專利名稱：彈簧測試儀信號(hào)采集裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于彈簧檢測裝置，具體涉及一種彈簧測試儀信號(hào)采集裝置。
背景技術(shù)：
鐵路車輛用制動(dòng)閥圓柱形彈簧是火車剎車系統(tǒng)中的重要部件，它的完好性是火車安全制動(dòng)的重要保證，因此必須定期對每輛列車上的所有制動(dòng)閥彈簧進(jìn)行性能檢測。
目前，鐵路車輛制動(dòng)閥用彈簧測試儀主要分為手動(dòng)和自動(dòng)兩種。手動(dòng)彈簧測試儀用手壓操作桿，用眼睛讀數(shù)據(jù)，人工紀(jì)錄、判別彈簧性能。由于人為因素多，測試精度低，人員勞動(dòng)強(qiáng)度大，數(shù)據(jù)紀(jì)錄、保存、查詢都不方便，同時(shí)也不便于管理。自動(dòng)彈簧測試儀這類檢測裝置采用微機(jī)或單片機(jī)控制，各自的測試方式和實(shí)現(xiàn)手段不盡相同，這既體現(xiàn)在機(jī)械結(jié)構(gòu)方面，也體現(xiàn)在電路結(jié)構(gòu)方面，從實(shí)際使用情況看，彈簧的檢測精確度和準(zhǔn)確度還有待進(jìn)一步提高。另外，控制部分的位移量采集子系統(tǒng)制作成本較高，使用不經(jīng)濟(jì)。

發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型主要解決的技術(shù)問題是提高彈簧檢測的精確度和準(zhǔn)確度，能夠?qū)﹁F路車輛制動(dòng)閥彈簧自動(dòng)檢測判斷，且結(jié)構(gòu)緊湊，制作成本低。
彈簧測試儀信號(hào)采集裝置包括位移傳感器、壓力傳感器和機(jī)械部分，其中位移傳感器采用光柵計(jì)數(shù)器，光柵計(jì)數(shù)器由光柵輪、發(fā)光二極管和光敏三極管組成，其光柵輪軸與可控步進(jìn)電機(jī)軸同心連接，發(fā)光二極管和光敏三極管分別設(shè)置在光柵輪的上下方；機(jī)械部分由可控步進(jìn)電機(jī)、空心傳動(dòng)軸、絲杠螺母、導(dǎo)套、支撐組件、上下砧板組成，空心傳動(dòng)軸通過上、下軸承裝在導(dǎo)套內(nèi)，導(dǎo)套上端與步進(jìn)電機(jī)外殼座固定，側(cè)面通過支撐組件與裝置的立柱固定連接；空心傳動(dòng)軸上端通過聯(lián)軸器與步進(jìn)電機(jī)軸固定連接，下端固定有絲杠螺母，與絲杠螺母相匹配的滾珠絲杠垂直設(shè)置在空心傳動(dòng)軸中心，滾珠絲杠的下端固定有上砧板。
工作過程將被測彈簧置于上、下砧板之間，啟動(dòng)步進(jìn)電機(jī)，由電機(jī)軸帶動(dòng)空心軸與絲杠螺母組成正(反)旋轉(zhuǎn)主軸，絲杠與上砧板在旋轉(zhuǎn)主軸的驅(qū)動(dòng)下，做垂直上下運(yùn)動(dòng)，向彈簧施加壓力或拉力。
在施壓過程中，位于下砧板下方的壓力傳感器，將彈簧受到的壓力或拉力傳至控制板進(jìn)行處理，得出被測彈簧軸向所受的壓力；與步進(jìn)電機(jī)同軸的光柵輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，產(chǎn)生光脈沖信號(hào)，光敏三極管將光脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后傳輸給計(jì)算機(jī)，在軟件的支持下，光柵計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)了彈簧軸向位移量的精確測量。
本實(shí)用新型采用可控步進(jìn)電機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)正反轉(zhuǎn)微進(jìn)給；采用光柵計(jì)數(shù)器光信號(hào)分辨率高，可以利用光電轉(zhuǎn)換精確地記錄被測彈簧拉伸與壓縮的位移過程；采用滾珠絲杠垂直運(yùn)動(dòng)無間隙，將定軸旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)與直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)巧妙地組合在一起，無回轉(zhuǎn)角損失，顯著提高了彈簧檢測的精確度和準(zhǔn)確度，為鐵路車輛制動(dòng)閥彈簧自動(dòng)檢測判斷提供了可靠的信號(hào)采集裝置。該裝置結(jié)構(gòu)緊湊，外形美觀，操作簡單，智能化程度高，制作成本低，其中位移量采集部分的制作成本僅為同類裝置的十分之一，市場前景廣闊。
(四)


圖1為彈簧測試儀信號(hào)采集裝置結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為光柵計(jì)數(shù)器安裝示意圖。
(五)實(shí)施方式如圖1所示，彈簧測試儀信號(hào)采集裝置的立柱7設(shè)置在底板2上，立柱底部裝有絲圈5，通過連接螺栓3緊固絲圈2，將立柱3與底板2固定。在底板2上面裝有底罩4，下面設(shè)置絕緣膠板1。
空心傳動(dòng)軸19通過聯(lián)軸器與步進(jìn)電機(jī)軸連接。聯(lián)軸器是由聯(lián)軸節(jié)17和聯(lián)軸節(jié)箍18組成，開口的聯(lián)軸節(jié)套裝在步進(jìn)電機(jī)軸上，其下端面與空心傳動(dòng)軸固定連接；聯(lián)軸節(jié)箍套裝在開口的聯(lián)軸節(jié)上，通過螺栓將聯(lián)軸節(jié)和步進(jìn)電機(jī)軸緊固在一起。
空心傳動(dòng)軸19通過上、下軸承25裝在導(dǎo)套23內(nèi)，位于上部的軸承上端設(shè)有軸向調(diào)整螺母20，位于下部的軸承下端裝有緊固螺母26，兩軸承之間裝有軸承隔套24。
滾珠絲杠28設(shè)置在空心傳動(dòng)軸19中心，絲杠螺母27與空心傳動(dòng)軸19下端固定連接；滾珠絲杠28的下端固定有上砧板32、過渡法蘭31和飾套29，飾套29套裝在導(dǎo)套23上，飾套29下端與過渡法蘭31固定連接，過渡法蘭31與上砧板32固定連接。當(dāng)絲杠螺母27隨空心傳動(dòng)軸19正反旋轉(zhuǎn)時(shí)，帶動(dòng)滾珠絲杠、上砧板及飾套29同步垂直上下位移。由于飾套29與導(dǎo)套23之間為滑鍵配合，工作過程中，所有零部件不外露，外觀整潔、漂亮、安全。
下砧板6位于底座2上，壓力傳感器設(shè)置在下砧板下方，當(dāng)彈簧受到壓力或拉力時(shí)，通過壓力傳感器將信號(hào)傳至控制板進(jìn)行處理，得出被測彈簧軸向所受的壓力。
導(dǎo)套23上端與步進(jìn)電機(jī)外殼座固定，側(cè)面通過支撐組件與裝置的立柱7固定連接。所述的支撐組件包括外套筒11、連接管9與緊固件，外套筒11上部裝有支座22、卡環(huán)21，底部固定有導(dǎo)向支座30，導(dǎo)套23的法蘭圈與支座22固定；在外套筒11的側(cè)面固定有上、下兩個(gè)連接管，通過螺栓12、螺母8與立柱7固定連接，連接處裝有半圓弧墊10，外套筒與立柱之間的連接管上裝有飾套13。在立柱7和外套筒11的上端均裝有上罩14。
本實(shí)用新型位移傳感器1 5采用光柵計(jì)數(shù)器，光柵計(jì)數(shù)器安裝在步進(jìn)電機(jī)16的上方，如圖2所示，光柵輪35通過螺母34和墊圈33與芯軸39固定，芯軸39與步進(jìn)電機(jī)軸40固定連接，發(fā)光二極管38和光敏三極管37固定在計(jì)數(shù)器的支架36上。當(dāng)步進(jìn)電機(jī)順(逆)時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)光柵輪旋轉(zhuǎn)的同時(shí)也帶動(dòng)滾珠絲杠與上砧板作垂直上下運(yùn)動(dòng)。上砧板運(yùn)動(dòng)的行程與光柵輪旋轉(zhuǎn)所走的光柵數(shù)成固定的對應(yīng)關(guān)系，從而可以精確地定位被測彈簧在拉伸與壓縮的過程中，各個(gè)位置的高度與其在該點(diǎn)所受到的負(fù)荷，最后根據(jù)采集到的多組數(shù)據(jù)計(jì)算出彈簧的自由高h(yuǎn)和倔強(qiáng)系數(shù)k。
本實(shí)用新型所采用的光柵計(jì)數(shù)器位移測試范圍0—100mm最小量度0.1mm；所采用的壓力傳感器壓力測試范圍0一300N最小量度0.01N。
權(quán)利要求1.一種彈簧測試儀信號(hào)采集裝置，包括位移傳感器、壓力傳感器和機(jī)械部分，其特征在于位移傳感器采用光柵計(jì)數(shù)器，光柵計(jì)數(shù)器由光柵輪、發(fā)光二極管和光敏三極管組成，其光柵輪軸與可控步進(jìn)電機(jī)軸同心連接，發(fā)光二極管和光敏三極管分別設(shè)置在光柵輪的上下方；機(jī)械部分由可控步進(jìn)電機(jī)、空心傳動(dòng)軸、絲杠螺母、導(dǎo)套、支撐組件、上下砧板組成，空心傳動(dòng)軸通過上、下軸承裝在導(dǎo)套內(nèi)，導(dǎo)套上端與步進(jìn)電機(jī)外殼座固定，側(cè)面通過支撐組件與裝置的立柱固定連接；空心傳動(dòng)軸上端通過聯(lián)軸器與步進(jìn)電機(jī)軸固定連接，下端固定有絲杠螺母，與絲杠螺母相匹配的滾珠絲杠垂直設(shè)置在空心傳動(dòng)軸中心，滾珠絲杠的下端固定有上砧板。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的彈簧測試儀信號(hào)采集裝置，其特征在于上述聯(lián)軸器是由聯(lián)軸節(jié)和聯(lián)軸節(jié)箍組成，開口的聯(lián)軸節(jié)套裝在步進(jìn)電機(jī)軸上，其下端面與空心傳動(dòng)軸固定連接；聯(lián)軸節(jié)箍套裝在開口的聯(lián)軸節(jié)上，通過螺栓將聯(lián)軸節(jié)和步進(jìn)電機(jī)軸緊固在一起。
專利摘要一種彈簧測試儀信號(hào)采集裝置，包括位移傳感器、壓力傳感器和機(jī)械部分，位移傳感器采用光柵計(jì)數(shù)器。測量時(shí)被測彈簧置于上、下砧板之間，由電機(jī)軸帶動(dòng)空心軸與絲杠螺母組成正(反)旋轉(zhuǎn)主軸，滾珠絲杠與上砧板在旋轉(zhuǎn)主軸的驅(qū)動(dòng)下，做垂直上下運(yùn)動(dòng)，向彈簧施加壓力或拉力。位于下砧板下方的壓力傳感器，將彈簧受到的壓力或拉力傳至控制板進(jìn)行處理，得出被測彈簧軸向所受的壓力；與步進(jìn)電機(jī)同軸的光柵輪旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生光脈沖信號(hào)，光敏三極管將光脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后傳輸給計(jì)算機(jī)，實(shí)現(xiàn)彈簧軸向位移量的精確測量。該裝置結(jié)構(gòu)緊湊，外形美觀，操作簡單，智能化程度高，制作成本低，其中位移量采集部分的制作成本僅為同類裝置的十分之一，市場前景廣闊。
文檔編號(hào)B61H11/00GK2581974SQ02289628
公開日2003年10月22日 申請日期2002年12月2日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月2日
發(fā)明者袁兵, 程鵬飛, 侯繼平 申請人:太原太岳電子技術(shù)開發(fā)公司