CN110285920B - 一种压力独立造压系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种压力造压系统，包括用于造压的活塞缸(11)和活塞(10)，所述活塞(10)连接了一个丝杠(7)，丝杠连接一个轴向固定的螺杆套(6)；螺杆套通过一个离合器(4)连接了驱动螺杆套旋转的第一伺服电机(1)；活塞缸的压力输出端并列连接了压力表(28)的接表座(27)，以及泄压阀(24)；活塞缸压力输出端后部的压力腔连接一个增压阀(23)的输出端，增压阀的供油端连接了预压泵(20)的出油口；预压泵的进油口连接了油杯(25)；预压泵的泵送执行机构、泄压阀的启闭动作机构，以及增压阀的开关动作机构分别通过离合器连接了动力输出部件。本发明具有操作简单、使用方便、效率高的特点，且能与砝码加载系统联合使用，实现全自动活塞式压力计量机器人，解决目前活塞压力计存在的问题。

Description

一种压力独立造压系统
技术领域
本发明涉及压力表计量时的压力造压技术，尤其涉及一种适用于活塞式压力计量机器人的压力造压装置。
背景技术
压力是工业生产中的重要工艺参数之一，压力表是用来测量压力的仪器。如果压力不符合要求，不仅会影响生产效率，降低产品质量，甚至还会造成严重的安全事故，所以压力测量在工业生产中具有特殊的地位。因此，压力表在出厂时或使用一定时间后，要进行校验，采用的仪器为活塞压力计。活塞压力计集压力造压与压力标定于一体，配以适当精度的砝码，可以对被测对象进行相应精度的校验计量。目前，活塞式压力计的压力产生和控制均是通过人工提供动力来实现的，可能产生的问题是，当需要加载较大压力时，需要操作者提供很大的力才能实现，导致人工体力劳动较大，尤其是压力表检测的操作者多为女性，实现大压力造压工作强度很高、效率较低；同时由于是人工操作实现压力造压，易受操作者情绪、经验等因素的影响，在与加码装置等系统配合使用时，形成的某一特定压力完全靠人工控制实现，造成压力加载的或大或小，过程不稳定，甚至损坏加压或加码装置；在加载的过程中需要人工操作开关阀门，操作者力量不稳定，也容易造成压力的泄露。因此发明一种可靠的实现压力自动造压的系统十分必要。
发明内容
针对上述需求，本发明一种自动实现压力造压的系统，具有操作简单、使用方便、效率高的特点，且能与砝码加载系统联合使用，实现全自动活塞式压力计量机器人，解决目前活塞压力计存在的问题。
为了达到上述目的，本发明提供一种压力造压系统，包括用于造压的活塞缸和活塞，所述活塞连接了一个丝杠，所述丝杠连接了一个轴向固定的螺杆套；所述螺杆套通过一个离合器连接了驱动所述螺杆套旋转的第一伺服电机；所述活塞缸的压力输出端并列连接了压力表以及泄压阀；所述活塞缸压力输出端后部的压力腔连接一个增压阀的输出端，所述增压阀的供油端连接了预压泵出油口；所述预压泵的进油口连接了油杯；所述预压泵的泵送执行机构、所述泄压阀的启闭动作机构，以及所述增压阀的开关动作机构分别通过离合器连接了动力输出部件。
优选方式下，所述预压泵为缸体结构，所述预压泵的泵送执行机构为预压泵活塞杆。
优选方式下，系统中的单向油路通过设置单向阀实现。
优选方式下，所述活塞缸中设置用于确定所述活塞的移动末端位置的位移传感器，所述位移传感器连接了用于所述活塞限位的控制端。最优方式下，本发明位移传感器为光栅式传感器，相应需在活塞上配设遮光片。
优选方式下，所述活塞缸的压力输出端还设置了压力传感器，所述压力传感器连接了用于控制所述第一伺服电机转速的控制器。
本发明在加压装置采用伺服电机提供动力，伺服电机与减速机相连，增大动力，伺服电机带动链轮控制离合器的吸合控制开关阀，实现一台动力源控制多个阀门、调压器和预压泵。本发明采用伺服系统控制预压泵和调压器配合实现压力造压，加压初期使用预压泵快速加压，压力达到一定程度后再采用调压器精准加压，实现了压力的全自动、快速和精准造压。
附图说明
图1示意了一个伺服电机控制的压力造压系统原理图。
图2示意了二个伺服电机控制的压力造压系统原理图。
图3示意了三个伺服电机控制的压力造压系统原理图。
图4示意了四个伺服电机控制的压力造压系统原理图。
图5示意了压力造压系统接多个压力表的原理图。
图6示意了减速机连接位置第一实施例方式示意图。
图7示意了减速机连接位置第二实施方式示意图。
图8示意了减速机连接位置第三实施方式示意图。
图中，1：第一伺服电机；2：第一减速机；3：链轮；4：第一离合器；5：第二减速机；6：螺杆套；7：丝杠；8：第一传感器；9：第二传感器；10：活塞；11：活塞缸；12：链条；13：第二链轮；14：第三链轮；15：第四链轮； 16：第二离合器；17：第三离合器；18：第四离合器；19：第一单向阀；20：预压泵缸体；21：第二单向阀；22：预压泵活塞杆；23：增压阀；24：泄压阀；25：油杯；26：压力传感器；27：接表座；28：压力表。29：第二伺服电机；30：第三伺服电机；31：第四伺服电机。
具体实施方式
如图1所示，一个伺服电机控制的压力造压系统：第一伺服电机1与第一减速机2相连，将第一伺服电机1的转速降低增大扭矩，第一减速机2与传动轴相连，传动轴上安装第一链轮3、第一离合器4，实现转速、扭矩的传递。第一离合器4与第二减速机5相连实现第一伺服电机1转速的降低，扭矩增大。第二减速机5与螺杆套6连接，螺杆套6与丝杆7配合，丝杆7与活塞10相连。第一伺服电机转动带动活塞10在活塞缸11内直线运动，压缩活塞缸11内的液压油，实现压力的增大，活塞10上安装螺钉8，螺钉8上安装遮光片，活塞缸11上安装位置传感器9，传感器9限制活塞的移动位移。预压泵驱动轴上安装第二链轮13与第二离合器16，第二离合器16与预压泵活塞杆22相连，控制预压泵活塞杆22在预压泵缸体20内直线运动工作，给活塞缸11提供预压力。第三链轮14、第三离合器17安装在增压阀驱动轴上，第三离合器17与增压阀23相连，第三离合器17控制增压阀23的开闭；第四链轮15、第四离合器18安装在泄压阀驱动轴上，第四离合器18与泄压阀24相连，第四离合器18控制泄压阀24的开闭。第一链轮3、第二链轮13、第三链轮14、第四链轮15通过链条12连在一起。增压阀23与预压泵缸体20和活塞缸缸体11相连，增压阀23开，将预压泵缸体20产生的预压力施加到活塞缸11缸体内，泄压阀24与油杯25和接表座27相连，泄压阀24开将系统的压力归零。接表座27与活塞缸11缸体相连，压力表28安装在接表座27上。压力传感器26与控制器相连，产生的反馈信号控制电机的转动，即调整增压的快慢。
加压检定过程：第四离合器18通电吸合，第一离合器4、第二离合器16、第三离合器17断电，第一伺服电机1转动关闭泄压阀24；第三离合器17通电吸合，第一离合器4、第二离合器16、第四离合器18断电，第一伺服电机1转动打开增压阀23；而后第二离合器16通电吸合，第一离合器4、第三离合器17、第四离合器18断电，第一伺服电机1转动通过第二链轮13传递到预压泵活塞杆22，使预压泵活塞杆22在预压泵缸体内直线运动，通过第一单向阀19将油杯25内的液压油吸入预压泵活塞缸20内，并通过第二单向阀21将液压油送到活塞缸11，使活塞缸11内达到一定压力。此后，将第二离合器16断电，第三离合器17通电吸合，关闭增压阀23；再后，第三离合器17断电，第一离合器4通电吸合，第一伺服电机1转动带动活塞杆10在活塞缸11内沿直线运动，将液压油压缩，实现压力的增大，将压力传到接表座27，安装在接表座27上的压力表28对压力做出反应，压力传感器26将压力信号传输到控制器控制第一伺服电机1的转速，实现缓慢增压，依次实对压力表28的检定点进行检定。
降压检定过程：第一离合器4通电吸合、第二离合器16、第三离合器17和第四离合器18断电，第一伺服电机1反转控制活塞杆10在活塞缸11内反向运动实现压力的降低。在检测到检定点，压力降低，压力值低于该检定点对应的压力值，第一伺服电机1反转控制活塞杆10在活塞缸11内反向运动，开始增压过程，压力值即将到达压力表检定点对应的压力，压力传感器28将压力信号传输到控制器控制第一伺服电机1转速降低，实现缓慢增压，重复此过程实现降压过程检定点的检定。检定结束，第一离合器4断电、第四离合器18通电吸合控制泄压阀24打开，系统内的压力归零。
如图2所示，两个伺服电机控制的压力造压系统：第一伺服电机1与第一减速机2相连，将第一伺服电机1的转速降低增大扭矩，第一减速机2与传动轴相连，传动轴上安装第一链轮3、第一离合器4，实现转速、扭矩的传递第一离合器4与第二减速机5相连实现第一伺服电机1转速的降低，扭矩增大。第二减速机5与螺杆套6连接，螺杆套6与丝杆7配合，丝杆7与活塞10相连。第一伺服电机1转动带动活塞10在活塞缸11内直线运动，压缩活塞缸11内的液压油，实现压力的增大。活塞10上安装螺钉8，螺钉8上安装遮光片，活塞缸11上安装位置传感器9，传感器9限制活塞的移动位移。预压泵驱动轴上安装第二链轮13与第二离合器16，第二离合器16与预压泵活塞杆22相连，控制预压泵活塞杆22在预压泵缸体20内直线运动，给活塞缸11提供预压力。第一链轮3、第二链轮13通过链条12连在一起。第三伺服电机30与第三链轮14相连，第三链轮14、第三离合器17安装在增压阀23驱动轴上。第三离合器17与增压阀23相连，第三离合器17控制增压阀23的开闭；第四链轮15、第四离合器18安装在泄压阀24驱动轴上，第四离合器18与泄压阀24相连，第四离合器18控制泄压阀24的开闭。第三链轮14、第四链轮15通过链条12连在一起。增压阀23与预压泵缸体20和活塞缸缸体11相连，增压阀23开，将预压泵缸体20产生的预压力施加到活塞缸缸体11内，泄压阀24与油杯25和接表座27相连，泄压阀24开将系统的压力归零，接表座27与活塞缸缸体11相连，压力表28安装在接表座27上。压力传感器26与控制器相连，产生的反馈信号控制电机的转动，即调整增压的快慢。
加压检定过程：第四离合器18通电吸合、第三离合器17断电，第三伺服电机30转动关闭泄压阀24，第四离合器18断电，第三离合器17通电吸合第三伺服电机30转动打开增压阀23；第二离合器16通电吸合、第一离合器4断电，第一伺服电机1转动通过第二链轮13传递到预压泵活塞杆22，使预压泵活塞杆22在预压泵缸体内直线运动。通过第一单向阀19将油杯25内的液压油吸入预压泵活塞缸20内，并通过第二单向阀21将液压油送到活塞缸11使活塞缸11内达到一定压力，将第四离合器18断电，第三离合器17通电吸合第三伺服电机30转动关闭增压阀23。第二离合器16断电，第一离合器4通电吸合， 第一伺服电机1转动带动活塞杆10在活塞缸11内沿直线运动，将液压油压缩，实现压力的增大，将压力传到接表座27，安装在接表座27上的压力表28对压力做出反应，压力传感器26将压力信号传输到控制器控制第一伺服电机1的转速，实现缓慢增压，依次实对压力表28的检定点进行检定。
降压检定过程： 第一离合器4通电吸合、第二离合器16断电， 第一伺服电机1反转控制活塞杆10在活塞缸11内反向运动，实现压力的降低。在检测到检定点，压力降低至压力值低于该检定点对应的压力值时， 第一伺服电机1反转控制活塞杆10在活塞缸11内反向运动，开始增压过程，压力值即将到达压力表检定点对应的压力时，压力传感器26将压力信号传输到控制器控制第一伺服电机1转速降低，实现缓慢增压，重复此过程实现降压过程检定点的检定。检定结束，第三离合器17断电、第四离合器18通电吸合第三伺服电机30控制泄压阀24打开，系统内的压力归零。
如图3所示，三个伺服电机控制的压力造压系统：第一伺服电机1与第一减速机2相连，将第一伺服电机1的转速降低，增大扭矩。第一减速机2与传动轴相连，传动轴上安装第一链轮3、第一离合器4，实现转速、扭矩的传递。第一离合器54与第二减速机5相连实现第一伺服电机1转速的降低，扭矩增大。第二减速机5与螺杆套6连接，螺杆套6与丝杆7配合，丝杆7与活塞10相连。第一伺服电机1转动带动活塞10在活塞缸11内直线运动，压缩活塞缸11内的液压油，实现压力的增大。活塞10上安装螺钉8，螺钉8上安装遮光片，活塞缸11上安装位置传感器9，传感器9限制活塞的移动位移。预压泵驱动轴上安装第二链轮13与第二离合器16，第二离合器16与预压泵活塞杆22相连，控制预压泵活塞杆22在预压泵缸体20内直线运动，给活塞缸11提供预压力。第一链轮3、第二链轮13通过链条12连在一起；第三伺服电机30与增压阀23相连，控制增压阀23的开闭；第四伺服电机31与泄压阀24相连，控制泄压阀24的开闭。增压阀23与预压泵缸体20和活塞缸11缸体相连，增压阀23开，将预压泵缸体20产生的预压力施加到活塞缸11缸体内，泄压阀24与油杯25和接表座27相连，泄压阀24开将系统的压力归零，接表座27与活塞缸11缸体相连，压力表28安装在接表座27上。压力传感器26与控制器相连，产生的反馈信号控制电机的转动，即调整增压的快慢。
加压检定过程：第四伺服电机31转动关闭泄压阀24，第三伺服电机30转动打开增压阀23，第二离合器16通电吸合、第一离合器4断电，第一伺服电机1转动通过第二链轮13传递到预压泵活塞杆22，使预压泵活塞杆22在预压泵缸体内直线运动，通过第一单向阀19将油杯25内的液压油吸入预压泵活塞缸20内，并通过第二单向阀21将液压油送到活塞缸11使活塞缸11内达到一定压力。第三伺服电机30转动关闭增压阀23，第二离合器16断电，第一离合器4通电吸合，第一伺服电机1转动带动活塞杆10在活塞缸11内沿直线运动，将液压油压缩，实现压力的增大，将压力传到接表座27，安装在接表座27上的压力表28对压力做出反应，压力传感器26将压力信号传输到控制器控制第一伺服电机1的转速，实现缓慢增压，依次实对压力表28的检定点进行检定。
降压检定过程： 第一离合器4通电吸合、第二离合器16断电，第一伺服电机1反转控制活塞杆10在活塞缸11内反向运动实现压力的降低。在检测到检定点，压力降低至压力值低于该检定点对应的压力值时，第一伺服电机1反转控制活塞杆10在活塞缸11内反向运动，开始增压过程，压力值即将到达压力表检定点对应的压力，压力传感器26将压力信号传输到控制器，控制第一伺服电机1转速降低，实现缓慢增压，重复此过程实现降压过程检定点的检定。检定结束，第四伺服电机31控制泄压阀24打开，系统内的压力归零。
如图4所示，四个伺服电机控制的压力造压系统：第一伺服电机1与螺杆套6连接，螺杆套6与丝杆7配合，丝杆7与活塞10相连，第一伺服电机1转动带动活塞10在活塞缸11内直线运动，压缩活塞缸11内的液压油，实现压力的增大。活塞10上安装螺钉8，螺钉8上安装遮光片，活塞缸11上安装位置传感器9，传感器9限制活塞的移动位移。第二伺服电机29与预压泵活塞杆22相连，控制预压泵活塞杆22在预压泵缸体20内直线运动，给活塞缸11提供预压力。第三伺服电机30与增压阀23相连，控制增压阀23的开闭；第四伺服电机31与泄压阀24相连，控制泄压阀24的开闭。增压阀23与预压泵缸体20和活塞缸缸体11相连，增压阀23开，将预压泵缸体20产生的预压力施加到活塞缸缸体11内，泄压阀24与油杯25和接表座27相连，泄压阀24开将系统的压力归零，接表座27与活塞缸缸体11相连，压力表28安装在接表座27上。压力传感器26与控制器相连，产生的反馈信号控制电机的转动，即调整增压的快慢。
加压检定过程：第四伺服电机31转动关闭泄压阀24，第三伺服电机30转动打开增压阀23，第二伺服电机29转动通过第二链轮13传递到预压泵活塞杆22，使预压泵活塞杆22在预压泵缸体内直线运动，通过第一单向阀19将油杯25内的液压油吸入预压泵活塞缸20内，并通过第二单向阀21将液压油送到活塞缸11使活塞缸11内达到一定压力；第三伺服电机30转动关闭增压阀23， 第一伺服电机1转动带动活塞杆10在活塞缸11内沿直线运动，将液压油压缩，实现压力的增大，将压力传到接表座27，安装在接表座27上的压力表28对压力做出反应，压力传感器26将压力信号传输到控制器控制第一伺服电机1的转速，实现缓慢增压，依次实对压力表28的检定点进行检定。
降压检定过程：第一伺服电机1反转控制活塞杆10在活塞缸11内反向运动实现压力的降低。在检测到检定点，压力降低至压力值低于该检定点对应的压力值时，第一伺服电机1反转控制活塞杆10在活塞缸11内反向运动，开始增压过程，压力值即将到达压力表检定点对应的压力时，压力传感器26将压力信号传输到控制器控制第一伺服电机1转速降低，实现缓慢增压，重复此过程实现降压过程检定点的检定。检定结束，第四伺服电机31控制泄压阀24打开，系统内的压力归零。
如图5所示，压力造压系统可以是多个接表座27串联在一起，实现多个压力表28的同时检测，如图1，图2，图4所示的造压系统也可以是多个接表座27串联在一起同时检测多块压力表28。
图中，1：第一伺服电机；2：第一减速机；3：链轮；4：第一离合器；5：第二减速机；6：螺杆套；7：丝杠；8：第一传感器；9：第二传感器；10：活塞；11：活塞缸；12：链条；13：第二链轮；14：第三链轮；15：第四链轮； 16：第二离合器；17：第三离合器；18：第四离合器；19：第一单向阀；20：预压泵缸体；21：第二单向阀；22：预压泵活塞杆；23：增压阀；24：泄压阀；25：油杯；26：压力传感器；27：接表座；28：压力表。29：第二伺服电机；30：第三伺服电机；31：第四伺服电机。
如图6-8所示，与第一伺服电机相连的减速机可以是一个也可以是多个，或者不用减速机更换大功率的伺服电机完成工作。
本发明可以用多个伺服电机单独与第一至第四链轮相连控制第一至第四离合器，如图2、3、4所示。压力表接表座可以是多个串联，同时实现多个压力表的检定，提高效率，如图5所示。加压系统电机转速的降低、扭矩的增大，可以一个大减速比的减速器或者多个减速器同时工作，如图6-8所示。丝杠带动活塞在活塞缸内直线运动可以采用液压缸等可以实现直线运动的机构替代，与伺服电机相连的减速机可以安装在链轮前，或者不用减速机更换大功率伺服电机替代。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种压力造压系统，其特征在于，包括用于造压的活塞缸(11)和活塞(10)，所述活塞(10)连接了一个丝杠(7)，所述丝杠(7)连接一个轴向固定的螺杆套(6)；所述螺杆套(6)通过一个离合器(4)连接了驱动所述螺杆套(6)旋转的第一伺服电机(1)；
所述活塞缸(11)的压力输出端并列连接了压力表(28)以及泄压阀(24)；
所述活塞缸(11)压力输出端后部的压力腔连接于一个增压阀(23)的输出端，所述增压阀(23)的供油端连接了预压泵(20)的出油口；所述预压泵(20)的进油口连接了油杯(25)；
所述预压泵(20)的泵送执行机构、所述泄压阀(24)的启闭动作机构，以及所述增压阀(23)的开关动作机构分别通过离合器连接了动力输出部件。
2.根据权利要求1所述压力造压系统，其特征在于，所述预压泵(20)为缸体结构，所述预压泵(20)的泵送执行机构为预压泵活塞杆(22)。
3.根据权利要求1所述压力造压系统，其特征在于，系统中的单向油路通过设置单向阀实现。
4.根据权利要求1所述压力造压系统，其特征在于，所述活塞缸(11)中设置了用于确定所述活塞(10)的移动末端位置的位移传感器(9)，所述位移传感器(9)连接了用于所述活塞(10)限位的控制端。
5.根据权利要求1所述压力造压系统，其特征在于，所述活塞缸(11)的压力输出端还设置了压力传感器(26)，所述压力传感器(26)连接了用于控制所述第一伺服电机(1)转速的控制器。
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