一种力学试验机的xyz三轴对中调节装置制造方法
【专利摘要】一种力学试验机的XYZ三轴对中调节装置，调节件主体为筒状结构，调节件主体内设置有水平调节块和位于水平调节块上端的轴向角度调节块，调节件主体的上端通过法兰固定螺钉固定设置有上法兰，轴向角度调节块的上端中心轴向形成有与上法兰中心的法兰孔相连通的传感器固定孔，调节件主体的筒壁上间隔的设置有用于对水平调节块进行X方向调节的X轴调节螺栓和进行Y方向调节的Y轴调节螺栓，以及设置有3个以上的用于对调节件主体内的轴向角度调节块进行轴向角度调节的轴向角度调节螺栓，上法兰上设置有3个以上的用于对调节好的轴向角度调节块进行定位的轴向锁紧螺钉。本发明可在较大范围内完全消除力学试验机的对中偏差，提高试验测试精度与准确性。
【专利说明】 一种力学试验机的XYZ三轴对中调节装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种对中调节装置。特别是涉及一种力学试验机的XYZ三轴对中调节
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【背景技术】
[0002]力学试验机需要通过夹具装夹试样，夹具的对中度对试验测试结果影响很大。当夹具出现对中偏差时，装夹试样后作动轴会对试样产生弯矩作用，这种弯矩不仅会对试样如传感器造成损伤，同时在压缩时会造成试样失稳，严重影响试验结果的准确性。但是，由于加工精度、安装误差，运输冲击和机器老化等因素，不可避免会造成试验机夹具出现不对中的现象，所以很有必要在力学试验机上安装对中调节装置。
[0003]目前，市场上的力学试验机仅有美国MTS公司生产的MTS 8000系列试验机装有水平(χ、γ方向)对中及轴向(Ζ向)旋转对中调节功能的调节装置，但是其结构复杂，体积庞大，且对中调节结束后需使用长拉杆锁紧对中调节块，占用试验机的行程，不利于试验机的小型化。国产试验机对中调整多数仍依靠经验丰富的技术工人在夹具或试样的连接处加设垫片的方式完成，效率低、可重复性差，并且可调整范围受到极大限制。因此，急需开发一种对中调节装置，能够方便、准确、快速地完成试验机的对中调整工作，消除因不同轴偏差对测试结果的影响。
【发明内容】
[0004]本发明所要解决的技术问题是，提供一种具有平面X、Y方向对中调节和轴向角度调节的功能，满足试验机对中调整精度要求的力学试验机的XYZ三轴对中调节装置。
[0005]本发明所采用的技术方案是:一种力学试验机的XYZ三轴对中调节装置，包括有调节件主体，所述调节件主体为筒状结构，所述调节件主体内设置有水平调节块和位于水平调节块上端的轴向角度调节块，所述调节件主体的上端通过法兰固定螺钉固定设置有上法兰，所述轴向角度调节块的上端中心轴向形成有与所述的上法兰中心的法兰孔相连通的传感器固定孔，所述调节件主体的筒壁上间隔的设置有用于对所述的水平调节块进行X方向调节的X轴调节螺栓和进行Y方向调节的Y轴调节螺栓，以及设置有3个以上的用于对调节件主体内的轴向角度调节块进行轴向角度调节的轴向角度调节螺栓，所述上法兰上设置有3个以上的用于对调节好的轴向角度调节块进行定位的轴向锁紧螺钉。
[0006]所述的X轴调节螺栓和Y轴调节螺栓在所述的调节件主体的筒壁上处于同一水平面上，各设置有2个以上，所述的X轴调节螺栓和Y轴调节螺栓为间隔设置。
[0007]所述筒状结构的调节件主体的底边一体形成有向外侧凸出的底边。
[0008]所述的水平调节块与所述的轴向角度调节块之间为球面连接。
[0009]所述的水平调节块的顶端面为向上凸出的凸弧面结构，所述的轴向角度调节块的底端面为向内凹进的能够与所述的水平调节块顶端面的凸弧面结构镶嵌的凹弧面结构。
[0010]所述的调节件主体的内周面上形成有一圈向中心轴凸出的用于对水平调节块进行限位的凸台，所述的X轴调节螺栓和Y轴调节螺栓位于所述凸台的下方，所述轴向角度调节螺栓位于所述凸台的上方。
[0011]所述的水平调节块包括有柱体结构的主体，所述柱体结构主体的直径小于所述凸台的内径，所述柱体结构的主体上形成有一圈定位台，所述定位台的直径小于所述调节件主体的内径，大于所述凸台的内径，所述柱体结构的主体的顶端一体形成有用于与轴向角度调节块的底面相结合的凸弧面结构的顶帽，所述顶帽的直径大于水平调节块柱体结构主体的直径，与所述凸台的内径相等，所述顶帽的帽顶为向上凸出的弧面，并与所述轴向角度调节块的下端面为球面接触连接，所述定位台的上台面与所述顶帽的底面之间的距离大于所凸台的高度。
[0012]所述的轴向角度调节块为I形结构，所述I形结构的底边直径大于水平调节块顶端面的直径，所述所述I形结构的底端面形成有向内凹进的用于与所述的水平调节块上端面为球面接触连接的凹弧面，所述I形结构垂直部分的顶端位于调节件主体顶端的上法兰中心的法兰孔内，并且在轴向形成向内凹进的传感器固定孔。
[0013]所述的水平调节块的下端面高于所述调节件主体的下端面0.5mm。
[0014]本发明的一种力学试验机的XYZ三轴对中调节装置，一方面，可在较大范围内完全消除力学试验机的对中偏差，提高试验测试精度与准确性；另一方面，可有效降低对试验系统加工、装配的精度要求，节约试验机的加工制造成本。此外，本发明结构简单，加工、装配容易，安装方便等优点，十分适合在各类力学试验测试系统中推广使用。本发明还具有如下有益效果:
[0015]I)本对中调节平台可以消除试验机上下夹具间XY方向上5mm内的对中偏差以及Z方向上5°以内的角度偏差，可调整范围大；
[0016]2)采用细螺纹微调进给装置实现X、Y两个方向和Z向角度的精确调整，操作方便，易于推广使用；
[0017]3)本装置结构紧凑，在完成对中微调后，可利用锁紧螺栓实现锁紧从而消除回隙，使调整平台适用于动态循环加载试验装置。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1是本发明力学试验机的XYZ三轴对中调节装置的外部结构示意图；
[0019]图2是图1的俯视图；
[0020]图3是图2的A-A剖面图；
[0021]图4是图2的B-B剖面图；
[0022]图5是本发明力学试验机的XYZ三轴对中调节装置应用实例图。
[0023]图中
[0024]1:调节件主体2:底边
[0025]3:水平调节块4:轴向角度调节块
[0026]5:法兰固定螺钉6:上法兰
[0027]7:Χ轴调节螺栓8:Υ轴调节螺栓
[0028]9:轴向角度调节螺栓10:传感器固定孔
[0029]11:轴向锁紧螺钉12:凸台
[0030]13:定位台14:顶帽
[0031]15:XYZ三轴对中调节装置16:连接销
[0032]17:连接销18:电机连接件
[0033]19:锁紧法兰20:上夹具
[0034]21:压缩试样22:下夹具
[0035]23:销紧法兰24:传感器连接件
[0036]25:传感器
【具体实施方式】
[0037]下面结合实施例和附图对本发明的一种力学试验机的XYZ三轴对中调节装置做出详细说明。
[0038]如图1、图2、图3、图4所示，本发明的一种力学试验机的XYZ三轴对中调节装置，包括有调节件主体1，所述调节件主体I为筒状结构，所述筒状结构的调节件主体I的底边一体形成有向外侧凸出的用于将调节件主体I固定在相应工作台上的底边2。所述调节件主体I内设置有用于调节平面XY方向的水平调节块3和位于水平调节块3上端的轴向角度调节块4，所述的水平调节块3的下端面高于所述调节件主体I的下端面0.5mm。所述的水平调节块3与所述的轴向角度调节块4之间为球面连接。所述的水平调节块3的顶端面为向上凸出的凸弧面结构，所述的轴向角度调节块4的底端面为向内凹进的能够与所述的水平调节块3顶端面的凸弧面结构镶嵌的凹弧面结构，从而使所述的水平调节块3与所述的轴向角度调节块4之间形成球面连接。
[0039]如图1、图4所示，所述调节件主体I的上端通过法兰固定螺钉5固定设置有用于锁紧轴向角度调节块4的上法兰6，所述轴向角度调节块4的上端中心轴向形成有与所述的上法兰6中心的法兰孔相连通的传感器固定孔10，所述调节件主体I的筒壁上间隔的设置有用于对所述的水平调节块3进行X方向调节的X轴调节螺栓7和进行Y方向调节的Y轴调节螺栓8，以及设置有3个以上的用于对调节件主体I内的轴向角度调节块4进行轴向角度调节的轴向角度调节螺栓9，本实施例设置有可以调节轴向角度的四个互成90°分布的轴向角度调节螺栓9所述上法兰6上设置有3个以上的用于对调节好的轴向角度调节块4进行定位的轴向锁紧螺钉U。
[0040]所述的X轴调节螺栓7和Y轴调节螺栓8在所述的调节件主体I的筒壁上处于同一水平面上，各设置有2个以上，所述的X轴调节螺栓7和Y轴调节螺栓8为间隔设置。所述的调节件主体I的内周面上形成有一圈向中心轴凸出的用于对水平调节块3进行限位的凸台12，所述的X轴调节螺栓7和Y轴调节螺栓8位于所述凸台12的下方，所述轴向角度调节螺栓9位于所述凸台12的上方。
[0041]所述的水平调节块3包括有柱体结构的主体，所述柱体结构主体的直径小于所述凸台12的内径,所述柱体结构的主体上形成有一圈定位台13，所述定位台13的直径小于所述调节件主体I的内径,大于所述凸台12的内径，所述柱体结构的主体的顶端一体形成有用于与轴向角度调节块4的底面相结合的凸弧面结构的顶帽14，所述顶帽14的直径大于水平调节块3柱体结构主体的直径，与所述凸台12的内径相等，所述顶帽14的帽顶为向上凸出的弧面，并与所述轴向角度调节块4的下端面为球面接触连接，所述定位台13的上台面与所述顶帽14的底面之间的距离大于所凸台12的高度。
[0042]所述的轴向角度调节块4为I形结构，所述I形结构的底边直径大于水平调节块3顶端面的直径，所述所述I形结构的底端面形成有向内凹进的用于与所述的水平调节块3上端面为球面接触连接的凹弧面，所述I形结构垂直部分的顶端位于调节件主体I顶端的上法兰6中心的法兰孔内，并且在轴向形成向内凹进的传感器固定孔10。
[0043]本发明的一种力学试验机的XYZ三轴对中调节装置，兼有平面XY方向对中调节功能和轴向角度调节功能。首先，通过轴向角度调节螺栓调节轴向角度调节块的底部球面配合位置，消除上夹具和下夹具的轴向角度偏差；然后，通过调节X轴调节螺栓和Y轴调节螺栓调整水平调节块在工作平台上的位置，使夹具实现对中。在调节过程中，始终优先保证轴向角度对中，逐步消除上夹具和下夹具XY方向的对中偏差；最后，待对中调节完成后，利用调节件主体中部的凸台锁紧水平调节块，利用上法兰中的轴向锁紧螺钉锁紧轴向角度调节块。
[0044]下面结合图5对本发明的一种力学试验机的XYZ三轴对中调节装置的【具体实施方式】做详细描述:
[0045]本发明的一种力学试验机的XYZ三轴对中调节装置的目的是通过调节螺栓调节水平调节块和轴向角度调节块在平面上的位置，从而彻底消除上下夹具的平面对中偏差和轴向角度误差。然后利用上法兰上的轴向锁紧螺栓和调节件主体的凸台分别锁紧轴向角度调节块和水平调节块。
[0046]如图5所示，试验机长期使用后，会产生一系列对中偏差，最终使得与电机输出轴连接的上压缩夹头与和传感器25连接的下压缩夹头产生轴向对中偏差、平面对中偏差，此时的试验机进行压缩试验时会带来较大误差。利用本发明的一种力学试验机的XYZ三轴对中调节装置15调节后，可以达到如图5所示的效果:即使试验机的电机输出主轴与水平面不垂直，上夹具20和下夹具22存在一系列对中偏差，利用本发明的装置调节后能够保证上夹具20和下夹具22的完全对中。具体实施过程如下:
[0047]首先应通过调节轴向角度调节螺栓，消除上夹具20和下夹具22的轴向角度偏差，在轴向调节过程中，水平调节块的上端球面与轴向角度调节块的下端球面始终面接触，水平调节块的上端球面的球心位置固定不变，所以可以实现轴向角度调节块在一定角度Θ内任意方向的旋转。轴向角度偏差消除后，应在保证上夹具20和下夹具22紧密贴合的状态下继续调节XY方向的对中。这是因为继续调节X轴调节螺栓和Y轴调节螺栓，水平调节块在平面内的位置偏差，但当水平调节块平面位置改变后，其上端球面的球心位置也随之的位置会随之改变，会影响第一步的轴向对中，所以必须实时调节轴向角度调节块的轴向对中，也可以通过同步调节同一轴向位置上的轴向角度调节螺栓及X轴调节螺栓和Y轴调节螺栓实现。
[0048]对中调节完成后，需要对调节装置进行锁紧，以便进行下一步的试验，本装置利用水平调节块下端面比调节件主体下端面距离高出0.5mm的距离，拧紧调节件主体底部法兰的螺栓，使得凸台下端面将水平调节块锁紧。拧紧上法兰的法兰固定螺钉，锁紧轴向角度调节块。
【权利要求】
1.一种力学试验机的XYZ三轴对中调节装置，包括有调节件主体(I)，其特征在于，所述调节件主体(I)为筒状结构，所述调节件主体(I)内设置有水平调节块(3)和位于水平调节块(3)上端的轴向角度调节块(4)，所述调节件主体(I)的上端通过法兰固定螺钉(5)固定设置有上法兰￠)，所述轴向角度调节块(4)的上端中心轴向形成有与所述的上法兰(6)中心的法兰孔相连通的传感器固定孔(10)，所述调节件主体(I)的筒壁上间隔的设置有用于对所述的水平调节块⑶进行X方向调节的X轴调节螺栓⑵和进行Y方向调节的Y轴调节螺栓(8)，以及设置有3个以上的用于对调节件主体(I)内的轴向角度调节块(4)进行轴向角度调节的轴向角度调节螺栓(9)，所述上法兰(6)上设置有3个以上的用于对调节好的轴向角度调节块(4)进行定位的轴向锁紧螺钉(11)。
2.根据权利要求1所述的一种力学试验机的XYZ三轴对中调节装置，其特征在于，所述的X轴调节螺栓(7)和Y轴调节螺栓(8)在所述的调节件主体(I)的筒壁上处于同一水平面上，各设置有2个以上，所述的X轴调节螺栓(7)和Y轴调节螺栓(8)为间隔设置。
3.根据权利要求1所述的一种力学试验机的XYZ三轴对中调节装置，其特征在于，所述筒状结构的调节件主体(I)的底边一体形成有向外侧凸出的底边(2)。
4.根据权利要求1所述的一种力学试验机的XYZ三轴对中调节装置，其特征在于，所述的水平调节块(3)与所述的轴向角度调节块(4)之间为球面连接。
5.根据权利要求1或4所述的一种力学试验机的XYZ三轴对中调节装置，其特征在于，所述的水平调节块(3)的顶端面为向上凸出的凸弧面结构，所述的轴向角度调节块(4)的底端面为向内凹进的能够与所述的水平调节块(3)顶端面的凸弧面结构镶嵌的凹弧面结构。
6.根据权利要求1所述的一种力学试验机的XYZ三轴对中调节装置，其特征在于，所述的调节件主体(I)的内周面上形成有一圈向中心轴凸出的用于对水平调节块(3)进行限位的凸台(12)，所述的X轴调节螺栓(7)和Y轴调节螺栓(8)位于所述凸台(12)的下方，所述轴向角度调节螺栓(9)位于所述凸台(12)的上方。
7.根据权利要求1或5所述的一种力学试验机的XYZ三轴对中调节装置，其特征在于，所述的水平调节块(3)包括有柱体结构的主体,所述柱体结构主体的直径小于所述凸台(12)的内径，所述柱体结构的主体上形成有一圈定位台(13)，所述定位台(13)的直径小于所述调节件主体(I)的内径，大于所述凸台(12)的内径,所述柱体结构的主体的顶端一体形成有用于与轴向角度调节块(4)的底面相结合的凸弧面结构的顶帽(14)，所述顶帽(14)的直径大于水平调节块(3)柱体结构主体的直径，与所述凸台(12)的内径相等，所述顶帽(14)的帽顶为向上凸出的弧面，并与所述轴向角度调节块(4)的下端面为球面接触连接，所述定位台(13)的上台面与所述顶帽(14)的底面之间的距离大于所凸台(12)的高度。
8.根据权利要求1或4所述的一种力学试验机的XYZ三轴对中调节装置，其特征在于，所述的轴向角度调节块(4)为I形结构，所述I形结构的底边直径大于水平调节块(3)顶端面的直径，所述所述I形结构的底端面形成有向内凹进的用于与所述的水平调节块(3)上端面为球面接触连接的凹弧面，所述I形结构垂直部分的顶端位于调节件主体(I)顶端的上法兰(6)中心的法兰孔内，并且在轴向形成向内凹进的传感器固定孔(10)。
9.根据权利要求1所述的一种力学试验机的XYZ三轴对中调节装置，其特征在于，所述的水平调节块(3)的下端面高于所述调节件主体(I)的下端面0.5mm。
【文档编号】G01N3/02GK104316396SQ201410603804
【公开日】2015年1月28日 申请日期:2014年10月30日 优先权日:2014年10月30日
【发明者】陈刚, 鲁灵涛, 林强, 王磊, 陈旭 申请人:凯尔测控试验系统（天津）有限公司