一种万向施力试验装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及试验设备领域，具体是一种万向施力试验装置。
【背景技术】
[0002]目前根据GB4943-2011《信息技术设备的安全》等相关标准测试电器产品稳定性及机械强度试验一般采用测试人员手持推拉力计施加力，无法做到施力的精确性与稳定性，施力时间是通过秒表计时，测试人员手动停止施力，施力时间也无法做到非常精确。而且施加较大力值时，对测试人员体力要求也较高。本文针对这些问题，设计了一套适合稳定性及机械强度试验的施力试验装置。
【发明内容】
[0003]本实用新型的目的在于提供一种适用于稳定性及机械强度的万向施力试验装置，以解决上述【背景技术】中提出的问题。
[0004]为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案:
[0005]—种万向施力试验装置，由机架、载物转台、上下移动机构、施力机构和控制机构组成，
[0006]所述载物转台的下端中心安装有调速电机，调速电机上安装有减速机，减速机固定安装在机架的底板上，载物转台的下端边缘均匀安装有多个在机架的底板上滚动的支撑脚轮；
[0007]所述上下移动机构固定安装在机架的顶端，上下移动机构驱动施力机构上下移动，上下移动机构由伺服电机和减速机组成；
[0008]所述施力机构安装在机架内，施力机构由伺服电机、减速机、传动机构、旋转机构、弹簧和施力头组成，伺服电机通过减速机连接传动机构，所述旋转机构设置在传动机构的下端，传动机构的丝杆末端设有力传感器，力传感器与施力头之间连接有弹簧，所述弹簧为包括依次连接的压力弹簧和拉力弹簧，压力弹簧设置在传动机构内且与力传感器连接，拉力弹簧设置在丝杆的末端且与施力头连接；
[0009]所述控制机构设置在机架的一侧，控制机构由PLC控制器和触摸屏连接组成，PLC控制器还分别与调速电机、上下移动机构、施力机构、力传感器连接。
[0010]作为本实用新型进一步的方案:所述施力头连接在传动机构末端，所述施力头包括压力头和拉力头。
[0011]作为本实用新型进一步的方案:所述上下移动机构和施力机构的伺服电机配套使用80:1减速机。
[0012]作为本实用新型再进一步的方案:所述PLC控制器采用OMRON CPlH XA40DT-D可编程控制器。
[0013]与现有技术相比，本实用新型的有益效果是:
[0014](I)通过载物转台、上下移动机构及旋转机构，可以实现对受试设备在任意方向及高度上施加拉压力；
[0015](2)装置采用了伺服电机及减速机、高精度力传感器等精密元件，并使用弹簧增加施力机构行程，使施加力实现了 1%的精度，从而保证了测试结果的准确性；
[0016](3)控制装置采用了 PLC、触摸屏控制，只需通过简单的操作即可进行测试。
【附图说明】
[0017]图1为万向施力试验装置的结构示意图。
[0018]图2为万向施力试验装置中施力机构的结构示意图。
[0019]图3为万向施力试验装置中施力机构的拉力头的示意图。
[0020]图4为万向施力试验装置的控制过程流程图。
[0021]图中:1_机架；2_载物转台；3_上下移动机构；4_施力机构；6_控制机构；7-伺服电机；8_减速机；9_力传感器；10_拉力弹簧；11_压力弹簧；12_压力头；13_旋转机构；14-传动机构；15-拉力头。
【具体实施方式】
[0022]下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0023]请参阅图1?2，本实用新型实施例中，一种万向施力试验装置，由机架1、载物转台2、上下移动机构3、施力机构4和控制机构6组成。
[0024]装置的机架I采用铝合金型材与不锈钢板材制作，底座面积为1.2 mX2.0 m，在设计时充分考虑了配重及重心位置，保证了机架的稳定性。
[0025]载物转台2用于放置受试设备，台面直径0.8 m，由加厚钢板制作，钢板厚度12mm，最大承重可达到200 kg ;载物转台2的下端中心安装有调速电机，调速电机上安装有减速机，减速机固定安装在机架的底板上，载物转台2的下端边缘均匀安装有三个在机架的底板上滚动的支撑脚轮；调速电机采用51K60GN-CF调速电机，调速电机输出转矩为400 N.m，经减速比为80:1减速机减速后输出扭矩为32000N.m，此扭矩可以带动200 kg的物体旋转台面自动旋转，配合上下移动机构达到试验标准中对受试设备沿任意方向施力的要求。
[0026]上下移动机构3固定安装在机架I的顶端，上下移动机构3驱动施力机构4上下移动，上下移动机构3由一台松下A5伺服电机和一台80:1减速机组成，用于移动施力机构4上下移动，在2m高度内选取不同施力位置。
[0027]施力机构4安装在机架I内，施力机构4由伺服电机7、减速机8、传动机构14、旋转机构13、拉力弹簧10、压力弹簧11和施力头组成，伺服电机7通过减速机8连接在传动机构14上，旋转机构13设置在传动机构14的下端，传动机构14的丝杆上的移动块连接有有力传感器9，力传感器9和施力头之间连接有弹簧，弹簧为包括依次连接的拉力弹簧10和压力弹簧11，拉力弹簧10设置力传感器9后端，压力弹簧11设置在施力机构的丝杆末端且与施力头连接。
[0028]其中施力头包括压力头12和拉力头15，压力头12和拉力头15在装置进行切换工作时可以进行手动更换，操作方便。
[0029]伺服电机选用400W松下电机，额定输出转矩为1.3N.m，经减速比为80:1的减速机减速，再经过直径20mm导程5mm的滚珠丝杆后，最大施力可达30000 N以上，满足最大250N的试验施力要求。
[0030]在设计上增加了可更换的不同弹性系数的弹簧以及不同测力范围的力传感器，以满足10?250 N施力精度要求，弹簧有最大2cm的伸缩量，可以增加传动机构14行程，相应增加了伺服电机施力时的旋转圈数，进而提高施力值的精确控制。
[0031]伺服电机正转时推动丝杆前行，力施加给9力传感器并压缩压力弹簧，进而传导给压力头12给受试样品产生相应推力；伺服电机反转时拉动丝杆后退，力施加给力传感器9并拉伸弹簧，进而传导给拉力头15给受试样品产生拉力。
[0032]控制机构6设置在机架的一侧，控制机构由PLC控制器和触摸屏连接组成，PLC控制器采用OMRON CPlH XA40DT-D可编程控制器，其提供了 4路内置模拟量输入，2路内置模拟量输出，可同时控制2台伺服电机及一台调速电机运转；触摸屏采用台达07S411经济型屏，能满足施力值显示、施力时间显示和其他控制的要求。
[0033]施力监测反馈系统是由力传感器9、PLC、触摸屏、伺服电机组成的闭环系统，力传感器9感测到施力机构施4施加力值达到设定力值后反馈信号给控制系统，控制系统发出指令给施力机构停止施力。本装置采用了精度0.05N的力传感器，并且在施力机构上增加了具有2cm压缩量的弹簧，理论上在施加10?250 N力时均可以实现1%的施力精度，实测时，施力精度满足设计要求。
[0034]当装置施加压力时，设定压力值后，压力值经PLC转换为O?10 V信号控制施力机构的伺服电机正转，向受试设备施加压力，力传感器将感测到的压力信号转化为O?10V的电压信号反馈给PLC，PLC将信号与设定值作比较，并经PID运算后控制伺服电机运动，当力传感器感测的力等于设置的力时，施力机构的伺服电机停止转动并保持一定时间(即施力时间)，然后伺服电机反转，回到初始位置，测试结束。
[0035]当装置施加拉力时，设定拉力值后，拉力值经PLC转换为-10?OV信号，控制施力机构的伺服电机反转，向受试设备施加拉力，力传感器将感测到的压力信号转化为-10?OV的电压信号反馈给PLC，PLC将信号与设定值作比较，并经PID运算后控制伺服电机运动，当力传感器感测的力等于设置的力时，施力机构的伺服电机停止转动并保持一定时间(即施力时间)，然后伺服电机正转，回到初始位置，测试结束。
[0036]如图4，本实用新型装置的控制过程如下:
[0037](I)通过控制面板，控制载物转台调速电机转动，在载物台上的样品到达施力面后停止;
[0038](2)通过控制面板，移动上下移动机构，伺服电机转动带动施力机构到指定的高度位置后停止；
[0039](3)通过手动调整施力机构的施力方向后，在触摸屏设定相关参数，控制施力伺服电机施力，当施加的力达到设定值，保持该力值一定时间后，施力电机反转，停止施力，试验结束。
【主权项】
1.一种万向施力试验装置，由机架、载物转台、上下移动机构、施力机构和控制机构组成，其特征在于， 所述载物转台的下端中心安装有调速电机，调速电机上安装有减速机，减速机固定安装在机架的底板上，载物转台的下端边缘均匀安装有多个在机架的底板上滚动的支撑脚轮； 所述上下移动机构固定安装在机架的顶端，上下移动机构驱动施力机构上下移动，上下移动机构由伺服电机和减速机组成； 所述施力机构安装在机架内，施力机构由伺服电机、减速机、传动机构、旋转机构、弹簧和施力头组成，伺服电机通过减速机连接传动机构，所述旋转机构设置在传动机构的下端，传动机构的丝杆上的移动块连接有有力传感器，力传感器与施力头之间连接有弹簧，所述弹簧为包括依次连接的拉力弹簧和压力弹簧，拉力弹簧设置在传感器后端，压力弹簧设置在施力机构中丝杆的末端且与力传感器连接； 所述控制机构设置在机架的一侧，控制机构由PLC控制器和触摸屏连接组成，PLC控制器还分别与调速电机、上下移动机构、施力机构、力传感器连接。2.根据权利要求1所述的万向施力试验装置，其特征在于，所述力传感器连接在施力机构与施力头之间，且由弹簧传递力，所述施力头连接在传动机构末端，所述施力头包括压力头和拉力头。3.根据权利要求1所述的万向施力试验装置，其特征在于，所述上下移动机构和施力机构的伺服电机均配套使用80:1减速机。4.根据权利要求1所述的万向施力试验装置，其特征在于，所述PLC控制器采用OMRONCPlH XA40DT-D可编程控制器。
【专利摘要】本实用新型公开了一种万向施力试验装置，由机架、载物转台、上下移动机构、施力机构和控制机构组成，载物转台下端安装有带减速机的调速电机，载物转台的下端边缘设有支撑脚轮，上下移动机构固定安装在机架的顶端，施力机构安装在机架内，施力机构的伺服电机通过减速机驱动传动机构，传动机构下端设置有旋转机构，传动机构的丝杆末端设有力传感器、弹簧和施力头，机架一侧的控制机构由PLC控制器和触摸屏连接组成。本实用新型可以实现对受试设备在任意方向及高度上施加拉压力，将施加力的精度提高到1%，保证测试结果的准确性，操作以及测试简单。
【IPC分类】G01M13/00, G05B19/05
【公开号】CN204855146
【申请号】CN201520431800
【发明人】杨杰
【申请人】杨杰
【公开日】2015年12月9日
【申请日】2015年6月23日