CN114020058A - 一种内力加载装置 - Google Patents

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Abstract

为解决现有技术中存在的内力加载装置加载受力单一无法调整套装类球体的受力和姿态的技术问题，本发明实施例提供一种内力加载装置，包括：产品托座，用于放置加载产品；加载盘，用于向加载产品施加内力以使加载产品固定在产品托座与加载盘之间；以及若干个加载装置，每个加载装置连接于加载盘，用于带动加载盘向加载产品施加内力，每个加载装置的连接加载盘的一端均匀分布在同一个圆周上。本发明实施例通过产品托座、加载盘和若干个加载装置实现了对加载产品的各个位置的受力的均衡和调节，以及对加载产品的姿态起到了调节的作用，解决了现有技术中存在的内力加载装置加载受力单一无法调整套装类球体的受力和姿态的技术问题。

Description

一种内力加载装置
技术领域
本发明涉及一种内力加载装置。
背景技术
针对套装类受力体，特别是套装类球体，有些场景下需要对其进行加载。目前常用的加载方式是加载杆上端与加载盘相连，下端与加载装置平台固定。在加载盘顶部施加压力，通过加载盘对产品进行加载。由于加载盘与球体接触面为球面，加载盘与被加载物之间的相对位置很难准确保证，因此加载过程中，产品姿态容易发生变化。此外，加载盘为单点受力，则产品也为单点受力，受力方向很难保证，且受力点不一定为产品球顶，这种情况下，只能监测产品受力合力，产品受力不均匀，且产品姿态易发生变化。单点受力也导致当产品姿态需要进行调整时，无法通过加载对产品姿态进行一定程度上准确地调整。
发明内容
为解决现有技术中存在的内力加载装置加载受力单一无法调整套装类球体的受力和姿态的技术问题，本发明实施例提供一种内力加载装置。
本发明实施例通过下述技术方案实现：
本发明实施例提供一种内力加载装置，包括：
产品托座，用于放置加载产品；
加载盘，用于向加载产品施加内力以使加载产品固定在产品托座与加载盘之间；以及
若干个加载装置，每个加载装置连接于加载盘，用于带动加载盘向加载产品施加内力，每个加载装置的连接加载盘的一端均匀分布在同一个圆周上。
进一步的，所述加载产品为套装类球体。
进一步的，加载装置包括：
加载杆，加载杆的一端用于与加载盘连接以带动加载盘向加载产品施加内力；
测力装置，用于检测螺纹套施加在测力装置的作用力，与产品托座连接，活动套设于加载杆；
螺纹，设于加载杆的侧部；
螺纹套，两端开口，用于通过所述螺纹连接于加载杆，并用于在加载杆的转动下向测力装置施加作用力；以及
驱动装置，用于与加载杆的另一端连接以带动加载杆转动；
每个加载装置的加载杆的一端分布在同一个圆周上。
进一步的，所述加载装置还包括：
直线轴承，套设于加载杆一端与测力装置之间的加载杆。
进一步的，所述测力装置包括：
固定套，活动套设于加载杆；
压力传感器，设于固定套内；
调心轴承，设于固定套内并活动套设于加载杆；以及
轴承套，活动套设于加载杆，轴承套的一侧用于在螺纹套的作用下与压力传感器接触。
进一步的，所述驱动装置包括：
电机输出轴连接套，用于连接螺纹套与电机的输出轴；以及
微调弹簧，设于电机输出轴连接套的连接端与螺纹套的连接端之间；
所述调心轴承为角接触球轴承。
进一步的，所述螺纹为梯形螺纹。
进一步的，还包括控制装置，用于分别与各个加载装置的压力传感器和电机连接。
进一步的，所述加载杆设有用于限制加载杆移动距离的加载杆限位压板。
进一步的，还包括：
加载平台底座，用于固定所述若干个加载装置；以及
若干个调平支脚，均匀设于加载平台底座。
本发明实施例与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
本发明实施例的一种内力加载装置，通过产品托座、加载盘和若干个加载装置实现了对加载产品的各个位置的受力的均衡和调节，以及对加载产品的姿态起到了调节的作用，解决了现有技术中存在的内力加载装置加载受力单一无法调整套装类球体的受力和姿态的技术问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明示例性实施方式的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为内力加载装置结构示意图。
图2为加载装置及驱动装置结构示意图。
图3为加载杆的结构示意图。
附图中标记及对应的零部件名称：
1-加载盘；2-上半球；3-下半球；4-加载装置；5-驱动装置；6-调平支脚；7-加载平台底座；8-产品托座；9-加载杆；10-梯形螺纹；11-开槽部位；41-直线轴承；42-固定套；43-轴承套；44-螺纹套；45-电机输出轴连接套；46-微调弹簧；47-角接触球轴承；48-压力传感器；91-加载杆限位压板。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
在以下描述中，为了提供对本发明的透彻理解阐述了大量特定细节。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的是：不必采用这些特定细节来实行本发明。在其他实施例中，为了避免混淆本发明，未具体描述公知的结构、电路、材料或方法。
在整个说明书中，对“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”的提及意味着：结合该实施例或示例描述的特定特征、结构或特性被包含在本发明至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个地方出现的短语“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”不一定都指同一实施例或示例。此外，可以以任何适当的组合和、或子组合将特定的特征、结构或特性组合在一个或多个实施例或示例中。此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的示图都是为了说明的目的，并且示图不一定是按比例绘制的。这里使用的术语“和/或”包括一个或多个相关列出的项目的任何和所有组合。
在本发明的描述中，术语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“高”、“低”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
实施例
为解决现有技术中存在的内力加载装置加载受力单一无法调整套装类球体的受力和姿态的技术问题，本发明实施例提供一种内力加载装置，如图1-图3所示，包括：产品托座8，用于放置加载产品；加载盘，用于向加载产品施加内力以使加载产品固定在产品托座与加载盘之间；以及若干个加载装置，每个加载装置连接于加载盘，用于带动加载盘向加载产品施加内力，每个加载装置的连接加载盘的一端均匀分布在同一个圆周上。
从而，本发明实施例通过产品托座、加载盘和若干个加载装置实现了对加载产品的各个位置的受力的均衡和调节，以及对加载产品的姿态起到了调节的作用，解决了现有技术中存在的内力加载装置加载受力单一无法调整套装类球体的受力和姿态的技术问题。
进一步的，所述加载产品为套装类球体。
参考图1所示，套装类球体可以为包括上半球2和下半球3的套装产品；上半球3放置在产品托座8上，上半球2放置在下半球3上；加载盘1通过加载装置带动施压上半球2，从而将上半球2和上半球3压紧在产品托座上；为了避免上半球2和下半球3的单一受力；加载装置有多个，每个加载装置的连接加载盘的一端均匀分布在同一个圆周上，从而，使加载盘均匀受力，避免了单一受力的问题，可以对每个加载装置施加相同的力或者不同的力。从而实现对上半球2和下半球3的受力位置和在受力作用下的姿态的调整；从而解决了现有技术中存在的内力加载装置加载受力单一无法调整套装类球体的受力和姿态的技术问题。
为了便于精确控制每个加载装置的施加内力，参考图2所示，加载装置包括：加载杆9，加载杆的一端用于与加载盘连接以带动加载盘向加载产品施加内力；测力装置，用于检测螺纹套施加在测力装置的作用力，与产品托座连接，活动套设于加载杆；螺纹，设于加载杆的侧部；螺纹套，两端开口，用于通过所述螺纹连接于加载杆，并用于在加载杆的转动下向测力装置施加作用力；以及驱动装置5，用于与加载杆的另一端连接以带动加载杆转动；每个加载装置4的加载杆的一端分布在同一个圆周上。
进一步的，所述加载装置还包括：直线轴承41，套设于加载杆一端与测力装置之间的加载杆。
进一步的，所述测力装置包括：固定套42，活动套设于加载杆；压力传感器48，设于固定套内；调心轴承，设于固定套内并活动套设于加载杆；以及轴承套43，活动套设于加载杆，轴承套的一侧用于在螺纹套44的作用下与压力传感器接触。可选地，所述调心轴承为角接触球轴承47。
进一步的，所述驱动装置包括：
电机输出轴连接套45，用于连接螺纹套与电机的输出轴；以及
微调弹簧46，设于电机输出轴连接套的连接端与螺纹套的连接端之间。
参考图2所示，将微调弹簧套在下端电机输出轴连接套外侧，为使加载时加载力可以高效传递，故将微调弹簧的工作载荷选为正好能承受螺纹套和上端角接触球轴承与轴承套的重量而使微调弹簧的自由长度不发生较大的变化，此时螺纹套在轴向上行程最短，加载效率最高。
加载装置和测力装置包括直线轴承41、固定套42、轴承套43、螺纹套44、电机输出轴连接套45、角接触球轴承47和压力传感器48。加载力传递过程大致如下：首先将加载盘放入预定位置，启动电机带动电机输出轴连接套与螺纹套进行旋转，此时加载杆与下端螺纹套通过梯形螺纹连接配合，从而带动螺纹套沿轴向向上移动，随后便与轴承套内的角接触球轴承端面接触并推动轴承套向上移动，直至轴承套与压力传感器测力面接触，此时压力传感器显示实时加载力的大小，并将信号传输至电机控制端，判断是否继续加载，直至完成上、下半球的加载及加载力的测量过程。
测力装置固定于产品托座上，电机启动后，一方面，加载杆通过螺纹向下移动，加载杆带动加载盘对置于产品托座上的产品施加压力；另一方面，角接触球轴承向上移动将力传递至压力传感器，压力传感器将力传递给产品托座，产品托座对产品施加向上的力。此时，在加载盘和产品托座之间对产品形成内力加载。
该种模式下，加载力传递距离短且为内力加载。这种设计使得加载杆长度有效减小，力传递距离缩短，使得受力导致的加载杆本身的变形量得到有效控制，因而整个加载盘各处受力均匀，加载盘以更加平稳的姿态进行施力，保证了产品的受力均匀稳定。对受力产品形成内力加载，使得加载力不会向下传递，降低对整个加载装置底座的强度要求，同时不会引入由于底座或其他附带受力体因受力变形而带来的加载误差。
本发明实施例的加载产品可以为球体。当需要均匀稳定向下加载内力时，由于自身特性，球体与球体之间极易发生相对移动，特别是在受力时，一旦受力方向与球体Z向轴线发生偏移，受力球体姿态就会发生变化，球体之间相对位置也会发生变化。
为了保证加载过程中球体受力均匀、姿态稳定，本发明实施例可选地采用四根加载杆9进行分布式加载。四根加载杆在一圆周上均匀分布，加载时，在加载盘水平的状态下，四个电机同时运转且转动相同的角度，四根加载杆同步向下移动且移动相同的距离，加载盘对受力球体均匀施力。
同时，为了保证加载盘水平向下施力，要求四根加载杆在向下移动的过程中轴线垂直，故采用直线轴承41起导向作用。调心轴承布置于测力装置，当加载杆穿过调心轴承后，加载杆只有Z向的自由度，因此调心轴承可保证加载杆竖直向下移动不发生偏转。四根加载杆在调心轴承的控制下，可同步竖直向下移动，进一步保证了加载盘均匀水平向下施力，确保了受力球体姿态的稳定性。
2)独立加载
当不需要均匀向下施加力，而是对各点加载力要求不同时，可采用调心式直线轴承。四个电机可独立运转，因此各加载杆向下移动的距离不同，加载盘各点对受力物施加的力也不同，其大小可根据具体要求设置。
此外，当受力物产品姿态不符合要求时，也可通过调节各加载杆9的加载力大小对产品进行一定程度姿态的调整。
进一步的，所述螺纹为梯形螺纹10。
考虑到加载盘插入加载装置，需要同步实现4根加载杆与下端螺纹套拧紧传动的过程，故将加载杆螺纹设计为梯形螺纹。该种螺纹相较普通三角螺纹具有牙型角大，螺距大，牙根强度高，对中性好的特点，当螺纹啮合时，内外螺纹是两锥面贴紧，不易松动，能够更平顺的实现拧紧及传动过程。
为确保加载杆与螺纹套刚接触时能够较好啮合，对加载杆端头螺纹处的开槽部位11进行开槽处理，同时对与之配合的螺纹套内螺纹相应位置进行工艺处理，使之与螺纹连杆啮合时能够自动配合拧紧。将螺纹套内螺纹加工成类似板牙结构，使之与加载杆连接时，更容易与加载杆内螺纹啮合，避免产生下端螺纹套空转现象。
进一步的，还包括控制装置，用于分别与各个加载装置的压力传感器和电机连接。
本发明实施例的内力加载装置的使用过程如下：
1)首先将上半球、下半球装入产品托座；
2)安装加载盘，加载盘四根加载杆通过导向机构中的调心轴承，穿过环形压力传感器与轴承套，并与螺纹套接触达到预设位置；
3)启动驱动装置，电机带动螺纹套低速转动，使加载杆与螺纹套通过梯形螺纹进行连接；
4)确认四根加载杆均与螺纹套连接后，伺服电机继续转动，此时梯形螺纹带动螺纹套向上运动；
5)直至轴承套在固定套与压力传感器测力面接触，此时压力传感器检测实时加载力值；
6)通过压力传感器反馈的压力值，调整电机的扭矩，直至四个压力传感器均达到预设加载力值时，完成加载过程。
上述过程中通过驱动装置的电机带动加载杆旋转，通过螺纹套与螺纹连杆配合产生的预紧力，使上、下半球自动加载，同时保证加载装置对产品形成内力加载。测力装置内的压力传感器可以对加载力进行实时监测，并将信号反馈回控制装置，控制装置可对电机的扭矩和转速进行实时调整，以改变加载力的大小。
本发明实施例可以通过更换加载盘，可实现对不同球径球体的加载。
进一步的，所述加载杆设有用于限制加载杆移动距离的加载杆限位压板。
参考图2所示，在加载杆上设置连杆限位压板91，连杆限位压板91所在位置根据受力物体最大受力进行确定。压板可确保当出现故障或人员对误操作时，加载杆不会无限制向下移动，连杆限位压板会顶住锁紧与测力机构上端，使得加载杆运动停止，加载盘运动停止，从而产品受力不会无限增大。连杆限位压板是一种安全保护措施。
进一步的，参考图1所示，内力加载装置还包括：
加载平台底座7，用于固定所述若干个加载装置；以及
若干个调平支脚6，均匀设于加载平台底座。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种内力加载装置，其特征在于，包括：
产品托座，用于放置加载产品；
加载盘，用于向加载产品施加内力以使加载产品固定在产品托座与加载盘之间；以及
若干个加载装置，每个加载装置连接于加载盘，用于带动加载盘向加载产品施加内力，每个加载装置的连接加载盘的一端均匀分布在同一个圆周上。
2.如权利要求1所述内力加载装置，其特征在于，所述加载产品为套装类球体。
3.如权利要求1或2所述内力加载装置，其特征在于，加载装置包括：
加载杆，加载杆的一端用于与加载盘连接以带动加载盘向加载产品施加内力；
测力装置，用于检测螺纹套施加在测力装置的作用力，与产品托座连接，活动套设于加载杆；
螺纹，设于加载杆的侧部；
螺纹套，两端开口，用于通过所述螺纹连接于加载杆，并用于在加载杆的转动下向测力装置施加作用力；以及
驱动装置，用于与加载杆的另一端连接以带动加载杆转动；
每个加载装置的加载杆的一端分布在同一个圆周上。
4.如权利要求3所述内力加载装置，其特征在于，所述加载装置还包括：
直线轴承，套设于加载杆一端与测力装置之间的加载杆。
5.如权利要求4所述内力加载装置，其特征在于，所述测力装置包括：
固定套，活动套设于加载杆；
压力传感器，设于固定套内；
调心轴承，设于固定套内并活动套设于加载杆；以及
轴承套，活动套设于加载杆，轴承套的一侧用于在螺纹套的作用下与压力传感器接触。
6.如权利要求3所述内力加载装置，其特征在于，所述驱动装置包括：
电机输出轴连接套，用于连接螺纹套与电机的输出轴；以及
微调弹簧，设于电机输出轴连接套的连接端与螺纹套的连接端之间；
所述调心轴承为角接触球轴承。
7.如权利要求3所述内力加载装置，其特征在于，所述螺纹为梯形螺纹。
8.如权利要求5所述内力加载装置，其特征在于，还包括控制装置，用于分别与各个加载装置的压力传感器和电机连接。
9.如权利要求1所述内力加载装置，其特征在于，所述加载杆设有用于限制加载杆移动距离的加载杆限位压板。
10.如权利要求1所述内力加载装置，其特征在于，还包括：
加载平台底座，用于固定所述若干个加载装置；以及
若干个调平支脚，均匀设于加载平台底座。
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