CN205317438U - 一种电磁冲击力锤 - Google Patents

Abstract

本实用新型公布了一种电磁冲击力锤，由锤体和锤头两部分构成。锤体主要由轭铁、定铁芯、线圈、圆铁管、动铁芯、下壳体、铝质连体和弹簧组成。轭铁形成腔体以容纳线圈，线圈绕在圆铁管上，通过圆铁管顶端的定铁芯和能在圆铁管中滑动的动铁芯吸合与分离控制弹簧的压缩和释放。弹簧释放在回复力的作用下，力锤产生冲击力激励被测物体，锤头上方的力传感器能够测量力锤冲击力的大小，作为机械结构模态分析时的激励信号。本实用新型采用弹簧回复力产生冲击，其产生的冲击力具有更高的稳定性和可重复性，且具有一体化的小型设计，使力锤的结构紧凑，便于在狭小空间中使用。

Description

一种电磁冲击力锤

技术领域

本实用新型涉及一种电磁冲击力锤，尤其涉及一种通过电子信号控制、依靠电磁铁吸合复位、弹簧回复力产生冲击，并具有一体化结构的电磁冲击力锤。

背景技术

冲击响应测试中常采用锤击法获取机械结构的传递函数，从而获得机械结构固有的振动特性。锤击法测试通常由人工操作力锤击打被测结构，锤击力的大小和方向难以保持一致，且激励时间难以控制，可重复性差。目前，已有一些相关的力锤系统试图解决以上问题，如专利CN102879167.A公开了一种工作台式电子冲击力锤，通过控制电磁铁线圈中电流的通断产生可重复性的冲击力；专利CN104155076.A公开了一种工作台式自动力锤装置，通过控制电机带动力锤产生可重复的冲击力。

一方面，利用电磁铁的吸合过程产生冲击力，易于受到励磁电流波动及电磁铁自身老化影响；另一方面，目前的设计大多为工作台形式，结构复杂，体积较大，难以应用于在狭小空间。当前的自动化测试系统中亟需一种能够克服以上缺陷的冲击力锤装置，既具有较高的稳定性和可靠性，又具有良好的一体化和小型化设计，以适应比较紧凑的空间测试环境。

实用新型内容

本实用新型提出了一种电磁冲击力锤，以解决冲击力的稳定性和可重复性需求，且具有良好的一体化和小型化设计。在模态测试中，能利用该电磁冲击力锤对狭小空间的机械结构进行稳定激励。

上述电磁冲击力锤由锤体和锤头两部分构成，通过输入电子信号控制锤体腔体中的电磁铁吸合进行复位，压缩弹簧保持恒定势能，使锤头在弹簧回复力作用下产生恒定的冲击力。

上述锤体由轭铁、定铁芯、线圈、圆铁管、动铁芯、下壳体、铝质连体和弹簧构成。

上述轭铁形成腔体以容纳线圈，线圈绕于圆铁管，圆铁管顶端为定铁芯，与定铁芯对应的动铁芯能在圆铁管中滑动，通过铁芯间的吸合与分离来控制弹簧的压缩和回复。

上述铝质连体由轻质材料铝构成，通过螺栓与动铁芯相连，减小弹簧在压缩和回复过程中的惯性力，以缩短冲击脉冲宽度，提高力锤的响应速率。

上述弹簧放置于铝质连体和下壳体之间，弹簧压缩至铝质连体和下壳体贴合，保证每次弹簧的压缩量一样，以确保力锤每次的冲击力大小一致。

上述锤头由可替换锤头材料和上方的力传感器组成，更换不同材质的锤头料以获得不同能量的激励信号，力传感器用于测量锤头冲击时的冲击力大小。

附图说明

图1一种电磁冲击力锤的具体结构示意图；

图2模态测试控制响应图。

图中：1.轭铁；2.定铁芯；3.吸合行程；4.线圈；5.动铁芯；6.连接螺栓；7.弹簧；8.力传感器；9.可替换锤头材料；10.铝质连体；11.下壳体；12.圆铁管。

具体实施方式

当接通电源时，电流通过上壳体中绕在圆铁管上的线圈产生磁性，使得固定在圆铁管顶端的定铁芯和能在圆铁管中滑动的动铁芯获得磁性，动铁芯和定铁芯吸合在一起，带动与动铁芯通过螺栓相连的铝质连体上移，铝质连体和下壳体之间的弹簧压缩。当断开电源时，没有电流通过上壳体中绕在圆铁管上的线圈，不产生磁性，使得固定在圆铁管顶端的定铁芯和能在圆铁管中滑动的动铁芯失去磁性，由于弹簧在回复力的作用下，带动铝质连体上的锤头向机械结构冲击产生冲击力，以激励机械结构的模态，锤头上的力传感器输出的冲击力信号。一般根据不同的测试场合，可通过更换不同材质力锤锤头获得不同的冲击力谱，以满足针对不同机械结构的模态测试。因本实用新型是利用弹簧的回复力产生冲击力，所以冲击力很稳定，不会因电磁铁老化或电流波动影响力锤的冲击力。

下面结合附图进一步说明：

电磁冲击力锤可由计算机输出脉冲信号自动控制或脉冲开关进行手动控制，以脉冲开关手动控制为例：

当按下电源线上按钮时，即如附图2模态测试控制响应图所示，输入的控制信号此时为高电平。电流通过轭铁(1)中绕在圆铁管(12)上的线圈(4)产生磁性，使得固定在圆铁管(12)顶端的定铁芯(2)和能在圆铁管(12)中滑动的动铁芯(5)获得磁性，于是轭铁(1)和动铁芯(5)及吸合行程中(3)的空气隙形成了磁回路，定铁芯(2)和动铁芯(5)吸合在一起，此时吸合行程(3)为零。动铁芯(5)带动由轻质材料铝制成的铝质连体(10)向上移动，铝质连体(10)和下壳体(11)之间的弹簧(7)受力压缩等待激励，弹簧(7)每次压缩到铝质连体(10)和下壳体(11)贴合为止，以确保弹簧每次压缩量大小的一样来保证锤头(9)冲击力大小一致。

当再次按下电源线上按钮时，电源和电磁冲击力锤断开连接，即输入的控制信号此时为低电平。圆铁管(12)顶端的定铁芯(2)和能在圆铁管中滑动的动铁芯(5)均失去磁性，在弹簧(7)回复力作用下，铝质连体(10)带动锤头(9)向机械构件冲击，对机械结构进行激励。

锤头(9)激励机械结构后，锤头(9)上方附有的力传感器(8)能够测量力锤冲击时冲击力的大小，力传感器(9)信号通过DAQ将信号实时传给计算机，作为机械结构模态分析时的激励信号。一般力锤锤头可以更换以适应不同机械结构模态测量，本实施案例采用的是铝合金材质的锤头对瓜果表面进行激励。由附图2可知，当接通电源时，输入控制信号为高电平，此时弹簧(7)处于压缩状态。当断开电源时，输入控制信号此时为低电平，弹簧(7)在回复力的作用下对瓜果表面进行激励，力锤激励脉冲信号和激励后瓜果表面响应信号均如图2中所示。

Claims (3)

1.一种电磁冲击力锤，其特征在于电磁冲击力锤由锤体和锤头两部分构成，锤体由轭铁(1)、定铁芯(2)、线圈(4)、圆铁管(12)、动铁芯(5)、下壳体(11)、铝质连体(10)和弹簧(7)构成，所述的轭铁(1)形成腔体以容纳线圈(4)，线圈(4)绕于圆铁管(12)，圆铁管(12)顶端为定铁芯(2)，与定铁芯(2)对应的动铁芯(5)能在圆铁管(12)中滑动，通过铁芯间的吸合与分离来控制弹簧(7)的压缩和回复，所述的铝质连体(10)通过螺栓(6)与动铁芯(5)相连，所述的弹簧(7)放置于铝质连体(10)和下壳体(11)之间；锤头由可替换锤头材料(9)和上方的力传感器(8)组成。

2.根据权利要求1所述的一种电磁冲击力锤，其特征在于电磁冲击力锤的冲击力由弹簧(7)回复力产生，锤头是在弹簧(7)回复力作用下，对测试物体产生激励，弹簧(7)每次压缩到铝质连体(10)外边缘和下壳体(11)接触，保证每次弹簧(7)的压缩量相同。

3.根据权利要求1所述的一种电磁冲击力锤，其特征在于可替换锤头材料(9)适用不同的测试场合，可替换锤头材料(9)上方附有的力传感器(8)，测量力锤冲击时的冲击力大小。