CN106153101B - 在线测温、测力装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种在线测温、测力装置，本发明采用一个传感器测力、两个传感器测温，不仅便于使用，而且精度较高，通过保证动态力传感器下部的底座和动态力传感器上部的传感器平台座以及传力架三件间的平行度；在传感器平台座和传力架之间使用内螺纹圆柱销和螺钉连接；底座与动态力传感器采用铰制孔螺栓连接；在传感器平台座上整体加工与动态力传感器连接螺纹，最终保证动态力传感器与旋转主轴轴线在测量过程完全重合，从而保证测力精度。

Description

在线测温、测力装置

技术领域

本发明涉及一种在线测温、测力装置。

背景技术

在产品装配领域，如何实现工件间又快又好又轻量化的连接十分重要。铝合金、镁合金、复合材料等热塑性材料是航空航天及高档汽车方面应用广泛的材料，为了配合这些材料构件的设计使用，一些通过旋转摩擦进行工件之间连接的新工艺如搅拌摩擦焊接、摩擦拉塞焊以及摩擦铆均被广泛研究应用。

以摩擦拉塞焊以及摩擦铆工艺为代表，工程领域亟需成熟化的工艺流程和工艺参数。特别是这些新工艺在以简便化、实用化为特点的生产线上的推广应用，亟需在线质量监控和工艺参数在线调整的方法和手段。

发明内容

本发明的目的在于提供一种在线测温、测力装置，能够应用于通过旋转摩擦进行工件之间连接的装备的在线测温、测力。

为解决上述问题，本发明提供一种在线测温、测力装置，包括：

底座；

安装于底座上的扭矩消除架, 扭矩消除架上设置有紧定螺钉；

动态力传感器，动态力传感器通过铰制孔螺栓与底座连接，动态力传感器用于测量旋转摩擦进行工件之间连接的实际轴向力；

传感器平台座，传感器平台座通过螺纹与动态力传感器连接；

传力架，所述传感器平台座和传力架之间使用内螺纹圆柱销和内六角螺钉连接，所述的传力架，连同压板和内六角螺钉，提供母材连接的支承和下一连接点的移动调整时接口导向；

探头支架，探头支架通过内六角螺钉安装在传力架上；

8-14um波段红外测温探头，用于测量旋转摩擦进行工件之间连接全过程的接头上表面温度；

2.3um波段红外测温探头，用于测量旋转摩擦进行工件之间连接全过程的接头下表面温度；

矩形锁紧螺母，探头支架与矩形锁紧螺母配合，为8-14um波段红外测温探头和2.3um波段红外测温探头提供安装位置点，并通过8-14um波段红外测温探头和2.3um波段红外测温探头自身螺纹提供测量位置的微调整；

设置于底座上的内六角孔螺钉，用于安装旋转摩擦装备的工作平台。

进一步的，在上述装置中，所述动态力传感器的量程为0-12.5KN,精度为0.01%全量程。

进一步的，在上述装置中，所述8-14um波段红外测温探头的测量范围为-50～975℃。

进一步的，在上述装置中，所述2.3um波段红外测温探头的测量范围为100～600℃。

进一步的，在上述装置中，所述装置还包括：

与所述动态力传感器连接的工控机，用于将动态力传感器输出的信号通过Labveiw软件进行变换、放大处理后，得到的旋转摩擦进行工件之间连接的测量轴向力F并进行显示。

进一步的，在上述装置中，所述工控机的Labveiw软件根据所述8-14um波段红外测温探头测得的接头上表面温度和2.3um波段红外测温探头测得的接头下表面温度，得到旋转摩擦进行工件之间连接的工艺温度并进行显示。

进一步的，在上述装置中，得到旋转摩擦进行工件之间连接的工艺温度T的测量公式为：

T=+

其中，为加权系数，。

进一步的，在上述装置中，所述内螺纹圆柱销的规格为10×22-GB/T120.1。

进一步的，在上述装置中，所述铰制孔螺栓的规格为螺栓M16×45-GB/T27。

进一步的，在上述装置中，所述紧定螺钉的规格为M8×40-GB/T78。

与现有技术相比，本发明结构简单采用一个传感器测力、两个传感器测温，不仅便于使用，而且精度较高，可应用于通过旋转摩擦进行工件之间连接的装备的在线测温、测力，即连接装配过程中在线测量连接过程的温度和轴向压力，同时具有良好集成开放性，可方便摩擦铆、摩擦拉塞焊的铆钉、塞焊棒等紧固件的在线监测，有力地帮助操作人员对摩擦铆、摩擦拉塞焊等进行连接质量分析和工艺参数积累，另外，本发明经过调整也可用于高低温、真空环境的空间焊接设备，并且连同软件及控制集成可推向商业化，具有极大的研究与应用的工具价值。

附图说明

图1为本发明一实施例的在线测温、测力装置的主视图；

图2为图1的在线测温、测力装置的俯视图；

图3为沿图1中的A-A线的线测温、测力装置的剖视图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1、图2和图3所示，本发明提供一种在线测温、测力装置，包括：

底座1,铰制孔螺栓2，动态力传感器3,传感器平台座4,传力架5，探头支架6,压板7,内螺纹圆柱销8，内六角螺钉9、10、12、17、18，紧定螺钉11，扭矩消除架13，矩形锁紧螺母14以及8-14um波段红外测温探头15,2.3um波段红外测温探头16、母材20。

详细的，所述在线测温、测力装置，包括：

底座1；

安装于底座1上的扭矩消除架 13，扭矩消除架13上设置有紧定螺钉11，在此，通过在底座1上安装扭矩消除架13，通过扭矩消除架13上的紧定螺钉11抵消主轴旋转扭矩，从而避免产生的附加轴向力，即=0；

动态力传感器3，动态力传感器3通过铰制孔螺栓2与底座1连接，动态力传感器3用于测量旋转摩擦进行工件之间连接的实际轴向力P，详细的，旋转摩擦进行工件之间连接的实际轴向力P与旋转摩擦进行工件之间连接的测量轴向力F的关系为：

P=F-

为附加轴向力，由于设置扭矩消除架13，忽略该项误差，即=0；

传感器平台座4，传感器平台座4通过螺纹与动态力传感器3连接，其中，可在传感器平台座4上整体加工与动态力传感器3连接的螺纹，以动态力传感器3上部的整体性；

传力架5，所述传感器平台座4和传力架5之间使用内螺纹圆柱销8和内六角螺钉17连接，所述的传力架5，连同压板7和内六角螺钉9，提供母材20连接的支承和下一连接点的移动调整时接口导向，在此，可以保证动态力传感器3下部的底座1和动态力传感器3上部的传感器平台座4以及传力架5三件间的平行度；

探头支架6，探头支架6通过内六角螺钉10安装在传力架5上；

8-14um波段红外测温探头15，用于测量旋转摩擦进行工件之间连接全过程的接头上表面温度；

2.3um波段红外测温探头16，用于测量旋转摩擦进行工件之间连接全过程的接头下表面温度；

矩形锁紧螺母14，探头支架6与矩形锁紧螺母14配合，为8-14um波段红外测温探头15和2.3um波段红外测温探头16提供安装位置点，并通过红外测温探头15、16自身螺纹提供测量位置的微调整；

设置于底座1上的内六角孔螺钉18，用于安装旋转摩擦装备的工作平台，保证在线测温、测力装置固定。本发明能够最终保证动态力传感器3与旋转主轴轴线在测量过程完全重合，从而保证测力精度。

本发明一优选的实施例中，所述动态力传感器3的量程为0-12.5KN,精度为0.01%全量程。

本发明一优选的实施例中，所述8-14um波段红外测温探头15 的测量范围为-50～975℃,擅长测量非金属及表面粗糙金属，如附图3所示将其放置在装置的内部，测量接头的下部温度。

本发明一优选的实施例中，所述2.3um波段红外测温探头16的测量范围为100～600℃,擅长测量光亮金属表面，如附图3所示将其放置在装置的侧面，测量接头的上部温度。

本发明一优选的实施例中，所述装置还包括与动态力传感器3连接的工控机，用于将动态力传感器3输出的信号通过Labveiw软件进行变换、放大处理后，得到的旋转摩擦进行工件之间连接的测量轴向力F并进行显示。

本发明一优选的实施例中，所述工控机的Labveiw软件根据所述8-14um波段红外测温探头15测得的接头上表面温度和2.3um波段红外测温探头16测得的接头下表面温度，得到旋转摩擦进行工件之间连接的工艺温度T并进行显示，具体测量公式为：

T=+

其中，为加权系数，,可通过标定获得。一般来说光亮材料；非光亮材料。本发明的工作原理是利用应变片式测力传感器测量旋转摩擦进行工件之间连接的测量轴向力F，经过变换、放大等信号处理直接在工控机Labveiw软件中显示出来。利用物体在各温度下的发射红外线原理测量旋转摩擦进行工件之间连接的工艺温度T，该温度T由8-14um波段红外测温探头16测得的下部温度和2.3um波段红外测温探头17测得的上部温度共同获得，测量公式的测量结果通过工控机的Labveiw软件实时运算并实时显示处来。

本发明一优选的实施例中，所述内螺纹圆柱销8的规格为10×22-GB/T120.1,铰制孔螺栓2的规格为螺栓M16×45-GB/T27,内六角螺钉9的规格为M12×55-GB/T70.1，内六角螺钉10的规格为M5×20-GB/T70.1，内六角螺钉12的规格为M8×30-GB/T70.1， 内六角螺钉17的规格为M12×35-GB/T70.1，内六角螺钉18的规格为M12×45-GB/T70.1，紧定螺钉11的规格为M8×40-GB/T78。

本发明结构简单采用一个传感器测力、两个传感器测温，不仅便于使用，而且精度较高，可应用于通过旋转摩擦进行工件之间连接的装备的在线测温、测力，即连接装配过程中在线测量连接过程的温度和轴向压力，同时具有良好集成开放性，可方便摩擦铆、摩擦拉塞焊的铆钉、塞焊棒等紧固件的在线监测，有力地帮助操作人员对摩擦铆、摩擦拉塞焊等进行连接质量分析和工艺参数积累，另外，本发明经过调整也可用于高低温、真空环境的空间焊接设备，并且连同软件及控制集成可推向商业化，具有极大的研究与应用的工具价值。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

显然，本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种在线测温、测力装置，其特征在于，包括：底座； 安装于所述底座上的扭矩消除架, 扭矩消除架上设置有紧定螺钉；动态力传感器，动态力传感器通过铰制孔螺栓与所述底座连接，所述动态力传感器用于测量旋转摩擦进行工件之间连接的实际轴向力；传感器平台座，传感器平台座通过螺纹与所述动态力传感器连接；传力架，所述传感器平台座和传力架之间使用内螺纹圆柱销和内六角螺钉连接，所述传力架、连同压板和内六角螺钉，提供母材连接的支承和下一连接点的移动调整时接口导向；探头支架，探头支架通过内六角螺钉安装在所述传力架上；8-14um波段红外测温探头，用于测量旋转摩擦进行工件之间连接全过程的接头上表面温度；2.3um波段红外测温探头，用于测量旋转摩擦进行工件之间连接全过程的接头下表面温度；矩形锁紧螺母，所述探头支架与矩形锁紧螺母配合，为所述8-14um波段红外测温探头和2.3um波段红外测温探头提供安装位置点，并通过所述8-14um波段红外测温探头和2.3um波段红外测温探头自身螺纹提供测量位置的微调整；设置于底座上的内六角孔螺钉，用于安装旋转摩擦装备的工作平台。

2.如权利要求1所述的在线测温、测力装置，其特征在于，所述动态力传感器的量程为0-12.5KN,精度为0.01%全量程。

3.如权利要求1所述的在线测温、测力装置，其特征在于，所述8-14um波段红外测温探头的测量范围为-50～975℃。

4.如权利要求1所述的在线测温、测力装置，其特征在于，所述2.3um波段红外测温探头的测量范围为100～600℃。

5.如权利要求1所述的在线测温、测力装置，其特征在于，所述装置还包括：与所述动态力传感器连接的工控机，用于将动态力传感器输出的信号通过Labveiw软件进行变换、放大处理后，得到的旋转摩擦进行工件之间连接的测量轴向力F并进行显示。

6.如权利要求5所述的在线测温、测力装置，其特征在于，所述工控机的Labveiw软件根据所述8-14um波段红外测温探头测得的接头上表面温度和2.3um波段红外测温探头测得的接头下表面温度，得到旋转摩擦进行工件之间连接的工艺温度并进行显示。

7.如权利要求6所述的在线测温、测力装置，其特征在于，得到旋转摩擦进行工件之间连接的工艺温度T的测量公式为：T= +其中，为加权系数，。

8.如权利要求1所述的在线测温、测力装置，其特征在于，所述内螺纹圆柱销的规格为10×22-GB/T120.1。

9.如权利要求1所述的在线测温、测力装置，其特征在于，所述铰制孔螺栓的规格为螺栓M16×45-GB/T27。

10.如权利要求1所述的在线测温、测力装置，其特征在于，所述紧定螺钉的规格为M8×40-GB/T78。