專利名稱：液壓微行程壓力自動(dòng)精密控制裝置及其使用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于液壓裝置，特別是用于壓力自動(dòng)檢測的精密控制裝置及其使用方法。
壓力自動(dòng)檢測裝置廣泛用于壓力實(shí)驗(yàn)機(jī)上。目前國際上新一代的壓力實(shí)驗(yàn)機(jī)上的液壓裝置，都是利用高精度的液壓閥門來控制油壓與高精度的傳感器配合檢測材料壓應(yīng)力。這種壓力機(jī)的制造成本高，價(jià)格昂貴。而國內(nèi)近年來問世的新型壓力實(shí)驗(yàn)機(jī)是采用大減速比的蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)的機(jī)械式壓力實(shí)驗(yàn)機(jī)。這種壓力機(jī)笨重、傳動(dòng)效率低，機(jī)械磨損大，誤差大。由于新型壓力實(shí)驗(yàn)機(jī)存在上述問題，使國內(nèi)大多數(shù)的壓力實(shí)驗(yàn)機(jī)用戶，例如水泥廠，仍然使用老式的手動(dòng)壓力實(shí)驗(yàn)機(jī)，無法實(shí)現(xiàn)對(duì)壓力與速度變化的恒定控制，檢測結(jié)果的誤差大，不能滿足新的檢測標(biāo)準(zhǔn)要求。
本發(fā)明的目的是提出一種液壓微行程壓力自動(dòng)精密控制裝置及其使用方法的技術(shù)方案，解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問題。
本發(fā)明液壓微行程壓力自動(dòng)精密控制裝置，包括傳遞壓力的液壓缸和與之連通的液壓泵，所述的液壓泵是由活塞與缸筒構(gòu)成的一杵式泵，一杵式泵的電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)由具有高可控性的電機(jī)、大比例減速器及運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)向器構(gòu)成；運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)向器連接減速器和活塞，并將電機(jī)輸出的圓周運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)為活塞的直線運(yùn)動(dòng)。所述的液壓缸可以是由可膨脹伸縮的薄膜作為壓力輸出活塞的薄膜缸；在膜片上設(shè)置有伸縮槽。本發(fā)明還包括壓力傳感器工作平臺(tái)，工作平臺(tái)有與液壓缸體一體連接的支撐工作架，壓力傳感器通過螺桿與工作架移動(dòng)連接；工作架上設(shè)置帶減速器的電機(jī)總成，電機(jī)總成通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與壓力傳感器螺桿驅(qū)動(dòng)連接、構(gòu)成調(diào)整傳感器位置的間隙補(bǔ)償機(jī)構(gòu)；液壓缸活塞出力端面設(shè)置在與壓力傳感器觸頭相對(duì)的工作平臺(tái)臺(tái)面上。本發(fā)明所述的一杵泵高可控性電機(jī)可以是步進(jìn)電機(jī)，運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)向器可以是直線齒條；在齒條箱與一杵泵缸體之間有連接槽架，活塞桿上端露出在連接槽架中，在連接槽架中有液壓油。本發(fā)明所述的液壓缸出力活塞的行程距離不大于5毫米。
本發(fā)明所述控制裝置用于的材料壓力檢測方法，其步驟是首先將檢測的材料試塊無間隙地放置在液壓缸的出力活塞與位置鎖定的壓力傳感器之間；然后開動(dòng)一杵泵電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，通過一杵泵的活塞，將壓力油注入液壓缸，使出力活塞勻速移動(dòng)對(duì)試塊施壓，傳感器記錄下時(shí)間及壓力變化數(shù)據(jù)；當(dāng)材料試塊在壓力下崩塌時(shí)，傳感器記錄下壓力及施壓時(shí)間信號(hào)，并終止檢測；然后壓力傳感器復(fù)位，一杵式泵復(fù)位，準(zhǔn)備下一次檢測。
本發(fā)明方法可以用電腦輸出信號(hào)操縱驅(qū)動(dòng)一杵泵的電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和控制壓力傳感器位置的間隙補(bǔ)償機(jī)構(gòu)的啟動(dòng)、止動(dòng)及正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)，并用電腦軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)傳感器信號(hào)的記錄、分析，及對(duì)上述檢測過程的控制。
本發(fā)明具有突出的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著的進(jìn)步。
本發(fā)明采用微行程壓力檢測原理設(shè)計(jì)的微行程壓力檢測構(gòu)造是現(xiàn)有技術(shù)所沒有的。在這一嶄新的設(shè)計(jì)思想指導(dǎo)下，本發(fā)明采用高可控性電機(jī)與大比例減速器配合，將液壓缸出力活塞的行程放大實(shí)施精密控制，使壓力自動(dòng)精密控制裝置的結(jié)構(gòu)簡單，而檢測精度高。
根據(jù)上述設(shè)計(jì)思想，本發(fā)明可以使用步進(jìn)電機(jī)或者伺服電機(jī)為動(dòng)力，具有輸出精度高及可控性高的特點(diǎn)，配合使用大比例減速器傳遞和放大出力，使出力可以達(dá)到數(shù)百噸；并同時(shí)放大了對(duì)出力的可控范圍，使電腦更容易實(shí)現(xiàn)高精度的控制。
本發(fā)明使用一杵專用液壓定量伺服泵傳遞力，具有流量小、平穩(wěn)、無脈動(dòng)、無噪聲的特點(diǎn)，在根本上克服了傳統(tǒng)液壓系統(tǒng)大滯后性的缺點(diǎn)，并可提供無脈動(dòng)的輸出壓力。
本發(fā)明在壓力機(jī)上使用薄膜缸最終出力，具有出力大、體積小、不漏油和成本低、耐用的特點(diǎn)。
本發(fā)明在傳感器工作平臺(tái)上設(shè)置了間隙補(bǔ)償機(jī)構(gòu)，可以排除與高精度檢測無關(guān)的空駛行程，實(shí)現(xiàn)微行程精密控制。
本發(fā)明的實(shí)施例如附圖所示

圖1是本發(fā)明應(yīng)用于壓力實(shí)驗(yàn)機(jī)的構(gòu)造示意圖；圖2是圖1一杵泵局部方法示意圖；圖3是圖1液壓缸與頂塊的局部構(gòu)造示意圖。圖中的標(biāo)號(hào)表示1、液壓缸支架，2、缸體，3、上環(huán)，4、工作臺(tái)立柱，5、試塊，6、專用夾具，7、傳感器，8、托板，9、螺桿，10、上梁，11、大齒輪，12、小齒輪，13、帶減速器的電機(jī)總成，14、齒條，15、減速齒輪組，16、步進(jìn)電機(jī)，17、聯(lián)結(jié)架，18、一杵泵缸筒，19、小活塞，20、聯(lián)結(jié)頭，21油管，22、上頂塊，23、油封，24、膜片，25、壓力油。
結(jié)合實(shí)施例附圖對(duì)本發(fā)明加以具體說明本實(shí)施例是一臺(tái)使用本發(fā)明裝置的水泥壓應(yīng)力試驗(yàn)機(jī)。液壓缸體2安置在支架1上。缸體的結(jié)構(gòu)見附圖3，壓力油25通過油管21注入在缸體2的油槽中，膜片24被上環(huán)3和油封23密封壓合在缸體2的油槽上；膜片24上設(shè)置了伸縮槽，伸縮槽的作用是給膜片膨脹一個(gè)伸縮量，在膜片受壓膨脹或收縮時(shí)，使膜片不會(huì)產(chǎn)生反復(fù)拉伸和縮折而改變物理特性，保護(hù)膜片不被折損。上環(huán)3可以是法蘭圈，上頂塊22疊壓在膜片24上，嵌在上環(huán)3內(nèi)，其滑軌的行程就是圖3中上環(huán)3與上頂塊22之間的垂直間隙。如圖2所示，液壓泵是一杵泵18，泵中的活塞19通過活塞桿與齒條14連接，步進(jìn)電機(jī)16通過減速齒輪組15與齒條14驅(qū)動(dòng)連接。在步進(jìn)電機(jī)箱與一杵泵缸體18之間有聯(lián)結(jié)架17，活塞19的活塞桿上端露出在聯(lián)結(jié)架17中，在聯(lián)結(jié)架17中保持一定量兼具密封作用的潤滑油。一杵泵缸體18和油管21之間用聯(lián)結(jié)頭20聯(lián)結(jié)。如圖1所示，在實(shí)驗(yàn)機(jī)臺(tái)上有傳感器工作平臺(tái)，是由立柱4、上梁10、托板8和螺桿9構(gòu)成立柱4與上梁10構(gòu)成支撐桁架，螺桿9懸掛連接傳感器7，托板8安置間隙補(bǔ)償機(jī)構(gòu)的電機(jī)總成13和由大齒輪11、小齒輪12組成的螺桿9驅(qū)動(dòng)齒輪組。在上頂塊22與傳感器7之間設(shè)置試塊的專用夾具6，在夾具6中放置試塊5。
本事實(shí)例的使用方法是將試塊5放置在夾具6中，夾具6放置在上頂塊22與傳感器7之間，先起動(dòng)間隙補(bǔ)償機(jī)構(gòu)，使傳感器7與夾具6之間沒有間隙，鎖定傳感器7的位置。起動(dòng)步進(jìn)電機(jī)16，通過減速器15驅(qū)動(dòng)齒條14，推動(dòng)一杵泵18中的活塞19，壓力油25進(jìn)入液壓缸2中使膜片24膨脹，擠壓上頂塊22在上環(huán)3內(nèi)環(huán)的行程滑軌中上升、通過夾具6對(duì)試塊5施壓，傳感器記錄壓力和時(shí)間變化的數(shù)據(jù)。當(dāng)試塊崩塌時(shí)，傳感器給出信號(hào)，電腦輸出指令使步進(jìn)電機(jī)止動(dòng)，終止檢測。同時(shí)起動(dòng)間隙補(bǔ)償機(jī)構(gòu)繼續(xù)使傳感器7向下移動(dòng)，通過夾具6擠壓上頂塊22使其復(fù)位，使壓力油回到一杵泵18中，在液壓缸恢復(fù)準(zhǔn)備工作狀態(tài)時(shí)，傳感器或者液壓缸給出信電腦輸出指令號(hào)使間隙補(bǔ)償機(jī)構(gòu)反轉(zhuǎn)，提升傳感器至準(zhǔn)備工作狀態(tài)。
上述工作過程均可由電腦實(shí)現(xiàn)操縱，并用電腦軟件控制全過程，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測。
本實(shí)施例壓力實(shí)驗(yàn)機(jī)的應(yīng)用主要是針對(duì)檢測脆性材料的壓應(yīng)力，在水泥、玻璃、陶瓷等類產(chǎn)品的生產(chǎn)和應(yīng)用領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。本發(fā)明可以根據(jù)實(shí)際需要設(shè)計(jì)使用一臺(tái)或多臺(tái)一杵式泵，以增加液壓缸的出力或增大出力活塞的有效工作行程，因此對(duì)一切壓力檢測裝置都具有提高控制精度的應(yīng)用價(jià)值。
權(quán)利要求
1.一種液壓微行程壓力自動(dòng)精密控制裝置，包括傳遞壓力的液壓缸和與之連通的液壓泵，其特征在于液壓泵是由活塞與缸筒構(gòu)成的一杵式泵，一杵式泵的電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)由具有高可控性的電機(jī)、大比例減速器及運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)向器構(gòu)成；運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)向器連接減速器和活塞，并將電機(jī)輸出的圓周運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)為活塞的直線運(yùn)動(dòng)。
2.如權(quán)利要求1所述的控制裝置，其特征在于所述的液壓缸是由可膨脹伸縮的薄膜作為壓力輸出活塞的薄膜缸。
3.如權(quán)利要求1所述的控制裝置，其特征在于在膜片上設(shè)置有伸縮槽。
4.如權(quán)利要求1所述的控制裝置，其特征在于還包括壓力傳感器工作平臺(tái)，工作平臺(tái)有與液壓缸體一體連接的支撐工作架，壓力傳感器通過螺桿與工作架移動(dòng)連接；工作架上設(shè)置帶減速器的電機(jī)總成，電機(jī)總成通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與壓力傳感器螺桿驅(qū)動(dòng)連接、構(gòu)成調(diào)整傳感器位置的間隙補(bǔ)償機(jī)構(gòu)；液壓缸活塞出力端面設(shè)置在與壓力傳感器觸頭相對(duì)的工作平臺(tái)臺(tái)面上。
5.如權(quán)利要求1所述的控制裝置，其特征在于所述的一杵泵電機(jī)是步進(jìn)電機(jī)，運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)向器是直線齒條；在齒條箱與一杵泵缸體之間有連接槽架，活塞桿上端露出在連接槽架中，在連接槽架中有液壓油。
6.如權(quán)利要求1所述的控制裝置，其特征在于所述的液壓缸出力活塞的行程距離不大于5毫米。
7.一種使用權(quán)利要求1或2或3或4或5或6所述控制裝置的材料壓力檢測方法，其步驟是首先將檢測的材料試塊無間隙地放置在液壓缸的出力活塞與位置鎖定的壓力傳感器之間；然后開動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，通過一杵泵的活塞，將壓力油注入液壓缸，使出力活塞勻速移動(dòng)對(duì)試塊施壓，傳感器記錄下時(shí)間及壓力變化數(shù)據(jù)；當(dāng)材料試塊在壓力下崩塌時(shí)，傳感器記錄下壓力及施壓時(shí)間信號(hào)，并終止檢測；最后將壓力傳感器復(fù)位，一杵式泵復(fù)位；用電腦輸出信號(hào)操縱驅(qū)動(dòng)一杵泵的電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和控制壓力傳感器位置的間隙補(bǔ)償機(jī)構(gòu)的啟動(dòng)、止動(dòng)及正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)，并用電腦軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)傳感器信號(hào)的記錄、分析，及對(duì)上述檢測過程的控制。
全文摘要
一種液壓微行程壓力自動(dòng)精密控制裝置,包括傳遞壓力的液壓缸和與之連通的液壓泵,其特征在于液壓泵是由活塞與缸筒構(gòu)成的一杵式泵,一杵式泵的電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)由具有高可控性的電機(jī)、大比例減速器及運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)向器構(gòu)成;運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)向器連接減速器和活塞,并將電機(jī)輸出的圓周運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)為活塞的直線運(yùn)動(dòng)。
文檔編號(hào)F15B15/00GK1384292SQ01115559
公開日2002年12月11日 申請(qǐng)日期2001年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2001年4月28日
發(fā)明者王先越 申請(qǐng)人:王先越