專利名稱：一種振動加速度傳感器彈壓機械手控制裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及振動加速度傳感器數據采集一致性和測點定位技術，具體是一種 振動加速度傳感器彈壓機械手控制裝置。
背景技術：
振動加速度傳感器用于測試物體的振動信號，用于振動分析，其廣泛應用于航空 航天、鐵路、橋梁、建筑、車船、機械、水利、電力、石油、地質、環(huán)保、地震等領域。振動加速度傳感器在安裝過程中，傳感器與被測試件的表面要清潔、平滑。為了保 證測量振動數據的精準和真實反映被測試件的實際振動情況，一般要求傳感器與結構的連 接必須十分可靠。一般振動傳感器的安裝方式包括螺釘安裝、磁力安裝座連接和膠粘劑粘接等方 式。但是，上述安裝方法在使用同一振動傳感器連續(xù)測試相同的被測試件時，無論是安裝時 間還是安裝位置都存在一定的困難。上述情況在一種典型的應用實例，如汽車變速器裝配 生產線中，需要使用振動加速度傳感器測量變速器振動信號，以進一步進行振動分析和故 障判別。裝配生產線在連續(xù)裝配生產汽車變速器過程中，需要在綜合性能檢測試驗臺上，連 續(xù)使用同一振動加速度傳感器測量流水線上新裝配的變速器新產品，因此有必要設計一種 機械手裝置，用于每次當流水線上裝配完畢的變速器到達檢測試驗臺時，能夠將振動傳感 器可靠地彈壓在變速器殼體上，有效測量真實的變速器振動信號，并保證連續(xù)多次測試結 果的一致性。目前，國內還沒有這方面的專利及應用案例。而國外一些發(fā)達國家已經有了一些 應用，如德國DISCOM公司、韓國SignalLink公司的類似產品。但是，尚未檢索到這方面的 國內和國際專利申請。同時這些實際應用其技術內容和控制方法都無相關文獻可查，其技 術內幕為黑匣子。因此，有必要研制與開發(fā)振動加速度傳感器彈壓機械手及控制裝置，研究相應的 控制方法與系統(tǒng)，并申請相關的專利，保護自主知識產權。

實用新型內容針對現(xiàn)有技術中存在的上述不足，本實用新型的目的在于提供一種集成度高、裝 置擴展性強、能實現(xiàn)振動傳感器快速裝夾、慢速彈壓，保證振動傳感器連續(xù)采集同一位置數 據一致性和采集精度等功能的一種振動加速度傳感器彈壓機械手控制裝置。本實用新型采用的技術方案是一種振動加速度傳感器彈壓機械手控制裝置，包 括振動加速度傳感器，傳感器支架，導向架，支承架，雙速氣缸，生產線供氣裝置，繼 電器模塊，工控機，控制按鈕；所述傳感器支架通過螺栓與振動加速度傳感器固接；所述導 向架與傳感器支架固接；所述支承架一端與變速器綜合試驗臺固接，另一端通過導向架與 傳感器支架、雙速氣缸連接；所述雙速氣缸與傳感器支架連接，用于控制和調節(jié)機械手的高速和低速往復運動；所述雙速氣缸通過MV電源供電；所述生產線供氣裝置，用于提供雙速 氣缸動力氣源；所述繼電器模塊與雙速氣缸連接，通過控制雙速氣缸電磁閥、磁開關，實現(xiàn) 雙速氣缸的控制；所述工控機與繼電器模塊連接，并通過繼電器模塊控制雙速氣缸的動作； 所述工控機與數據采集卡連接，采集振動信號；所述控制按鈕與繼電器模塊連接，控制雙速 氣缸的裝夾、停止和卸夾。于所述傳感器支架與振動加速度傳感器之間設置有具有吸振功 能的硅膠球。采用雙速氣缸實現(xiàn)傳感器支架的初始快速伸出、后期慢速彈壓至被測點。采 用MV電源為雙速氣缸電磁閥、磁開關供電。本實用新型的優(yōu)點1、能夠保證采集數據一致性和采集精度。針對某一新型變速器產品，通過初始自 學習后，可以固定雙速氣缸行程大小，能有效地保證每次彈壓位置和彈壓強度的一致性，從 而保證數據采集精度的一致性、可靠性和真實性。2、成本低。本試驗臺采用雙速氣缸實現(xiàn)振動傳感器的快速動作和慢速彈壓至被測 試件表面，合理利用生產線線體上的工業(yè)氣源，相對于步進電機、PLC控制系統(tǒng)方式，整體上 造價較低。3、控制方式簡便。本試驗臺不是采用價格較高的PLC控制系統(tǒng)，而是采用性價比 較高的繼電器模塊控制方式，能夠有效利用用于振動分析的工控機設備，節(jié)省設備投資。采 用工控機軟件編程實現(xiàn)繼電器模塊對雙速氣缸的動作控制，程序易于維護和修改。4、易于維護和保養(yǎng)。采用傳感器支架、導向架等進行模塊化連接，可方便更換損壞 部件，設備選型中使用市場上較易于購買的產品，整體易于維修和維護。同時方便于傳感器 支架的更換和調節(jié)。5、本實用新型的隔振措施，使用硅橡膠球、減震墊等實現(xiàn)傳感器與變速器等被測 試體的隔離。

圖1為本實用新型的振動加速度傳感器彈壓機械手裝置結構框圖；圖2為本實用新型的振動加速度傳感器彈壓機械手裝置結構示意圖；圖3為本實用新型的振動傳感器支架結構示意圖；圖4為本實用新型的雙速氣缸氣動原理示意圖；圖5為本實用新型的繼電器模塊電氣控制原理圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型作進一步描述。如圖1、2所示，一種振動加速度傳感器彈壓機械手控制裝置，包括，振動加速度傳 感器6，傳感器支架4，導向架，支承架2，雙速氣缸3，生產線供氣裝置，繼電器模塊，工控機， 控制按鈕；所述傳感器支架4通過螺栓與振動加速度傳感器6固接；所述導向架與傳感器 支架4固接；所述支承架2—端與變速器綜合試驗臺1固接，另一端通過導向架與傳感器支 架4、雙速氣缸3連接；所述雙速氣缸3與傳感器支架4連接，用于控制和調節(jié)機械手的高 速和低速往復運動；所述雙速氣缸3通過MV電源供電，用于提供雙速氣缸3的電磁閥、磁 開關供電；所述生產線供氣裝置，用于提供雙速氣缸3動力氣源；所述繼電器模塊與雙速氣缸3連接，通過控制雙速氣缸3電磁閥、磁開關，實現(xiàn)雙速氣缸3的控制；所述工控機與繼電 器模塊連接，并通過繼電器模塊控制雙速氣缸3的動作；所述工控機與數據采集卡連接，采 集振動信號；所述控制按鈕與繼電器模塊連接，控制雙速氣缸3的裝夾、停止和卸夾。于所 述傳感器支架4與振動加速度傳感器6之間設置有具有吸振功能的硅膠球，使得傳感器共 振頻率很小與被測體振動互不干擾。采用雙速氣缸3實現(xiàn)傳感器支架4的初始快速伸出、 后期慢速彈壓至被測點。采用MV電源為雙速氣缸3電磁閥、磁開關供電。如圖2、3、4、5所示，振動加速度傳感器6彈壓機械手控制裝置中設備選型的理論 計算依據如下(1)雙速氣缸3的選擇振動傳感器機械手一方面要滿足工業(yè)生產現(xiàn)場快速裝夾、 卸載振動傳感器的要求，另一方面由于振動加速度傳感器6屬于精密昂貴器件，過度的沖 擊將降低傳感器使用壽命或造成傳感器損壞，因此設計的傳感器機械手應該具有裝夾初期 快速推進，后期慢速接觸被測試件表面的功能，故應選擇雙速氣缸3。雙速氣缸3選擇了 SMC公司生產的帶氣緩沖的CQM薄型氣缸，動作方式單桿雙作 用，缸徑70mm，最高使用壓力1. OMPa，最低使用壓力0. IMPa，環(huán)境及流體溫度帶磁性開 關-10 +60°C，緩沖兩測墊緩沖，行程長度允差:+100畫，使用活塞速度50 300mm/s。(2)控制模塊的選擇雙速氣缸3的動作控制可以考慮使用PLC、繼電器模塊等方 法，根據機械手的動作復雜程度和實際控制點情況，選擇使用性價比較高的繼電器模塊控 制方法。雙速氣缸3具有6個控制點，因此選擇6路DI/6路繼電器模塊，型號為研華 ADAM-6060，具體參數為光隔離2000VRMS提供缺省和定制的網頁10/IOOMbps 通信速率I/O類型6路繼電器/6路DI。研華ADAM-6060繼電器模塊的產品特點為ADAM_6060帶有6路隔離數字量輸入 和6路隔離繼電器通道。數字量輸入通道接受10 30VDC的輸入，。ADAM-6060繼電器模 塊可以進行遠程控制，并將配置數據保存在EEPROM中。該模塊提供6個MVAC輸出的A型 繼電器通道。它非常適合開關控制或低壓開關控制。(3)振動加速度傳感器6的選擇加速度傳感器有壓電式電荷加速度計、內置電路壓電式加速度計等多種類型。壓 電式電荷加速度計應用天然晶體和壓電陶瓷材料制造敏感元件，具有良好的性能，其獨創(chuàng) 的隔離剪切式設計大大地減小了周圍環(huán)境對于加速度計性能的影響，具有長時間的穩(wěn)定 性，并且可在大溫度范圍內使用。但其初始的輸出量為電荷量，需要配合電荷放大器使用， 成本相對較高。但工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境復雜，存在各種干擾，內置電路壓電式加速度計在長期使用 中可能會出現(xiàn)漂移現(xiàn)象，影響測試性能。因此從性能上考慮，仍選用成本較高的“壓電式電 荷加速度計”與“電荷放大器”方案。選擇B&K 4393壓電式電荷加速度計，精度達到3. lpC/g，最高采集頻率達到 16. SKHz。(4)支承架 2 [0037]支承架2用于支承氣缸和傳感器支架4。(5)傳感器支架4設計在測試中，B&K 4393壓電式電荷加速度計被安裝于以硅膠球上，端部接觸變速箱 殼體振動。由于自身質量小，相對大的接觸面積及硅膠球的吸振功能，使得其共振頻率很小 與箱體振動互不干擾。(6)數據采集卡的選擇振動信號的采集卡需要滿足三個條件，適合的采樣頻率 和精度，具備一定的信號調理能力和同步定時的功能。模擬信號的采樣頻率由最高轉速和 分析的最高階次兩個參數決定。對于聲音和振動信號采集，采樣率根據以下公式得出采樣 率=2. 56 X最高計算階次X最高轉速(RPM)/60。 內置電路式加速度傳感器需要直流供電和抗混疊濾波器兩種信號調理功能。階次 分析需要同步采集振動信號與轉速時標信號。基于這三個標準，選擇了 NI公司產品PCI-4474動態(tài)信號采集卡和NI公司的 PCI-6601計數器。(7)氣缸氣動控制符號說明和繼電器模塊的輸入輸出地址分配表表1-氣缸氣動控制符號說明表
序號名稱代號說明1五通閥Yl氣缸換向2三通閥Y2高低速切換3氣缸行程Wl磁開關發(fā)出位置檢測電信號檢測磁開W權利要求1.一種振動加速度傳感器彈壓機械手控制裝置，其特征在于包括，振動加速度傳感器，傳感器支架，導向架，支承架，雙速氣缸，生產線供氣裝置，繼 電器模塊，工控機，控制按鈕；所述傳感器支架通過螺栓與振動加速度傳感器固接；所述導向架與傳感器支架固接；所述支承架一端與變速器綜合試驗臺固接，另一端通過導向架與傳感器支架、雙速氣 缸連接；所述雙速氣缸與傳感器支架連接，用于控制和調節(jié)機械手的高速和低速往復運動；所述雙速氣缸通過MV電源供電；所述生產線供氣裝置，用于提供雙速氣缸動力氣源；所述繼電器模塊與雙速氣缸連接，通過控制雙速氣缸電磁閥、磁開關，實現(xiàn)雙速氣缸的 控制；所述工控機與繼電器模塊連接，并通過繼電器模塊控制雙速氣缸的動作；所述工控機 與數據采集卡連接，采集振動信號；所述控制按鈕與繼電器模塊連接，控制雙速氣缸的裝夾、停止和卸夾。
2.按權利要求1所述的振動加速度傳感器彈壓機械手控制裝置，其特征在于于所述 傳感器支架與振動加速度傳感器之間設置有具有吸振功能的硅膠球。
3.按權利要求1所述的振動加速度傳感器彈壓機械手控制裝置，其特征在于采用雙 速氣缸實現(xiàn)傳感器支架的初始快速伸出、后期慢速彈壓至被測點。
4.按權利要求1所述的振動加速度傳感器彈壓機械手控制裝置，其特征在于采用MV 電源為雙速氣缸電磁閥、磁開關供電。
專利摘要本實用新型一種振動加速度傳感器彈壓機械手控制裝置，包括，振動加速度傳感器，傳感器支架，導向架，支承架，雙速氣缸，生產線供氣裝置，繼電器模塊，工控機，控制按鈕；所述傳感器支架通過螺栓與振動加速度傳感器固接；所述導向架與傳感器支架固接；所述支承架一端與變速器綜合試驗臺固接，另一端通過導向架與傳感器支架、雙速氣缸連接；所述雙速氣缸與傳感器支架連接，所述繼電器模塊與雙速氣缸連接，所述工控機與繼電器模塊連接，所述工控機與數據采集卡連接，所述控制按鈕與繼電器模塊連接，控制雙速氣缸的裝夾、停止和卸夾。本實用新型的優(yōu)點是能夠保證采集數據精度，控制方式簡便，易于維護和保養(yǎng)，本實用新型使用硅橡膠球的隔振措施。
文檔編號B25J13/00GK201922448SQ20102069377
公開日2011年8月10日 申請日期2010年12月31日 優(yōu)先權日2010年12月31日
發(fā)明者于龍會, 史海波, 周曉鋒, 尚文利, 胡國良 申請人:中國科學院沈陽自動化研究所