专利名称：电子压力机的压力间接测量装置的制作方法
技术领域：
本技术涉及冲压设备领域里的一种电子压力机的压力测量装置，尤其涉及冲压设备上使用的一种电子压力机的压力间接测量装置。
背景技术：
电子压力机又称伺服压力机、电子压力缸、电子压力驱动器等，是由伺服马达、缸体、精密行星滚柱丝杠或精密滚珠丝杠等部件组成的，结构紧密紧凑，运转高速平稳，是实施精密压装作业的压力驱动器。这种电子压力机技术成熟，既可以单机独立工作，又能与计算机系统匹配实现自动化，软件方便设定参数，模块化设计实施控制，并具备操作、监控、记录、存储、自诊断等功能，人机界面清晰，人机对话功能优良，在压力程序模式环境下的压装模式，冲压力和位移可调，速度无级可调，方便、恒定、精准可靠。电子压力机在大规模制造 行业中得到了大量的应用，如汽车、电气、电子、家电等行业；在其他尖端领域也扮演着重要角色，如航天、航空、军工、装备制造、精密机械和仪表等领域。现有技术对电子压力机在工作过程的有效控制，是对动态的冲压力、位移、速度的可调控制，其中冲压力的控制是压力直接作用于压力传感器上，压力对压力传感器膜片产生微小的形变，根据变形量转换为测量压力的电信号，经发大后传递到计算机系统并在程序中精准控制。现有技术的电子压力机在缸体内置压力传感器，以直接测量出电子压力机输出工作活塞所施加的力。通常采用直接测量活塞杆的压力方式，安装在缸体的内部或工作活塞杆上。安装在电子压力机内部及工作活塞杆上的这种结构方式，主导了电子压力机现有的压力测量技术，得到了广泛应用，但是这种直接测量方式仍然存在着缺陷和不足1、这种在缸体内的安装方法对生产施工带来一系列的困难，需要对压力传感器进行选型，计算，需要匹配设计安装机械连接件机构，连接件机构需要保证精确对中，避免弯曲扭矩对测量精度的影响；2、安装在工作活塞上的传感器虽然属于缸体外置，但其与压力传感器的匹配连接件机构，同样需要精确的对中避免弯曲扭矩对测量精度的影响，而且外部移动的电缆非常易于损毁；3、安装在电子压机的缸内部压力传感器，在进行安装、维护、更换时非常不方便，每当压力传感器出现故障，需要分解拆开电子压机，把行星丝杠、工作活塞与缸体分离，才可以进行对压力传感器的判断和更换；4、安装在活塞杆上的外部压力传感器，这种结构方式的特点是压力传感器必须随着活塞杆一起往复移动，因此，压力传感器的连线也会随之往复运动，时间久了，就会造成连接电缆与传感器之间疲劳出现问题，造成电信号传递不稳定、不可靠；5、现有技术的电子压力机测量方式是直接测量式，即电子压机产生的工作压力直接作用在测量压力传感器上，经常性、反复性、频繁的强迫挤压状态，加上压力传感器的抗过载能力的差异，使压力传感器的性能降低、使用寿命缩短，影响测量的精度；6、对电子压力缸定期更换压力传感器是必须的、常规的维护保障措施，因此而产生的维护的成本相应的增加。
发明内容为了克服现有传统技术电子压力机直接测量方式的缺陷和不足，本技术的目的是提供一种结构极为简单、检测极为直观、装卸极为方便、维护极为经济的间接式压力测量装置。根据电子压机缸体的材料力学应力变形与压力成正比的关系，本技术对电子压力机的直接压力测量方式改为间接测量方式，而改变的关键条件是对缸体外部结构的改造，即在缸体外部的下端、在与缸内工作活塞活工作行程的相应的范围部位，设置一对对应、对称的平行于缸体轴心线的凹陷平面，分别对称安装两个用于检测缸体变形量的压力传感器，并根据每个压力传感器不同变形量的叠加转换为电信号，经放大传递到控制系统中，对该电子压机的缸体变形量进行标定，得到准确的压力值。这样的间接侧量的误差与传统电子压机的直接测量传感器基本一样，这就是本技术实现的目的。为了实现以上目的，本实用新型提供了一种电子压力机的压力间接测量装置，用于对缸体应力形变的物理量进行标定，并将标定后得到压力值叠加转换为电信号，经放大后传递到控制系统中，所述的电子压力机包括丝杆轴承座、转接法兰、丝杆螺母、活塞外壳、缸体、压力测量组件、凹陷平面、前法兰、滑套、工作活塞杆、缓冲环、行星滚柱丝杠、伺服电机、传动装置、驱动连接装置，所述伺服电机带动所述传动装置并通过所述驱动连接装置驱动所述丝杆轴承座内的行星滚柱丝杠的上端使其旋转，再经由所述转接法兰带动所述丝杆螺母并使其连接一体的活塞外壳及工作活塞杆在所述前法兰上的滑套内往复运动，所述缸体内的丝杆螺母的前端与缓冲环之间的距离定义为所述工作活塞杆的工作行程，其中，所述缸体的外壁上设置有一对对称分布的凹陷平面，所述凹陷平面在缸体轴心的投影落在所述缸体内部的工作活塞杆的工作行程内，所述压力测量组件包括依次层叠设置在所述缸体的凹陷平面上的基板、应变片、压力应变传感器护板以及用于输出结果的引线，当所述工作活塞杆前端遇到阻力时，所产生的反作用力传导至缸体并在所述凹陷平面上产生材料力学应力机械形变，所述压力测量组件的护板内的压力传感器的基体材料同步地产生应力形变，所述应变片同时产生形变使其阻值发生改变从而使加在电阻上的电压发生变化，通过所述引线把阻值输送到应变电桥并经放大器传输给计算机处理系统以实现压力间接测量的自动控制。作为进一步的技术方案，所述凹陷平面与缸体的轴心相平行且表面平整，所述压力测量组件与凹陷平面相紧密贴合。作为进一步的技术方案，分别处于一对对称分布的凹陷平面内的应变压力传感器的型号相同。作为进一步的技术方案，所述缸体包括方形缸体与圆形缸体，所述凹陷平面设置于方形缸体的对角边处或圆形缸体的外径上平行于直径的切线处。作为进一步的技术方案，所述缸体通过前法兰固定在设备上。因为是间接测量，大大提高了压力传感器的使用寿命，因为压力传感器直接安装在缸体上的外部，不会产生运动，不存在电缆随动的问题，同时安装、检测、拆卸、维护极其方便，不涉及影响电子压力机内部任何部件；这种在电子压力机的缸体外部的间接测量方式，也改变了缸体内部结构、机构，把传统的紧密的压力传感器连接机构省略掉，把复杂拆卸装配过程变的简单化，大大降低了生产成本和后期维护成本，实现了经济、环保、节能、实用的有益效果。
附图1为根据本实用新型的电子压力机的整体结构示意图；附图2为附图1的左视图；附图3为附图1的压力机的前端局部示意图；附图4为附图3的左视图；附图5为附图3的旋转局部剖面示意图附图6为附图5的左视图；附图7为附图5的俯视图；附图8为附图7的局部放大示意图；附图9为方形缸体局部剖面示意图；附图10为附图9的左视剖面图；附图11为附图9的俯视图；附图12为另一种实施例的圆形缸体局部剖面示意图；附图13为附图12的左视剖面图；附图14为根据本实用新型的电子压力的压力间接测量原理图；其中1、丝杆轴承座；2、转接法兰；3、丝杆螺母；4、活塞外壳；5、缸体；6、压力测量组件；61、护板；62、压力应变传感器；63、引线；64、基板；65、应变片；7、凹陷平面；8、前法兰；9、滑套；10、工作活塞杆；11、缓冲环；12、行星滚柱丝杠；13、伺服电机；14、传动装置；15、驱动连接装置。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的较佳实施例进行详细阐述，以使本实用新型的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本实用新型的保护范围做出更为清楚明确的界定。参见附图1至附图11所示，一种电子压力机的压力间接测量装置，其用于对缸体应力形变的物理量进行标定，并根据每个压力传感器不同变形量得到压力值，互相叠加转换为电信号，经放大后传递到控制系统中，电子压力机包括丝杆轴承座1、转接法兰2、丝杆螺母3、活塞外壳4、缸体5、压力测量组件6、凹陷平面7、前法兰8、滑套9、工作活塞杆10、缓冲环11、行星滚柱丝杠12、伺服电机13、传动装置14、驱动连接装置15。为了实现压力传感器在缸体的外部安装设置、必须缸体外形结构进行改造，在材料产生扭力应力变形的相应部位，放置应变片压力传感器；根据压力传感器的应用原理，应变片是吸附在基体材料上应变电阻随机械形变而产生阻值变化现象，即电阻应变效应，实现这种电阻应变效应的基础，必须有相应的安装平面与压力传感器的基体平面结合固定形成一体。如附图3所示，缸体5的外壁上设置有一对对称分布的凹陷平面7，压力测量组件6设置在缸体5的前端凹陷平面7上，这个部位处在缸体5内部活塞外壳4、工作活塞杆10的工作行程之间，凹陷平面7在缸体轴心的投影落在缸体5内部的工作活塞杆10的工作行程内，如附图5与附图8所示，压力测量组件6包括依次层叠设置在缸体5的凹陷平面7上的基板64、应变片65、压力应变传感器62护板61以及用于输出结果的引线63。当伺服电机13转动后带动传动装置14，并通过驱动连接装置15，把力传导到丝杆轴承座I内的行星滚柱丝杠12的上端使其旋转，再经过转接法兰2，带动丝杆螺母3并使其连接一体的活塞外壳4及10工作活塞杆10，在前法兰8上的滑套9内往复运动，在缸体5内的丝杆螺母3的前端与缓冲环11之间的距离就是工作活塞杆10的工作行程，压力测量组件6设置在这个行程段距离之间。按图14电子压力机压力间接测量工作原理图的原理分析如下过程因为缸体5是通过前法兰8固定在设备上，当工作活塞杆10运动前端头部遇到阻力时，就会产生反作用力传导至缸体5上，就会在凹陷平面7上产生材料力学应力机械形变，就会随之传导至压力测量组件6的护板61内的压力传感器62的基体64上，使之基体64材料应力形变，当产生力学变化时，应变片65也产生同时产生形变使其阻值发生改变，从而使加在电阻上的电压发生变化，这种阻值的变化比较小，通过引线63把阻值输送给放大器再经控制器运算传输给计算机系统，实现间接压力测量自动控制。因为是间接测量，大大提高了压力传感器的使用寿命，因为压力传感器直接安装在缸体上的外部，不会产生运动，不存在电缆随动的问题，同时安装、检测、拆卸、维护极其方便，不涉及影响电子压力机内部任何部件；这种在电子压力机的缸体外部的间接测量方式，也改变了缸体内部结构、机构，把传统的紧密的压力传感器连接机构省略掉，把复杂拆卸装配过程变的简单化，大大降低了生产成本和后期维护成本，实现了经济、环保、节能、实用的有益效果。本技术与现有技术的区别a、现有技术把压力传感器设置在缸体的内部，而本技术把压力传感器设置在缸体的外部；b、现有技术通过压力直接作用于缸体内压力传感器，而本技术利用缸体材料应力形变的物理量，随动转化为压力传感器的应变信号，在缸体外部间接进行压力接测量；C、现有技术把压力传感器设置在缸体的内部，装配、拆卸、维护需分解整机，操作极其复杂，而本技术把压力传感器设置在缸体的外部，装配、拆卸、维护直观简单十分方便；d、现有技术的电子压力机的压力直接作用于压力传感器，压力传感器使用寿命短需定期更换。而本技术的电子压力机的压力是通过缸体应力形变的物理量转化到压力传感器输出信号，是间接测量，压力传感器使用寿命长，不易损坏，无需更换；e、现有技术的电子压力机外形结构平整，线条顺畅，而本技术的电子压力机外形为了安装压力传感器巧妙并利用薄弱部位的材料应力显现，在缸体外设置的对应的凹陷平面；f、现有技术电子压力机缸体内为设置安装压力传感器有一套对中准确、制造精密的连接机构部件。而本技术的压力传感器在缸体外对压力间接测量，缸内无需任何与其相关联机构。根据缸体受力后材料应力形变的动态，即缸体的对应两面会出现一面是压缩，另一面肯定会是延伸，这样同时测量两个变化量，经过叠加运算能保证其测量精度。一般的电子压力机的缸体基本上是两种结构，长方体(附图12与附图13)和圆柱体(附图9与附图10)。同一条件下材料应力形变，会明显反映在材料的薄弱部位，在方形缸体外形的对角边处或圆形缸体的外径平行直径的切线处，取其相应的部位设置对称、相等、平行于轴心的两段凹陷平面，这样的凹陷平面部位相对缸体的整体强度是薄弱部位，把压力传感器的基体面与其台阶面紧密贴实，微小的应变反应比较明显。缸体在力的作用下材料会发生应力形变，这样一面压缩而另一面延伸的形变，必然转化到压力传感器的基体上，基体随之发生应力变化，其内部的电阻应变片也一起产生形变，使应变片的阻值发生改变，从而使加在电阻上的电压发生变化。压力传感器上的应变片，能感受规定的物理量，并能转换可输出的信号，在受到缸体应力的随动反应时产生的阻值，经过信号放大传输给控制器运算，再传给计算机控制系统处理满足信息的传输，储存、显示、记录和控制要求，实现自动检测和自动控制。为了保障电子压力机的外置压力传感器的间接测量的精准，压力传感器与缸体安装部位有一定的制约条件1、缸体外部安装压力传感器的凹陷平面应与缸体轴心互相平行、平整；2、压力传感器的安装确定位置应在缸体内工作活塞杆的工作行程范围内；3、压力传感器安装部位的凹陷平面外形应当尺寸一致、位置结构应当对称；4、压力传感器与凹陷平面安装时结合面应当紧密贴合，紧固点的锁紧扭矩匹配相应、均匀相当，对称相等；5、压力传感器必须是同规格、同型号对称设置同时工作。根据电子压机缸体的材料力学应力变形与压力成正比的关系，本技术对电子压力机的直接压力测量方式改为间接测量方式，而改变的关键条件是对缸体外部结构的改造，即在缸体外部的下端、在与缸内工作活塞活工作行程的相应的范围部位，设置一对对应、对称的平行于缸体轴心线的凹陷平面，分别对称安装两个用于检测缸体变形量的压力传感器，并根据每个压力传感器不同变形量的叠加转换为电信号，经放大传递到控制系统中，对该电子压机的缸体变形量进行标定，得到准确的压力值。这样的间接侧量的误差与传统电子压机的直接测量传感器基本一样，但是却具有传统方式所无法企及的种种有益效果，而这正是本技术实现的目的。以上实施方式只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人了解本实用新型的内容并加以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围，凡根据本实用新型精神实质所做的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围内。
权利要求1.一种电子压力机的压力间接测量装置，用于对缸体应力形变的物理量进行标定，并将标定后得到压力值叠加转换为电信号，经放大后传递到控制系统中，其特征在于所述电子压力机包括丝杆轴承座(I)、转接法兰(2)、丝杆螺母(3)、活塞外壳(4)、缸体(5)、压力测量组件(6)、凹陷平面(7)、前法兰(8)、滑套(9)、工作活塞杆(10)、缓冲环(11)、行星滚柱丝杠(12)、伺服电机(13)、传动装置(14)、驱动连接装置(15)，所述伺服电机(13)带动所述传动装置(14)并通过所述驱动连接装置(15)驱动所述丝杆轴承座(I)内的行星滚柱丝杠(12)的上端使其旋转，再经由所述转接法兰(2)带动所述丝杆螺母(3)并使其连接一体的活塞外壳(4)及工作活塞杆(10)在所述前法兰(8)上的滑套(9)内往复运动，所述缸体(5)内的丝杆螺母(3)的前端与缓冲环(11)之间的距离定义为所述工作活塞杆(10)的工作行程，其中， 所述缸体(5)的外壁上设置有一对对称分布的凹陷平面(7)，所述凹陷平面(7)在缸体轴心的投影落在所述缸体(5)内部的工作活塞杆(10)的工作行程内，所述压力测量组件(6)包括依次层叠设置在所述缸体(5)的凹陷平面(7)上的基板(64)、应变片(65)、压力应变传感器(62)护板(61)以及用于输出结果的引线(63)，当所述工作活塞杆(10)前端遇到阻力时，所产生的反作用力传导至缸体(5)并在所述凹陷平面(7)上产生材料力学应力机械形变，所述压力测量组件(6)的护板(61)内的压力传感器(62)的基体(64)材料同步地产生应力形变，所述应变片(65)同时产生形变使其阻值发生改变从而使加在电阻上的电压发生变化，通过所述引线(63)把阻值输送到应变电桥并经放大器传输给计算机处理系统以实现压力间接测量的自动控制。
2.根据权利要求1所述的电子压力机的压力间接测量装置，其特征在于所述凹陷平面(7)与缸体(5)的轴心相平行且表面平整，所述压力测量组件(6)与凹陷平面(7)相紧密贴合。
3.根据权利要求1所述的电子压力机的压力间接测量装置，其特征在于分别处于一对对称分布的凹陷平面(7)内的应变压力传感器(62)的型号相同。
4.根据权利要求1所述的电子压力机的压力间接测量装置，其特征在于所述缸体(5)包括方形缸体与圆形缸体，所述凹陷平面(7)设置于方形缸体的对角边处或圆形缸体的外径上平行于直径的切线处。
5.根据权利要求1所述的电子压力机的压力间接测量装置，其特征在于所述缸体(5 )通过前法兰(8 )固定在设备上。
专利摘要一种电子压力机的压力间接测量装置，缸体的外壁上设置有一对对称分布的凹陷平面，凹陷平面在缸体轴心的投影落在缸体内部的工作活塞杆的工作行程内，压力测量组件包括依次层叠设置在缸体的凹陷平面上的基板、应变片、压力应变传感器护板以及用于输出结果的引线，当工作活塞杆前端遇到阻力时，所产生的反作用力传导至缸体并在凹陷平面上产生材料力学应力机械形变，压力测量组件的护板内的压力传感器的基体材料同步地产生应力形变，应变片同时产生形变使其阻值发生改变从而使加在电阻上的电压发生变化，通过引线把阻值输送到应变电桥并经放大器传输给计算机处理系统以实现压力间接测量的自动控制。
文档编号G01L1/22GK202836840SQ20122043977
公开日2013年3月27日 申请日期2012年8月31日 优先权日2012年8月31日
发明者张荣魁, 丁正东 申请人:苏州托克斯冲压设备有限公司