝杠传动机构，将压力传递至压力传感器，压力传感器通过数据线传输至力值测量仪表，在线显示压力值。

2.根据权利要求1所述的进给压力动态检测机构，丝杠传动机构中的滚珠丝杆两端通过轴承支撑。轴承外端为轴承套，轴承套与轴承座之间为间隙配合，轴承套外圆沿轴向方向开有键槽，同时轴承座上安装定位销，定位销正好安插在轴承套的键槽上，使得轴承套只能在轴承座内部做轴向的直线运动，电机驱动力通过滚珠丝杠将旋转运动转换为直线运动，进而驱动升降滑板做上下运动，由于轴承套及定位销的作用，使得轴承套可以沿轴向产生位移，进而将升降滑板上下运动的反作用力传递到压力传感器上，实现压力在线实时显示。

3.根据权利要求1所述的进给压力动态检测机构，其特征在于压力传感器为轮毂式压力传感器，其安装在上轴承座上，压力通过丝杠传动机构全部以反作用力的形式作用在轮毂式压力传感器上，轮毂式压力传感器中间为通孔。

4.根据权利要求1所述的进给压力动态检测机构，其特征在于升降滑板与固定连接板之间通过线性导轨连接，升降滑板在丝杠传动机构的驱动下，沿丝杠做升降运动。

5.根据权利要求1所述的进给压力动态检测机构，其特征在于丝杠传动机构中的丝杠与平衡油缸的轴线相平行。

6.根据权利要求1所述的进给压力动态检测机构，其特征在于压力传感器在受到压力的情况下，产生0-0.2mm的线性弹性变形，从而改变内部电阻，进而改变电流信号，力值测量仪表根据电流的变化显示压力值，因压力传感器产生的线性弹性变形，可通过伺服电机的插补来补偿，进而减小变形对传动机构的定位精度及重复定位精度的影响，获得较高的定位精度及重复定位精度。