專利名稱：帶有可將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為可變振幅的往復(fù)運動的驅(qū)動裝置的檢測儀器的制作方法
帶有可將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為可變振幅的往復(fù)運動的驅(qū)動裝置
的檢測儀器本發(fā)明涉及一種靜止或動態(tài)工件的檢測儀器，其包括一固定的主夾鉗裝置，一可 移動的次工件夾鉗裝置，一個可移動夾鉗裝置的驅(qū)動裝置，上述驅(qū)動裝置具有一個搖臂，可 移動夾鉗裝置以可旋轉(zhuǎn)的方式安裝在在上述搖臂上，搖臂的兩端分別連接于可旋轉(zhuǎn)的連接 桿上，上述連接桿的另兩端分別連接于曲柄裝置。檢測儀器基于曲柄裝置產(chǎn)生行程的原理。由于在工件檢測過程中，行程必須持續(xù) 得到控制，因此行程必須是可調(diào)節(jié)，且在運行過程中必須有一個簡單而又盡可能避免磨損 的調(diào)節(jié)方式。英國專利GB450347公開了一種在運行過程中調(diào)節(jié)振幅的儀器。在該發(fā)明涉及的 裝置中，搖臂由兩個凸輪驅(qū)動。凸輪相互間的相位調(diào)節(jié)產(chǎn)生不同的進程，即從0到凸輪運行 兩周。這種裝置的一個缺陷是需要有滑塊。這些滑塊需支持反壓，同時在每一進程都會有 明顯的相對運動，這意味著高磨損。上述基本原理的問題已經(jīng)被認識到，如法國專利FR 1 388 925，其通過以兩個連 接桿與搖臂連接來克服上述問題。然而，這個結(jié)構(gòu)也有缺口，即不能產(chǎn)生所需的較小進程。 這需要一方面“啟動”檢測儀器，否則就不能施加驅(qū)動裝置所需的驅(qū)動能量，以達到樣品需 要的負載，另一方面最小的沖程可能已經(jīng)較大并使樣品超負荷。德國專利DE2900373通過再使用4個連接桿或推桿解決了進程不能設(shè)置為零的問 題。盡管這一裝置使進程可以設(shè)為零，但需要特殊的幾何尺寸。采用了大量的連接和組件 (移動的部件也較多)意味著這種往復(fù)運動的可靠性較差，而這種裝置需多年無故障和無 磨損地運行。因此本發(fā)明的目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡單、低能耗、低磨損的檢測儀器，其進程振幅 可以設(shè)為零到最大值之間，并可在運行過程中得到控制。根據(jù)本發(fā)明的這一目的通過提供上述的檢測儀器來實現(xiàn)，在檢測儀器處于初始位 置時驅(qū)動連接桿從搖臂的端部的相同方向伸出。根據(jù)本發(fā)明的曲柄裝置安裝在搖臂的另一側(cè)。這一安裝意味著連接桿可以通過更 簡單的方式實現(xiàn)從搖臂的端部的相同方向伸出。搖臂從而通過連接桿從兩側(cè)被驅(qū)動，在檢測儀器處于啟動位置時，搖臂兩側(cè)的連 接桿方向一致，即連接桿相對于搖臂的角度一致。根據(jù)本發(fā)明的檢測儀器有一個基本的優(yōu) 點，其只需要止推軸承，而不需要有高磨損率的滑塊。此外，進程可以設(shè)置為零。最后，該儀 器需要的部件不多，僅限于搖臂、兩個連接桿和兩個曲柄裝置。與伺服液動或伺服氣動檢測儀器相比，根據(jù)本發(fā)明的檢測儀器能耗非常低，因為 液動儀器的伺服閥門會有大量的能量損失，導(dǎo)致液動媒介升溫，另需要能量供應(yīng)以使其冷 卻。此外，液動元件必須根據(jù)負載框架和驅(qū)動其工作的液壓缸的上限容量來設(shè)計，導(dǎo)致在中 低負載或檢測偏移的情況下不能高效地工作。相似地，伺服氣動系統(tǒng)的壓縮空氣的效率較 低，主要是因為壓縮機內(nèi)會產(chǎn)生熱量。根據(jù)本發(fā)明的的檢測儀器使用的零件為標準應(yīng)用而量產(chǎn)的零件，且設(shè)計簡單。此外，頻率、負載和距離等檢測參數(shù)的選擇非常靈活，不僅僅限于其他檢測儀器中設(shè)計的共鳴 頻率，由于所有的部件通過撓曲軟軸承或止推軸承互相連接，可以提供有效的控制。往復(fù)檢 測過程中的變量(加速度、施加的力量或距離)可以比具有磁線性驅(qū)動裝置的檢測儀器設(shè) 置為更高的值。由于系統(tǒng)固有的慣性及旋轉(zhuǎn)運動設(shè)計轉(zhuǎn)換為進程的運動，施加力量、延伸率或偏 移等輸入變量的簡單而高效控制的成為可能，包括具有高度非線性施加力量/偏移特征的樣品。為了減小單個部件連接處的負載或為了增大檢測頻率，曲柄裝置設(shè)計帶有可調(diào)節(jié) 的凸輪，尤其是帶有一個雙凸輪。為了實現(xiàn)非常小的振幅，凸輪的旋轉(zhuǎn)可選擇性地設(shè)為上述 小振幅，或者在需要時，通過調(diào)節(jié)凸輪將振幅設(shè)為上述小振幅的兩倍，這種精確調(diào)節(jié)通過曲 柄裝置相互的角度調(diào)節(jié)實現(xiàn)。通過雙凸輪可實現(xiàn)靜態(tài)調(diào)節(jié)，例如通過一個置于另一個內(nèi)部 的雙凸輪的相互調(diào)節(jié)，可設(shè)定零進程。由于部件檢測通常不僅在振幅為零，而且部件還需要通過裝載一定振幅設(shè)定預(yù)應(yīng) 力。驅(qū)動裝置與車架連接，在朝著次夾鉗裝置方向滑動前帶有預(yù)應(yīng)力。這樣可采用以基礎(chǔ) 壓力形式表現(xiàn)的基礎(chǔ)負載，樣品就可以動態(tài)裝載(帶有疊加循環(huán)負載的中進程)。在此施加 的力量可通過如下方式分配其僅處于壓力區(qū)或張力區(qū)或選擇應(yīng)用張力或壓力。根據(jù)本發(fā)明的檢測儀器可進行靜止及運動狀態(tài)下的張力試驗及疲勞檢測。此外， 檢測儀器及驅(qū)動裝置可靈活安裝，可安裝在負載框架內(nèi)或安裝在安裝盤上。另外，通過驅(qū)動馬達間的電子同步，從而實現(xiàn)多個檢測儀器的同步。這一設(shè)計應(yīng)用 于樣品多軸裝載。根據(jù)本發(fā)明，車架可通過機械方式驅(qū)動，例如通過螺紋軸或齒槽，或者液壓驅(qū)動。 為了精確設(shè)定預(yù)應(yīng)力，例如可提供一個特別與樣品連接的裝載電池。本發(fā)明的一個實施例涉及的工件為樣品或液壓缸.通過液壓缸，液壓媒介可應(yīng)用 于外部的樣品，該樣品的裝載帶有可變的內(nèi)部壓力。還可以采用液壓缸將機械驅(qū)動轉(zhuǎn)換成液壓，從而用外部壓力來檢測部件，這種方 式相對于通過液壓單元產(chǎn)生壓力并通過伺服閥門來調(diào)節(jié)的方式能耗更低。另一方面，液壓媒介可傳遞至外部的次液壓缸，從而可裝載較難裝載或體積較大 的部件。通過液壓缸將多個檢測儀器連接起來，將力量傳遞給樣品，在檢測多軸裝載狀態(tài) 時，力量可在不同的方向施加。根據(jù)本發(fā)明的檢測儀器還有其他領(lǐng)域的應(yīng)用，特別包括壓印機、壓平機、泵、振動 篩、振動或其他擺動設(shè)備的檢測儀器等需要在運行過程中調(diào)節(jié)進程振幅的儀器，或上述調(diào) 節(jié)更加有益的儀器。本發(fā)明從屬權(quán)利要求中的其他優(yōu)點、特征和細節(jié)和下列說明，特別是優(yōu)選實施例， 通過附圖詳細說明。附圖中描述及說明書和權(quán)利要求書提及的單個特征單獨或根據(jù)需要的 組合特征均是本發(fā)明的關(guān)鍵特征。


圖1為根據(jù)本發(fā)明的檢測儀器的第一個實施例；圖2為根據(jù)本發(fā)明的檢測儀器的第二個實施例；
圖3為進程為零時驅(qū)動裝置的基本狀態(tài)；圖4為進程為中檔時驅(qū)動裝置的基本狀態(tài)；圖5為進程為最高檔時驅(qū)動裝置的基本狀態(tài)；圖6為雙凸輪不同描述；圖7為驅(qū)動裝置基本狀態(tài)的設(shè)計圖；圖8為根據(jù)本發(fā)明的檢測儀器的另一個實施例。圖1描述了檢測儀器的第一個實施例，整體以10表示，準靜態(tài)進程運動的主驅(qū)動 裝置14，即平均載荷設(shè)定的驅(qū)動裝置，安置于儀器支架12上。主驅(qū)動裝置14通過固定連接 16與力傳感器18連接，其未端與主夾鉗裝置20相連。主夾鉗裝置20與次夾鉗裝置22相 對，次夾鉗裝置通過動態(tài)進程驅(qū)動裝置24驅(qū)動。工件26，尤其是樣品28，被夾于兩個夾鉗 裝置20和22之間。驅(qū)動裝置24為可調(diào)節(jié)并可根據(jù)樣品的尺寸沿著裝載框架30固定。根據(jù)圖2的本發(fā)明的實施例，力傳感器18與機器支架12直接連接，其中次驅(qū)動裝 置24通過主驅(qū)動裝置14沿著機器支架12的裝載框架30移動，從而產(chǎn)生施加于工件26的 預(yù)壓力或壓力。圖3描述了次驅(qū)動裝置24內(nèi)的驅(qū)動裝置32處于啟動位置，即進程為零時的狀態(tài)。 該驅(qū)動裝置32具有搖臂34，次夾鉗裝置22通過撓曲軟軸承(如彈性金屬條)或止推軸承 安裝于搖臂中點36。連接桿42和44分別旋轉(zhuǎn)安裝于搖臂34的另兩端38和40。連接桿 42和44旋轉(zhuǎn)安裝于曲柄裝置46和48。曲柄裝置46和48可按箭頭50的方向旋轉(zhuǎn)，但也 可按箭頭50相反的方向旋轉(zhuǎn)。此外，兩個曲柄裝置46和48也可以不同的方向旋轉(zhuǎn)。如曲柄裝置46和48安裝于搖臂34的不同兩側(cè)或搖臂34的中點36的點對稱位 置，當曲柄裝置46和48旋轉(zhuǎn)時，次夾鉗裝置22靜止不動(零進程)。需要指出的是曲柄裝 置46和48同時旋轉(zhuǎn)并通常以相同的速度旋轉(zhuǎn)。連接桿42和44以相同方向從搖臂34伸 出，意味著角度52和54相同。圖4相似地描述了驅(qū)動裝置32，但曲柄裝置48以順時針(數(shù)學(xué)上的負方向)方向 旋轉(zhuǎn)90度(角56)。如兩個曲柄裝置46和48在該位置同時旋轉(zhuǎn)，次夾鉗裝置22完成一個 擺動進程運動58，例如28mm。在圖5中，曲柄裝置48相對于圖3所示的位置以順時針方向(角度60)旋轉(zhuǎn)180 度。如兩個曲柄裝置46和48為旋轉(zhuǎn)狀態(tài)(箭頭50)，次夾鉗裝置22完成一個進程運動58， 但這相當于最大進程運動，如40mm。很明顯如圖3至5所示，曲柄裝置48相對于曲柄裝置 46的角度調(diào)節(jié)使進程運動58的長度變化得到設(shè)定。在本發(fā)明的一個改進實施例中，曲柄裝 置46也可以調(diào)節(jié)。曲柄裝置46或48旋轉(zhuǎn)可實現(xiàn)簡易調(diào)節(jié)，例如在雙凸輪62的外部設(shè)置曲柄裝置46 或48。圖6為這類雙凸輪62的立體圖，及處于三凸輪的位置。進程調(diào)節(jié)通過次凸輪盤112 以同心形式置于主凸輪盤110的內(nèi)部，journal 64以同心形式置于次凸輪盤112的內(nèi)部。左側(cè)描述的凸輪位置顯示了最大的進程，在該位置時journal 64與雙凸輪62的 中心距離最遠。在右側(cè)描述的凸輪位置中，J0URNAL64正好位于雙凸輪的中心。該位置通 過下列方式實現(xiàn)主凸輪盤110旋轉(zhuǎn)180度，次凸輪盤112保持其alignment。中間圖描述 了中間位置，主凸輪盤110以逆時針方向旋轉(zhuǎn)90度。J0URNAL64的凸輪盤110和112的各 自位置可以通過液壓或機械方式進行設(shè)定。
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如圖7所示，80為曲柄裝置46和48角度調(diào)節(jié)的驅(qū)動裝置，24為產(chǎn)生擺動進程的 次驅(qū)動裝置。圖中還包括驅(qū)動馬達66，如同步馬達或伺服馬達，通過傳動裝置直接或間接驅(qū) 動次曲柄裝置48。主曲柄裝置46通過驅(qū)動裝置68驅(qū)動，如圍繞次曲柄裝置48的帶齒皮帶 70和4個導(dǎo)向滑輪72至78。標記號80為調(diào)節(jié)裝置，如軸驅(qū)動裝置82，其通過車架84在箭 頭86方向進行調(diào)節(jié)。通過調(diào)節(jié)裝置80，與曲柄裝置46和48相對應(yīng)的導(dǎo)向滑輪74和76的 位置被調(diào)節(jié)。由于上述調(diào)節(jié)，曲柄裝置間的相對角度位置通過驅(qū)動裝置在兩個曲柄裝置46 和48之間拉動的距離拉長或縮短而被調(diào)節(jié)。由于兩個導(dǎo)向滑輪74和76在車架移動時同 時被調(diào)節(jié)，圖示例中的驅(qū)動裝置的距離在調(diào)節(jié)時并不會改變，沒有必要因為導(dǎo)向滑輪74和 76的位置變化對驅(qū)動裝置68的張力進行調(diào)節(jié)。圖8為根據(jù)本發(fā)明的檢測儀器的第三個實施例，其中工件26為液壓缸88。液壓 缸88的壓力室90和92通過液壓線100和102與次液壓缸98相連。次液壓缸98作用于 樣品28并轉(zhuǎn)換主液壓缸88產(chǎn)生的進程運動。這樣就可以檢測難以裝載或體積較大的樣品 28。此外，圖8還明示了一個壓力收集裝置104和油箱106。通過磁閥門108可以隔離壓力 收集器和油箱6之間的連接。
權(quán)利要求
一種靜止或動態(tài)工件(26)的檢測儀器(10)，其包括一固定的主夾鉗裝置(20)，一可移動的次工件(26)夾鉗裝置(22)，一個可移動夾鉗裝置(22)的驅(qū)動裝置(32)，上述驅(qū)動裝置(32)具有一個搖臂(34)，可移動夾鉗裝置(22)以可旋轉(zhuǎn)的方式安裝在在上述搖臂上，搖臂的兩端分別連接于可旋轉(zhuǎn)的連接桿(42，44)上，上述連接桿的另兩端分別連接于曲柄裝置(46，48)，其特征在于在檢測儀器(10)處于初始位置時驅(qū)動連接桿(42，44)從搖臂(34)的端部的相同方向伸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的檢測儀器，其特征在于次夾鉗裝置(22)以旋轉(zhuǎn)方式安裝在搖臂 (34)的中點(36)處。
3.根據(jù)前述任一權(quán)利要求的檢測儀器，其特征在于次夾鉗裝置(22)通過撓曲軟軸承 與搖臂(34)中點(36)相連接。
4.根據(jù)前述任一權(quán)利要求的檢測儀器，其特征在于兩個連接桿(42，44)通過撓曲軟軸 承與搖臂(34)的端部相連接。
5.根據(jù)前述任一權(quán)利要求的檢測儀器，其特征在于曲柄裝置(46，48)安裝于搖臂(34) 的兩側(cè)。
6.根據(jù)前述任一權(quán)利要求的檢測儀器，其特征在于曲柄裝置(46，48)各具有一個可調(diào) 節(jié)凸輪。
7.根據(jù)前述任一權(quán)利要求的檢測儀器，其特征在于曲柄裝置(46，48)為雙凸輪(62)。
8.根據(jù)前述任一權(quán)利要求的檢測儀器，其特征在于曲柄裝置(46，48)可以相同或相反 方向旋轉(zhuǎn)。
9.根據(jù)前述任一權(quán)利要求的檢測儀器，其特征在于曲柄裝置(46，48)可通過其各自的 電馬達以相同速度驅(qū)動，兩個曲柄裝置所需相對角度位置可通過電馬達的精確相位調(diào)節(jié)來 進行調(diào)節(jié)。
10.根據(jù)前述任一權(quán)利要求的檢測儀器，其特征在于曲柄裝置(46，48)可通過其各自 的電馬達以不同速度驅(qū)動，相應(yīng)的隨后進程的振幅也將不同。
11.根據(jù)前述任一權(quán)利要求的檢測儀器，其特征在于曲柄裝置(46，48)通過驅(qū)動裝置 (68,70)進行連接，在張力作用下的驅(qū)動裝置(68，70)處于兩個曲柄裝置(46，48)之間部分 的長度可通過改變導(dǎo)向滑輪(74，76)的位置來進行調(diào)節(jié)，這最終導(dǎo)致曲柄裝置(46，48)之 間的角度位置出現(xiàn)變化。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的檢測儀器，其特征在于車架(84)連接可通過機械方式移動，如 通過螺紋軸(82)，或液動或氣動的方式移動，導(dǎo)向滑輪(74，76)的位置也相應(yīng)地改變。
13.根據(jù)前述任一權(quán)利要求的檢測儀器的應(yīng)用，其特征在于工件(26)為樣品(28)或液 壓缸(88)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的檢測儀器，其特征在于液壓缸(88)以液壓方式與置于其外部的 次液壓缸(98)連接。
15.根據(jù)前述任一權(quán)利要求的檢測儀器，其特征在于主夾鉗裝置(20)還與準靜態(tài)驅(qū)動 裝置(14)相連接，其可實現(xiàn)工件(26)相對于次驅(qū)動裝置(24)的移位，從而產(chǎn)生工件(26) 的預(yù)應(yīng)力。
16.根據(jù)前述任一權(quán)利要求的檢測儀器，其特征在于循環(huán)驅(qū)動裝置(32)置于動態(tài)驅(qū)動 單元(24)內(nèi)，準靜態(tài)驅(qū)動裝置(14)與動態(tài)驅(qū)動單元(24)固定連接，靜態(tài)驅(qū)動裝置(14)可改變動態(tài)驅(qū)動單元(24)的位置從而產(chǎn)生工件(26)的預(yù)應(yīng)力，從而動態(tài)驅(qū)動單元(24)的循 環(huán)進程被疊加。
17.根據(jù)前述任一權(quán)利要求的檢測儀器的應(yīng)用，其特征在于多個檢測儀器通過驅(qū)動裝 置(32)的電子同步進行同步使用或特意非同步使用作用于工件(26)或樣品(28)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種靜止或動態(tài)工件的檢測儀器，其包括一固定的主夾鉗裝置，一可移動的次工件夾鉗裝置，一個可移動夾鉗裝置的驅(qū)動裝置，上述驅(qū)動裝置具有一個搖臂，可移動夾鉗裝置以可旋轉(zhuǎn)的方式安裝在在上述搖臂上，搖臂的兩端分別連接于可旋轉(zhuǎn)的連接桿上，上述連接桿的另兩端分別連接于曲柄裝置，當檢測儀器(10)處于初始位置時，驅(qū)動連接桿從搖臂的端部的相同方向伸出。
文檔編號G01N3/08GK101883977SQ200780100268
公開日2010年11月10日 申請日期2007年8月14日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月14日
發(fā)明者弗蘭克·提羅·特勞維恩 申請人:艾西斯機械有限公司