CN109682623A - 宇航折叠餐桌开关次数疲劳试验装置 - Google Patents

宇航折叠餐桌开关次数疲劳试验装置 Download PDF

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张良
赵文榕
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Abstract

本发明涉及一种宇航折叠餐桌开关次数疲劳试验装置，其特征是：包括模拟舱壁的实验框架、机架、打开关闭机构和PLC控制模块，所述实验框架通过合页安装折叠餐桌，所述机架上固接打开关闭机构，所述打开关闭机构包括伺服电机、丝杆、滑块和连接杆，所述伺服电机与丝杆连接，丝杆上滑动连接有滑块并构成直线导轨机构，所述滑块与连接杆一端铰接，连接杆另一端与试验件铰接，伺服电机与PLC控制模块连接。有益效果：本发明通过机械结构和PLC控制相结合，可以模拟人员打开和关闭折叠餐桌，实现试验自动化进行，替代人员手动操作，减少人力成本，降低了试验风险，达到试验目的，有利于广泛的生产应用，具有重大的生产实践意义。

Description

宇航折叠餐桌开关次数疲劳试验装置
技术领域
本发明属于机械部件的测试领域，尤其涉及一种宇航折叠餐桌开关次数疲劳试验装置。
背景技术
目前，疲劳试验，是为了测定产品在规定使用和维修条件下的使用寿命、预测或验证结构的薄弱环节和危险部位而进行的试验，通过来考核产品的改进，确保产品在使用期间的可靠性以及稳定性。
如图3所示，宇航折叠餐桌由桌面、长扶手、短扶手、合页、折叠支撑杆、锁紧开关等组成。将餐桌从平行于舱壁状态拉动至餐桌平行于地面的状态并自动固定为打开；解锁餐桌的锁定，将其从平行于地面的状态拉动至餐桌平行于舱壁状态为关闭。针对类似宇航折叠餐桌需要测试其开关次数，以验证该机构寿命是否达到设计要求，但是，目前还没有一种装置，其可以方便、可靠地对折叠餐桌进行开启和闭合的疲劳测试，掌握折叠餐桌的使用寿命，满足折叠餐桌的疲劳试验需求。大部分情况下都是采取人工手动操作进行寿命试验，耗时耗力，效率低下。
发明内容
本发明是为了克服现有技术中的不足，提供一种宇航折叠餐桌开关次数疲劳试验装置，其可以方便、可靠地对折叠餐桌进行开启和闭合的疲劳测试，掌握折叠餐桌的使用寿命，满足折叠餐桌的疲劳试验需求。
本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现，一种宇航折叠餐桌开关次数疲劳试验装置，其特征是：包括模拟舱壁的实验框架、机架、打开关闭机构和PLC控制模块，所述实验框架通过合页安装折叠餐桌，所述机架上固接打开关闭机构，所述打开关闭机构包括伺服电机、丝杆、滑块和连接杆，所述伺服电机与丝杆连接，丝杆上滑动连接有滑块并构成直线导轨机构，所述滑块与连接杆一端铰接，连接杆另一端与试验件铰接，伺服电机与PLC控制模块连接。
所述实验框架与机架之间设有把折叠餐桌从平行于模拟舱壁状态拉动至折叠餐桌平行于地面状态的工作空间。
所述机架上固接有左、右限位器，滑块置于左、右限位器之间，所述左、右限位器分别与PLC控制模块连接。
所述左、右限位器采用行程限制器。
所述PLC控制模块连接有解锁机构，所述解锁机构包括电磁铁、电磁铁固定工装和铁片，所述铁片固定在折叠餐桌的锁紧开关上，所述电磁铁通过电磁铁固定工装固接在折叠餐桌的两侧短扶手上，所述电磁铁与铁片设有吸合间隙。
所述PLC控制模块通过控制逻辑实现对打开关闭机构和解锁结构的控制，餐桌打开模拟：PLC控制模块控制电机正向转动，电机转动带动丝杆及滑块向前运动，滑块运动通过连接杆带动餐桌绕合页转动，当滑块运动到左限位器位置时，自动顶开锁紧开关，餐桌自锁固定，模拟餐桌的打开过程；此时电机停止工作，餐桌关闭模拟：PLC控制模块给电磁铁通电，让其产生磁力，锁紧开关被解锁，电磁铁保持通电状态，PLC控制模块控制电机反向转动，并带动丝杆及滑块向后运动，滑块运动通过连接杆带动餐桌绕合页转动，模拟餐桌的关闭过程。
所述PLC控制模块还用于执行预设次数的循环控制操作；每个循环控制操作包括：首先发送控制信号给电机，控制电机转动带动丝杆及滑块向前运动，滑块运动通过连接杆带动餐桌绕合页转动，当滑块运动到左限位器位置时，自动顶开锁紧开关，餐桌自锁固定，PLC控制模块控制电机停止工作，电机停止工作预设时长后控制系统给电磁铁通电，解锁锁紧开关，电磁铁保持通电状态，在电磁铁通电预设时长后，PLC控制模块发出信号控制电机反向转动，电机转动带动丝杆及滑块向后运动，滑块运动通过连接杆带动餐桌绕合页转动，模拟餐桌的关闭过程；在电机反转工作设定时长后，控制系统给电磁铁断电，锁紧开关回到原位，当滑块运动到右限位器位置时，PLC控制模块发出信号控制电机停止工作，实现餐桌的关闭。电机停止工作预设时长后，PLC控制模块发出信号控制电机正转，进行餐桌的下一次打开过程，PLC控制模块重复以上两个阶段逻辑，实现餐桌的打开和关闭。
有益效果：与现有技术相比，本发明通过机械结构和PLC控制相结合，可以模拟人员打开和关闭折叠餐桌，实现试验自动化进行，替代人员手动操作，减少人力成本，降低了试验风险，达到试验目的，有利于广泛的生产应用，具有重大的生产实践意义。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是解锁机构的结构示意图；
图3是折叠餐桌结构示意图。
图中：1、实验框架，2、试验件，3、机架，4、伺服电机，5、丝杆，6、滑块，7、左限位器，8、右限位器，9、连杆，10、解锁机构，11、短扶手，12、桌面，13、长扶手，14、锁紧开关，15、折叠支撑杆，16、合页，17、电磁铁固定工装，18、电磁铁，19、铁片，20、底架
具体实施方式
以下结合较佳实施例，对依据本发明提供的具体实施方式详述如下：
详见附图1，本实施例公开了一种宇航折叠餐桌开关次数疲劳试验装置，其特征是：包括模拟舱壁的实验框架、机架、打开关闭机构和PLC控制模块，所述实验框架通过合页安装折叠餐桌，所述机架上固接打开关闭机构，所述打开关闭机构包括伺服电机4、丝杆5、滑块6和连接杆9，所述伺服电机与丝杆连接，丝杆上滑动连接有滑块并构成直线导轨机构，所述滑块与连接杆一端铰接，连接杆另一端与试验件铰接，伺服电机与PLC控制模块连接。
所述实验框架与机架之间设有把折叠餐桌从平行于模拟舱壁状态拉动至折叠餐桌平行于地面状态的工作空间。
所述机架上固接有左、右限位器7、8，滑块置于左、右限位器之间，所述左、右限位器分别与PLC控制模块连接。所述左、右限位器采用行程限制器。
所述PLC控制模块连接有解锁机构，所述解锁机构包括电磁铁18、电磁铁固定工装17和铁片19，所述铁片固定在折叠餐桌的锁紧开关上，所述电磁铁通过电磁铁固定工装固接在折叠餐桌的两侧短扶手上，所述电磁铁与铁片设有吸合间隙。
所述PLC控制模块通过控制逻辑实现对打开关闭机构和解锁结构的控制，餐桌打开模拟：PLC控制模块控制电机正向转动，电机转动带动丝杆及滑块向前运动，滑块运动通过连接杆带动餐桌绕合页转动，当滑块运动到左限位器位置时，自动顶开锁紧开关，餐桌自锁固定，模拟餐桌的打开过程；此时电机停止工作，餐桌关闭模拟：PLC控制模块给电磁铁通电，让其产生磁力，锁紧开关被解锁，电磁铁保持通电状态，PLC控制模块控制电机反向转动，并带动丝杆及滑块向后运动，滑块运动通过连接杆带动餐桌绕合页转动，模拟餐桌的关闭过程。
所述PLC控制模块还用于执行预设次数的循环控制操作；每个循环控制操作包括：首先发送控制信号给电机，控制电机转动带动丝杆及滑块向前运动，滑块运动通过连接杆带动餐桌绕合页转动，当滑块运动到左限位器位置时，自动顶开锁紧开关，餐桌自锁固定，PLC控制模块控制电机停止工作，电机停止工作预设时长后控制系统给电磁铁通电，解锁锁紧开关，电磁铁保持通电状态，在电磁铁通电预设时长后，PLC控制模块发出信号控制电机反向转动，电机转动带动丝杆及滑块向后运动，滑块运动通过连接杆带动餐桌绕合页转动，模拟餐桌的关闭过程；在电机反转工作设定时长后，控制系统给电磁铁断电，锁紧开关回到原位，当滑块运动到右限位器位置时，PLC控制模块发出信号控制电机停止工作，实现餐桌的关闭。电机停止工作预设时长后，PLC控制模块发出信号控制电机正转，进行餐桌的下一次打开过程，PLC控制模块重复以上两个阶段逻辑，实现餐桌的打开和关闭。
本实施例的工作过程和设计原理
本发明关键技术在于机械结构以及控制系统的设计。
A.机械结构的设计
机械结构主要由两部分组成，分别为打开关闭机构和解锁机构。
a)打开关闭机构
打开关闭机构由伺服电机、丝杆、滑块、连接杆、限位器等组成，其功能是使试验件2-宇航折叠餐桌绕着合页产生摆动，来模拟宇航折叠餐桌的打开或关闭。工作原理是通过伺服电机的转动带动丝杆旋转，丝杆的旋转带动与丝杆配合的滑块向前或向后运动，滑块的向前或向后运动通过连接杆带动宇航折叠餐桌绕着合页产生摆动，从而实现宇航折叠餐桌的打开或关闭。
b)解锁机构
将餐桌从平行于舱壁状态拉动至餐桌平行于地面的状态这一过程中，当餐桌打开到位后，会自动顶开锁紧开关，实现自锁固定；当餐桌需要关闭时，需先解除餐桌的锁定，打开锁紧开关，将其从平行于地面的状态拉动至餐桌平行于舱壁状态。
解紧机构由电磁铁、电磁铁固定工装和铁片组成，其功能是实现锁紧开关自动打开和关闭的。先将铁片固定在锁紧开关上，然后通过电磁铁固定工装将电磁铁固定在餐桌两侧短扶手上，电磁铁和铁片之间留有一定距离，保证电磁铁对铁片的吸力能将锁紧开关打开，又不会与锁紧开关被顶开时产生结构干涉。
解锁机构的工作原理是当给电磁铁通电时，电磁铁产生磁场，磁场对铁片产生吸力，吸力将铁片吸过来与电磁铁接触上，从而将锁紧开关打开，实现解锁；当给电磁铁断电，磁场消失，吸力解除，锁紧开关在自身弹簧预紧力的作用下，恢复原状态。
B.控制系统设计
控制系统由PLC控制硬件和控制逻辑两部分组成，控制系统设计核心在于控制逻辑的设计。控制系统主要是对打开关闭机构和解锁结构进行控制。控制逻辑如下所示：
餐桌打开模拟：控制系统控制伺服电机工作，正转产生转动，并控制电机转动速率，电机转动带动丝杆转动，丝杆转动带动滑块向前运动，滑块运动通过连接杆带动餐桌绕合页转动，模拟餐桌的打开过程，当滑块运动到左侧的限位器位置时，自动顶开锁紧开关，餐桌自锁固定，实现餐桌的打开，控制系统同时控制电机停止工作。
餐桌关闭模拟：当滑块运动到左侧的限位器位置时，自动顶开锁紧开关，餐桌自锁固定，控制系统同时控制电机停止工作，电机停止工作2s后控制系统给电磁铁通电，让其产生磁力，解锁锁紧开关，电磁铁保持通电状态，在电磁铁通电8s后，控制系统控制电机继续工作，反转产生转动，电机转动带动丝杆转动，丝杆转动带动滑块向后运动，滑块运动通过连接杆带动餐桌绕合页转动，模拟餐桌的关闭过程，在电机反转工作10s后，控制系统给电磁铁断电，锁紧开关回到原位，当滑块运动到右侧的限位器位置时，控制系统控制电机停止工作，实现餐桌的关闭。电机停止工作2s后，控制系统控制伺服电机正转，进行餐桌的下一次打开过程，控制系统重复以上两个阶段逻辑，实现餐桌的打开和关闭，达到自动化进行寿命试验的目的。
上述参照实施例对该一种宇航折叠餐桌开关次数疲劳试验装置的详细描述，是说明性的而不是限定性的，可按照所限定范围列举出若干个实施例，因此在不脱离本发明总体构思下的变化和修改，应属本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种宇航折叠餐桌开关次数疲劳试验装置，其特征是：包括模拟舱壁的实验框架、机架、打开关闭机构和PLC控制模块，所述实验框架通过合页安装折叠餐桌，所述机架上固接打开关闭机构，所述打开关闭机构包括伺服电机、丝杆、滑块和连接杆，所述伺服电机与丝杆连接，丝杆上滑动连接有滑块并构成直线导轨机构，所述滑块与连接杆一端铰接，连接杆另一端与试验件铰接，伺服电机与PLC控制模块连接。
2.根据权利要求1所述的宇航折叠餐桌开关次数疲劳试验装置，其特征是：所述实验框架与机架之间设有把折叠餐桌从平行于模拟舱壁状态拉动至折叠餐桌平行于地面状态的工作空间。
3.根据权利要求1或2所述的宇航折叠餐桌开关次数疲劳试验装置，其特征是：所述机架上固接有左、右限位器，滑块置于左、右限位器之间，所述左、右限位器分别与PLC控制模块连接。
4.根据权利要求1所述的宇航折叠餐桌开关次数疲劳试验装置，其特征是：所述左、右限位器采用行程限制器。
5.根据权利要求1所述的宇航折叠餐桌开关次数疲劳试验装置，其特征是：所述PLC控制模块连接有解锁机构，所述解锁机构包括电磁铁、电磁铁固定工装和铁片，所述铁片固定在折叠餐桌的锁紧开关上，所述电磁铁通过电磁铁固定工装固接在折叠餐桌的两侧短扶手上，所述电磁铁与铁片设有吸合间隙。
6.根据权利要求1或5所述的宇航折叠餐桌开关次数疲劳试验装置，其特征是：所述PLC控制模块通过控制逻辑实现对打开关闭机构和解锁结构的控制，餐桌打开模拟：PLC控制模块控制电机正向转动，电机转动带动丝杆正转，滑块向前运动，滑块运动通过连接杆带动餐桌绕合页转动，当滑块运动到左限位器位置时，自动顶开锁紧开关，餐桌自锁固定，模拟餐桌的打开过程；此时电机停止工作，餐桌关闭模拟：PLC控制模块给电磁铁通电，让其产生磁力，锁紧开关被解锁，电磁铁保持通电状态，PLC控制模块控制电机反向转动，并带动丝杆反转，滑块向后运动，滑块运动通过连接杆带动餐桌绕合页转动，模拟餐桌的关闭过程。
7.根据权利要求6所述的宇航折叠餐桌开关次数疲劳试验装置，其特征是：所述PLC控制模块还用于执行预设次数的循环控制操作；每个循环控制操作包括：首先发送控制信号给电机，控制电机转动带动丝杆正转，滑块向前运动，滑块运动通过连接杆带动餐桌绕合页转动，当滑块运动到左限位器位置时，自动顶开锁紧开关，餐桌自锁固定，PLC控制模块控制电机停止工作，电机停止工作预设时长后控制系统给电磁铁通电，解锁锁紧开关，电磁铁保持通电状态，在电磁铁通电预设时长后，PLC控制模块发出信号控制电机反向转动，电机转动带动丝杆反转，滑块向后运动，滑块运动通过连接杆带动餐桌绕合页转动，模拟餐桌的关闭过程；在电机反转工作设定时长后，控制系统给电磁铁断电，锁紧开关回到原位，当滑块运动到右限位器位置时，PLC控制模块发出信号控制电机停止工作，实现餐桌的关闭。电机停止工作预设时长后，PLC控制模块发出信号控制电机正转，进行餐桌的下一次打开过程，PLC控制模块重复以上两个阶段逻辑，实现餐桌的打开和关闭。
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