一种压电式三爪卡盘夹紧力测量装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明属于传感器及其测控领域，以压电式传感器为核心力敏元件，制作压电式三爪卡盘夹紧力测量装置，实现薄壁圆筒工件在使用三爪卡盘夹紧过程中的夹紧力实时监控，有效避免因夹紧力过大而造成的薄壁圆筒工件变形，为提高薄壁圆筒件的加工质量提供一种实用的测量装置。
【背景技术】
[0002]传统的夹紧力测试领域中，主要分为两种:基于应变片的应变式夹紧力测量装置和基于变形的夹紧力测量装置。
[0003]基于应变片的应变式夹紧力测量装置:应变式传感器是利用材料在变形中发生的如电阻等物性变化为基础制成，具有质量轻、响应快、体积较小等优势，基于应变片的各类传感器得到了广泛的应用。但是应变式传感器一般被直接贴在工件上，刚度较低，可靠性差。应变片直接暴露在测试环境中，容易受切肩等异物的影响，密封性差导致精度容易下降，不适用于长周期的测试环境。
[0004]基于变形的夹紧力测量装置:在弹性范围内，夹紧力的大小和力引起的变形成正比。分别测量工件夹紧时的径向几何变形量，分析夹紧力与变形量之间的映射关系，利用变形量计算出夹紧力。但是变形量的测量精度低，夹紧力的测试精度较差。
[0005]以上两种装置密封性较差，容易受测试环境因素影响，降低了测试精度，限制了在夹紧力高精度测量领域的应用范围。压电传感器因其高刚度、高固有频率、高灵敏度、高稳定性的优势，得到了研宄人员广泛重视。因此研制以压电传感器为核心的具备高密封性、高可靠性的测量结构是夹紧力高精度测量的关键。
【发明内容】
[0006]本发明要解决的技术难题是改变传统三爪卡盘夹紧力测试中，密封性差的测量的难题，而发明一种高密封性、高可靠性的压电式夹紧力测量装置。
[0007]本发明所采用的技术方案是:
[0008]一种压电式三爪卡盘夹紧力测量装置，包括三爪卡盘卡爪、压电传感器、定位套、密封圈、紧固螺栓和引线接头；三爪卡盘卡爪的面为平面，面上有压电传感器的下定位槽和紧固螺栓定位孔；定位套上有螺栓定位孔、引线接头安装孔和上定位槽；压电传感器布置于三爪卡盘卡爪的下定位槽上；引线接头旋入到线接头安装孔中；密封圈布置于定位套的密封圈定位孔中，定位套、密封圈一起置于卡爪平面上，保证压电传感器的电极线从定位套的引线接头引出；紧固螺栓沿定位套的轴向旋入到卡爪的螺栓定位孔中，完成压电传感器的夹紧和密封。
[0009]所述的压电传感器应与上定位槽接触面、下定位槽接触面紧密连接，保证夹紧力测试的准确性。
[0010]本发明的一种压电式三爪卡盘夹紧力测量装置，通过压电传感器在力作用下产生的感生电荷，来测定三爪卡盘的法向夹紧力；利用定位套实现了对压电传感器的定位；利用密封圈防止铁肩、切削液等异物对压电传感器损害，具有良好的密封性。该测力仪结构简单、工艺性好、稳定好、便于封装，满足了工程上三爪卡盘夹紧力测量的需求。
【附图说明】
[0011]图1为压电式三爪卡盘夹紧力测量装置布置图。
[0012]图2为压电式三爪卡盘夹紧力测量装置的结构图。
[0013]图3为三爪卡盘卡爪结构图。
[0014]图4为定位套结构图。
[0015]图5为压电式三爪卡盘夹紧力测量装置布置剖面图。
[0016]图6为压电式三爪卡盘夹紧力测量装置的剖面图。
[0017]图中:1三爪卡盘卡爪，2压电传感器，3定位套，4密封圈，5紧固螺栓，6引线接头，7下定位槽，8螺栓定位孔，9密封圈定位孔，10传感器电极线，11螺栓安装孔，12引线接头安装孔，13上定位槽；
[0018]a卡爪接触平面，b下定位槽接触面；
[0019]c定位套夹持面，d上定位槽接触面。
【具体实施方式】
[0020]结合技术方案和附图详细说明本发明的实施。如图2和3所示，将卡爪I的接触面a铣成平面；在平面a内加工压电传感器2的下定位槽7，精磨下定位槽接触面b，保证压电传感器2的定位精度。在平面a的中心处攻丝成紧固螺栓5的螺栓定位孔8。在定位套3分别加工密封圈定位孔9、加工螺栓安装孔11和引线接头安装孔12。如图4所示，将定位套夹持面c加工成纵向齿的形状，便于夹持工件稳定。在定位套3上加工上定位槽13，并精磨上定位槽接触面d。压电传感器2布置于卡爪I的下定位槽7上。将引线接头6旋入接头引线安装孔12中。密封圈4布置于密封圈定位孔9中，将定位套3、密封圈4 一起置于卡爪接触面a上，同时电极线10从引线接头6中引出，保证和上定位槽接触面d和压电传感器2接触可靠。用紧固螺栓5连接卡爪I和定位套3，完成压电传感器2的定位和紧固，保证夹紧力测量的可靠性和密封性。
[0021]该压电式三爪卡盘夹紧力的测量装置加工过程简单，使用方便，便于封装，可根据卡爪的规格进行调整，实现了机械加工过程中夹紧力的实时监控。
【主权项】
1.一种压电式三爪卡盘夹紧力测量装置，包括三爪卡盘卡爪、压电传感器、定位套、密封圈、紧固螺栓和引线接头；其特征在于，三爪卡盘卡爪的面为平面，面上有压电传感器的下定位槽和紧固螺栓定位孔；定位套上有螺栓定位孔、引线接头安装孔和上定位槽；压电传感器布置于三爪卡盘卡爪的下定位槽上；引线接头旋入到线接头安装孔中；密封圈布置于定位套的密封圈定位孔中，定位套、密封圈一起置于卡爪平面上，保证压电传感器的电极线从定位套的引线接头引出；紧固螺栓沿定位套的轴向旋入到卡爪的螺栓定位孔中，完成压电传感器的夹紧和密封。2.根据权利要求1所述的一种压电式三爪卡盘夹紧力测量装置，其特征在于，压电传感器与上定位槽接触面、下定位槽接触面紧密连接，保证夹紧力测试的准确性。
【专利摘要】一种压电式三爪卡盘夹紧力测量装置，属于传感器及其测控领域。夹紧力测量装置包括卡爪、压电传感器、定位套、密封圈、紧固螺栓组成。以压电传感器为力敏元件，将传感器直接安装在卡爪上。利用定位套和密封圈完成传感器的密封，并用紧固螺栓完成压电传感器的定位和夹紧。测量装置具有高刚度，高精度的特点，使用方便，便于封装，实现了机械加工过程中薄壁圆筒工件夹紧力的实时监控，为加工质量提供一种实用的测量装置。
【IPC分类】G01L5/00
【公开号】CN104931176
【申请号】CN201510182244
【发明人】张军, 任宗金, 田雨, 贾振元, 刘巍, 王福吉, 卢晓红
【申请人】大连理工大学
【公开日】2015年9月23日
【申请日】2015年4月16日