一种精密直线运动位移压力加载智能化系统
阅读说明：本技术 一种精密直线运动位移压力加载智能化系统 (Precise linear motion displacement pressure loading intelligent system ) 是由 鲍诺 张兴启 彭演宾 魏亮 桂普国 钟正虎 于 2020-12-10 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种精密直线运动位移压力加载智能化系统,包括平面基座结构、支架组件、动力系统、直线滑动系统、安装台面、锁紧机构组件、传感器系统、万向水准器和可调支脚组件；动力系统通过支架组件与平面基座结构连接；直线滑动系统包括滑块结构组件与直线导轨组件,滑块结构组件与直线导轨组件为直线滑动连接；安装台面固定在滑块结构组件上。本发明采用机电一体化的模块化组合设计,能实现实时闭环控制,具有输出高精度微位移、高稳定性压力的优点。(The invention relates to a precise linear motion displacement pressure loading intelligent system which comprises a plane base structure, a support assembly, a power system, a linear sliding system, an installation table board, a locking mechanism assembly, a sensor system, a universal level and an adjustable support leg assembly, wherein the support assembly is arranged on the plane base structure; the power system is connected with the plane base structure through the bracket component; the linear sliding system comprises a sliding block structure assembly and a linear guide rail assembly, and the sliding block structure assembly is in linear sliding connection with the linear guide rail assembly; the mounting table is fixed on the sliding block structural component. The invention adopts electromechanical integrated modular combination design, can realize real-time closed-loop control, and has the advantages of outputting high-precision micro-displacement and high-stability pressure.)
技术领域
本发明涉及一种精密直线运动位移压力加载智能化系统，属于精密智能设备技术领域。
背景技术
由于精密产品设计的过程中对于高精度微位移的移动和恒定压力的测试环境具有迫切的需求。通常采用人工操作的方式无法提供微位移和恒定压力，其精度和稳定性无法长时间保证，并且保持批量产品一致性难以实现。
尤其是在精密小型化产品的装配过程中，装配压力和位移的准确性对产品的性能具有重要影响。
发明内容
本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提出一种精密直线运动位移压力加载智能化系统，能够输出高精度位移和高稳定性压力，满足产品设计中的位移、压力测量以及装配需求。
本发明解决技术的方案是：
一种精密直线运动位移压力加载智能化系统，包括平面基座结构、支架组件、动力系统、直线滑动系统、安装台面、锁紧机构组件、传感器系统、万向水准器和可调支脚组件；
动力系统通过支架组件与平面基座结构连接；
直线滑动系统包括滑块结构组件与直线导轨组件，滑块结构组件与直线导轨组件为直线滑动连接；
安装台面固定在滑块结构组件上；
传感器系统包括压力传感器组件和激光位移传感器组件，压力传感器组件中的压力传感器通过台面转接座连接在安装台面的垂直侧面；激光位移传感器组件中的激光位移传感器通过基座转接座与平面基座结构连接；
锁紧机构组件包括锁紧连接板和锁紧螺杆，通过锁紧连接板和锁紧螺杆连接滑块结构组件和平面基座结构，使其不产生相对位移；
万向水准器固定在平面基座结构上；
可调支脚组件为平面基座结构提供水平调整。
进一步的，平面基座结构包括万向水准器安装沉孔、锁紧轨道槽、可调支脚组件安装孔，
万向水准器安装沉孔位于平面基座结构下端中心线上；
锁紧轨道槽共有两条，包括左锁紧轨道槽和右锁紧轨道槽，二者位于平面基座结构左右侧沿中心线对称分布；
可调支脚组件安装孔为等腰三角形分布，其中一个安装孔位于平面基座结构上端中心线上，另外两个安装孔位于下端，沿中心线对称分布。
进一步的，支架组件包括前支架和后支架，支架组件主要用于固定和支撑动力系统；
前支架固定在平面基座结构上，并连接动力系统的滚珠丝杠电推杆的前端；后支架固定在平面基座结构上，并连接动力系统的滚珠丝杠电推杆的后端。
进一步的，动力系统包括伺服电机、滚珠丝杆电推杆和工装头，
伺服电机安装在滚珠丝杠电推杆上，滚珠丝杆电推杆通过前支架和后支架与平面基座结构连接，工装头固定连接在滚珠丝杆电推杆前端。
进一步的，直线导轨组件包括左导轨、右导轨、前限位、后限位和光电开关，
左导轨安装在平面基座结构的左锁紧轨道槽的内侧，右导轨安装在平面基座结构的右锁紧轨道槽的内侧；前限位和后限位分别位于左导轨和右导轨的前端和后端，光电开关位于左导轨的后端面；
滑块结构组件包括滑块和光电拨叉，
滑块具有两条滑道槽，对应安装在左导轨和右导轨上，滑块的后端面左侧安装光电拨叉，光电拨叉与光电开关相互对应，提供电气限位信号。
进一步的，安装台面为L型结构，固定安装在直线滑动系统的滑块结构组件上端面，安装台面的水平面和垂直面具有等距排列的螺纹安装孔，压力传感器固定安装台面的垂直侧面上。
进一步的，锁紧机构组件还包括锁紧螺母，
呈T型的锁紧螺杆穿过锁紧连接板，上端配有锁紧螺母，下端T型头在锁紧轨道槽中，通过锁紧螺杆固定平面基座结构和锁紧连接板，进而锁定与锁紧连接板相固连的滑块。
进一步的，传感器系统包括压力传感器组件和激光位移传感器组件，
压力传感器组件包括压力传感器和台面转接座，压力传感器通过台面转接座固接在安装台面上，用于提供对产品加载时的压力数据测量与反馈；
激光位移传感器组件包括激光位移传感器和基座转接座，激光位移传感器通过基座转接座固接在平面基座结构上，用于提供对产品位移测量时的位移数据测量与反馈。
进一步的，可调支脚组件包括支脚座、支柱和固定螺母；
支柱贯穿平面基座结构并与其螺纹连接，支柱上端配有固定螺母，下端通过支脚座进行支撑，根据万向水准器显示状态，调整三个可调支脚组件，可得到平面基座结构的水平位置。
进一步的，当工况输出压力时，锁紧机构组件锁定滑块结构组件不产生相对位移，与滑块结构组件固连的安装台面相应不动，动力系统的滚珠丝杆电推杆推动负载产品，进而产生压力，压力传感器将实时压力数据闭环反馈给动力系统的伺服电机，实时调整滚珠丝杆电推杆产生的压力数值指标。
本发明与现有技术相比的有益效果是：
(1)本发明高精度滚珠丝杠提供微小位移的移动，具有较高的位移分辨率和重复性且能够实时闭环反馈调节滚珠丝杆电推杆位移量，用于提供高精确位移的测量环境，可以实现自动化高精度的直线运动；
(2)本发明通过锁紧机构组件锁定安装台面，可提供高稳定性的压力环境，用于精密产品的压力测量或者精密装配的压装工艺，其优势在于压力环境输出稳定且能够实时闭环反馈调节滚珠丝杆电推杆压力大小；
(3)本发明采用机电一体化的模块化组合设计，能实现实时闭环控制，具有输出高精度微位移、高稳定性压力的优点。
附图说明
图1是本发明实施例中一种精密直线运动位移压力加载智能化系统主视图；
图2是本发明实施例中一种精密直线运动位移压力加载智能化系统右视图；
图3是本发明实施例中一种精密直线运动位移压力加载智能化系统俯视图；
图4是本发明实施例中一种精密直线运动位移压力加载智能化系统剖视图；
图5是本发明实施例中一种精密直线运动位移压力加载智能化系统立体图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步阐述。
本发明公开了一种精密直线运动位移压力加载智能化系统，采用动力系统、直线滑动系统以及传感器系统相结合的机电一体化方法，实现输出高精确微位移测量和高稳定恒压力的功能。该系统可提供微位移的测量环境，用于精密产品的测量和标定。同时，实现高稳定性的输出压力，通过锁紧机构组件固定安装台面，可提供高稳定性的压力环境，用于精密产品的压力测量或者精密装配的压装工艺。精密直线运动位移压力加载智能化系统解决了人工操作难以实现、测试效率低以及一致性不稳定的问题。
如图1～5，在本实施例中，该精密直线运动位移压力加载智能化系统，包括：平面基座结构1、支架组件2、动力系统3、直线滑动系统4、安装台面5、锁紧机构组件6、传感器系统7、万向水准器8、可调支脚组件9；
其中，动力系统3通过支架组件2固定连接平面基座结构1，提供直线运动的驱动力；直线导轨组件18固定在平面基座结构1上；滑块结构组件19与直线导轨组件18滑动连接，可实现滑块结构组件19的直线运动；安装台面5固定连接在滑块结构组件19的上表面；压力传感器组件23固定在安装台面5垂直侧面上；锁紧机构组件6连接滑块结构组件19和平面基座结构1；激光位移传感器组件24与平面基座结构1连接；万向水准器8固定在平面基座结构1上，提供水平状态显示；三个可调支脚组件9与平面基座结构1连接，提供水平位置调整。可见，在本实施例中，该精密直线运动位移压力加载智能化系统为平台式结构形式，所有设备都安装在平面基座结构1上。
进一步的，当工况1位移测量时，滚珠丝杆电推杆16推动负载产品产生位移，激光位移传感器37将实时微位移数据闭环反馈给伺服电机15，调整滚珠丝杆电推杆16位移量。
当工况2输出压力时，锁紧机构组件6对滑块结构组件19锁定不产生相对位移，安装台面5相应固定不动，滚珠丝杆电推杆16推动负载产品，进而产生压力，压力传感器35将实时压力数据闭环反馈给伺服电机15，实时调整滚珠丝杆电推杆16压力量。
综上，构成了精密直线运动位移压力加载智能化系统，可分别实现负载产品直线运动下高精度微位移测量和高稳定性压力的功能。
在本发明的一优选实施例中，平面基座结构1具体可以包括：万向水准器安装沉孔10、锁紧轨道槽11(包含左锁紧轨道槽39和右锁紧轨道槽40)、可调支脚组件安装孔12；
万向水准器安装沉孔10位于平面基座结构1下端中心线上。锁紧轨道槽11共有左锁紧轨道槽39和右锁紧轨道槽40，分别位于平面基座结构1的左右侧并沿中心线对称分布；可调支脚组件安装孔12为等腰三角形分布，其中一个安装孔位于平面基座结构1上端测中心线，另外两个安装孔位于平面基座结构1下端，沿中心线对称分布。
锁紧机构组件6通过锁紧螺母20预紧实现滑块结构组件19与平面基座结构1的固定，并且锁紧螺杆21在锁紧轨道槽11中滑动，用于调节滚珠丝杆电推杆16与安装台面5之间的距离，能够适应不同负载产品的空间尺寸。
在本发明的一优选实施例中，支架组件2具体可以包括：前支架13、后支架14；
前支架13对滚珠丝杠电推杆16的前端进行固定支撑；后支架14对滚珠丝杠电推杆16的后端进行固定支撑；前支架13和后支架14的底部固定在平面基座结构1上，并且二者沿滚珠丝杠电推杆16的轴线方向保持良好的同轴性。
在本发明的一优选实施例中，动力系统3具体可以包括：伺服电机15、滚珠丝杠电推杆16、工装头17；
其中，伺服电机15安装在滚珠丝杠电推杆16后端面上，滚珠丝杆电推杆16通过前支架13和后支架14与平面基座结构1连接，工装头17固定连接在滚珠丝杆电推杆16前端；
伺服电机15的转动实现力矩的输入，传递到滚珠丝杠电推杆16上，再传递到工装头17，进而推动安装台面5直线运动位移测量或在安装台面5被锁定时提供压力环境。工装头17可以根据产品尺寸和特点进行适应性更换。
在本发明的一优选实施例中，直线滑动系统4具体可以包括：直线导轨组件18、滑块结构组件19；
直线导轨组件18，包括：左导轨28、右导轨29、前限位30、后限位31、光电开关32；左导轨28安装在左锁紧轨道槽39的内侧，右导轨29安装在右锁紧轨道槽40的内侧；前限位30和后限位31分别位于左导轨28和右导轨29的前端和后端。光电开关32位于左导轨29的后端。
滑块结构组件19，包括：滑块33、光电拨叉34；滑块33具有两条滑道，安装在左导轨28和右导轨29上，滑块33后端面左侧安装了光电拨叉34，并与光电开关32配对使用，可用于电气限位信号的反馈。
在本发明的一优选实施例中，安装台面5为L型结构，固定安装在滑块结构组件19上端面。
当工况1位移测量时，滚珠丝杆电推杆16推动负载产品产生位移，激光位移传感器37将实时微位移数据闭环反馈给伺服电机15，调整滚珠丝杆电推杆16产生的位移数值指标。
当工况2输出压力时，锁紧机构组件6锁定滑块结构组件19不产生相对位移，与滑块结构组件19固连的安装台面5也相应不动，滚珠丝杆电推杆16推动负载产品，进而产生压力。压力传感器35将实时压力数据闭环反馈给伺服电机15，实时调整滚珠丝杆电推杆16产生的压力数值指标。
在本发明的一优选实施例中，锁紧机构组件6具体可以包括：锁紧螺母20、锁紧螺杆21、锁紧连接板22；
其中，T型的锁紧螺杆21与锁紧连接板22通过螺纹连接，T型头放置在锁紧轨道槽11中，并且能够沿着锁紧轨道槽11直线滑动。当锁紧螺母20旋转预紧时，锁紧螺杆21的T型头与锁紧轨道槽11的上表面接触摩擦固定锁紧，进而锁紧连接板22及其固连的滑块结构组件19与平面基座结构1没有相对移动。锁紧机构组件6主要用于精密直线运动位移压力加载智能化系统输出压力条件。
在本发明的一优选实例中，传感器系统7具体可以包括：压力传感器组件23、激光位移传感器组件24。
其中，压力传感器组件23包括：压力传感器35、台面转接板36；压力传感器35通过台面转接板36与安装台面5连接。压力传感器组件23用于输出压力数据。
激光位移传感器组件24包括：激光位移传感器37、基座转接座38；激光位移传感器37安装在基座转接座38上，基座转接座38安装在平面基座结构1上。激光位移传感器37用于输出位移数据。
在本发明的一优选实例中，万向水准器8为一种测量工具，圆形水准泡可测量物体水平面，提供水平线基准；万向水准器8安装在平面基座结构1上，可为可调支脚组件9提供调节指示。
在本发明的一优选实例中，可调支脚组件9具体可以包括：支脚座25、支柱26、固定螺母27；
可调支脚组件9的支柱26通过螺纹连接安装在平面基座结构1上，支柱26垂直于支脚座25，固定螺母27装在支柱26上部区域，可用于锁紧可调支脚组件9。三个可调支脚组件9成等腰三角形分布。根据万向水准器8的指示，通过旋转支柱26可调整可调支脚组件9高低位置，进而用于平面基座结构1位置调平。
综上可知，在本实施例中，该精密直线运动位移压力加载智能化系统的工作原理如下：伺服电机给滚珠丝杠电推杆提供动力，实现高分辨率的滚珠丝杠电推杆直线运动。当工况1位移测量：锁紧机构组件不锁定，滚珠丝杠电推杆推动负载产品运动，由激光位移传感器提供实时精确位移信息并反馈伺服电机调节。当工况2输出压力：锁紧机构组件锁定，安装台面与平面基座结构无相对位移，滚珠丝杠电推杆推动负载产品，触发台面上的压力传感器。压力传感器提供实时压力数据并反馈伺服电机调节，确保输出压力维持恒定。因此，精密直线运动位移压力加载智能化系统具备提供高分辨率微位移和高稳定性恒压力试验环境的功能。
本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。