一种内置变形补偿模块的智能压力机制造技术

本发明专利技术提供了一种内置变形补偿模块的智能压力机，属于压力机领域，其包括压力机主体、变形补偿模块和控制模块，其中压力机主体用于对待成形样品进行成形处理；变形补偿模块中激光发射器与光纤传感器连接用于向其发射脉冲信号，光纤传感器布置在压力机主体的预紧拉杆上并产生反射光信号，光信号处理器用于处理反射光信号以测得预紧拉杆的应变信息；控制模块用于根据应变信息获得压力机主体中上滑块的实际下压量，进而对机身变形进行补偿。本发明专利技术通过获得上滑块的实际下压量以对机身变形进行补偿，能够有效解决现有液压机在工作过程中受力和冲击载荷使得机身变形、预紧拉杆预紧力变化导致滑块行程测量精度不足的问题。变化导致滑块行程测量精度不足的问题。变化导致滑块行程测量精度不足的问题。

An intelligent press with built-in deformation compensation module

【技术实现步骤摘要】
一种内置变形补偿模块的智能压力机


[0001]本专利技术属于压力机领域，更具体地，涉及一种内置变形补偿模块的智能压力机。

技术介绍

[0002]传统框架式结构压力机的送料系统以及行程控制需要与主机控制系统连用，通常是采用滑块的行程数值来作为输入信号并通过电气系统调控行程，从而完成一个伺服驱动动作。但是目前大多数框架式结构压力机在工作过程中受到成形的反作用力，机身会产生水平与纵向变形、角变形以及扭转变形，使得滑块在工作过程中的行程测量精度受到很大影响。并且压力机身在长期工作中会受到多重冲击载荷，使立柱部位的预紧螺栓松动，立柱内部预紧拉杆所受的预紧力发生变化，产生一定程度的应变，对测量滑块行程的光栅尺精度造成影响，进一步影响了滑块行程的测量，使得压力机的工作精度下降，零件成形质量越来越差，甚至还会造成滑块过冲，损坏压力机，产生安全隐患。因此，实时监测压力机机身各部件的应变，提高滑块行程测量精度，对提升压力机成形质量，消除压力机长期工作后产生的安全隐患至关重要。
[0003]现有技术中，CN106705824A公开了一种大型多工位压力机滑块行程测量装置，该装置虽然能减少工作中压力机机身变形对滑块行程测量的影响，但压力机在长期工作过程中，预紧螺栓的松动会导致压力机预紧力变化，压力机及整个装置会产生应变，并且这种应变不易测量，后续校正过程复杂困难。

技术实现思路

[0004]针对现有技术的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种内置变形补偿模块的智能压力机，旨在解决现有的压力机无法对机身变形进行实时监控和补偿的问题。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了一种内置变形补偿模块的智能压力机，该智能压力机包括压力机主体、变形补偿模块和控制模块，其中所述压力机主体用于对待成形样品进行成形处理；所述变形补偿模块包括激光发射器、光纤传感器和光信号处理器，所述激光发射器与光纤传感器连接用于向其发射脉冲信号，所述光纤传感器布置在所述压力机主体的预紧拉杆上并产生反射光信号，所述光信号处理器用于处理所述反射光信号以测得所述预紧拉杆的应变信息；所述控制模块用于根据所述应变信息获得所述压力机主体中上滑块的实际下压量，以调整所述上滑块的下压行程，进而对机身变形进行补偿。
[0006]作为进一步优选的，所述压力机主体包括立柱、预紧拉杆以及从下向上依次设置的工作台、上滑块、上横梁和主轴，所述立柱和预紧拉杆固定在工作台和上横梁的左右两侧，所述立柱用于为上滑块上下移动提供导向，所述预紧拉杆用于预紧工作台、上滑块和上横梁，以减少机身振动；所述工作台用于放置待成形样品；所述上滑块在所述主轴的带动下上下移动，以对待成形样品进行成形处理；所述上横梁用于固定所述主轴。
[0007]作为进一步优选的，所述控制模块包括行程控制器和智能电气控制器，所述行程控制器与主轴连接，用于通过主轴控制上滑块上下移动；所述智能电气控制器与光信号处
理器和行程控制器连接，用于获取所述光信号处理器的应变信息并反馈给行程控制器，以调整所述上滑块的下压行程。
[0008]作为进一步优选的，所述预紧拉杆的应变信息包括横向应变ε
x
和纵向应变ε
y
，利用下式计算：
[0009][0010][0011]式中，Δλ
i
为任意一个谷值点的波长变化量，λ
m
为共振波长，是干涉模式之间的有效折射率差，θ为光纤传感器在预紧拉杆上的缠绕方向与水平方向夹角，Δn
eff
为光纤传感器中纤芯与包层材料的有效折射率差；
[0012]利用所述横向应变ε
x
和纵向应变ε
y
判断预紧拉杆的预紧力是否正常，利用所述纵向应变ε
y
获得所述上滑块的实际下压量。
[0013]作为进一步优选的，利用下式根据应变信息调整所述压力机主体中上滑块的实际下压量：
[0014]x
r
＝x
m
‑
(L
‑
l1)
·
(ε
y
‑
1)
[0015]式中，x
r
为上滑块的实际下压量，x
m
为光栅尺实际测量位移，L为正常预紧力作用下立柱的初始长度，l1为初始状态下光栅尺尺身上端与立柱顶端的距离。
[0016]作为进一步优选的，所述光纤传感器以缠绕的方式紧固在预紧拉杆上。
[0017]作为进一步优选的，所述光纤传感器还布置在上横梁、上滑块和工作台上并产生反射光信号，所述光信号处理器还用于处理该反射光信号以记录所述上横梁、上滑块和工作台的应变信息。
[0018]作为进一步优选的，所述光纤传感器以平铺排布的方式紧固在上横梁、上滑块和工作台上。
[0019]作为进一步优选的，所述控制模块还用于根据所述上横梁、上滑块和工作台的应变信息绘制实时应变云图。
[0020]作为进一步优选的，利用下式计算所述上横梁、上滑块和工作台的应变信息ε：
[0021][0022]式中，Δλ
i
为任意一个谷值点的波长变化量，λ
m
为共振波长，是干涉模式之间的有效折射率差，Δn
eff
为光纤传感器中纤芯与包层材料的有效折射率差。
[0023]总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：
[0024]1.本专利技术通过在预紧拉杆上布置光纤传感器以产生反射光信号，并利用光信号处理器根据其获得预紧拉杆的应变信息，进而获得上滑块的实际下压量以对机身变形进行补偿，能够有效解决现有液压机在工作过程中受力和冲击载荷使得机身变形、预紧拉杆预紧力变化导致滑块行程测量精度不足的问题；
[0025]2.尤其是，本专利技术通过对预紧拉杆的应变信息计算方法进行优化，并将应变信息分解为横向应变和纵向应变，利用横向应变和纵向应变判断预紧拉杆的预紧力是否正常，利用纵向应变调整上滑块的下压量，从而更精确地反应压力机的应变情况；
[0026]3.同时，本专利技术还提出在上横梁、上滑块和工作台上布置光纤传感器，以获得压力机主体各部件的应变信息，能够实时观察压力机机身应变状态，进而保证压力机安全工作并及时消除安全隐患。
附图说明
[0027]图1是本专利技术实施例提供的内置变形补偿模块的智能压力机的结构示意图；
[0028]图2是本专利技术实施例提供的内置变形补偿模块的智能压力机中光栅尺测量结构示意图；
[0029]图3是本专利技术实施例提供的内置变形补偿模块的智能压力机的变形补偿原理示意图。
[0030]在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：
[0031]1‑
激光发射器，2
‑
光纤传感器，3
‑
压力机主体，4
‑
主轴，5
‑
上横梁，6
‑
上滑块，7
‑
立柱，8...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种内置变形补偿模块的智能压力机，其特征在于，该智能压力机包括压力机主体(3)、变形补偿模块和控制模块，其中所述压力机主体(3)用于对待成形样品进行成形处理；所述变形补偿模块包括激光发射器(1)、光纤传感器(2)和光信号处理器(10)，所述激光发射器(1)与光纤传感器(2)连接用于向其发射脉冲信号，所述光纤传感器(2)布置在所述压力机主体(3)的预紧拉杆(8)上并产生反射光信号，所述光信号处理器(10)用于处理所述反射光信号以测得所述预紧拉杆(8)的应变信息；所述控制模块用于根据所述应变信息获得所述压力机主体(3)中上滑块(6)的实际下压量，以调整所述上滑块(6)的下压行程，从而对机身变形进行补偿。2.如权利要求1所述的内置变形补偿模块的智能压力机，其特征在于，所述压力机主体(3)包括立柱(7)、预紧拉杆(8)以及从下向上依次设置的工作台(9)、上滑块(6)、上横梁(5)和主轴(4)，所述立柱(7)和预紧拉杆(8)固定在工作台(9)和上横梁(5)的左右两侧，所述立柱(7)用于为上滑块(6)上下移动提供导向，所述预紧拉杆(8)用于预紧工作台(9)、上滑块(6)和上横梁(5)，以减少机身振动；所述工作台(9)用于放置待成形样品；所述上滑块(6)在所述主轴(4)的带动下上下移动，以对待成形样品进行成形处理；所述上横梁(5)用于固定所述主轴(4)。3.如权利要求1所述的内置变形补偿模块的智能压力机，其特征在于，所述控制模块包括行程控制器(11)和智能电气控制器(12)，所述行程控制器(11)与主轴(4)连接，用于通过主轴(4)控制上滑块(6)上下移动；所述智能电气控制器(12)与光信号处理器(10)和行程控制器(11)连接，用于获取所述光信号处理器(10)的应变信息并反馈给行程控制器(11)，以调整所述上滑块(6)的下压行程。4.如权利要求1所述的内置变形补偿模块的智能压力机，其特征在于，所述预紧拉杆(8)的应变信息包括横向应变ε
x
和纵向应变ε
y
，利用下式计算：，利用下式计算：式中，Δλ
i
为任意一个谷值点的波长变化量，λ
m
为共振波长，是干涉模式之间的有效折射率差，θ为光纤传感器在预紧拉杆上的缠绕方向与...

【专利技术属性】
技术研发人员：王新云，蔡洪钧，张茂，金俊松，邓磊，龚攀，唐学峰，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：