一种控制集成化的应力加载装置的制作方法

本实用新型涉及应力腐蚀试验设备技术领域，特别涉及一种控制集成化的应力加载装置。

背景技术：

应力腐蚀试验设备是市场新兴的一种材料测试设备，可进行腐蚀疲劳、慢应变速率拉伸、应力腐蚀裂纹扩展等试验，对于不同的试验形式，其加载方式大致相同。为了加载装置的单元化和系列化，单独研发一种可用于应力腐蚀试验设备上的加载单元是非常有必要的。

目前试验机行业有一种伺服驱动加载器，其专利号为201220551645.0。其主要结构为：伺服电机、行星轮减速机、第一安装套、深沟球轴承、导向光轴、直线轴承、负荷传感器、安装板、第二安装套、导向板、滚珠丝杠螺母、推力球轴承、轴承座、滚珠丝杠。伺服电机与行星轮减速机的输入端连接，行星轮减速机安装在第一安装套上，行星轮减速机的输出轴与滚珠丝杠连接；第一安装套固定在轴承座上，滚珠丝杠通过推力球轴承和深沟球轴承固定在轴承座上；滚珠丝杠螺母固定在第二安装套上，第二安装套和导向板连接，导向板上固定有至少两只直线轴承；负荷传感器安装在导向板上，伺服电机的转动驱动负荷传感器的直线移动。

上述伺服驱动加载器存在以下缺陷：

1、整个结构为加载单元的执行部分，其控制部分和参数采集部分没有集成在加载器中，势必要单独做一个控制模块安放在主机以外的地方，不能有效利用设备空间。而且，控制模块和加载器的连线将会过于繁杂冗长，不易布置。对于控制伺服电机的连线来说，也增大了产生电磁干扰的几率，且容易出现信号延迟和失真的现象。

2、结构使用导向板、导向光轴和直线轴承进行导向，由于直线轴承至少要使用两个，且都固定在导向板的轴承孔内，安装时没有调节余量，势必会对导向板、安装板和轴承座的加工精度有较高要求，否则会出现安装困难或摩擦阻力增大的现象。

3、滚珠丝杠采用两件推力球轴承和一件深沟球轴承进行固定和导向，占用了较大的安装空间。

4、整体结构没有外壳保护，对于滚珠丝杠和直线轴承来讲，容易进入灰尘杂质磨损其内部精密部件，减少使用寿命或直接造成损坏。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种控制集成化的应力加载装置，以解决现有的应力腐蚀试验设备上使用的加载单元由于大多将控制部分单独放置在控制柜里，执行部分上各种控制线和信号线都要引出至控制柜，所导致的接线麻烦、不易布置、影响美观的问题。

本实用新型的第二目的在于提供一种控制集成化的应力加载装置，以解决现有的应力腐蚀试验设备上的伺服系统的伺服驱动器和伺服电机之间连接线加长，而连接线过长造成信号衰减，并且伺服驱动器和伺服电机之间的动力线过长会造成产生较强的电磁干扰，影响小信号测量的精度的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种控制集成化的应力加载装置，包括外罩，所述外罩内设有电气控制组件及传动组件，所述电气控制组件包括控制器及与所述控制器相连的伺服电机驱动器，所述传动组件包括伺服电机、减速机、滚珠丝杠及导套，所述伺服电机驱动器与所述伺服电机相连，所述伺服电机与所述减速机相连，所述减速机的输出加载在所述滚珠丝杠上，所述导套设置于所述滚珠丝杠的螺母上，所述导套用于与导向装置配合以为所述滚珠丝杠导向。

较佳地，所述外罩内还设置有固定板，所述固定板与若干立柱连接成稳固的刚性体，所述固定板上方安装有安装套，所述控制器、伺服电机驱动器、伺服电机及减速机设置于所述安装套上方，所述滚珠丝杠的一端位于所述安装套上方，另一端穿过所述安装套后与所述导套相连。

较佳地，还包括安装在所述固定板上的平板，所述平板将所述外罩内的空间分为上下两个部分，并用于承载所述控制器、伺服电机驱动器。

较佳地，还包括角接触球轴承，所述角接触球轴承设置于轴承座内，所述轴承座安装在安装套的下方，所述角接触球轴承用于对所述减速机与所述滚珠丝杠的连接处进行定位和支撑。

较佳地，所述角接触球轴承的上端通过双螺母锁紧在滚珠丝杠上。

较佳地，所述导向装置包括导轨及滑块，所述导轨固定在所述外罩内，所述导套外侧与所述滑块的一侧相固连，所述滑块的另一侧与所述导轨滑动配合。

较佳地，所述导套外侧设置有铣出的平面，所述滑块固定安装在所述平面上。

较佳地，所述外罩的下部包括一安装板，所述安装板用于将本应力加载装置安装到主机上。

较佳地，还包括负荷传感器，所述负荷传感器设置于导套的底端。

较佳地，所述外罩的外部设置有电源开关旋钮、电源指示灯、上下限位指示灯、标尺及指针中的一个或多个。

本实用新型装置具有以下有益效果：

1、电气控制模块集成安装在应力加载单元之中，解决了连线困难和控制线信号延迟、失真、容易被干扰的问题。

2、极大地缩短了伺服驱动器和伺服电机之间的动力连接线，减小了动力线工作时对外产生的电噪声。

3、使用一对角接触球轴承对滚珠丝杠进行定位和固定，极大的节省了安装空间。

4、滚珠丝杠的螺母使用滚珠直线导轨的方式防转，安装时其前后、左右方向皆可调节，易于安装定位。

5、应力加载单元设置电源开关和指示灯，方便使用和观察，以及出现紧急情况时及时停电检查。

6、外罩上安装标尺和指针，方便实验员上下调节丝杠螺母，保证试验时试样有足够的变形空间。

7、四周安装保护罩，不仅阻止了灰尘和杂质进入结构内部，更始整个应力加载单元的外形美观大方，整体性更强。

附图说明

图1为本实用新型优选实施例提供的控制集成化的应力加载装置组成结构图；

图2为本实用新型优选实施例提供的控制集成化的应力加载装置外部结构图。

标号说明：1-外罩；2-伺服电机驱动器；3-减速机；4-安装套；5-双螺母；6-固定板；7-轴承座；8-滚珠丝杠；9-立柱；10-导套；11-负荷传感器；12-安装板；13-滑块；14-导轨；15-角接触球轴承；16-平板；17-控制器；18-伺服电机；19-电源指示灯；20-电源开关旋钮；21-上下限位指示灯；22-标尺和指针模块。

具体实施方式

为更好地说明本实用新型，兹以一优选实施例，并配合附图对本实用新型作详细说明，具体如下：

如图1所示，本实施例提供的一种控制集成化的应力加载装置，包括外罩1，外罩1内设有电气控制组件及传动组件，其中，电气控制组件包括控制器17及与控制器17相连的伺服电机驱动器2，传动组件包括伺服电机18、减速机3、滚珠丝杠8及导套10，伺服电机驱动器2与伺服电机18相连，伺服电机18与减速机3相连，减速机3的输出加载在滚珠丝杠8上，导套10设置于滚珠丝杠8的螺母上，导套10用于与导向装置配合以为滚珠丝杠8导向。这样，当伺服电机驱动滚珠丝杠转动时，丝杠螺母在导套的限制下，与导向装置配合运动。这种设置方式提高了滚珠丝杠8的工作稳定性，实现了直线加载的功能。

本实施例的应力加载装置通过将电气控制组件集成安装在应力加载装置之中，配合传动组件实现应力加载的功能，同时，这种集成安装的方式解决了现有的应力加载单元中控制部分和参数采集部分分开安装造成的连线冗长、不易布置的问题。极大地缩短了伺服驱动器和伺服电机之间的动力连接线，减小了动力线工作时对外产生的电噪声。

本实施例中，外罩1内还设置有固定板6，固定板6与4个立柱9连接成稳固的刚性体，以便于支撑及固定装置内的各部分部件及结构。其中，固定板6的上方安装有安装套4，伺服电机18及减速机3设置于安装套4的上方，滚珠丝杠8的一端位于安装套4的上方与减速机2的输出端相连，另一端穿过安装套4后与导套10相连，以此构成稳固的装置整体结构。

进一步地，该装置还包括安装在固定板6上的平板16，平板16将外罩1内的空间分为上下两个部分，并用于承载上部分的外罩内的控制器和伺服电机驱动器。其中，外罩1的上下两个部分可以根据需要设置为如图1所示的分体结构，也可以设置为整体结构，本领域技术人员可根据需要设置平板为通过卡接、螺接、焊接等方式固定在外罩上即可实现本实用新型的固定各个部分结构组件的目的。平板16上面还安装各种所需的其他电气零部件，包括除了伺服电机驱动器2、控制器17之外的如转换电源、电路板等(图中未画出)。

该装置还包括角接触球轴承15，该角接触球轴承15设置于轴承座7内，而轴承座7安装在安装套4的下方，角接触球轴承15用于对减速机3与滚珠丝杠8的连接处进行定位和支撑。其中，角接触球轴15的上端通过双螺母5进行锁紧在滚珠丝杠8上。其中，这里的角接触球轴承设置为一对，通过使用一对角接触球轴承对上述的滚珠丝杠进行定位和固定，极大的节省了安装空间。

本实施例中的导向装置包括导轨14及与之配合的滑块13，其中，导轨14固定在外罩1内，导套10的外侧与滑块13的一侧互相固定连接，而滑块13的另一侧与导轨14滑动配合，既满足滑块与导轨在水平面上的相对位置关系，又使得滑块可以相对该导轨进行上下的自由滑动。滑块与导轨组成只能直线运动的导轨副，一方面起到阻止滚珠丝杠螺母转动的作用，另一方面起到竖直导向的作用。

具体地，如图1所示，导套10的外侧设置有铣出的两个平面，滑块13固定安装在该两个平面上。其中，该滑块13为滚珠滑块，滚珠滑块的滚珠一侧与导轨配合，实现相对导轨14的滑动。而本实施例中的导轨14固定安装在立柱9上，以实现相对壳体(外罩)的固定，在其他优选实施例中，导轨也可直接固定在外罩的底部及平板之间，本实用新型不限制导轨的具体设置方式，其相对外罩固定即可，本领域技术人员对导轨具体设置的各种变形均应包含在本实用新型范围内。

进一步地，本实施例的应力加载装置的外罩1的下部还包括一安装板12，该安装板12用于将本实用新型提供的应力加载装置安装到相对应的主机上，同时也起到配合外罩1的周向侧壁及顶部组成一个封闭的壳体，避免灰尘及杂质进入装置内部。

再次参见图1，本实施例提供的应力加载装置还包括负荷传感器11，负荷传感器11设置于导套10的底端。这样，伺服电机驱动滚珠丝杠转动的时候，滚珠丝杠8的丝杠螺母便连同导套10和负荷传感器11上下移动，实现了直线加载的功能。

如图2所示，本实施例提供的装置的外罩1外部设置有电源开关旋钮20、电源指示灯19、上下限位指示灯21、标尺及指针模块22。该应力加载装置设置的电源开关和指示灯，方便使用和观察，以及出现紧急情况时及时停电检查。而外罩上安装标尺和指针，方便实验员上下调节丝杠螺母，保证试验时试样有足够的变形空间。在其他优选实施例中，外罩还可以根据需要设置其他的操作按钮或功能指示结构件等。根据不同的需要，外罩上可以设置不同形式的散热孔，或设置散热装置(包括散热孔及配合的散热风扇、导热器件等)在内部，形成散热通道等，以进一步提高本实用新型装置的工作效果并延长其使用寿命。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何本领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，对本实用新型提供的应力加载装置所做的相关的任何变形或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述的权利要求的保护范围为准。