电动振动台水平滑台自动回复定位装置及其使用方法与流程

1.本发明涉及电动振动台技术领域，具体涉及电动振动台水平滑台自动回复定位装置及其使用方法。


背景技术：

2.水平滑台是电动振动台进行实验所需的水平辅助台。当试验样品,特别是整机试验样品需要进行水平振动试验而依靠旋转振动台的位置无法将其安装固定时,则需要借助于水平滑台。水平滑台一般由工作台面支撑体和与工作台面支撑体产生水平滑动的工作台面组成,工作台面的一端通过连接器或者连轴器连接振动台的振动组件。水平滑台的作用是在水平方向上将振动发生器的运动传递给试验样品,或者在水平振动试验中支承大型试件。
3.现有水平滑台的结构形式很多,大致分为液压、机械、空气弹簧三种类型。任何一种水平滑台,都包括工作台面支撑体和工作台面两部分,而这两部分之间的摩擦阻力是衡量水平滑台质量的重要指标。利用水平滑台进行振动试验时,要求工作台面应当以静止时的位置为原点作往复运动。然而在实际情况中,工作台面往往会由于支撑组件的摩擦阻力以及工作台面自身的运动惯性,使得工作台面往复运动的平衡点常常发生偏移,导致振动的有效位移减小,严重时动圈与磁极楔子会发生撞击,造成损坏设备及试验产品的事故。
4.中国专利cn101093182b公开了一种水平滑台回复定位的方法及其装置，该方法是通过在水平滑台的工作台面和工作台面支撑体间设置弹性回复机构以抵消工作台面在水平运动时产生的运动方向惯性,所述的弹性回复机构为两端设置弹性体的刚性轴连接件或u形弹簧,弹性回复机构的两端分别固定在工作台面和台面支撑体上。该方法可以解决水平滑台平衡点的偏移问题，但由于加入了刚性轴连接件或u形弹簧，因其材料特性，会对水平滑台的往复运动产生阻尼。


技术实现要素：

5.针对上述存在的技术不足，本发明的目的是提供电动振动台水平滑台自动回复定位装置及其使用方法，不仅能够有效解决因为摩擦阻力和自身运动惯性所产生的工作台偏移原点的问题,保证了水平滑台和振动设备的稳定、精确振动,消除试验误差，而且不会对水平滑台产生任何阻尼，在水平滑台进行往复运动过程中并不与工作台面接触，而在运动结束后将自动对工作台面进行回复，还能实现对水平滑台偏移原点的位移大小以及方向进行测量，便于了解水平滑台的运动情况。
6.为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
7.本发明提供电动振动台水平滑台自动回复定位装置，包括水平滑台工作台面支撑体，所述水平滑台工作台面支撑体内安装有电动振动台，所述电动振动台连接有水平滑台工作台面，所述水平滑台工作台面上设置有若干限位块，所述水平滑台工作台面支撑体上设置有与限位块对应的水平滑台自动回复定位装置，所述水平滑台自动回复定位装置包括
壳体，所述壳体上设置有与限位块对应的滑槽，所述壳体内安装有与滑槽对应的能够旋转的滚珠丝杠、与滚珠丝杠对应的测量滑环以及与测量滑环对应的信号检测单元，所述滚珠丝杠上安装有能够随着滚珠丝杠旋转向相反方向运动的左侧丝杠螺母、右侧丝杠螺母，所述左侧丝杠螺母、右侧丝杠螺母之间设置有套设在滚珠丝杠上的可伸缩风管，所述可伸缩风管通过两位三通换向阀与供风设备连通，所述滚珠丝杠上套设有与左侧丝杠螺母、右侧丝杠螺母对应的复位弹簧，所述左侧丝杠螺母、右侧丝杠螺母上安装有能够沿着滑槽滑动的支撑板以及与测量滑环对应的测量探针，所述支撑板上安装有与限位块对应的定位板，所述定位板、限位块上对应设置有铜电极片，所述铜电极片、测量滑环与信号检测单元电连接，所述信号检测单元、电动振动台、两位三通换向阀、供风设备与处理单元电连接。
8.优选地，所述壳体上设置有与滚珠丝杠两端对应的通孔，所述通孔内安装有用于与滚珠丝杠端部连接的轴承。
9.优选地，所述滚珠丝杠上依次套设有与轴承对应的挡油环、与挡油环对应的垫片。
10.优选地，所述通孔的内径小于复位弹簧的中径。
11.优选地，所述滚珠丝杠上位于可伸缩风管内的轴段呈扁平状结构设置，能够随着可伸缩风管通入的气流带动滚珠丝杠旋转。
12.优选地，所述定位板上形成有与支撑板螺纹连接的螺纹杆。
13.优选地，所述定位板包括安装在左侧丝杠螺母上的左定位板、安装在右侧丝杠螺母上的右定位板，所述铜电极片包括安装在左定位板上的左铜电极片、安装在右定位板上的右铜电极片，所述限位块包括与左定位板对应的左限位板、与右定位板对应的右限位板，所述左限位板上安装有与左铜电极片对应的铜电极片，所述右限位板上安装有与右铜电极片对应的铜电极片。
14.优选地，所述信号检测单元包括偏移方向检测模块和偏移位移检测模块，所述偏移方向检测模块包括相互连接的第一高低电平产生电路、第二高低电平产生电路、第一方位指示灯、第二方位指示灯、第一与非门、第二与非门、第三与非门、第四与非门；所述第一高低电平产生电路的左铜电极片一端接地，所述左铜电极片的另一端与电阻和第一与非门输入端相连，所述第二高低电平产生电路的左铜电极片一端接地，所述左铜电极片的另一端与电阻和第三与非门输入端相连，所述偏移位移检测模块包括测量探针与测量滑环，所述测量滑环表面以固定间隔均匀印刷上相互连通的导电铜丝，所述测量探针与测量滑环上的导电铜丝表面相接触。
15.优选地，所述的测量滑环表面导电铜丝的固定间隔取值范围为0.1mm-1mm。
16.本发明还提供一种使用上述装置的方法，具体包括以下步骤：
17.(1)电动振动台运行带动水平滑台工作台面进行实验，处理单元控制两位三通换向阀切换到左位，供风设备向可伸缩风管内通风，驱动滚珠丝杠进行旋转，从而带动左侧丝杠螺母、右侧丝杠螺母移动，进而带动支撑板移动，支撑板移动再带动定位板移动，使动定位板上的铜电极片与限位块上的铜电极片相接触，以该位置为水平滑台自动回复定位装置的初始零位，此时复位弹簧处于压缩状态；
18.(2)确定初始零位后，处理单元控制两位三通换向阀切换到右位，此时驱动滚珠丝杠进行旋转且旋转方向与步骤(1)相反，复位弹簧进行回弹，左侧丝杠螺母、右侧丝杠螺母移动步骤(1)开始之前的状态；
19.(3)当处理单元检测到电动振动台停止运行时，控制换向阀切换到左位，若左铜电极片先与限位块上的铜电极片接触，则第一高低电平产生电路产生低电平，从而第一方位指示灯亮起，则水平滑台工作台面偏移方向为相对初始零位偏右；若右铜电极片先与限位块上的铜电极片接触，则第二高低电平产生电路产生低电平，从而第二方位指示灯亮起，则水平滑台工作台面偏移方向为相对初始零位偏左；
20.(4)当处理单元检测到第一高低电平产生电路或第二高低电平产生电路产生低电平时，开始对测量滑环与测量探针的通断情况进行检测，得到测量滑环与测量探针由断开变为接通的次数n，则水平滑台工作台面的偏移位移δl采用以下公式计算：
21.δl＝n
×
δd；
22.式中δd为测量滑环上相邻导电铜丝之间的距离；
23.(5)当处理单元检测到3s内测量滑环与测量探针的通断情况无变化，则控制两位三通换向阀切换到右位，重复步骤(2)。
24.本发明的有益效果在于：。
25.本发明提供的电动振动台水平滑台自动回复定位装置在工作过程中仅需检测通断型数字量信号，信号检测处理方便容易；对于振动范围不同的水平滑台，可以对应设计出相应的装置，适用性强；传统的水平滑台回复定位装置采用刚性轴连接件或u型弹簧连接固定于工作台面和台面支撑体上，利用其本身所具有的回复弹力对水平滑台偏移位移进行回复，但在水平滑台工作过程中，由于刚性轴连接件或u型弹簧连接固定于工作台面和台面支撑体上，必然会对水平滑台的运动产生一定的阻尼，而相比于传统的水平滑台回复定位装置，本发明的装置在水平滑台工作过程中并不与其接触，在水平滑台工作过程结束后自动回复定位装置开始工作，对水平滑台的偏移位移进行回复，有效避免了在水平滑台工作过程中对其产生阻尼，同时保证了工作台的振幅始终以参考原点为平衡点,有效杜绝工作台平衡点的偏移；本发明的装置可以对水平滑台偏移方向及大小进行测量，便于分析水平滑台运动情况；本发明的装置通过对水平滑台偏移位移的自动回复，有效的解决了工作台面的摩擦阻力和自身运动惯性所产生的工作台偏移原点的问题,保证了水平滑台和振动设备的稳定、精确振动,消除试验误差,同时也对振动设备的动圈进行有效的保护。整套装置结构简单可靠、成本低廉、空间尺寸小、适应性强、使用效果好，具有广泛的实用性。具体如何解决因为摩擦阻力和自身运动惯性所产生的工作台偏移的关系，不接触，不产生阻尼体具体体现在哪里，最好可以根据具体结构详细描述一下；
附图说明
26.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
27.图1为电动振动台水平滑台装置示意图；
28.图2为壳体三维示意图；
29.图3为水平滑台自动回复定位装置结构示意图；
30.图4为偏移方向检测模块示意图；
31.图5为测量滑环与测量探针通断状态示意图；
32.图中：1、电动振动台，2、水平滑台工作台面，201、限位块，3、水平滑台自动回复定位装置，4、水平滑台工作台面支撑体，31、壳体，32、右侧丝杠螺母，33、螺栓，34、左铜电极片，35、定位板，36、可伸缩风管，37、支撑板，38、右铜电极片，39、左侧丝杠螺母，310、滚珠丝杠，311、复位弹簧，312、螺钉，313、轴承端盖，314、轴承，315、挡油环，316、垫片，317、测量滑环，318、两位三通换向阀，319、测量探针，320、信号检测单元，321、处理单元。
具体实施方式
33.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
34.如图1至图5所示，本实施例提供一种电动振动台水平滑台自动回复定位装置，包括水平滑台工作台面支撑体4，所述水平滑台工作台面支撑体4内安装有电动振动台1，所述电动振动台1连接有水平滑台工作台面2，所述水平滑台工作台面2上设置有若干限位块201，所述水平滑台工作台面支撑体4上设置有与限位块201对应的水平滑台自动回复定位装置3，所述水平滑台自动回复定位装置3包括壳体31，所述壳体31上设置有与限位块201对应的滑槽，所述壳体31内安装有与滑槽对应的能够旋转的滚珠丝杠310、与滚珠丝杠310对应的测量滑环317以及与测量滑环317对应的信号检测单元320，所述滚珠丝杠310上安装有能够随着滚珠丝杠310旋转向相反方向运动的左侧丝杠螺母39、右侧丝杠螺母32，所述左侧丝杠螺母39、右侧丝杠螺母32之间设置有套设在滚珠丝杠310上的可伸缩风管36，所述可伸缩风管36通过两位三通换向阀318与供风设备连通，所述滚珠丝杠310上套设有与左侧丝杠螺母39、右侧丝杠螺母32对应的复位弹簧311，所述左侧丝杠螺母39、右侧丝杠螺母32上安装有能够沿着滑槽滑动的支撑板37以及与测量滑环317对应的测量探针319，所述支撑板37上安装有与限位块201对应的定位板35，所述定位板35、限位块201上对应设置有铜电极片，所述铜电极片、测量滑环317与信号检测单元320电连接，所述信号检测单元320、电动振动台1、两位三通换向阀318、供风设备与处理单元321电连接。
35.优选地，本实施例的测量滑环317以聚酰亚胺或聚酯薄膜为基材。
36.优选地，本实施例的壳体31采用长方体结构设置。
37.所述壳体31上设置有与滚珠丝杠310两端对应的通孔，所述通孔内安装有用于与滚珠丝杠310端部连接的轴承314。所述滚珠丝杠310上依次套设有与轴承314对应的挡油环315、与挡油环315对应的垫片316。所述通孔的内径小于复位弹簧311的中径。
38.所述可伸缩风管36经由左、右两侧法兰盘与左侧丝杠螺母39、右侧丝杠螺母32连接。所述滚珠丝杠310上位于可伸缩风管36内的轴段呈扁平状结构设置，能够随着可伸缩风管36通入的气流带动滚珠丝杠310旋转。所述定位板35上形成有与支撑板37螺纹连接的螺纹杆。
39.所述定位板35包括安装在左侧丝杠螺母39上的左定位板、安装在右侧丝杠螺母32上的右定位板，所述铜电极片包括安装在左定位板上的左铜电极片38、安装在右定位板上的右铜电极片34，所述限位块201包括与左定位板对应的左限位板、与右定位板对应的右限
位板，所述左限位板上安装有与左铜电极片38对应的铜电极片，所述右限位板上安装有与右铜电极片34对应的铜电极片。
40.所述信号检测单元包括偏移方向检测模块和偏移位移检测模块，所述偏移方向检测模块包括相互连接的第一高低电平产生电路、第二高低电平产生电路、第一方位指示灯、第二方位指示灯、第一与非门、第二与非门、第三与非门、第四与非门；所述第一高低电平产生电路的左铜电极片38一端接地，所述左铜电极片38的另一端与电阻和第一与非门输入端相连，所述第二高低电平产生电路的左铜电极片34一端接地，所述左铜电极片34的另一端与电阻和第三与非门输入端相连，电路中第二与非门输出端与第一方位指示灯相连、第二与非门输入端和第一与非门输出端、第四与非门输出端相连，电路中第四与非门输出端与第二方位指示灯相连、第四与非门输入端和第二与非门输出端、第三与非门输出端相连，第一与非门输入端一端与第一高低电平产生电路的左铜电极片38相连，另一端与电源正极相连，第三与非门输入端一端与第二高低电平产生电路的左铜电极片34相连，另一端与电源正极相连；所述偏移位移检测模块包括测量探针319与测量滑环317，所述测量滑环317表面以固定间隔均匀印刷上相互连通的导电铜丝，所述测量探针319与测量滑环317上的导电铜丝表面相接触。
41.所述的测量滑环317表面导电铜丝的固定间隔取值范围为0.1mm-1mm。
42.本实施例的电动振动台1、水平滑台工作台面2、限位块201、水平滑台自动回复定位装置3、水平滑台工作台面支撑体4、壳体31、右侧丝杠螺母32、螺栓33、左铜电极片34、定位板35、可伸缩风管36、支撑板37、右铜电极片38、左侧丝杠螺母39、滚珠丝杠310、复位弹簧311、螺钉312、轴承端盖313、轴承314、挡油315、垫片316、测量滑环317、两位三通换向阀318、供风设备、测量探针319、信号检测单元320、处理单元321，采用本领域技术人员所熟知的现有产品或结构在此不作具体描述。
43.本实施例的限位块201采用本领域技术人员所熟知的现有技术与水平滑台工作台面2固定，在此不作详细描述。
44.壳体31内加工有本领域技术人员所熟知的信号检测单元320的走线孔，信号检测单元320安放到壳体31预留空间内。
45.所述信号检测单元320、电动振动台1、两位三通换向阀318、供风设备与处理单元321采用本领域技术人员所熟知的现有控制方式控制，在此不作详细描述。
46.使用上述装置的方法，具体包括以下步骤：
47.(1)电动振动台1运行带动水平滑台工作台面2进行实验，处理单元321控制两位三通换向阀318切换到左位，供风设备向可伸缩风管36内通风，驱动滚珠丝杠310进行旋转，从而带动左侧丝杠螺母39、右侧丝杠螺母32移动，进而带动支撑板37移动，支撑板37移动再带动定位板35移动，使动定位板35上的铜电极片与限位块201上的铜电极片相接触，以该位置为水平滑台自动回复定位装置3的初始零位，此时复位弹簧311处于压缩状态；
48.(2)确定初始零位后，处理单元321控制两位三通换向阀318切换到右位，此时驱动滚珠丝杠310进行旋转且旋转方向与步骤1相反，复位弹簧311进行回弹，左侧丝杠螺母39、右侧丝杠螺母32移动步骤1开始之前的状态；
49.(3)当处理单元321检测到电动振动台1停止运行时，控制换向阀318切换到左位，若左铜电极片38先与限位块201上的铜电极片接触，则第一高低电平产生电路产生低电平，
从而第一方位指示灯亮起，则水平滑台工作台面2偏移方向为相对初始零位偏右；若右铜电极片34先与限位块201上的铜电极片接触，则第二高低电平产生电路产生低电平，从而第二方位指示灯亮起，则水平滑台工作台面2偏移方向为相对初始零位偏左；
50.(4)当处理单元321检测到第一高低电平产生电路或第二高低电平产生电路产生低电平时，开始对测量滑环317与测量探针319的通断情况进行检测，得到测量滑环317与测量探针319由断开变为接通的次数n，则水平滑台工作台面2的偏移位移δl采用以下公式计算：
51.δl＝n
×
δd；
52.式中δd为测量滑环317上相邻导电铜丝之间的距离；
53.(5)当处理单元321检测到3s内测量滑环317与测量探针319的通断情况无变化，则控制两位三通换向阀318切换到右位，重复步骤2。
54.本实施例的电动振动台水平滑台自动回复定位装置在工作过程中仅需检测通断型数字量信号，信号检测处理方便容易；对于振动范围不同的水平滑台，可以对应设计出相应的装置，适用性强；传统的水平滑台回复定位装置采用刚性轴连接件或u型弹簧连接固定于工作台面和台面支撑体上，利用其本身所具有的回复弹力对水平滑台偏移位移进行回复，但在水平滑台工作过程中，由于刚性轴连接件或u型弹簧连接固定于工作台面和台面支撑体上，必然会对水平滑台的运动产生一定的阻尼，而相比于传统的水平滑台回复定位装置，本发明的装置在水平滑台工作过程中并不与其接触，在水平滑台工作过程结束后自动回复定位装置开始工作，对水平滑台的偏移位移进行回复，有效避免了在水平滑台工作过程中对其产生阻尼，同时保证了工作台的振幅始终以参考原点为平衡点,有效杜绝工作台平衡点的偏移；本实施例的装置可以对水平滑台偏移方向及大小进行测量，便于分析水平滑台运动情况；本实施例的装置通过对水平滑台偏移位移的自动回复，有效的解决了工作台面的摩擦阻力和自身运动惯性所产生的工作台偏移原点的问题,保证了水平滑台和振动设备的稳定、精确振动,消除试验误差,同时也对振动设备的动圈进行有效的保护。整套装置结构简单可靠、成本低廉、空间尺寸小、适应性强、使用效果好，具有广泛的实用性。
55.显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。