[发明专利]压电式内应力传感器

说明书

技术领域

本发明涉及一种内应力传感器，特别是一种用于测量高速冲压设备底座内应力变化的一款新型动态力传感器。

技术背景

高速冲压设备是标准件(如：螺钉、螺帽、铆钉、钢球等)生产不可缺的主要设备。随着技术进步及人力成本快速上涨，冲压设备已朝着多工位、快节奏、自动化方向发展，其工件加工速度明显提高，由此产生的设备安全控制和产品质量控制问题更加突出。在工件冲压加工过程中，速度快、噪音大，操作工人极易疲劳，如果不对设备进行有效控制，仅凭人工监控，时常会出现因设备磨损、压头破损、模具掉块、二次冲模等因素导致大量废品产生，甚至造成几十万元的设备损坏，工件质量和设备安全对人工素质及技能依赖较高，人力成本居高不下。如何提高设备生产效率和产品质量，有效降低产品生产成本是广大标准件生产企业一直苦恼的技术问题。本发明专利就是通过监测设备底座内应力变化来判断工件加工过程是否异常的一种核心部件，配以适当的控制方法就能大幅度提高设备利用率、劳动生产率和产品质量，就能有效降低设备操作人员的技能要求和产品生产成本。

发明内容

为了达到准确监测设备底座内应力变化的目的，本发明的技术方案是采用压电陶瓷材料的正压电效应设计、制作一种压电式内应力传感器，它包括张紧套(1)，弹性体(2)，螺母(3)，敏感元件(4)，导电盘(5)，接线器(6)，电缆(7)以及强度胶泥(8)，其特征在于：两块敏感元件(4)与导电盘(5)用粘合胶粘接在一起，放入弹性体(2)切口，并与切口上、下面用粘合胶粘接在一起；导电盘(5)尾部与电缆(7)焊接在一起，电缆(7)穿过接线器(6)、弹性体(2)和螺母(3)；接线器(6)掐住电缆(7)；弹性体(2)与张紧套(1)紧密配合，弹性体(2)尾部穿过张紧套(1)与螺母(3)联接；在弹性体内部填充了强度胶泥(8)。

所述张紧套(1)为套筒结构；外表面为阶梯圆柱，小圆柱面上有螺纹；内表面前端为圆锥形；中间为圆柱形；尾端为方形，与弹性体(2)中部方形紧密配合；前端沿径向方向有贯穿的切口。

所述弹性体(2)前端为圆锥形，沿径向方向有贯穿的切口；中部为方形，与张紧套(1)尾孔配合；尾部外表面为螺纹圆柱，与螺母(3)配合。

所述螺母(3)为圆柱状，有内孔螺纹，与弹性体(2)配合；尾端有径向切口与工装(9)配合；轴中心有孔与电缆(7)配合。

所述敏感元件(4)为压电陶瓷材料，成方形，与导电盘(5)粘合时，同极性面朝向导电盘。

所述电缆(7)为静噪声电缆，噪声小。

所述强度胶泥(8)强度高，绝缘阻抗≥1000MΩ。

由于上述技术方案的运用，本发明具有下列优点：在高速冲压设备运行时，压头向下冲压毛坯，产生冲压力。毛坯在冲压力的作用下发生塑形变形，同时产生抵抗塑形变形的力，反作用于设备底座，使设备底座发生变形从而产生内应力，该内应力大小与冲压力呈线性关系。传感器安装在设备底座内部，当设备底座产生弹性变形时，传感器将内应力通过压电敏感元件按线性比例关系转换成电荷信号，电荷信号经导电盘、电缆传递出来供后端监控仪器采集分析。监控仪器接收到传感器电荷信号后，根据预定程序判定当前设备运行情况以及冲压毛坯件质量，并做出分选或停机动作。譬如：冲压设备出现故障，可能导致进料偏长、工件几何尺寸超限、冲压力过大，监控仪就会根据监测结果实时停机报警，防止造成冲压设备和模具损坏；也可能导致进料不足，工件几何尺寸不足、冲压力过小，监控仪就会根据监测结果实时停机报警，防止造成大量不合格品产出。该压电式内应力传感器结构简单，体积小，精度高、寿命长且安装方便，将其应用在高速冲压设备中可准确测量压头冲压力，结合配套的智能监控仪将大大提高工件合格率、设备生产率和工厂管理自动化水平，延长设备寿命，降低人工成本。

附图说明

图1是本发明主剖视图。

图2是本发明安装示意图以及加载示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明优先实施方案进行详细说明。