平面多点匀速匀加力拉压试验的制造方法
【专利摘要】一种平面多点匀速匀加力拉压试验机，其特征在于它由拉压机头、移动平台及机架构成；所述拉压机头安装在移动平台上，移动平台安装在机架上；所述移动平台由相互垂直的两组直线导轨构成。本实用新型的优越性：1、本实用新型具备通用万能实验机匀位移或匀加力施力，并实现力值峰值记忆、曲线绘制、数据储存等所有功能，同时又能做到机头可移动寻点；2、本实用新型结构紧凑体积小重量轻，故障率低，简单易用，甚至可以通过车载走出实验室，进入到工程现场进行拉压实验；3、本实用新型可用于干混砂浆、保温材料、陶瓷墙地砖胶粘剂、复层建筑涂料、建筑外墙用腻子和防水材料等的拉伸及粘接强度检测领域。
【专利说明】平面多点匀速匀加力拉压试验机
(—)【技术领域】:
[0001]本实用新型涉及一种机械电子式，施力头可移动的，匀位移和匀加力拉压试验机，主要应用于材料物理性能检测【技术领域】。
(二)【背景技术】:
[0002]拉压试验机是一种材料测试领域里常用的检测设备，主要是为了产生一定的拉或压力，使被测材料产生一定的物理形变，并记录受力过程力值与变形量数值关系曲线，广泛适用于各种材料拉压强度试验。目前市面上大多拉压试验机主要是各种型号的万能试验机，是材料检测的通用设备，针对性不强。其存在的问题是:1.只能对单个样品上的一个点进行拉力试验，不能实现多点拉压试验，拉压头无法实现前后及水平方向的移动；2.拉力传感器不能随意更换，测量力值范围受限，大力值时，精度较差；3.体积庞大，价格昂贵，维护难度高，只能适用于实验室，不能车载或现场检测。现有试验机的工作方式是:伺服电机和减速机在机器底部，通过同步轮和同步带驱动两条相互平行的，垂直的丝杠同步转动，丝杠上均设有螺母，形成两套丝杠螺母传动幅。两个螺母沿丝杠方向垂直上下同步运动，一个平台横梁两端分别与螺母连接，在螺母驱动下上下移动。拉压传感器、万向节及球头固定在横梁下面，与试样连接后实现拉压。这种结构动力源只能上下运动，同时垂直的双丝杠传动形式决定了传统试验机的门式总体部局。双丝杠门门柱之间的空间有限,不利于大基板的放置的移动，大基板边缘的样品不能与拉压装置对中。
[0003]在干混砂浆、保温材料、防水材料、陶瓷墙地砖胶粘剂、复层建筑涂料、建筑外墙用腻子的拉伸及粘接强度检测领域，为了提高工作效率减少劳动强度，其检测标准中规定，拉拔实验点是分布在样品基板上的多个点。现有的通用万能试验机无法使用，要求拉压实验机机头可移动，同时要对样品上的不同拉拔实验点快速移动定位，并能实现匀位移或匀加力施力、峰值记忆、力值曲线绘制、数据储存等功能。
(三)实用新型内容:
[0004]本实用新型的目的在于提供一种平面多点匀速匀加力拉压试验机，它能够克服现有万能试验机拉压头不能移动，无法对大基板多样品点进行拉拔实验的问题，本实用新型拉压施力头可以在基板XY方向上移动，并可以用自动或手动方式寻找基板上的实验点并定位，对实验点匀位移或匀加力施力，并实现力值峰值记忆、曲线绘制、数据储存等功能。
[0005]本实用新型的技术方案是:一种平面多点匀速匀加力拉压试验机，其特征在于它由拉压机头、移动平台及机架构成；所述拉压机头安装在移动平台上，移动平台安装在机架上；所述移动平台由相互垂直的两组直线导轨构成。
[0006]所述拉压机头由机头体、驱动装置、传动装置及拉压装置构成；所述驱动装置、传动装置及拉压装置安装于机头体内；所述驱动装置通过传动装置与拉压装置连接。
[0007]所述驱动装置及拉压装置与控制系统连接；所述控制系统安装于机头体上。
[0008]所述驱动装置为伺服电机；所述传动装置由减速器、齿轮、丝杠及螺母构成；所述拉压装置由拉压传感器、万向节及球头构成；所述伺服电机连接减速器，减速器连接齿轮，齿轮与螺母连接，螺母与丝杠啮合；所述丝杠下端安装拉压传感器、万向节及球头；所述球头安装在万向节上；所述螺母与机头体通过轴承安装；所述伺服电机和拉压传感器均与控制系统连接。
[0009]所述控制系统包括触摸屏和单片机；所述单片机分别与触摸屏、伺服电机及拉压传感器连接。
[0010]所述控制系统连接开关及USB接口。
[0011]所述拉压装置的球头上的挂钩与拉拔钉相对应；所述拉拔钉上端留有锥状的蘑菇头；所述拉拔钉固定安装于拉拔块的中心；所述拉拔块下面涂抹被实验的样品，并粘接在基板上。
[0012]所述拉拔块中心有连接拉拔钉的螺纹孔。
[0013]所述机架底板上设置有基板端部固定压样条和基板中部活动压样条；所述基板端部固定压样条与机架底板呈滑动配合；所述基板中部活动压样条安装在机架底板中部，并通过活动压样框与机架底板呈滑动配合；所述基板通过基板端部固定压样条固定在机架底板上；所述基板中间通过基板中部活动压样条压紧。
[0014]本实用新型的工作原理:本实用新型的机头由伺服电机、减速机、齿轮、丝杠螺母和轴承系统组成，提供相对试验基板Z方向的拉压动力源，并且此动力源体积小，自成一体，便于移动。
[0015]本实用新型中的机头安装在一个XY移动平台上，XY移动平台固定在承载试验基板的机架上，因此机头就可以相对试验基板XY方向移动，同时机头又有一定范围的，相对于试验基板Z方向的施力行程。机头末端安装有一个万向节和一个球头，每个实验点上安装一个拉拔钉，机头可以通过自动或手动两种方式，移动到样品实验点上方，沿Z方向上下移动球头，使球头与拉拔钉挂接在一起，再次移动机头使机头施力轴与实验点轴尽量重合。当机头开始施力时，由万向节、球头和XY移动平台的直线导轨共同作用，机头与实验点之间有自对中的作用，进一步保证施力轴与实验点轴尽量重合。
[0016]本实用新型中的试验基板通过压板固定在机架上，保证寻点、取中和施力时基板不会移动。
[0017]本实用新型配置了一个活动压框和压条，针对某些比较软的基板，或拉力值较大的实验点，用活动压框和压条在实验点间隙压住基板，使基板在受力时不会弯曲甚至断裂。
[0018]本实用新型机头施力控制系统是由触摸屏、单片机、拉压力值传感器、伺服驱动器、伺服电机和电气元件组成。触摸屏负责参数设置、动作操作、数据显示、曲线绘制、数据存取等功能。拉压力值传感器感知机头施予实验点的力值，通讯给单片机，单片机按触摸屏存储的参数，驱动伺服系统使机头产生进一步的施力动作，从而构成的一个闭环的控制系统，实现对实验点匀位移或匀加力施力，并实现力值峰值记忆、曲线绘制、数据储存等功能。
[0019]本实用新型的控制系统、传动系统与机头集成于一体，规避了控制系统与传动系统之间的信号和动力线缆的拖动。
[0020]本实用新型的优越性:1、本实用新型具备通用万能实验机匀位移或匀加力施力，并实现力值峰值记忆、曲线绘制、数据储存等所有功能，同时又能做到机头可移动寻点；2、本实用新型结构紧凑体积小重量轻，故障率低，简单易用，甚至可以通过车载走出实验室，进入到工程现场进行拉压实验；3、本实用新型可用于干混砂浆、保温材料、陶瓷墙地砖胶粘齐U、复层建筑涂料、建筑外墙用腻子和防水材料等的拉伸及粘接强度检测领域。
(四)【专利附图】
【附图说明】:
[0021]图1是本实用新型所涉平面多点匀速匀加力拉压试验机的整体结构示意图。
[0022]图2是本实用新型所涉平面多点匀速匀加力拉压试验机的机头内传动机构图。
[0023]图3是本实用新型所涉平面多点匀速匀加力拉压试验机的样品装卡方式的示意图。
[0024]图4是本实用新型所涉平面多点匀速匀加力拉压试验机的机头与样品挂接件结构图。
[0025]图5是本实用新型所涉平面多点匀速匀加力拉压试验机的控制系统控制模式流程图。
[0026]其中，1.拉压机头，2.触摸屏，3.开关，4.USB接口，5.拉压传感器，6.万向节，7.球头，8.机架，9.基板端部固定压样条，10.活动压样框，11.直线导轨，12.伺服电机，13.控制系统，14.丝杠，15.减速器，16.齿轮，17.轴承，18.螺母，19.拉拔钉，20.拉拔块，21.基板，22.基板中部活动压样条。
(五)【具体实施方式】:
[0027]实施例:一种平面多点匀速匀加力拉压试验机(见图1)，其特征在于它由拉压机头1、移动平台及机架8构成；所述拉压机头I安装在移动平台上，移动平台安装在机架8上；所述移动平台由相互垂直的两组直线导轨11构成。
[0028]所述拉压机头I由机头体、驱动装置、传动装置及拉压装置构成；所述驱动装置、传动装置及拉压装置安装于机头体内；所述驱动装置通过传动装置与拉压装置连接。(见图2)
[0029]所述驱动装置及拉压装置与控制系统13连接；所述控制系统13安装于机头体上。(见图2)
[0030]所述驱动装置为伺服电机12 ;所述传动装置由减速器15、齿轮16、丝杠14及螺母18构成；所述拉压装置由拉压传感器5、万向节6及球头7构成；所述伺服电机12连接减速器15，减速器15连接齿轮16，齿轮16与螺母18连接，螺母18与丝杠14啮合；所述丝杠14下端安装拉压传感器5、万向节6及球头7 ;所述球头7安装在万向节6上；所述螺母18与机头体通过轴承17安装；所述伺服电机12和拉压传感器5均与控制系统13连接。(见图2)
[0031]所述控制系统13包括触摸屏2和单片机；所述单片机分别与触摸屏2、伺服电机12及拉压传感器5连接。(见图1)
[0032]所述控制系统13连接开关3及USB接口 4。(见图1)
[0033]所述拉压装置的球头7上的挂钩与拉拔钉19相对应；所述拉拔钉19上端留有锥状的蘑菇头；所述拉拔钉19固定安装于拉拔块20的中心；所述拉拔块20下面涂抹被实验的样品，并粘接在基板21上。(见图3、图4)
[0034]所述拉拔块20中心有连接拉拔钉19的螺纹孔。(见图4)
[0035]所述机架8底板上设置有基板端部固定压样条9和基板中部活动压样条22 ;所述基板端部固定压样条9与机架8底板呈滑动配合；所述基板中部活动压样条22安装在机架8底板中部，并通过活动压样框10与机架8底板呈滑动配合；所述基板21通过基板端部固定压样条9固定在机架8底板上；所述基板21中间通过基板中部活动压样条22压紧。(见图3)
[0036]在图1中，相互垂直的两组直线导轨11组成XY移动平台，拉压机头I置于XY移动平台上，拉压机头I相对机架8可以在XY移动方向上移动，机头带动的拉压传感器5、万向节6和球头7可以在Z方向上移动。机头的XYZ三方向的自由度使本实用新型能够满足针对大基板多实验点进行寻点，并实施拉压实验。控制系统的触摸屏2、开关3和USB接口 4等等都集成在拉压机头I内，规避了控制系统与机头内传动系统之间的信号和动力线缆的拖动。
[0037]在图2中，伺服电机12与减速器15直连，带动齿轮16，与齿轮16同轴连接，齿轮16带动螺母18并通过轴承17悬挂在机头体上，丝杠14与螺母18组成传动幅，传动机构实现Z方向的直线施力动作，在电气元件等组成的控制系统13控制下，机头I施力动作实现拉压、匀位移、匀加力等施力方式。
[0038]在图3中，被实验的样品按照相关的标准涂抹在拉拔块20下面，粘接在基板21上，基板21被基板端部固定压样条9固定在机架8底板上。本实用新型另设有活动压样框10和基板中部活动压样条22在基板21中间再次压紧。以防止基板21在受力时会弯曲甚至断裂。
[0039]在图4中，基板21上的每个拉拔块20中心留有螺纹孔，可连接拉拔钉19，拉拔钉上端留有锥状的蘑菇头，当与球头7咬合后，机头便与实验点对接上了。球头7在XY平面内的360度的自由度、万向节6在XY方向上的自由度和拉拔钉19与球头7的锥形结合面，起到自动对中定位作用，充分保证机头拉压传感器5与样品中心同轴。
[0040]在图5中，控制系统13完成上电初始化后，通过触摸屏2选择试验类型及相应参数。AD模块将单片机根据触摸屏2产生的数字值转换为模拟电压值输入到伺服电机12，使球头7按照设定的速度移动。根据实际速度和设定速度，单片机实时控制，达到匀位移或匀加力动作。无论是匀位移还是匀加力，随着力值增加，直到事件断开，力值迅速减小，单片机产生零转速信号，控制伺服电机12停止输出。根据力值峰值、面积，计算出粘接强度，完成此次试验。
【权利要求】
1.一种平面多点匀速匀加力拉压试验机，其特征在于它由拉压机头、移动平台及机架构成；所述拉压机头安装在移动平台上，移动平台安装在机架上；所述移动平台由相互垂直的两组直线导轨构成。
2.根据权利要求1所述一种平面多点匀速匀加力拉压试验机，其特征在于所述拉压机头由机头体、驱动装置、传动装置及拉压装置构成；所述驱动装置、传动装置及拉压装置安装于机头体内；所述驱动装置通过传动装置与拉压装置连接。
3.根据权利要求2所述一种平面多点匀速匀加力拉压试验机，其特征在于所述驱动装置及拉压装置与控制系统连接；所述控制系统安装于机头体上。
4.根据权利要求2或3所述一种平面多点匀速匀加力拉压试验机，其特征在于所述驱动装置为伺服电机；所述传动装置由减速器、齿轮、丝杠及螺母构成；所述拉压装置由拉压传感器、万向节及球头构成；所述伺服电机连接减速器，减速器连接齿轮，齿轮与螺母连接，螺母与丝杠啮合；所述丝杠下端安装拉压传感器、万向节及球头；所述球头安装在万向节上；所述螺母与机头体通过轴承安装；所述伺服电机和拉压传感器均与控制系统连接。
5.根据权利要求3所述一种平面多点匀速匀加力拉压试验机，其特征在于所述控制系统包括触摸屏和单片机；所述单片机分别与触摸屏、伺服电机及拉压传感器连接。
6.根据权利要求3或5所述一种平面多点匀速匀加力拉压试验机，其特征在于所述控制系统连接开关及USB接口。
7.根据权利要求4所述一种平面多点匀速匀加力拉压试验机，其特征在于所述拉压装置的球头上的挂钩与拉拔钉相对应；所述拉拔钉上端留有锥状的蘑菇头；所述拉拔钉固定安装于拉拔块的中心；所述拉拔块下面涂抹被实验的样品，并粘接在基板上。
8.根据权利要求7所述一种平面多点匀速匀加力拉压试验机，其特征在于所述拉拔块中心有连接拉拔钉的螺纹孔。
9.根据权利要求1所述一种平面多点匀速匀加力拉压试验机，其特征在于所述机架底板上设置有基板端部固定压样条和基板中部活动压样条；所述基板端部固定压样条与机架底板呈滑动配合；所述基板中部活动压样条安装在机架底板中部，并通过活动压样框与机架底板呈滑动配合；所述基板通过基板端部固定压样条固定在机架底板上；所述基板中间通过基板中部活动压样条压紧。
【文档编号】G01N19/04GK204116156SQ201420295194
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2014年6月5日 优先权日:2014年6月5日
【发明者】宋欣, 李海建, 付小光, 张磊, 宋晓堒 申请人:中国建材检验认证集团股份有限公司