專利名稱：一種振動(dòng)加速度傳感器彈壓機(jī)械手控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及振動(dòng)加速度傳感器數(shù)據(jù)采集一致性和測(cè)點(diǎn)定位技術(shù)，具體是一種 振動(dòng)加速度傳感器彈壓機(jī)械手控制裝置。
背景技術(shù)：
振動(dòng)加速度傳感器用于測(cè)試物體的振動(dòng)信號(hào)，用于振動(dòng)分析，其廣泛應(yīng)用于航空 航天、鐵路、橋梁、建筑、車船、機(jī)械、水利、電力、石油、地質(zhì)、環(huán)保、地震等領(lǐng)域。振動(dòng)加速度傳感器在安裝過(guò)程中，傳感器與被測(cè)試件的表面要清潔、平滑。為了保 證測(cè)量振動(dòng)數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)和真實(shí)反映被測(cè)試件的實(shí)際振動(dòng)情況，一般要求傳感器與結(jié)構(gòu)的連 接必須十分可靠。一般振動(dòng)傳感器的安裝方式包括螺釘安裝、磁力安裝座連接和膠粘劑粘接等方 式。但是，上述安裝方法在使用同一振動(dòng)傳感器連續(xù)測(cè)試相同的被測(cè)試件時(shí)，無(wú)論是安裝時(shí) 間還是安裝位置都存在一定的困難。上述情況在一種典型的應(yīng)用實(shí)例，如汽車變速器裝配 生產(chǎn)線中，需要使用振動(dòng)加速度傳感器測(cè)量變速器振動(dòng)信號(hào)，以進(jìn)一步進(jìn)行振動(dòng)分析和故 障判別。裝配生產(chǎn)線在連續(xù)裝配生產(chǎn)汽車變速器過(guò)程中，需要在綜合性能檢測(cè)試驗(yàn)臺(tái)上，連 續(xù)使用同一振動(dòng)加速度傳感器測(cè)量流水線上新裝配的變速器新產(chǎn)品，因此有必要設(shè)計(jì)一種 機(jī)械手裝置，用于每次當(dāng)流水線上裝配完畢的變速器到達(dá)檢測(cè)試驗(yàn)臺(tái)時(shí)，能夠?qū)⒄駝?dòng)傳感 器可靠地彈壓在變速器殼體上，有效測(cè)量真實(shí)的變速器振動(dòng)信號(hào)，并保證連續(xù)多次測(cè)試結(jié) 果的一致性。目前，國(guó)內(nèi)還沒(méi)有這方面的專利及應(yīng)用案例。而國(guó)外一些發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)有了一些 應(yīng)用，如德國(guó)DISCOM公司、韓國(guó)SignalLink公司的類似產(chǎn)品。但是，尚未檢索到這方面的 國(guó)內(nèi)和國(guó)際專利申請(qǐng)。同時(shí)這些實(shí)際應(yīng)用其技術(shù)內(nèi)容和控制方法都無(wú)相關(guān)文獻(xiàn)可查，其技 術(shù)內(nèi)幕為黑匣子。因此，有必要研制與開(kāi)發(fā)振動(dòng)加速度傳感器彈壓機(jī)械手及控制裝置，研究相應(yīng)的 控制方法與系統(tǒng)，并申請(qǐng)相關(guān)的專利，保護(hù)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。

實(shí)用新型內(nèi)容針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述不足，本實(shí)用新型的目的在于提供一種集成度高、裝 置擴(kuò)展性強(qiáng)、能實(shí)現(xiàn)振動(dòng)傳感器快速裝夾、慢速?gòu)棄?，保證振動(dòng)傳感器連續(xù)采集同一位置數(shù) 據(jù)一致性和采集精度等功能的一種振動(dòng)加速度傳感器彈壓機(jī)械手控制裝置。本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是一種振動(dòng)加速度傳感器彈壓機(jī)械手控制裝置，包 括振動(dòng)加速度傳感器，傳感器支架，導(dǎo)向架，支承架，雙速氣缸，生產(chǎn)線供氣裝置，繼 電器模塊，工控機(jī)，控制按鈕；所述傳感器支架通過(guò)螺栓與振動(dòng)加速度傳感器固接；所述導(dǎo) 向架與傳感器支架固接；所述支承架一端與變速器綜合試驗(yàn)臺(tái)固接，另一端通過(guò)導(dǎo)向架與 傳感器支架、雙速氣缸連接；所述雙速氣缸與傳感器支架連接，用于控制和調(diào)節(jié)機(jī)械手的高速和低速往復(fù)運(yùn)動(dòng)；所述雙速氣缸通過(guò)MV電源供電；所述生產(chǎn)線供氣裝置，用于提供雙速 氣缸動(dòng)力氣源；所述繼電器模塊與雙速氣缸連接，通過(guò)控制雙速氣缸電磁閥、磁開(kāi)關(guān)，實(shí)現(xiàn) 雙速氣缸的控制；所述工控機(jī)與繼電器模塊連接，并通過(guò)繼電器模塊控制雙速氣缸的動(dòng)作； 所述工控機(jī)與數(shù)據(jù)采集卡連接，采集振動(dòng)信號(hào)；所述控制按鈕與繼電器模塊連接，控制雙速 氣缸的裝夾、停止和卸夾。于所述傳感器支架與振動(dòng)加速度傳感器之間設(shè)置有具有吸振功 能的硅膠球。采用雙速氣缸實(shí)現(xiàn)傳感器支架的初始快速伸出、后期慢速?gòu)棄褐帘粶y(cè)點(diǎn)。采 用MV電源為雙速氣缸電磁閥、磁開(kāi)關(guān)供電。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)1、能夠保證采集數(shù)據(jù)一致性和采集精度。針對(duì)某一新型變速器產(chǎn)品，通過(guò)初始自 學(xué)習(xí)后，可以固定雙速氣缸行程大小，能有效地保證每次彈壓位置和彈壓強(qiáng)度的一致性，從 而保證數(shù)據(jù)采集精度的一致性、可靠性和真實(shí)性。2、成本低。本試驗(yàn)臺(tái)采用雙速氣缸實(shí)現(xiàn)振動(dòng)傳感器的快速動(dòng)作和慢速?gòu)棄褐帘粶y(cè) 試件表面，合理利用生產(chǎn)線線體上的工業(yè)氣源，相對(duì)于步進(jìn)電機(jī)、PLC控制系統(tǒng)方式，整體上 造價(jià)較低。3、控制方式簡(jiǎn)便。本試驗(yàn)臺(tái)不是采用價(jià)格較高的PLC控制系統(tǒng)，而是采用性價(jià)比 較高的繼電器模塊控制方式，能夠有效利用用于振動(dòng)分析的工控機(jī)設(shè)備，節(jié)省設(shè)備投資。采 用工控機(jī)軟件編程實(shí)現(xiàn)繼電器模塊對(duì)雙速氣缸的動(dòng)作控制，程序易于維護(hù)和修改。4、易于維護(hù)和保養(yǎng)。采用傳感器支架、導(dǎo)向架等進(jìn)行模塊化連接，可方便更換損壞 部件，設(shè)備選型中使用市場(chǎng)上較易于購(gòu)買的產(chǎn)品，整體易于維修和維護(hù)。同時(shí)方便于傳感器 支架的更換和調(diào)節(jié)。5、本實(shí)用新型的隔振措施，使用硅橡膠球、減震墊等實(shí)現(xiàn)傳感器與變速器等被測(cè) 試體的隔離。

圖1為本實(shí)用新型的振動(dòng)加速度傳感器彈壓機(jī)械手裝置結(jié)構(gòu)框圖；圖2為本實(shí)用新型的振動(dòng)加速度傳感器彈壓機(jī)械手裝置結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本實(shí)用新型的振動(dòng)傳感器支架結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本實(shí)用新型的雙速氣缸氣動(dòng)原理示意圖；圖5為本實(shí)用新型的繼電器模塊電氣控制原理圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述。如圖1、2所示，一種振動(dòng)加速度傳感器彈壓機(jī)械手控制裝置，包括，振動(dòng)加速度傳 感器6，傳感器支架4，導(dǎo)向架，支承架2，雙速氣缸3，生產(chǎn)線供氣裝置，繼電器模塊，工控機(jī)， 控制按鈕；所述傳感器支架4通過(guò)螺栓與振動(dòng)加速度傳感器6固接；所述導(dǎo)向架與傳感器 支架4固接；所述支承架2—端與變速器綜合試驗(yàn)臺(tái)1固接，另一端通過(guò)導(dǎo)向架與傳感器支 架4、雙速氣缸3連接；所述雙速氣缸3與傳感器支架4連接，用于控制和調(diào)節(jié)機(jī)械手的高 速和低速往復(fù)運(yùn)動(dòng)；所述雙速氣缸3通過(guò)MV電源供電，用于提供雙速氣缸3的電磁閥、磁 開(kāi)關(guān)供電；所述生產(chǎn)線供氣裝置，用于提供雙速氣缸3動(dòng)力氣源；所述繼電器模塊與雙速氣缸3連接，通過(guò)控制雙速氣缸3電磁閥、磁開(kāi)關(guān)，實(shí)現(xiàn)雙速氣缸3的控制；所述工控機(jī)與繼電 器模塊連接，并通過(guò)繼電器模塊控制雙速氣缸3的動(dòng)作；所述工控機(jī)與數(shù)據(jù)采集卡連接，采 集振動(dòng)信號(hào)；所述控制按鈕與繼電器模塊連接，控制雙速氣缸3的裝夾、停止和卸夾。于所 述傳感器支架4與振動(dòng)加速度傳感器6之間設(shè)置有具有吸振功能的硅膠球，使得傳感器共 振頻率很小與被測(cè)體振動(dòng)互不干擾。采用雙速氣缸3實(shí)現(xiàn)傳感器支架4的初始快速伸出、 后期慢速?gòu)棄褐帘粶y(cè)點(diǎn)。采用MV電源為雙速氣缸3電磁閥、磁開(kāi)關(guān)供電。如圖2、3、4、5所示，振動(dòng)加速度傳感器6彈壓機(jī)械手控制裝置中設(shè)備選型的理論 計(jì)算依據(jù)如下(1)雙速氣缸3的選擇振動(dòng)傳感器機(jī)械手一方面要滿足工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)快速裝夾、 卸載振動(dòng)傳感器的要求，另一方面由于振動(dòng)加速度傳感器6屬于精密昂貴器件，過(guò)度的沖 擊將降低傳感器使用壽命或造成傳感器損壞，因此設(shè)計(jì)的傳感器機(jī)械手應(yīng)該具有裝夾初期 快速推進(jìn)，后期慢速接觸被測(cè)試件表面的功能，故應(yīng)選擇雙速氣缸3。雙速氣缸3選擇了 SMC公司生產(chǎn)的帶氣緩沖的CQM薄型氣缸，動(dòng)作方式單桿雙作 用，缸徑70mm，最高使用壓力1. OMPa，最低使用壓力0. IMPa，環(huán)境及流體溫度帶磁性開(kāi) 關(guān)-10 +60°C，緩沖兩測(cè)墊緩沖，行程長(zhǎng)度允差:+100畫(huà)，使用活塞速度50 300mm/s。(2)控制模塊的選擇雙速氣缸3的動(dòng)作控制可以考慮使用PLC、繼電器模塊等方 法，根據(jù)機(jī)械手的動(dòng)作復(fù)雜程度和實(shí)際控制點(diǎn)情況，選擇使用性價(jià)比較高的繼電器模塊控 制方法。雙速氣缸3具有6個(gè)控制點(diǎn)，因此選擇6路DI/6路繼電器模塊，型號(hào)為研華 ADAM-6060，具體參數(shù)為光隔離2000VRMS提供缺省和定制的網(wǎng)頁(yè)10/IOOMbps 通信速率I/O類型6路繼電器/6路DI。研華ADAM-6060繼電器模塊的產(chǎn)品特點(diǎn)為ADAM_6060帶有6路隔離數(shù)字量輸入 和6路隔離繼電器通道。數(shù)字量輸入通道接受10 30VDC的輸入，。ADAM-6060繼電器模 塊可以進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，并將配置數(shù)據(jù)保存在EEPROM中。該模塊提供6個(gè)MVAC輸出的A型 繼電器通道。它非常適合開(kāi)關(guān)控制或低壓開(kāi)關(guān)控制。(3)振動(dòng)加速度傳感器6的選擇加速度傳感器有壓電式電荷加速度計(jì)、內(nèi)置電路壓電式加速度計(jì)等多種類型。壓 電式電荷加速度計(jì)應(yīng)用天然晶體和壓電陶瓷材料制造敏感元件，具有良好的性能，其獨(dú)創(chuàng) 的隔離剪切式設(shè)計(jì)大大地減小了周圍環(huán)境對(duì)于加速度計(jì)性能的影響，具有長(zhǎng)時(shí)間的穩(wěn)定 性，并且可在大溫度范圍內(nèi)使用。但其初始的輸出量為電荷量，需要配合電荷放大器使用， 成本相對(duì)較高。但工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境復(fù)雜，存在各種干擾，內(nèi)置電路壓電式加速度計(jì)在長(zhǎng)期使用 中可能會(huì)出現(xiàn)漂移現(xiàn)象，影響測(cè)試性能。因此從性能上考慮，仍選用成本較高的“壓電式電 荷加速度計(jì)”與“電荷放大器”方案。選擇B&K 4393壓電式電荷加速度計(jì)，精度達(dá)到3. lpC/g，最高采集頻率達(dá)到 16. SKHz。(4)支承架 2 [0037]支承架2用于支承氣缸和傳感器支架4。(5)傳感器支架4設(shè)計(jì)在測(cè)試中，B&K 4393壓電式電荷加速度計(jì)被安裝于以硅膠球上，端部接觸變速箱 殼體振動(dòng)。由于自身質(zhì)量小，相對(duì)大的接觸面積及硅膠球的吸振功能，使得其共振頻率很小 與箱體振動(dòng)互不干擾。(6)數(shù)據(jù)采集卡的選擇振動(dòng)信號(hào)的采集卡需要滿足三個(gè)條件，適合的采樣頻率 和精度，具備一定的信號(hào)調(diào)理能力和同步定時(shí)的功能。模擬信號(hào)的采樣頻率由最高轉(zhuǎn)速和 分析的最高階次兩個(gè)參數(shù)決定。對(duì)于聲音和振動(dòng)信號(hào)采集，采樣率根據(jù)以下公式得出采樣 率=2. 56 X最高計(jì)算階次X最高轉(zhuǎn)速(RPM)/60。 內(nèi)置電路式加速度傳感器需要直流供電和抗混疊濾波器兩種信號(hào)調(diào)理功能。階次 分析需要同步采集振動(dòng)信號(hào)與轉(zhuǎn)速時(shí)標(biāo)信號(hào)。基于這三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，選擇了 NI公司產(chǎn)品PCI-4474動(dòng)態(tài)信號(hào)采集卡和NI公司的 PCI-6601計(jì)數(shù)器。(7)氣缸氣動(dòng)控制符號(hào)說(shuō)明和繼電器模塊的輸入輸出地址分配表表1-氣缸氣動(dòng)控制符號(hào)說(shuō)明表
序號(hào)名稱代號(hào)說(shuō)明1五通閥Yl氣缸換向2三通閥Y2高低速切換3氣缸行程Wl磁開(kāi)關(guān)發(fā)出位置檢測(cè)電信號(hào)檢測(cè)磁開(kāi)W權(quán)利要求1.一種振動(dòng)加速度傳感器彈壓機(jī)械手控制裝置，其特征在于包括，振動(dòng)加速度傳感器，傳感器支架，導(dǎo)向架，支承架，雙速氣缸，生產(chǎn)線供氣裝置，繼 電器模塊，工控機(jī)，控制按鈕；所述傳感器支架通過(guò)螺栓與振動(dòng)加速度傳感器固接；所述導(dǎo)向架與傳感器支架固接；所述支承架一端與變速器綜合試驗(yàn)臺(tái)固接，另一端通過(guò)導(dǎo)向架與傳感器支架、雙速氣 缸連接；所述雙速氣缸與傳感器支架連接，用于控制和調(diào)節(jié)機(jī)械手的高速和低速往復(fù)運(yùn)動(dòng)；所述雙速氣缸通過(guò)MV電源供電；所述生產(chǎn)線供氣裝置，用于提供雙速氣缸動(dòng)力氣源；所述繼電器模塊與雙速氣缸連接，通過(guò)控制雙速氣缸電磁閥、磁開(kāi)關(guān)，實(shí)現(xiàn)雙速氣缸的 控制；所述工控機(jī)與繼電器模塊連接，并通過(guò)繼電器模塊控制雙速氣缸的動(dòng)作；所述工控機(jī) 與數(shù)據(jù)采集卡連接，采集振動(dòng)信號(hào)；所述控制按鈕與繼電器模塊連接，控制雙速氣缸的裝夾、停止和卸夾。
2.按權(quán)利要求1所述的振動(dòng)加速度傳感器彈壓機(jī)械手控制裝置，其特征在于于所述 傳感器支架與振動(dòng)加速度傳感器之間設(shè)置有具有吸振功能的硅膠球。
3.按權(quán)利要求1所述的振動(dòng)加速度傳感器彈壓機(jī)械手控制裝置，其特征在于采用雙 速氣缸實(shí)現(xiàn)傳感器支架的初始快速伸出、后期慢速?gòu)棄褐帘粶y(cè)點(diǎn)。
4.按權(quán)利要求1所述的振動(dòng)加速度傳感器彈壓機(jī)械手控制裝置，其特征在于采用MV 電源為雙速氣缸電磁閥、磁開(kāi)關(guān)供電。
專利摘要本實(shí)用新型一種振動(dòng)加速度傳感器彈壓機(jī)械手控制裝置，包括，振動(dòng)加速度傳感器，傳感器支架，導(dǎo)向架，支承架，雙速氣缸，生產(chǎn)線供氣裝置，繼電器模塊，工控機(jī)，控制按鈕；所述傳感器支架通過(guò)螺栓與振動(dòng)加速度傳感器固接；所述導(dǎo)向架與傳感器支架固接；所述支承架一端與變速器綜合試驗(yàn)臺(tái)固接，另一端通過(guò)導(dǎo)向架與傳感器支架、雙速氣缸連接；所述雙速氣缸與傳感器支架連接，所述繼電器模塊與雙速氣缸連接，所述工控機(jī)與繼電器模塊連接，所述工控機(jī)與數(shù)據(jù)采集卡連接，所述控制按鈕與繼電器模塊連接，控制雙速氣缸的裝夾、停止和卸夾。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是能夠保證采集數(shù)據(jù)精度，控制方式簡(jiǎn)便，易于維護(hù)和保養(yǎng)，本實(shí)用新型使用硅橡膠球的隔振措施。
文檔編號(hào)B25J13/00GK201922448SQ20102069377
公開(kāi)日2011年8月10日 申請(qǐng)日期2010年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月31日
發(fā)明者于龍會(huì), 史海波, 周曉鋒, 尚文利, 胡國(guó)良 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所