专利名称：液压微行程压力自动精密控制装置及其使用方法
技术领域：
本发明属于液压装置，特别是用于压力自动检测的精密控制装置及其使用方法。
压力自动检测装置广泛用于压力实验机上。目前国际上新一代的压力实验机上的液压装置，都是利用高精度的液压阀门来控制油压与高精度的传感器配合检测材料压应力。这种压力机的制造成本高，价格昂贵。而国内近年来问世的新型压力实验机是采用大减速比的蜗轮蜗杆机构的机械式压力实验机。这种压力机笨重、传动效率低，机械磨损大，误差大。由于新型压力实验机存在上述问题，使国内大多数的压力实验机用户，例如水泥厂，仍然使用老式的手动压力实验机，无法实现对压力与速度变化的恒定控制，检测结果的误差大，不能满足新的检测标准要求。
本发明的目的是提出一种液压微行程压力自动精密控制装置及其使用方法的技术方案，解决现有技术存在的问题。
本发明液压微行程压力自动精密控制装置，包括传递压力的液压缸和与之连通的液压泵，所述的液压泵是由活塞与缸筒构成的一杵式泵，一杵式泵的电机驱动机构由具有高可控性的电机、大比例减速器及运动转向器构成；运动转向器连接减速器和活塞，并将电机输出的圆周运动转为活塞的直线运动。所述的液压缸可以是由可膨胀伸缩的薄膜作为压力输出活塞的薄膜缸；在膜片上设置有伸缩槽。本发明还包括压力传感器工作平台，工作平台有与液压缸体一体连接的支撑工作架，压力传感器通过螺杆与工作架移动连接；工作架上设置带减速器的电机总成，电机总成通过传动机构与压力传感器螺杆驱动连接、构成调整传感器位置的间隙补偿机构；液压缸活塞出力端面设置在与压力传感器触头相对的工作平台台面上。本发明所述的一杵泵高可控性电机可以是步进电机，运动转向器可以是直线齿条；在齿条箱与一杵泵缸体之间有连接槽架，活塞杆上端露出在连接槽架中，在连接槽架中有液压油。本发明所述的液压缸出力活塞的行程距离不大于5毫米。
本发明所述控制装置用于的材料压力检测方法，其步骤是首先将检测的材料试块无间隙地放置在液压缸的出力活塞与位置锁定的压力传感器之间；然后开动一杵泵电机驱动机构，通过一杵泵的活塞，将压力油注入液压缸，使出力活塞匀速移动对试块施压，传感器记录下时间及压力变化数据；当材料试块在压力下崩塌时，传感器记录下压力及施压时间信号，并终止检测；然后压力传感器复位，一杵式泵复位，准备下一次检测。
本发明方法可以用电脑输出信号操纵驱动一杵泵的电机驱动机构和控制压力传感器位置的间隙补偿机构的启动、止动及正转、反转，并用电脑软件实现对传感器信号的记录、分析，及对上述检测过程的控制。
本发明具有突出的实质性特点和显著的进步。
本发明采用微行程压力检测原理设计的微行程压力检测构造是现有技术所没有的。在这一崭新的设计思想指导下，本发明采用高可控性电机与大比例减速器配合，将液压缸出力活塞的行程放大实施精密控制，使压力自动精密控制装置的结构简单，而检测精度高。
根据上述设计思想，本发明可以使用步进电机或者伺服电机为动力，具有输出精度高及可控性高的特点，配合使用大比例减速器传递和放大出力，使出力可以达到数百吨；并同时放大了对出力的可控范围，使电脑更容易实现高精度的控制。
本发明使用一杵专用液压定量伺服泵传递力，具有流量小、平稳、无脉动、无噪声的特点，在根本上克服了传统液压系统大滞后性的缺点，并可提供无脉动的输出压力。
本发明在压力机上使用薄膜缸最终出力，具有出力大、体积小、不漏油和成本低、耐用的特点。
本发明在传感器工作平台上设置了间隙补偿机构，可以排除与高精度检测无关的空驶行程，实现微行程精密控制。
本发明的实施例如附图所示
图1是本发明应用于压力实验机的构造示意图；图2是图1一杵泵局部方法示意图；图3是图1液压缸与顶块的局部构造示意图。图中的标号表示1、液压缸支架，2、缸体，3、上环，4、工作台立柱，5、试块，6、专用夹具，7、传感器，8、托板，9、螺杆，10、上梁，11、大齿轮，12、小齿轮，13、带减速器的电机总成，14、齿条，15、减速齿轮组，16、步进电机，17、联结架，18、一杵泵缸筒，19、小活塞，20、联结头，21油管，22、上顶块，23、油封，24、膜片，25、压力油。
结合实施例附图对本发明加以具体说明本实施例是一台使用本发明装置的水泥压应力试验机。液压缸体2安置在支架1上。缸体的结构见附图3，压力油25通过油管21注入在缸体2的油槽中，膜片24被上环3和油封23密封压合在缸体2的油槽上；膜片24上设置了伸缩槽，伸缩槽的作用是给膜片膨胀一个伸缩量，在膜片受压膨胀或收缩时，使膜片不会产生反复拉伸和缩折而改变物理特性，保护膜片不被折损。上环3可以是法兰圈，上顶块22叠压在膜片24上，嵌在上环3内，其滑轨的行程就是图3中上环3与上顶块22之间的垂直间隙。如图2所示，液压泵是一杵泵18，泵中的活塞19通过活塞杆与齿条14连接，步进电机16通过减速齿轮组15与齿条14驱动连接。在步进电机箱与一杵泵缸体18之间有联结架17，活塞19的活塞杆上端露出在联结架17中，在联结架17中保持一定量兼具密封作用的润滑油。一杵泵缸体18和油管21之间用联结头20联结。如图1所示，在实验机台上有传感器工作平台，是由立柱4、上梁10、托板8和螺杆9构成立柱4与上梁10构成支撑桁架，螺杆9悬挂连接传感器7，托板8安置间隙补偿机构的电机总成13和由大齿轮11、小齿轮12组成的螺杆9驱动齿轮组。在上顶块22与传感器7之间设置试块的专用夹具6，在夹具6中放置试块5。
本事实例的使用方法是将试块5放置在夹具6中，夹具6放置在上顶块22与传感器7之间，先起动间隙补偿机构，使传感器7与夹具6之间没有间隙，锁定传感器7的位置。起动步进电机16，通过减速器15驱动齿条14，推动一杵泵18中的活塞19，压力油25进入液压缸2中使膜片24膨胀，挤压上顶块22在上环3内环的行程滑轨中上升、通过夹具6对试块5施压，传感器记录压力和时间变化的数据。当试块崩塌时，传感器给出信号，电脑输出指令使步进电机止动，终止检测。同时起动间隙补偿机构继续使传感器7向下移动，通过夹具6挤压上顶块22使其复位，使压力油回到一杵泵18中，在液压缸恢复准备工作状态时，传感器或者液压缸给出信电脑输出指令号使间隙补偿机构反转，提升传感器至准备工作状态。
上述工作过程均可由电脑实现操纵，并用电脑软件控制全过程，实现自动检测。
本实施例压力实验机的应用主要是针对检测脆性材料的压应力，在水泥、玻璃、陶瓷等类产品的生产和应用领域具有广阔的应用前景。本发明可以根据实际需要设计使用一台或多台一杵式泵，以增加液压缸的出力或增大出力活塞的有效工作行程，因此对一切压力检测装置都具有提高控制精度的应用价值。
权利要求
1.一种液压微行程压力自动精密控制装置，包括传递压力的液压缸和与之连通的液压泵，其特征在于液压泵是由活塞与缸筒构成的一杵式泵，一杵式泵的电机驱动机构由具有高可控性的电机、大比例减速器及运动转向器构成；运动转向器连接减速器和活塞，并将电机输出的圆周运动转为活塞的直线运动。
2.如权利要求1所述的控制装置，其特征在于所述的液压缸是由可膨胀伸缩的薄膜作为压力输出活塞的薄膜缸。
3.如权利要求1所述的控制装置，其特征在于在膜片上设置有伸缩槽。
4.如权利要求1所述的控制装置，其特征在于还包括压力传感器工作平台，工作平台有与液压缸体一体连接的支撑工作架，压力传感器通过螺杆与工作架移动连接；工作架上设置带减速器的电机总成，电机总成通过传动机构与压力传感器螺杆驱动连接、构成调整传感器位置的间隙补偿机构；液压缸活塞出力端面设置在与压力传感器触头相对的工作平台台面上。
5.如权利要求1所述的控制装置，其特征在于所述的一杵泵电机是步进电机，运动转向器是直线齿条；在齿条箱与一杵泵缸体之间有连接槽架，活塞杆上端露出在连接槽架中，在连接槽架中有液压油。
6.如权利要求1所述的控制装置，其特征在于所述的液压缸出力活塞的行程距离不大于5毫米。
7.一种使用权利要求1或2或3或4或5或6所述控制装置的材料压力检测方法，其步骤是首先将检测的材料试块无间隙地放置在液压缸的出力活塞与位置锁定的压力传感器之间；然后开动电机驱动机构，通过一杵泵的活塞，将压力油注入液压缸，使出力活塞匀速移动对试块施压，传感器记录下时间及压力变化数据；当材料试块在压力下崩塌时，传感器记录下压力及施压时间信号，并终止检测；最后将压力传感器复位，一杵式泵复位；用电脑输出信号操纵驱动一杵泵的电机驱动机构和控制压力传感器位置的间隙补偿机构的启动、止动及正转、反转，并用电脑软件实现对传感器信号的记录、分析，及对上述检测过程的控制。
全文摘要
一种液压微行程压力自动精密控制装置,包括传递压力的液压缸和与之连通的液压泵,其特征在于液压泵是由活塞与缸筒构成的一杵式泵,一杵式泵的电机驱动机构由具有高可控性的电机、大比例减速器及运动转向器构成;运动转向器连接减速器和活塞,并将电机输出的圆周运动转为活塞的直线运动。
文档编号F15B15/00GK1384292SQ01115559
公开日2002年12月11日 申请日期2001年4月28日 优先权日2001年4月28日
发明者王先越 申请人:王先越