CN205380516U - 压电式全角度载荷检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种压电式全角度载荷检测装置，旨在解决采用压电晶片及蜂窝结构原理实现全角度载荷检测的问题。压电式全角度载荷检测装置由外壁(1)、蜂窝结构(2)、中壁(3)、三角形结构(4)、内壁(5)与压电片(6)组成，利用蜂窝结构强度高、质量轻、热冲击和振动的抗性强的特点，结合压电检测技术，提供了一种结构紧凑、刚度高、全角度、检测精度高、稳定性好、通用性强的满足载荷检测要求的压电式全角度载荷检测装置。

Description

压电式全角度载荷检测装置

技术领域

本实用新型涉及一种载荷检测领域的检测设备，更具体的说，它是一种压电式全角度载荷检测装置。

背景技术

数控机床是装备制造行业的工作母机，其技术水平影响着国家制造业水平的高低。国产数控机床的功能和精度水平日益提高，但在可靠性方面仍与发达国家制造的数控机床存在一定差距。机床的载荷信息主要包括切削力、切削扭矩、振动和冲击等，是机床可靠性设计的客观依据。目前，机床载荷信息的测量主要采用单独力传感器测量，结构刚性低、测试角度受限、安装要求工作人员劳动强度大。蜂窝结构强度高、质量轻、抗冲击能力强，具有一定隔音和隔热的效果，适合在复杂的加工测试情况中应用，压电测试技术检测载荷信息具有快速、准确、无需外电源供电的特点，对于提高机床载荷测试效率和自动化程度有着重要意义。本实用新型利用蜂窝状结构和压电效应检测数控机床加工过程中的载荷情况，提高了检测设备的刚度，实现全角度测试，提出一种刚度高、结构紧凑、抗干扰能力强、检测精度高、通用性强、安装方便、成本较低、功能完整的数控机床载荷检测装置。

发明内容

本实用新型针对目前采用单个力传感器测量机床载荷的现状，设计了一种压电式全角度载荷检测装置，系统刚度高、结构紧凑、抗干扰能力强、检测精度高、通用性强、安装方便、成本较低、功能完整的数控机床载荷检测装置。

参阅图1至图4，为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案予以实现。本实用新型所提供的压电式全角度载荷检测装置包括有外壁、蜂窝结构、中壁、三角形结构、内壁与压电片。

蜂窝结构穿入外壁的内孔并外接于外壁的内孔，蜂窝结构与外壁焊接固定，中壁穿入蜂窝结构中部的正六边形的蜂窝状单元并内切于该蜂窝状单元，中壁与蜂窝结构焊接固定，内壁穿入中壁的内孔并与中壁同心放置，五个三角形结构均布放置于内壁与中壁之间，五个三角形结构的顶角沿径向背离内壁的截面圆圆心，五个三角形结构的底边与内壁的外圆相切并在切点处焊接固定，五个三角形结构的顶点与中壁焊接固定，三十六个压电片粘接于蜂窝结构外侧蜂窝状单元的长方体钢板的里侧，十五个压电片粘接于五个三角形结构的长方体钢板的里侧。

技术方案中所述的外壁是由钢材制作的圆筒形零件,外壁的高度为圆筒截面圆直径的0.5-1.5倍，外壁的长度与蜂窝结构的长度相等。

技术方案中所述的蜂窝结构为多个正六边形形状的蜂窝状单元构成的零件，每个正六边形形状的蜂窝状单元由六块长方体钢板焊接而成。

技术方案中所述的中壁是由钢材制作的圆筒形零件,中壁的长度与蜂窝结构的长度相等。

技术方案中所述的三角形结构由三块长方体钢板焊接而成的棱柱状零件，三角形结构的长度与蜂窝结构的长度相等。

技术方案中所述的内壁是由钢材制作的圆筒形零件，内壁的长度与蜂窝结构的长度相等。

技术方案中所述的压电片为由压电陶瓷制作的矩形零件。

本实用新型的有益效果是：

(1)压电式全角度载荷检测装置采用蜂窝结构作为支撑结构，结构刚度高、质量轻、隔热性好、抗冲击能力强。

(2)压电式全角度载荷检测装置的测试单元采用环形阵列的方式布置，可以实现全角度、多位置测试，测量速度快、测量精度高。

(3)压电式全角度载荷检测装置的主要零件采用标准钢板进行加工，材料成本较低，且加工工序少，制作简单；且钢材具有一定强度，能够在长期使用中不变形，保证测试精度。

附图说明

图1是压电式全角度载荷检测装置的轴测图；

图2是压电式全角度载荷检测装置的径向横截面图；

图3是压电式全角度载荷检测装置的蜂窝结构2与压电片6的轴测图；

图4是压电式全角度载荷检测装置的三角形结构4与压电片6的轴测图；

图中：1.外壁，2.蜂窝结构，3.中壁，4.三角形结构，5.内壁，6.压电片。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步的详细描述:

参阅图1至图4，压电式全角度载荷检测装置包括有外壁1、蜂窝结构2、中壁3、三角形结构4、内壁5与压电片6。

外壁1是由钢材制作的圆筒形零件,外壁1的高度为圆筒截面圆直径的0.5-1.5倍，蜂窝结构2为多个正六边形形状的蜂窝状单元构成的零件，每个正六边形形状的蜂窝状单元由六块长方体钢板焊接而成，外壁1的长度与蜂窝结构2的长度相等，蜂窝结构2穿入外壁1的内孔并外接于外壁1的内孔，蜂窝结构2与外壁1焊接固定，中壁3是由钢材制作的圆筒形零件,中壁3的长度与蜂窝结构2的长度相等，中壁3穿入蜂窝结构2中部的正六边形的蜂窝状单元并内切于该蜂窝状单元，中壁3与蜂窝结构2焊接固定，三角形结构4由三块长方体钢板焊接而成的棱柱状零件，三角形结构4的长度与蜂窝结构2的长度相等，内壁5是由钢材制作的圆筒形零件，内壁5的长度与蜂窝结构2的长度相等，内壁5穿入中壁3的内孔并与中壁3同心放置，五个三角形结构4均布放置于内壁5与中壁3之间，五个三角形结构4的顶角沿径向背离内壁5的截面圆圆心，五个三角形结构4的底边与内壁5的外圆相切并在切点处焊接固定，五个三角形结构4的顶点与中壁3焊接固定。

压电片6为由压电陶瓷制作的矩形零件，三十六个压电片6粘接于蜂窝结构2外侧蜂窝状单元的长方体钢板的里侧，十五个压电片6粘接于五个三角形结构4的长方体钢板的里侧。

压电式全角度载荷检测装置的使用方法：

检测装置具有多种安装方式，可以固接于被测平面上，也可以套在被测部件上。以检测装置套在被测部件为例，在数控机床加工过程中，被测件所受的载荷情况经内壁5传递三角形结构4，三角形结构里侧粘接的压电片6感应载荷变化情况，输出电荷信号；载荷情况经中壁3传递到蜂窝结构2上，由于蜂窝结构2具有一定的隔音和热效果，可以减缓加工环境中存在的热冲击和噪声对感应信号的影响，布置在蜂窝结构内部的压电片输出电荷信号，且电荷信号较为稳定；三角形结构和蜂窝结构中的压电片输出电荷信号的经信号调理电路处理后传递给上位机进行分析处理，获得数控机床工作过程中的载荷信息。

Claims (7)

1.一种压电式全角度载荷检测装置，其特征在于，所述的压电式全角度载荷检测装置由外壁(1)、蜂窝结构(2)、中壁(3)、三角形结构(4)、内壁(5)与压电片(6)组成；

蜂窝结构(2)穿入外壁(1)的内孔并外接于外壁(1)的内孔，蜂窝结构(2)与外壁(1)焊接固定，中壁(3)穿入蜂窝结构(2)中部的正六边形的蜂窝状单元并内切于该蜂窝状单元，中壁(3)与蜂窝结构(2)焊接固定，内壁(5)穿入中壁(3)的内孔并与中壁(3)同心放置，五个三角形结构(4)均布放置于内壁(5)与中壁(3)之间，五个三角形结构(4)的顶角沿径向背离内壁(5)的截面圆圆心，五个三角形结构(4)的底边与内壁(5)的外圆相切并在切点处焊接固定，五个三角形结构(4)的顶点与中壁(3)焊接固定，三十六个压电片(6)粘接于蜂窝结构(2)外侧蜂窝状单元的长方体钢板的里侧，十五个压电片(6)粘接于五个三角形结构(4)的长方体钢板的里侧。

2.按照权利要求1所述的压电式全角度载荷检测装置，其特征在于所述的外壁(1)是由钢材制作的圆筒形零件,外壁(1)的高度为圆筒截面圆直径的0.5-1.5倍，外壁(1)的长度与蜂窝结构(2)的长度相等。

3.按照权利要求1所述的压电式全角度载荷检测装置，其特征在于所述的蜂窝结构(2)为多个正六边形形状的蜂窝状单元构成的零件，每个正六边形形状的蜂窝状单元由六块长方体钢板焊接而成。

4.按照权利要求1所述的压电式全角度载荷检测装置，其特征在于所述的中壁(3)是由钢材制作的圆筒形零件,中壁(3)的长度与蜂窝结构(2)的长度相等。

5.按照权利要求1所述的压电式全角度载荷检测装置，其特征在于所述的三角形结构(4)由三块长方体钢板焊接而成的棱柱状零件，三角形结构(4)的长度与蜂窝结构(2)的长度相等。

6.按照权利要求1所述的压电式全角度载荷检测装置，其特征在于所述的内壁(5)是由钢材制作的圆筒形零件，内壁(5)的长度与蜂窝结构(2)的长度相等。

7.按照权利要求1所述的压电式全角度载荷检测装置，其特征在于所述的压电片(6)为由压电陶瓷制作的矩形零件。