CN210465114U - 压力测量装置 - Google Patents

Abstract

本申请涉及力的检测测量领域，具体公开了一种压力测量装置，该装置包括：机架，该机架上固定有固定座；线性驱动器，该线性驱动器固定安装于固定座并具有能够线性往复移动的驱动轴，驱动轴在轴向方向上连接有压触头；和压力传感器，该压力传感器安装在驱动轴与压触头之间，用于在压触头工作时实时测量压触头沿轴向方向所承载的压力载荷，其中，压力测量装置还包括用于在压触头工作时实时测量压触头位移的位移测量模块。根据本申请的技术方案，能够同时获取压触头沿轴向方向所承载的压力载荷与位移，从而实现在测量压力的同时能够监控相应的位移变化。

Description

压力测量装置

技术领域

本申请涉及力的检测测量领域，更具体地说，涉及一种压力测量装置。

背景技术

为了确保产品的质量，机械产品在出厂前，都需要进行全面的检测测量。例如，用于汽车的转向管柱在出厂之前要对其零部件之间的相互作用力进行检测，通过对转向管柱的角度方向保持力进行测量，得出使该电子管柱发生角度变化所需的力的大小，进而判断该转向管柱是否具有合格的质量。

传统上，通过使用压力测量装置对被测产品的相应结构施加压力，从而获取该结构所能承受的力的大小。然而，传统的压力检测装置只能在检测过程中获取压力值的变化，而无法对被测工件的受压结构的位移进行监控，这就导致压紧距离超出受压结构可承受的变形或位移的范围后，容易导致工件或检测装置受到损坏。

因此，如何实现在测量压力的同时能够监控相应的位移变化，成为本领域需要解决的技术问题。

实用新型内容

有鉴于此，本申请提出了一种压力测量装置，以在测量压力的同时能够监控相应的位移变化。

根据本申请，提出了一种压力测量装置，该压力测量装置包括：机架，该机架上固定有固定座；线性驱动器，该线性驱动器固定安装于所述固定座并具有能够线性往复移动的驱动轴，所述驱动轴在轴向方向上连接有压触头；和压力传感器，该压力传感器安装在所述驱动轴与压触头之间，用于在所述压触头工作时实时测量所述压触头沿所述轴向方向所承载的压力载荷，其中，所述压力测量装置还包括用于在所述压触头工作时实时测量所述压触头位移的位移测量模块，该位移测量模块包括：移动件，该移动件与所述压触头具有同步的移动；固定件，该固定件固定于所述机架且与所述移动件相对布置；和位移传感器，该位移传感器安装于所述移动件或固定件，用于测量所述移动件和固定件之间沿所述轴向方向的距离。

优选地，该压力测量装置包括固定于机架的支撑座，该支撑座设置有第一导轨；所述驱动轴固定设置有滑动杆，该滑动杆可轴向滑动地与所述第一导轨相配合。

优选地，所述滑动杆包括分别位于所述驱动轴两侧的两根滑动杆，该两根滑动杆通过与所述驱动轴固定连接的第一连接板而彼此固定，所述压力传感器位于所述第一连接板与压触头之间。

优选地，所述压触头固定设置有引导杆，该引导杆从所述压触头沿轴向方向穿过所述第一连接板的引导通孔，所述引导杆与该引导通孔之间具有间隙。

优选地，所述引导杆包括分别位于所述压力传感器两侧的两根引导杆。

优选地，所述引导杆伸出于所述第一连接板的端部设置有径向尺寸大于所述引导通孔的径向尺寸的止挡部。

优选地，所述两根引导杆通过第二连接板彼此固定连接，所述压力传感器设置在所述第一连接板和第二连接板之间，所述压触头可拆卸地设置于所述第二连接板背向所述第一连接板的侧面。

优选地，所述固定件上设置有第二导轨，所述移动件通过第一连接杆固定连接于所述第一连接板并具有与所述第二导轨可滑动地配合的滑动座。

优选地，所述移动件滑动座沿所述轴向方向向前的端部与所述固定件之间设置有弹性缓冲件，如弹簧。

优选地，所述位移传感器通过与所述第一连接杆间隔地平行延伸且固定于所述第一连接板的第二连接杆而固定安装于所述移动件。

优选地，所述固定件上设置有定位部，该定位部与所述位移传感器在轴向方向上间隔地彼此相对设置，所述位移传感器通过检测相对于该定位部的间距来测量所述移动件和固定件之间沿所述轴向方向的位移距离。

根据本申请的技术方案，压力测量装置除了能够进行压力测量外还包括位移测量模块。该位移测量模块能够在压触头工作时实时测量所述压触头的位移量，从而使压力测量装置在测量被测件压力的同时，通过位移测量模块对压触头的位移量实时测量，进而实现在测量压力的同时能够监控相应的位移变化。

本申请的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施方式及其说明用于解释本申请。在附图中：

图1为根据本申请优选实施方式的压力测量装置的立体示意图；

图2和图3为图1所示的压力测量装置的局部放大图。

具体实施方式

本申请中所引用的如“第一”、“第二”等用语，是为了便于表述技术方案的目的，而非用以限定本申请的保护范围。

下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本申请的技术方案。

如图1所示，本申请提供了一种压力测量装置，该压力测量装置包括：机架，该机架上固定有固定座10；线性驱动器11，该线性驱动器11固定安装于固定座10并具有能够线性往复移动的驱动轴12，驱动轴12在轴向方向上连接有压触头13；和压力传感器14，该压力传感器14安装在驱动轴12与压触头13之间，用于在压触头13工作时实时测量压触头13沿轴向方向所承载的压力载荷。其中，压力测量装置还包括用于在压触头13工作时实时测量压触头13位移的位移测量模块15，该位移测量模块包括：移动件151，该移动件151与压触头13具有同步的移动；固定件152，该固定件152固定于机架且与移动件151相对布置；和位移传感器153，该位移传感器153安装于移动件151或固定件152，用于测量移动件151和固定件152之间沿轴向方向的距离。

传统上，通过使用压力测量装置对被测产品的相应结构施加压力，从而获取该结构所能承受的力的大小。然而，传统的压力检测装置只能在检测过程中获取压力值的变化，而无法对被测工件的受压结构的位移进行监控，这就导致压紧距离超出受压结构可承受的变形或位移的范围后，容易导致工件或检测装置受到损坏。

根据本申请的技术方案，压力测量装置除了能够进行压力测量外还包括位移测量模块。该位移测量模块能够在压触头工作时实时测量所述压触头的位移量，从而使压力测量装置在测量被测件压力的同时，通过位移测量模块对压触头的位移量实时测量，进而实现在测量压力的同时能够监控相应的位移变化，提高了检测过程的安全性和可控性。

其中，固定座10作为该压力测量装置的安装基础结构与机架安装连接。固定座10与机架之间既可以是固定安装连接，也可以是可移动或可滑动的连接方式，从而使压力测量装置能够适用于尺寸形状不同的被测产品。

固定安装于固定座10的线性驱动器11用于提供压力测量装置测量过程的驱动力，该线性驱动器11可以为气缸、液压缸、电缸等线性驱动器。如图1所示，优选情况下，该线性驱动器11为由伺服电机控制的电缸。通过伺服电机，能够实现精确控制驱动轴12以及压触头13执行伸出缩回动作的速度和距离。

在压力测量装置测量的过程中，线性驱动器11提供驱动力，推动压触头13与被测产品的表面接触，此时安装在驱动轴12与压触头13之间的压力传感器14能够实时获取压触头13沿轴向方向所承载的压力载荷。其中，压力传感器14可以是设置在驱动轴12表面，通过测量驱动轴12的微小形变量来获取对应的压力载荷，也可以直接作为驱动轴12与压触头13之间的一部分，在测量过程中压力载荷直接作用于压力传感器14，以获取更直接准确的数值。

如图1所示，压力测量装置包括固定于机架的支撑座16，该支撑座16设置有第一导轨161；驱动轴12固定设置有滑动杆121，该滑动杆121可轴向滑动地与第一导轨161相配合。通过固定设置于驱动轴12的滑动杆121与固定设置于支撑座16的第一导轨161的可轴向滑动的配合，在线性驱动器11驱动驱动轴12伸出或缩回时起到导向的作用，从而使驱动轴12在测量过程中只受轴向方向的拉力或压力，避免由于压力测量装置自身结构的重量或其他干扰因素对驱动轴12施加非轴向方向的力，对压力测量装置的各结构尤其是驱动轴12起到了保护作用。其中，支撑座16可以与固定座10一体成型设置，也可以固定安装于固定座10，还可以与固定座10同步安装于机架。驱动轴12可以一体成型，优选情况下，驱动轴12多节设置，通过增减或更换其中一节或多节能够快速调整压力测量装置的行程，以提高压力测量装置的适用性。滑动杆121与第一导轨161除导轨配合方式外，也可以是其他能够实现滑动导向效果的配合方式，如导杆和孔的配合。

如上所述的滑动杆121与第一导轨161的组合结构可以根据实际工况需要设置有多组。多组滑动杆121与第一导轨161的组合结构在驱动轴12的周向均匀分布，能够起到更可靠的导向效果，根据压力测量装置自重或其他环境因素可能对驱动轴12造成的径向载荷来设置所需滑动杆121的数量。如图1所示，优选情况下，滑动杆121包括分别位于驱动轴12两侧的两根滑动杆，该两根滑动杆通过与驱动轴12固定连接的第一连接板17而彼此固定，压力传感器14位于第一连接板17与压触头13之间。第一连接板17固定连接滑动杆121与驱动轴12，从而使滑动杆121与驱动轴12能够在轴向方向上同步运动。压力传感器14可以为压电式压力传感器或扩散硅式压力传感器，压力传感器14设置于第一连接板17与压触头13之间，通过压触头13压迫待测工件表面反馈的轴向作用力作用于压力传感器14，使其获取压力值。

为了提高获取压力值的准确，需要保证作用于压力传感器14的力为轴向的作用力，因此需要设置导向装置以避免重力或其他环境因素对压力传感器14的干扰。该导向装置可以通过导轨、导杆等方式实现。优选情况下，如图1和图2所示，压触头13固定设置有引导杆131，该引导杆131从压触头13沿轴向方向穿过第一连接板17的引导通孔171，引导杆131与该引导通孔171之间具有间隙。该引导杆131与引导通孔171之间的间隙能够减小该导向结构自身的阻力对测量结果的影响，进一步地，也可以通过将引导杆131与引导通孔171的内表面的摩擦系数减小（如润滑油）的方式实现减小引导杆131与引导通孔171之间的阻力。其中，引导杆131与引导通孔171可以设置有多组，且均匀设置于压力传感器14的周向位置，与压力传感器14的轴向方向平行。优选情况下，引导杆131包括分别位于压力传感器14两侧的两根引导杆。

如图2所示，根据上述压力测量装置，为了增加装置的可靠性，需要对引导杆131进行限位，以避免在安装或运输过程中，压力传感器14损坏。优选情况下，引导杆131伸出于第一连接板17的端部设置有径向尺寸大于引导通孔171的径向尺寸的止挡部132。该止挡部132用于限制引导杆131的轴向移动空间，以尽量避免压力传感器14受到轴向拉力损坏。止挡部132可以与引导杆131一体成型设置，优选情况下，止挡部132与引导杆131可拆卸地安装，方便技术人员更换或维护。

压触头13与引导杆131可以直接连接，也可以通过其他安装件间接固定，以实现压触头13易于更换的目的。如图2所示，优选情况下，两根引导杆通过第二连接板18彼此固定连接，压力传感器14设置在第一连接板17和第二连接板18之间，压触头13可拆卸地设置于第二连接板18背向第一连接板17的侧面。需要更换压触头13时，仅需将其从第二连接板18拆下即可进行更换，压触头13与第二连接板18可以通过螺纹固定，安装结实可靠；也可以通过卡槽固定，有利于手动拆卸安装，提高维护效率。

前文主要对本申请压力测量装置测量压力的部分进行了描述，为实现在测量压力的同时能够监控相应的位移变化，如图1所示，根据上述任一实施方式，压力测量装置还设置有位移测量模块15，用于在压触头13工作时实时测量压触头13的位移。如图1和图3所示，该位移测量模块15包括移动件151、固定件152以及位移传感器153，其中固定件152固定于机架，与上述固定座10的相对位置固定。在压力测量装置工作过程中，移动件151与上述压触头13同步位移，通过设置于移动件151与固定件152之间的位移传感器153获取移动件151与固定件152的相对位移值，该相对位置值也就是压触头13的实时位移值。位移传感器153既可以设置于移动件151，也可以设置于固定件152，该位移传感器153的种类，可根据实际工况需要，选取磁感位移传感器或光感位移传感器或通过物理变形测量位移的传感器等。

在位移监测的过程中，为了保证精确，需要对移动件151与固定件152的相对位移方向进行限定，可以通过导轨或导杆的方式实现。优选情况下，如图3所示，固定件152上设置有第二导轨162，移动件151通过第一连接杆154固定连接于第一连接板17并具有与第二导轨162可滑动地配合的滑动座155。通过导轨配合方式，将移动件151的位移限定在轴向方向，从而避免由于其他环境因素导致位移方向偏移测量结果不准确。而在测量过程中，为了保护位移传感器153，需要对位移过程设置缓冲结构，该缓冲结构。优选情况下，移动件151沿轴向方向向前的端部1551与固定件152之间设置有弹性缓冲件156。该弹性缓冲件156为位移传感器153以及移动件151的移动过程提供了缓冲的力。其中弹性缓冲件156可以为弹簧件、阻尼或非金属弹性材料（橡胶、树脂）制成的衬垫等。进一步地，可以通过在移动件151轴向两端设置限位结构，用于限制移动件151轴向上的位移，该限位结构可以是如挡块的直接限位，也可以是如阻尼的弹性限位。

如图3所示，位移传感器153通过与第一连接杆154间隔地平行延伸且固定于第一连接板17的第二连接杆157而固定安装于移动件151。该第二连接杆157以及第一连接杆154与第一连接板17可以一体制成，优选情况下，第二连接杆157以及第一连接杆154与第一连接板17为可拆卸地安装连接，以方便更换或维护。

固定件152上设置有定位部158，该定位部158与位移传感器153在轴向方向上间隔地彼此相对设置，该定位部158可以与固定件152一体设置，用于配合位移传感器153的检测测量。优选情况下，该定位部158可拆卸或可调整长度，通过更换或调整定位部158，实现方便改变位移测量模块15的量程。位移传感器153通过检测相对于该定位部158的间距来测量移动件151和固定件152之间沿轴向方向的位移距离。

根据本申请优选的实施方式，线性驱动器11提供压力测量装置的驱动力，在滑动杆121的导向作用下，通过驱动轴12控制第一连接板17沿轴向推出，压触头13压迫被测工件表面，并在引导杆131的导向作用下，反馈轴向的压力到压力传感器14，获取压力值。与此同时，连接于第一连接板17的第二连接杆157以及第一连接杆154同步移动，使位移传感器153通过检测相对于定位部158的间距来测量移动件151和固定件152之间沿轴向方向的位移距离。从而使本申请的压力测量装置能够同时获取压触头沿轴向方向所承载的压力载荷与位移，进而实现在测量压力的同时能够监控相应的位移变化。

以上详细描述了本申请的优选实施方式，但是，本申请并不限于上述实施方式中的具体细节，在本申请的技术构思范围内，可以对本申请的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本申请的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本申请对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本申请的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本申请的思想，其同样应当视为本申请所公开的内容。

Claims (10)

1.压力测量装置，其特征在于，该压力测量装置包括：

机架，该机架上固定有固定座（10）；

线性驱动器（11），该线性驱动器（11）固定安装于所述固定座（10）并具有能够线性往复移动的驱动轴（12），所述驱动轴（12）在轴向方向上连接有压触头（13）；和

压力传感器（14），该压力传感器（14）安装在所述驱动轴（12）与压触头（13）之间，用于在所述压触头（13）工作时实时测量所述压触头（13）沿所述轴向方向所承载的压力载荷，其中，

所述压力测量装置还包括用于在所述压触头（13）工作时实时测量所述压触头（13）位移的位移测量模块（15），该位移测量模块包括：

移动件（151），该移动件（151）与所述压触头（13）具有同步的移动；

固定件（152），该固定件（152）固定于所述机架且与所述移动件（151）相对布置；和

位移传感器（153），该位移传感器（153）安装于所述移动件（151）或固定件（152），用于测量所述移动件（151）和固定件（152）之间沿所述轴向方向的距离。

2.根据权利要求1所述的压力测量装置，其特征在于，该压力测量装置包括固定于机架的支撑座（16），该支撑座（16）设置有第一导轨（161）；

所述驱动轴（12）固定设置有滑动杆（121），该滑动杆（121）可轴向滑动地与所述第一导轨（161）相配合。

3.根据权利要求2所述的压力测量装置，其特征在于，所述滑动杆（121）包括分别位于所述驱动轴（12）两侧的两根滑动杆，该两根滑动杆通过与所述驱动轴（12）固定连接的第一连接板（17）而彼此固定，所述压力传感器（14）位于所述第一连接板（17）与压触头（13）之间。

4.根据权利要求3所述的压力测量装置，其特征在于，所述压触头（13）固定设置有引导杆（131），该引导杆（131）从所述压触头（13）沿轴向方向穿过所述第一连接板（17）的引导通孔（171），所述引导杆（131）与该引导通孔（171）之间具有间隙；

所述引导杆（131）包括分别位于所述压力传感器（14）两侧的两根引导杆。

5.根据权利要求4所述的压力测量装置，其特征在于，所述引导杆（131）伸出于所述第一连接板（17）的端部设置有径向尺寸大于所述引导通孔（171）的径向尺寸的止挡部（132）。

6.根据权利要求4所述的压力测量装置，其特征在于，所述两根引导杆通过第二连接板（18）彼此固定连接，所述压力传感器（14）设置在所述第一连接板（17）和第二连接板（18）之间，所述压触头（13）可拆卸地设置于所述第二连接板（18）背向所述第一连接板（17）的侧面。

7.根据权利要求3-6中任意一项所述的压力测量装置，其特征在于，所述固定件（152）上设置有第二导轨（162），所述移动件（151）通过第一连接杆（154）固定连接于所述第一连接板（17）并具有与所述第二导轨（162）可滑动地配合的滑动座（155）。

8.根据权利要求7所述的压力测量装置，其特征在于，所述移动件（151）沿所述轴向方向向前的端部（1551）与所述固定件（152）之间设置有弹性缓冲件（156）。

9.根据权利要求7所述的压力测量装置，其特征在于，所述位移传感器（153）通过与所述第一连接杆（154）间隔地平行延伸且固定于所述第一连接板（17）的第二连接杆（157）而固定安装于所述移动件（151）。

10.根据权利要求9所述的压力测量装置，其特征在于，所述固定件（152）上设置有定位部（158），该定位部（158）与所述位移传感器（153）在轴向方向上间隔地彼此相对设置，所述位移传感器（153）通过检测相对于该定位部（158）的间距来测量所述移动件（151）和固定件（152）之间沿所述轴向方向的位移距离。

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