一種四自由度自定位耐高低溫拉壓力和耐久試驗機的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種四自由度自定位耐高低溫拉壓力和耐久試驗機，包括試驗機底板，在試驗機底板下方設有前支撐板和后支撐板，滾輪和地腳螺栓分別固定在前支撐板和后支撐板上；八號軸承固定在前支撐板上，九號軸承固定在后支撐板上，前支撐板和后支撐板在試驗機底板的兩側，前支撐板、后支撐板與試驗機底板之間通過三號螺栓連接；一號三角形導軌與二號三角形導軌的一端與前支撐板連接、另一端與后支撐板連接。本實用新型前后移動采用三角形導軌，承受負荷大，不易變形，使整個立柱和橫梁水平方向變形量小，帶有滾輪，可以方便的推入及推出高低溫箱，地腳螺栓可以方便的將試驗機調平及固定，避免整個試驗機的晃動。
【專利說明】
一種四自由度自定位耐高低溫拉壓力和耐久試驗機
技術領域
[0001]本實用新型涉及汽車零件測試設備技術領域，具體是一種四自由度自定位耐高低溫拉壓力和耐久試驗機。
【背景技術】
[0002]目前國內外對汽車零部件中的門板和儀表臺在高低溫環境下進行的剛度測試多采用單自由度的電動缸或者工業機器人進行，使用單自由度的電動缸進行測試，在測試完一個點后，需要打開溫度試驗箱門，將其調整到另一個點后，關閉溫度箱門，等溫度到達測試溫度后再進行測試，這樣既操作麻煩，同時也浪費了電力資源，但這種設計比較簡單，試驗機成本較低;使用工業機器人進行剛度測試，實驗前可以將所有的測試點的信息輸入工業機器人中，關閉箱門，等溫度到達后，工業機器人會一個個點測試完，這種方式試驗效率比較高，節省資源，但是耐高低溫的工業機器人價格相當昂貴，工業機器人的操作也比較復雜;對汽車門板的拉手、扶手和地圖袋部分進行高低溫疲勞耐久測試，即通過在拉手、扶手或地圖袋上施加一定的拉力或者壓力保持一段時間，然后卸載試驗力，然后進行下一個試驗循環，目前國內外主要使用氣缸作為動力源，連接相對簡單，成本較低，控制電路也比較簡單，由于氣壓的波動，測試力變化大，同時氣缸在低溫環境會移動緩慢甚至凍住，需要對氣缸缸體用加熱帶進行加熱，一般用氣缸作為執行部件的試驗低溫會受到限制，同時使用氣缸進行的耐久測試無力和位移的曲線記錄，試驗部件什么時候損壞只能通過人為觀察。
【實用新型內容】
[0003]本實用新型的目的在于提供一種四自由度自定位耐高低溫拉壓力和耐久試驗機，以解決上述【背景技術】中提出的問題。
[0004]為實現上述目的，本實用新型提供如下技術方案:
[0005]—種四自由度自定位耐高低溫拉壓力和耐久試驗機，包括試驗機底板，在試驗機底板下方設有前支撐板和后支撐板，滾輪和地腳螺栓分別固定在前支撐板和后支撐板上；八號軸承固定在前支撐板上，九號軸承固定在后支撐板上，前支撐板和后支撐板在試驗機底板的兩側，前支撐板、后支撐板與試驗機底板之間通過三號螺栓連接;一號三角形導軌與二號三角形導軌的一端與前支撐板連接、另一端與后支撐板連接，一號三角形導軌與二號三角形導軌位于試驗機底板的兩側;下橫梁與一號三角形導軌、二號三角形導軌配合連接，下橫梁的左側三角形凹槽從一號三角形導軌上穿過，下橫梁的右側三角形凹槽從二號三角形導軌上穿過，一號螺母固定在下橫梁上;一號帶剎車伺服電機的外殼固定在后支撐板上，一號帶剎車伺服電機的軸與一號滾珠絲桿的一端連接，一號滾珠絲桿的另一端從后支撐板的九號軸承和一號螺母的中間穿過與前支撐板的八號軸承連接;一號帶剎車伺服電機的電線與二號伺服電機驅動器連接，二號伺服電機驅動器與四軸運動控制卡連接，四軸運動控制卡通過接口線與計算機相連;左立柱、右立柱與下橫梁、中橫梁、上橫梁連接，左立柱與下橫梁通過五號螺栓連接，左上支撐板通過六號螺栓與左立柱固定，左下支撐板通過七號螺栓與左立柱固定，六號軸承固定在左上支撐板上，二號軸承固定在左下支撐板上，二號螺母與中橫梁左滑動板連接;二號帶剎車伺服電機的外殼與左上支撐板連接固定，二號滾珠絲桿一端與二號帶剎車伺服電機的主軸連接，二號滾珠絲桿的另一端穿過左上支撐板的六號軸承和二號螺母的中心與左下支撐板中的二號軸承連接;右立柱與下橫梁通過五號螺栓連接，右上支撐板通過五號螺栓與右立柱固定，右下支撐板通過二號螺栓與右立柱固定，七號軸承固定在右上支撐板上，一號軸承固定在右下支撐板上，三號螺母與中橫梁右滑動板連接;三號帶剎車伺服電機的外殼與右上支撐板連接固定，三號滾珠絲桿一端與三號帶剎車伺服電機的主軸連接，三號滾珠絲桿的另一端穿過右上支撐板的七號軸承和三號螺母的中心與右下支撐板中的一號軸承連接;二號帶剎車伺服電機和三號帶剎車伺服電機的電線分別與五號伺服電機驅動器和四號伺服電機驅動器連接，五號伺服電機驅動器和四號伺服電機驅動器與兩軸運動控制卡連接，兩軸運動控制卡通過接口線與計算機相連，中橫梁通過水平移動板與電動缸連接在一起，二號帶剎車伺服電機和三號帶剎車伺服電機中帶有編碼器;水平移動左支撐板固定在中橫梁的一端，水平移動右支撐板固定在中橫梁的另一端，五號軸承固定在水平移動左支撐板上，十號軸承固定在水平移動右支撐板上，四號螺母穿過水平移動板，滑塊穿過水平移動板，五號帶剎車伺服電機的外殼固定在水平移動左支撐板上，四號滾珠絲桿的一端與五號帶剎車伺服電機的主軸相連，四號滾珠絲桿的另一端從水平移動左支撐板的五號軸承和四號螺母穿過與水平移動右支撐板中的十號軸承相連，圓導軌一端與水平移動左支撐板連接、另一端穿過滑塊的中心與水平移動右支撐板連接;五號帶剎車伺服電機的電線與三號伺服電機驅動器連接，三號伺服電機驅動器與四軸運動控制卡連接，四軸運動控制卡通過接口線與計算機相連，五號帶剎車伺服電機的主軸與四號滾珠絲桿相連，四號滾珠絲桿從四號螺母的中心穿過，四號螺母與水平移動板連接，電動缸與水平移動板連接，五號帶剎車伺服電機上帶有編碼器;三號軸承鑲嵌在中橫梁左滑動板中，中橫梁的左端軸插入三號軸承中，四號軸承鑲嵌在中橫梁右滑動板中，中橫梁的右端軸穿過四號軸承與四號帶剎車伺服電機的主軸連接，四號帶剎車伺服電機的外殼固定在中橫梁右滑動板上；四號帶剎車伺服電機的電線與一號伺服電機驅動器連接，一號伺服電機驅動器與四軸運動控制卡連接，四軸運動控制卡通過接口線與計算機相連，四號帶剎車伺服電機上帶有編碼器；電動缸通過九號螺栓與水平移動板固定連接，電動缸的電線與電動缸伺服電機驅動器相連，電動缸伺服電機驅動器與四軸運動控制卡相連，四軸運動控制卡通過數據線與計算機相連，電動缸的滾珠絲桿前端與力傳感器相連，力傳感器與信號放大器相連，信號放大器與數據采集卡相連，數據采集卡與計算機相連。
[0006]作為本實用新型進一步的方案:所述地腳螺栓的下部是圓柱體、上部是螺栓，螺栓與圓柱體連接且螺栓與圓柱體之間能夠轉動。
[0007]與現有技術相比，本實用新型前后移動采用三角形導軌，承受負荷大，不易變形，使整個立柱和橫梁水平方向變形量小，帶有滾輪，可以方便的推入及推出高低溫箱，地腳螺栓可以方便的將試驗機調平及固定，避免整個試驗機的晃動，可以實現在高低溫環境下對汽車零部件進行剛度、強度及疲勞耐久測試，在進行剛度及強度測試時，事先確定好測試點的位置后，測試時可以自行依次完成各個點的剛度及強度，每個測試點的測試力、位移和測試速度均可以個性化設置，也可以完成單個點的測試，試驗軟件可以設置到達某一力或者位移停止測試，回到初始位置或將測試力卸載，也可以設置在最后測試力衰減到多少停止測試，還可以實現達到預定的測試力并保持一段時間，可以在常溫進行測試，也可以在環境箱中進行高低溫測試，可以在環境箱中不需要打開箱門進行前后、左右、上下的移動及電動缸繞自身軸的轉動，測試方向較靈活，到達測試位置后，可以自動進行測試，試驗操作簡單，節省試驗設備及資源成本，測試結果精確，實時記錄力和位移及測試的信息，電腦軟件中可以設置試驗過程中限值，耐久試驗樣品中途失效引起力值或者位移值變化可以自動記錄并停止測試，不需要人工觀察，智能化程度較高，設備自身耐高溫到155°C及低溫-55°C的環境，增加了設備的環境使用范圍，滿足大部分樣品的測試溫度范圍，電動缸的移動速度可以達到150mm/s，測試速度設置范圍廣，可以進行高速濫用力測試，充分滿足測試標準中的速度要求，本設備測試項目比較廣泛，可以進行零部件的剛度測試，即施加一定的力，記錄測試點的位移，還可以進行部件的強度測試，即施加要求的測試力到樣品表面，也可以進行力保持試驗，即施加一定的力，保持一段時間后，卸載力，還可以進行疲勞耐久試驗，施加一定的拉力、壓力保持一段時間或拉、壓一定的位移，然后回到初始位置，然后進行下一個試驗循環，本設備可根據測試的要求設置試驗的速度及耐久測試的頻率、保持時間及測試次數，適用于測試汽車門板多點的剛度測試，汽車儀表臺的多點剛度剛度，車門地圖袋拉力耐久，車門拉手的強度及耐久，汽車方向盤喇叭開關多點高低溫環境下的恒壓力疲勞耐久等。
【附圖說明】
[0008]圖1為四自由度自定位耐高低溫拉壓力和耐久試驗機的主視結構示意圖。
[0009]圖2為四自由度自定位耐高低溫拉壓力和耐久試驗機的左視結構示意圖。
[0010]圖3為圖1中A處的結構示意圖。
[0011]圖4為圖1中B處的結構示意圖。
[0012]圖5為圖1中C處的結構示意圖。
[0013]圖6為圖2中D處的結構示意圖。
[0014]圖7為圖1中E處的結構示意圖。
[0015]圖8為圖1中F處的結構示意圖。
[0016]圖9為四自由度自定位耐高低溫拉壓力和耐久試驗機的工作原理示意圖。
[0017]圖10為四自由度自定位耐高低溫拉壓力和耐久試驗機中下橫梁的結構示意圖。
[0018]圖中:1-試驗機底板、2-—號三角形導軌、3-—號滾珠絲桿、4-二號三角形導軌、5-一號螺栓、6 - 二號螺栓、7 -—號螺母、8 - —號帶剎車伺服電機、9 -下橫梁、1 -三號螺栓、11 -上橫梁、12-四號螺栓、13-二號帶剎車伺服電機、14-三號帶剎車伺服電機、15-左上支撐板、16-右上支撐板、17-左下支撐板、18-右下支撐板、19-中橫梁左滑動板、20-中橫梁右滑動板、21-四號帶剎車伺服電機、22-中橫梁、23-二號螺母、24-地腳螺栓、25-三號螺母、26-—號軸承、27-二號滾珠絲桿、28-滾輪、29-三號滾珠絲桿、30-二號軸承、31-水平移動左支撐板、32-水平移動右支撐板、33-四號滾珠絲桿、34-圓導軌、35-水平移動板、36-四號螺母、37-滑塊、38-電動缸、39-力傳感器、40-前支撐板、41-后支撐板、42-—號伺服電機驅動器、43-二號伺服電機驅動器、44-三號伺服電機驅動器、45-四號伺服電機驅動器、46-五號伺服電機驅動器、47-電動缸伺服電機驅動器、48-數據采集卡、49-計算機、50-五號螺栓、51-右立柱、52-六號螺栓、53-左立柱、54h號螺栓、55-八號螺栓、56-九號螺栓、57-三號軸承、58-五號帶剎車伺服電機、59-四號軸承、60-五號軸承、61-六號軸承、62h號軸承、63-八號軸承、64-九號軸承、65-兩軸運動控制卡、66-四軸運動控制卡、67-十號軸承、68-信號放大器。
【具體實施方式】
[0019]下面結合【具體實施方式】對本專利的技術方案作進一步詳細地說明。
[0020]請參閱圖1-10，一種四自由度自定位耐高低溫拉壓力和耐久試驗機，包括試驗機底板I，在試驗機底板I下方設有前支撐板40和后支撐板41，滾輪28和地腳螺栓24分別固定前支撐板40和后支撐板41上，地腳螺栓24是一個下部是一個較大的圓柱體，上部是一個螺栓，螺栓與圓柱體連接，螺栓與圓柱體之間可以轉動，將地腳螺栓24擰到與地面分離，推動整個試驗機，滾輪28轉動，然后整個試驗機就會移動，可以方便的推入高低溫試驗箱，到達位置后，將地腳螺栓24擰下，使滾輪28與地面分離，然后調節地腳螺栓24的高低，使整個試驗機底板I保持水平;八號軸承63固定在前支撐板40上，九號軸承64固定在后支撐板41上，前支撐板40和后支撐板41在試驗機底板I的兩側，前后支撐板與底板之間通過三號螺栓10連接，一號三角形導軌2—端與前支撐板40連接，另一端與后支撐板41連接，位于圖1的左偵U，二號三角形導軌4 一端與前支撐板40連接，另一端與后支撐板41連接，位于圖1的右側，一號螺母7固定在下橫梁9上，下橫梁9的形狀如圖10所示，這種設計處于減少下橫梁的重量考慮，同時增大兩側一號三角形導軌2和二號三角形導軌4與下橫梁與之配合的三角形凹槽的面積，避免立柱、中橫梁及上橫梁在受到水平方向力時導軌及立柱的晃動，增加了裝置的剛性;一號帶剎車伺服電機8的軸與一號滾珠絲桿3連接，一號帶剎車伺服電機8的外殼固定在后支撐板41上，一號滾珠絲桿3的另一端從后支撐板41的九號軸承64和一號螺母7的中間穿過，然后與前支撐板40的八號軸承63連接，下橫梁9的左側三角形凹槽從一號三角形導軌2上穿過，下橫梁9的右側三角形凹槽從二號三角形導軌4上穿過;一號帶剎車伺服電機8的電線與二號伺服電機驅動器43連接，二號伺服電機驅動器43與四軸運動控制卡66連接，四軸運動控制卡66通過接口線與計算機49相連，鼠標左鍵手動點擊軟件中向前工具符號，在計算機49軟件中設置好移動速度，計算機49設置的速度轉化為脈沖信號輸出給四軸運動控制卡66，四軸運動控制卡66將信號傳輸給伺服電機驅動器43，驅動器將信號傳輸給帶剎車伺服電機8，一號帶剎車伺服電機8以設置的速度轉動，一號帶剎車伺服電機8中的旋轉編碼器將相應的位移信號輸出給二號伺服電機驅動器43，二號伺服電機驅動器43將信號輸出給四軸運動控制卡66，四軸運動控制卡66將信號輸出給計算機49，帶剎車伺服電機8帶動一號滾珠絲桿3轉動，然后使一號滾珠絲桿3上的螺母7移動，螺母的移動下橫梁9在三角形導軌2和三角形導軌4上滑動，因為一號螺母7、下橫梁9是固定連接的，然后整個下橫梁9就會移動，下橫梁9與左立柱53、右立柱51連接，左立柱53、右立柱51與中橫梁22、上橫梁11連接，所以整個裝置會向前移動，在計算機軟件上會顯示下橫梁相對于原點前后方向移動的距離，當到達移動的位置，放開鼠標左鍵，帶剎車伺服電機8停止轉動，剎車抱緊步進電機的轉軸，停止其再移動，如果是要往后移動，鼠標左鍵持續點擊軟件中向后工具，帶剎車伺服進電機8反轉，實現向后移動；左立柱53與下橫梁9通過五號螺栓50連接，左上支撐板15通過六號螺栓52與左立柱53固定，左下支撐板17通過七號螺栓54與左立柱53固定，六號軸承61固定在左上支撐板15上，二號軸承30固定在左下支撐板17上，二號螺母23與中橫梁左滑動板19連接，二號滾珠絲桿27—端與二號帶剎車伺服電機13的主軸連接，二號帶剎車伺服電機13的外殼與左上支撐板15連接固定，二號滾珠絲桿27的另一端穿過左上支撐板15的六號軸承61和二號螺母23的中心，最終與左下支撐板17中的二號軸承30連接;右立柱51與下橫梁9通過五號螺栓50連接，右上支撐板16通過一號螺栓5與右立柱51固定，右下支撐板18通過二號螺栓6與右立柱51固定，七號軸承62固定在右上支撐板16上，一號軸承26固定在右下支撐板18上，三號螺母25與中橫梁右滑動板20連接，三號滾珠絲桿29—端與三號帶剎車伺服電機14的主軸連接，三號帶剎車伺服電機14的外殼與右上支撐板16連接固定，三號滾珠絲桿29的另一端穿過右上支撐板16的軸承62和三號螺母25的中心，最終與右下支撐板18中的一號軸承26連接;二號帶剎車伺服電機13和三號帶剎車伺服電機14的電線分別與五號伺服電機驅動器46和四號伺服電機驅動器45連接，五號伺服電機驅動器46和四號伺服電機驅動器45與兩軸運動控制卡65連接，兩軸運動控制卡65帶有兩個伺服電機同步的功能，兩軸運動控制卡65通過接口線與計算機49相連，鼠標左鍵手動點擊計算機49軟件中向上工具符號，在計算機49軟件中設置好移動速度，計算機49軟件自動將移動速度轉化成相應的脈沖信號輸出給兩軸運動控制卡65，兩軸運動控制卡65將信號傳輸給五號伺服電機驅動器46和四號伺服電機驅動器45，驅動器將信號傳輸給二號帶剎車伺服電機13和三號帶剎車伺服電機14，二號帶剎車伺服電機13和三號帶剎車伺服電機14以設置的速度轉動，帶動二號滾珠絲桿27和三號滾珠絲桿29轉動，然后使二號螺母23和三號螺母25移動，因為二號螺母23與中橫梁左滑動板19固定連接，三號螺母25與中橫梁右滑動板20固定連接的，然后整個中橫梁22就會向上移動，中橫梁22與電動缸38連接在一起，所以整個裝置會向上移動，二號帶剎車伺服電機13和三號帶剎車伺服電機14中帶有編碼器，編碼器將移動的距離的脈沖信息輸出給五號伺服電機驅動器46和四號伺服電機驅動器45，五號伺服電機驅動器46和四號伺服電機驅動器45將信息輸出給兩軸運動控制卡65，兩軸運動控制卡65將信息輸出給計算機49，在計算機軟件上會顯示中橫梁22相對于原點垂直方向移動的距離，當到達移動的位置，放開鼠標左鍵，二號帶剎車伺服電機13和三號帶剎車伺服電機14停止轉動，剎車抱緊步進電機的轉軸，停止其再移動，如果是要往下移動，鼠標左鍵持續點擊軟件中向下工具符號，二號帶剎車伺服電機13和三號帶剎車伺服電機14反轉，實現向下移動;水平移動左支撐板31固定在中橫梁22的一端，水平移動右支撐板32固定在中橫梁22的另一端，五號軸承60固定在水平移動左支撐板31上，十號軸承67固定在水平移動右支撐板32上，四號螺母36穿過水平移動板35，滑塊37穿過水平移動板35，四號滾珠絲桿33的一端與五號帶剎車伺服電機58的主軸相連，五號帶剎車伺服電機58的外殼固定在水平移動左支撐板31上，四號滾珠絲桿33的另一端從水平移動左支撐板31的五號軸承60和四號螺母36穿過，與水平移動右支撐板32中的十號軸承67相連，圓導軌34—端與水平移動左支撐板31連接，圓導軌34的另一端穿過滑塊37的中心，與水平移動右支撐板32連接;五號帶剎車伺服電機58的電線與三號伺服電機驅動器44連接，三號伺服電機驅動器44與四軸運動控制卡66連接，四軸運動控制卡66通過接口線與計算機49相連，在計算機49軟件中設置好移動速度，計算機49軟件自動將移動速度轉化成相應的脈沖信號輸出給四軸運動控制卡66，四軸運動控制卡66將信號傳輸給三號伺服電機驅動器44，三號伺服電機驅動器將信號傳輸給五號帶剎車伺服電機58，鼠標左鍵持續點擊軟件中水平向右移動工具符號，五號帶剎車伺服電機58以設置的速度轉動，五號帶剎車伺服電機58的主軸與四號滾珠絲桿33相連，四號滾珠絲桿33轉動，四號滾珠絲桿33從四號螺母36的中心穿過，四號螺母36與水平移動板35連接，所以水平移動板35向右移動，電動缸38與水平移動板35連接，電動缸就會向右運動，五號帶剎車伺服電機58上帶有編碼器，編碼器將移動的距離的脈沖信息輸出給三號伺服電機驅動器44，三號伺服電機驅動器44將信息輸出給四軸運動控制卡66，四軸運動控制卡66將信息輸出給計算機49，在計算機軟件上會顯示中橫梁22相對于原點水平方向移動的距離，當到達測試位置，松開鼠標左鍵，五號帶剎車伺服電機58停止轉動，剎車裝置抱緊五號伺服電機驅動器46的主軸，當計算機49軟件中設置水平向左的移動速度，軟件自動將移動速度轉化成相應的脈沖輸出給五號帶剎車伺服電機58，鼠標左鍵持續點擊軟件中水平向左移動工具符號，五號伺服電機驅動器46以設置的速度轉動，帶動電動缸38向左移動;三號軸承57鑲嵌在中橫梁左滑動板19中，中橫梁22的左端軸插入三號軸承57中，四號軸承59鑲嵌在中橫梁右滑動板20中，中橫梁22的右端軸穿過四號軸承59，然后與四號帶剎車伺服電機21的主軸連接，四號帶剎車伺服電機21的外殼固定在中橫梁右滑動板20上；四號帶剎車伺服電機21的電線與一號伺服電機驅動器42連接，一號伺服電機驅動器42與四軸運動控制卡66連接，四軸運動控制卡66通過接口線與計算機49相連，在計算機49軟件中設置好轉動速度，鼠標左鍵持續點擊軟件中順時針轉動工具符號，計算機49軟件自動將轉動速度轉化成相應的脈沖信號輸出給四軸運動控制卡66，四軸運動控制卡66將信號傳輸給一號伺服電機驅動器42，一號伺服電機驅動器42將信號傳輸給四號帶剎車伺服電機21，四號帶剎車伺服電機21以設置的速度轉動，由于四號帶剎車伺服電機21的軸與中橫梁22相連，四號帶剎車伺服電機21的軸轉動，帶動中橫梁22在三號軸承57和四號軸承59中轉動，從而使整個中橫梁22轉動，所以電動缸也會跟著轉動，伺服電機21上帶有編碼器，編碼器將轉動動的角度的脈沖信息輸出給一號伺服電機驅動器42，一號伺服電機驅動器42將信息輸出給四軸運動控制卡66，四軸運動控制卡66將信息輸出給計算機49，在計算機軟件上會顯示中橫梁22相對于電動缸在原點時的方向轉動的角度，當到達測試角度，松開鼠標左鍵，四號帶剎車伺服電機21停止轉動，剎車裝置抱緊轉動軸，從而使整個中橫梁不會旋轉，計算機49軟件中設置逆時針的轉動速度，軟件自動將轉動速度轉化成相應的脈沖輸出給四號帶剎車伺服電機21，鼠標左鍵持續點擊軟件中逆時針轉動工具符號，四號帶剎車伺服電機21以設置的速度轉動，電動缸逆時針轉動；電動缸38通過九號螺栓56與水平移動板35固定連接，電動缸38的電線與電動缸伺服電機驅動器47相連，電動缸伺服電機驅動器47與四軸運動控制卡66相連，四軸運動控制卡66通過數據線與計算機49相連，當整個測試裝置移動到測試點附近時，計算機49軟件中設置電動缸38向前的移動速度，計算機49將相應的信號傳輸給四軸運動控制卡66，四軸運動控制卡66將信號輸出給電動缸伺服電機驅動器47，電動缸伺服電機驅動器47將信號輸出給電動缸38，,電動缸38中的伺服電機轉動，帶動電動缸38中的滾珠絲桿以設置的速度向前移動，點擊計算機49軟件中的向前、向后、向上、向下、向左、向右、順時針轉動或逆時針轉動的工具符號，使整個裝置移動，當距離樣品測試表面很近時，軟件設置電動缸38測試時的速度，點擊開始，計算機49將設置的測試速度相應的脈沖信號傳輸給四軸運動控制卡66，四軸運動控制卡66將信號輸出給驅動器47，驅動器47將信號輸出給電動缸38中的伺服電機，軟件將測試力清零，電動缸38以設定的速度移動進行測試，電動缸38中的編碼器同時進行旋轉，實時將電動缸38的滾珠絲桿移動的距離對應的脈沖信號輸出給電動缸伺服電機驅動器47，電動缸伺服電機驅動器47將信號輸出給四軸運動控制卡66，四軸運動控制卡66將信號輸出給計算機49，在計算機49的軟件中實時的以曲線和數據的形式記錄電動缸38移動的距離，電動缸38的滾珠絲桿前端與力傳感器39相連，力傳感器39與信號放大器68相連，將力傳感器39信號放大，信號放大器68與數據采集卡48相連，將力傳感器放大的信號輸出給數據采集卡48，數據采集卡48與計算機49相連，電動缸38的滾珠絲桿移動，使得力傳感器39受壓或者受拉，在計算機49軟件上實時顯示力的數值及曲線，最終在計算機49軟件上形成一個力和位移的曲線，當到達需要測試的力或者位移時，電動缸38停止運動，然后電動缸38的滾珠絲桿返回；當進行耐久測試時，整個測試裝置移動到測試點附近時，電動缸38的滾珠絲桿通過力傳感器39與測試夾具和樣品相連，計算機49的軟件中設置耐久測試的力或者位移及測試的頻率、速度和次數，計算機49的軟件將測試速度轉化為脈沖信號輸出給四軸運動控制卡66，四軸運動控制卡66將信號輸出給電動缸伺服電機驅動器47，電動缸伺服電機驅動器47將信號輸出給電動缸38的伺服電機，電動缸38的伺服電機以測試速度轉動，電動缸38的滾珠絲桿移動，力傳感器39受到拉力或者壓力，電動缸38中的編碼器旋轉，將脈沖信號輸出給電動缸伺服電機驅動器47，電動缸伺服電機驅動器47將信號輸出給四軸運動控制卡66，四軸運動控制卡66將信號輸出給計算機49，數據采集卡48將測試力值輸出給計算機49，計算機49的軟件中實時顯示力和位移的曲線，當到達測試力值或者位移后，一種情況是讓電動缸38的滾珠絲桿立即返回，計算機49將事先在軟件中設置好的返回速度轉化為相對應的脈沖輸出給四軸運動控制卡66，四軸運動控制卡66將信號輸出給電動缸伺服電機驅動器47，電動缸伺服電機驅動器47將信號輸出給電動缸38的伺服電機，電動缸38的伺服電機以設置的返回速度反轉，電動缸38的滾珠絲桿返回，計算機49的軟件根據電動缸38的滾珠絲桿的來回時間與之前設置的頻率進行比較，暫停一段時間后進行下次測試，計算機49的軟件中實時顯示力或者位移與頻率的曲線，數據采集卡48根據測試力的變化記錄測試的次數，當到達設置的測試次數后，反饋到計算機49，設備停止工作；另一種情況是當到達測試力值后，計算機49中軟件設置在此力保持一段時間，在力保持的過程中，力傳感器39的數值會有衰減，力傳感器將實時值輸出給數據采集卡48，數據采集卡48將信號輸出給計算機49，計算機將脈沖信號輸出給給四軸運動控制卡66，四軸運動控制卡66將信號輸出給電動缸伺服電機驅動器47，電動缸伺服電機驅動器47將信號輸出給電動缸38的伺服電機，電動缸38的伺服電機以設置的速度轉動，電動缸38的滾珠絲桿移動，力值傳感器39的數值增加;還有一種耐久測試是電動缸38的滾珠絲桿通過力傳感器39與測試夾具和樣品相連，計算機49的軟件中設置耐久測試的力或者位移及測試的頻率，計算機49軟件將以力與頻率或者位移與頻率的關系加載，力傳感器39和電動缸38中的編碼器實時將信號輸出給計算機49，計算機根據收到的信號實時控制電動缸38的伺服電機，使之以設置耐久的力或者位移及頻率進行測試;打開計算機49的軟件，點擊軟件中回原點工具符號，計算機49根據現在電動缸38所在的位置，計算出對二號帶剎車伺服電機13、三號帶剎車伺服電機14、一號帶剎車伺服電機8、四號帶剎車伺服電機21和四號帶剎車伺服電機58各發出的脈沖信號數，計算機49將信號分別輸出給四軸運動控制卡66和兩軸運動控制卡65，四軸運動控制卡66將信號輸出給二號伺服電機驅動器43、一號伺服電機驅動器42、三號伺服電機驅動器44，兩軸運動控制卡65將信號輸出給五號伺服電機驅動器46和四號伺服電機驅動器45，各驅動器分別將信號輸出給二號帶剎車伺服電機13和三號帶剎車伺服電機14、一號帶剎車伺服電機8、四號帶剎車伺服電機21和四號帶剎車伺服電機58，二號帶剎車伺服電機13、三號帶剎車伺服電機14、一號帶剎車伺服電機8、四號帶剎車伺服電機21和四號帶剎車伺服電機58將會轉動，伺服電機中的編碼器將電機移動的距離的脈沖數輸出給驅動器，驅動器根據伺服電機實際移動距離的脈沖數與需要移動距離的脈沖數進行比較，實際移動距離的脈沖數小于需要移動距離的脈沖數，驅動器再次向伺服電機輸出一定的脈沖數，直至各伺服電機轉動到達原點位置，計算機49的軟件上顯示原點的位置。
[0021]自定位剛度、強度或耐久測試:電動缸回到原點后，拿汽車門板測試剛度作為舉例，將在一定的環境溫度下，比如70°C高溫環境下，對汽車門板事先標注出的點施加150N的測試力，測試壓頭直徑為60mm，實時記錄力與位移的曲線，門板上要測試的點不止一個，往往有十多個，這時候就用到自定位功能，在確認底板I上沒有障礙物的前提下，點擊軟件中回原點工具符號，電動缸38回到原點位置，將測試門板及夾具安裝到底板I上，根據門板上點與現在電動缸38所在原點的位置的遠近，點擊計算機49軟件中的向上或向下、向左或向右、向前或向后、順時針或者逆時針轉動，相對應的伺服電機中的編碼器也會隨之轉動，編碼器將轉動的脈沖信號輸出給驅動器，驅動器將信號輸出給兩軸運動控制卡65或者四軸運動控制卡66，兩軸運動控制卡65或者四軸運動控制卡66將信號輸出給計算機49，當電動缸到達最近的一個測試點的位置，點擊計算機軟件49中的記錄此點并標注的工具符號，在計算機49中的軟件中輸入測試點的編號，計算級49中的軟件會記錄由原點到這個最近的測試點中手動點擊向上或向下、向左或向右、向前或向后、順時針或者逆時針轉動的順序及每次相對于原點移動的距離，然后在計算機49軟件中設置測試此點電動缸的速度及測試力值或位移，就先拿測試一點舉例，然后點擊計算機49軟件中的向上或向下、向左或向右、向前或向后、順時針或者逆時針轉動的工具符號，將電動缸離開門板，避免回原點時撞到門板或者工裝夾具，然后點擊計算機49軟件中回原點的工具符號，電動缸回到原點，將溫度試驗箱門關閉，設置溫度為70°C，溫度到達后放置2個小時，使樣品受熱均勻，點擊計算機49軟件中自動測試工具符號，計算機49的軟件根據之前手動移動時的順序及每個方向移動的距離，將其轉化為脈沖輸出給四軸運動控制卡66或兩軸運動控制卡65，四軸運動控制卡66或兩軸運動控制卡65將信號輸出給驅動器，驅動器將信號輸出給伺服電機，伺服電機根據接收的脈沖依次的進行轉動，按照之前手動移動的順序及軌跡移動，直至到達測試點，然后電動缸38根據計算機49軟件中設置的測試速度移動，當與測試面接觸后，力值傳感器39將力值信號輸出給信號放大器68，信號放大器68將信號輸出給數據采集卡48，數據采集卡48將信號輸出給計算機49，電動缸38中的編碼器將轉動的脈沖信號輸出給電動缸伺服電機驅動器47，電動缸伺服電機驅動器47將信號輸出給四軸運動控制卡66，四軸運動控制卡66將信號輸出給計算機49，當到達測試力值后，電動缸38的滾珠絲桿返回，這種定位方法根據手動移動時的順序及每步移動的距離來定位，避免因門板上有凹凸不平的面會撞到電動缸38及前面的力值傳感器39，；當測試汽車門板上許多點時，根據上面手動點擊向上或向下、向左或向右、向前或向后、順時針或者逆時針轉動的工具符號，依次記錄下每個測試點，在計算機49的軟件中設置好每一點的測試速度及力值或位移，點擊計算機49軟件中的向上或向下、向左或向右、向前或向后、順時針或者逆時針轉動的工具符號，將電動缸離開門板，點擊計算機49軟件中的回原點工具符號，然后點擊自動測試工具符號，然后電動缸38會依次將各個點測試完成，輸出每個點的力和位移曲線;汽車方向盤喇叭按壓耐久試驗，就是按壓方向盤不同的點，每個點會設置按壓的速度和力或者位移，每個點按壓I次為一個循環，共進行多次循環，此試驗設置與上面一樣，先手動移動到每個點的位置并設置好每個點的測試速度及力或位移，設置好測試次數，點擊計算機49軟件中的向上或向下、向左或向右、向前或向后、順時針或者逆時針轉動的工具符號，將電動缸離開方向盤喇叭，點擊計算機49軟件中的回原點符號，然后點擊計算機49軟件中的自動測試，電動缸38會根據每個測試點的位置，按照順序依次測試完成，然后進行下一循環。
[0022]本實用新型前后移動采用三角形導軌，承受負荷大，不易變形，使整個立柱和橫梁水平方向變形量小，帶有滾輪，可以方便的推入及推出高低溫箱，地腳螺栓可以方便的將試驗機調平及固定，避免整個試驗機的晃動，可以實現在高低溫環境下對汽車零部件進行剛度、強度及疲勞耐久測試，在進行剛度及強度測試時，事先確定好測試點的位置后，測試時可以自行依次完成各個點的剛度及強度，每個測試點的測試力、位移和速度均可以個性化設置，也可以完成單個點的測試，試驗軟件可以設置到達某一力或者位移停止測試，回到初始位置或將測試力卸載，也可以設置在最后測試力衰減到多少停止測試，還可以實現達到預定的測試力并保持一段時間，可以在常溫進行測試，也可以在環境箱中進行高低溫測試，可以在環境箱中不需要打開箱門進行前后、左右、上下的移動及電動缸繞自身軸的轉動，測試方向較靈活，到達測試位置后，可以自動進行測試，試驗操作簡單，節省試驗設備及資源成本，測試結果精確，實時記錄力和位移及測試的信息，電腦軟件中可以設置試驗過程中限值，耐久試驗樣品中途失效引起力值或者位移值變化可以自動記錄并停止測試，不需要人工觀察，智能化程度較高，設備自身耐高溫到155°C及低溫_55°C的環境，增加了設備的環境使用范圍，滿足大部分樣品的測試溫度范圍，電動缸的移動速度可以達到150mm/s，測試速度設置范圍廣，可以進行高速濫用力測試，充分滿足測試標準中的速度要求，本設備測試項目比較廣泛，可以進行零部件的剛度測試，即施加一定的力，記錄測試點的位移，還可以進行部件的強度測試，即施加要求的測試力到樣品表面，也可以進行力保持試驗，即施加一定的力，保持一段時間后，卸載力，還可以進行疲勞耐久試驗，施加一定的拉力或者壓力保持一段時間，然后卸載試驗力，然后進行下一個試驗循環，本設備可根據測試的要求設置試驗的速度及耐久測試的頻率、保持時間及測試次數，適用于測試汽車門板多點的剛度測試，汽車儀表臺的多點剛度，車門地圖袋拉力耐久，車門拉手的強度及耐久，汽車方向盤喇叭開關多點高低溫環境下的恒壓力疲勞耐久等。
[0023]上面對本專利的較佳實施方式作了詳細說明，但是本專利并不限于上述實施方式，在本領域的普通技術人員所具備的知識范圍內，還可以在不脫離本專利宗旨的前提下做出各種變化。
【主權項】
1.一種四自由度自定位耐高低溫拉壓力和耐久試驗機，其特征在于，包括試驗機底板(1)，在試驗機底板(I)下方設有前支撐板(40)和后支撐板(41)，滾輪(28)和地腳螺栓(24)分別固定在前支撐板(40)和后支撐板(41)上;八號軸承(63)固定在前支撐板(40)上，九號軸承(64)固定在后支撐板(41)上，前支撐板(40)和后支撐板(41)在試驗機底板(I)的兩側，前支撐板(40)、后支撐板(41)與試驗機底板(I)之間通過三號螺栓(10)連接;一號三角形導軌(2)與二號三角形導軌(4)的一端與前支撐板(40)連接、另一端與后支撐板(41)連接，一號三角形導軌(2)與二號三角形導軌(4)位于試驗機底板(I)的兩側；下橫梁(9)與一號三角形導軌(2)、二號三角形導軌(4)配合連接，下橫梁(9)的左側三角形凹槽從一號三角形導軌(2)上穿過，下橫梁(9)的右側三角形凹槽從二號三角形導軌(4)上穿過，一號螺母(7)固定在下橫梁(9)上;一號帶剎車伺服電機(8)的外殼固定在后支撐板(41)上，一號帶剎車伺服電機(8 )的軸與一號滾珠絲桿(3 )的一端連接，一號滾珠絲桿(3 )的另一端從后支撐板(41)的九號軸承(64)和一號螺母(7)的中間穿過與前支撐板(40)的八號軸承(63)連接;一號帶剎車伺服電機(8)的電線與二號伺服電機驅動器(43)連接，二號伺服電機驅動器(43)與四軸運動控制卡(66)連接，四軸運動控制卡(66)通過接口線與計算機(49)相連;左立柱(53)、右立柱(51)與下橫梁(9)、中橫梁(22)、上橫梁(11)連接，左立柱(53)與下橫梁(9)通過五號螺栓(50)連接，左上支撐板(15)通過六號螺栓(52)與左立柱(53)固定，左下支撐板(17)通過七號螺栓(54)與左立柱(53)固定，六號軸承(61)固定在左上支撐板(15)上，二號軸承(30)固定在左下支撐板(17)上，二號螺母(23)與中橫梁左滑動板(19)連接;二號帶剎車伺服電機(13)的外殼與左上支撐板(15)連接固定，二號滾珠絲桿(27)—端與二號帶剎車伺服電機(13)的主軸連接，二號滾珠絲桿(27)的另一端穿過左上支撐板(15)的六號軸承(61)和二號螺母(23)的中心并與左下支撐板(17)中的二號軸承(30)連接;右立柱(51)與下橫梁(9)通過五號螺栓(50)連接，右上支撐板(16)通過五號螺栓(50)與右立柱(51)固定，右下支撐板(18)通過二號螺栓(6)與右立柱(51)固定，七號軸承(62)固定在右上支撐板(16)上，一號軸承(26)固定在右下支撐板(18)上，三號螺母(25)與中橫梁右滑動板(20)連接;三號帶剎車伺服電機(14)的外殼與右上支撐板(16)連接固定，三號滾珠絲桿(29)—端與三號帶剎車伺服電機(14)的主軸連接，三號滾珠絲桿(29)的另一端穿過右上支撐板(16)的七號軸承(62)和三號螺母(25)的中心與右下支撐板(18)中的一號軸承(26)連接;二號帶剎車伺服電機(13)和三號帶剎車伺服電機(14)的電線分別與五號伺服電機驅動器(46)和四號伺服電機驅動器(45)連接，五號伺服電機驅動器(46)和四號伺服電機驅動器(45)與兩軸運動控制卡(65)連接，兩軸運動控制卡(65)通過接口線與計算機(49)相連，中橫梁(22)與電動缸(38)連接在一起，二號帶剎車伺服電機(13)和三號帶剎車伺服電機(14)中帶有編碼器;水平移動左支撐板(31)固定在中橫梁(22)的一端，水平移動右支撐板(32)固定在中橫梁(22)的另一端，五號軸承(60)固定在水平移動左支撐板(31)上，十號軸承(67)固定在水平移動右支撐板(32)上，四號螺母(36)穿過水平移動板(35)，滑塊(37)穿過水平移動板(35)，五號帶剎車伺服電機(58)的外殼固定在水平移動左支撐板(31)上，四號滾珠絲桿(33)的一端與五號帶剎車伺服電機(58)的主軸相連，四號滾珠絲桿(33)的另一端從水平移動左支撐板(31)的五號軸承(60)和四號螺母(36)穿過與水平移動右支撐板(32)中的十號軸承(67)相連，圓導軌(34)—端與水平移動左支撐板(31)連接、另一端穿過滑塊(37)的中心與水平移動右支撐板(32)連接;五號帶剎車伺服電機(58)的電線與三號伺服電機驅動器(44)連接，三號伺服電機驅動器(44)與四軸運動控制卡(66)連接，四軸運動控制卡(66)通過接口線與計算機(49)相連，五號帶剎車伺服電機(58)的主軸與四號滾珠絲桿(33)相連，四號滾珠絲桿(33)從四號螺母(36)的中心穿過，四號螺母(36)與水平移動板(35)連接，電動缸(38)與水平移動板(35)連接，五號帶剎車伺服電機(58)上帶有編碼器;三號軸承(57)鑲嵌在中橫梁左滑動板(19)中，中橫梁(22)的左端軸插入三號軸承(57)中，四號軸承(59)鑲嵌在中橫梁右滑動板(20)中，中橫梁(22)的右端軸穿過四號軸承(59)與四號帶剎車伺服電機(21)的主軸連接，四號帶剎車伺服電機(21)的外殼固定在中橫梁右滑動板(20)上；四號帶剎車伺服電機(21)的電線與一號伺服電機驅動器(42)連接，一號伺服電機驅動器(42)與四軸運動控制卡(66)連接，四軸運動控制卡(66)通過接口線與計算機(49)相連，四號帶剎車伺服電機(21)上帶有編碼器；電動缸(38)通過九號螺栓(56)與水平移動板(35)固定連接，電動缸(38)的電線與電動缸伺服電機驅動器(47)相連，電動缸伺服電機驅動器(47)與四軸運動控制卡(66)相連，四軸運動控制卡(66)通過數據線與計算機(49)相連，電動缸(38)的滾珠絲桿前端與力傳感器(39)相連，力傳感器(39)與信號放大器(68)相連，信號放大器(68)與數據采集卡(48)相連，數據采集卡(48)與計算機(49)相連。2.根據權利要求1所述的四自由度自定位耐高低溫拉壓力和耐久試驗機，其特征在于，所述地腳螺栓(24)的下部是圓柱體、上部是螺栓，螺栓與圓柱體連接且螺栓與圓柱體之間能夠轉動。
【文檔編號】G01M13/00GK205483514SQ201620039276
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年1月15日
【發明人】紀杰波
【申請人】紀杰波