一种同步在线对称拉伸装置的制作方法

本发明属于高分子材料性能测试配套的拉伸设备技术领域，具体涉及一种用于X射线衍射仪、拉曼光谱仪等测试设备上的同步在线对称拉伸装置。

背景技术：

通过研究材料不同尺度有序结构(晶粒尺寸，片晶大小，晶胞尺寸，分子链构象，无定形区分子链排布等)在外力场下的演变情况，可建立材料某一尺寸结构与材料某一宏观性能之间的对应关系，可为材料的加工工艺和应用方法提供理论依据。而现有的常规拉伸机不仅体积庞大，无法与测试不同尺度有序结构的设备(如X射线衍射仪，拉曼光谱仪等)配合用于在线监测样品拉伸过程中的变化特征(如材料晶型在拉伸过程中的演变，微观形貌变化检测等)，而且其均为单轴拉伸，如果与测试不同尺度有序结构的设备匹配的话，会出现测试过程中测试点位置随拉伸过程而变动，测试点不能准确复位，造成测试结果不够准确的问题。故目前通常采用离线检测方法进行检测，但离线检测的方法又存在以下弊端：1)样品在拉伸后转移过程中不可避免会发生应力松弛，造成材料结构发生改变，不能真实反映材料某一尺寸结构与材料某一宏观性能之间的对应关系；2)不可连续性检测材料结构的演变过程。因此研发一种具有对称拉伸功能，且体积小，能够放置在狭小操作空间中并可以与测试设备连接的拉伸装置十分必要。

技术实现要素：

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种同步在线对称拉伸装置，该拉伸装置能够放置于某些测试仪器(如X射线衍射仪，拉曼光谱仪等)中，并能严格实现同步在线对称拉伸，提高检测结果的准确性。

本发明提供的同步对称在线拉伸装置，其包括对称拉伸机构、传动机构、支撑框架和可编程逻辑控制器，对称拉伸机构安装在支撑框架内，其一端与传动机构相连，传动机构与可编程逻辑控制器相连。

上述同步对称在线拉伸装置中，所述对称拉伸机构由丝杠螺母副、滑块和压板组成，丝杠螺母副为两个，平行并排安装在支撑框架内的一侧，每个丝杠螺母副由一根具有两段相反旋转方向螺纹的丝杠和两个分别与两段螺纹匹配并套接其上的螺母构成，丝杠同侧的端部穿过支撑框架位于其外侧，滑块为两个，每个滑块通过其上开有的两个平行的内螺孔分别匹配套接于对称拉伸机构中丝杠的两螺纹段上，并分别与位于外侧的两个螺母固定连接，压板为两个，每个压板分别通过连接件(如紧固螺钉)活动、对称连接在两滑块同侧的外表面上。

上述同步对称在线拉伸装置中，所述传动机构由电机、主动齿轮和两个从动齿轮组成，电机固定安装在支撑框架内另一侧的下半部，并使其上缘低于拉伸机构压板的中心位置，其传动轴穿过支撑框架与位于外侧的主动齿轮连接，两个从动齿轮分别安装在位于支撑框架外侧的两根丝杠端部，并相互啮合，其中一个从动齿轮又与主动齿轮相互啮合。

上述同步对称在线拉伸装置中，所述支撑框架由三块矩形板和两根矩形条板组成，其中一块矩形板与对称拉伸机构中丝杠平行匹配，另两块矩形板的一端分别固定连接于其两端，两根矩形条板活动连接于另两块矩形板的另一端。

上述同步对称在线拉伸装置中，所述可编程逻辑控制器通过导线与电机相连，以通过电机控制两个滑块之间的相对移动速度。

上述同步对称在线拉伸装置中，在压板和滑块之间还设置有垫片，该垫片套接在活动连接压板的连接件上，且与垫片中部对应的压板上还开有一螺孔和位于其中的压紧螺钉，通过压紧螺钉与压紧垫片，可将需要测试拉伸的样品端部牢固的夹持在垫片与滑块之间。

上述同步对称在线拉伸装置中，在支撑框架上安装丝杠的孔内还设置有与丝杠匹配的轴承。

上述同步对称在线拉伸装置中，在与两丝杠垂直的支撑框架一侧中部还安装有一个限位开关，该限位开关通过导线与可编程逻辑控制器连接，一方面可控制滑块运行在额定行程之内，另一方面也有利于保护电机。

上述同步对称在线拉伸装置中，所述丝杠螺母副优选为滚珠丝杠螺母副。

上述同步对称在线拉伸装置中，所述电机选用步进电机或伺服电机。当选用步进电机时，在步进电机与主动齿轮之间最好配备安装一个减速器。

上述同步对称在线拉伸装置中，所述可编程逻辑控制器应使两个滑块之间的相对移动速度在0.01～1000mm/min之间可调可控。

使用时，上述同步对称在线拉伸装置放置于如X射线衍射仪，拉曼光谱仪等测试仪器中，并确保X射线或激光以及检测源不被挡住并能照射到测试样品上。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1.本发明所述拉伸装置可直接放置在检测仪器(如X射线衍射仪，拉曼光谱仪)内使用，可达到在线检测材料的微观结构(如材料晶型结构，形貌结构等)在拉伸过程中的连续演变情况的目的，避免了离线检测样品时样品先拉伸后转移过程中样品的结构发生改变所带来的检测结果不准确的问题。

2.本发明所述拉伸装置设置了两个相互啮合的从动齿轮，使得采用一台电机就可控制两根分别与之连接的丝杠同步转动，既保证了测试样品的拉伸稳定性，又解决了拉伸不对称使拉伸过程中观测点漂移的问题，使检测结果更精确。

3.本发明所述拉伸装置对称拉伸机构上设置的压板和垫片的相互作用，既可使拉伸过程中样品能够夹紧，不至于滑脱，又不会夹断样品，影响测试效率，同时还适应拉伸过程中样品体积减小的特点，保证拉伸和检测的顺利进行。

4.本发明所述拉伸装置所采用可编程逻辑控制器能够通过步进电机或者伺服电机精确控制丝杠转动速度，不仅使拉伸速度可调可控，并能时时反馈速度数据，数据精确度高，人机交互性良好。

5.本发明所述拉伸装置适用面广，不仅适用于片状、薄膜状、长条状高分子材料和复合材料，还适用于拉伸载荷低于装置额定载荷的金属材料。

附图说明

图1为本发明所述同步对称拉伸装置的立体结构图；

图2为本发明所述同步对称拉伸装置的主视图；

图3为本发明所述同步对称拉伸装置的左视图；

图4为本发明所述同步对称拉伸装置中压板、垫片、紧固螺钉及压紧螺钉和拉伸样品在滑块上组装后的剖视图。

图中，1-1—丝杠，1-2—螺母，2—轴承，3—滑块，4—压板，5—电机，6—主动齿轮，7—从动齿轮，8—紧固螺钉，9—垫片，10—压紧螺钉，11—支撑框架，12—可编程逻辑控制器，13—限位开关，14—拉伸样品。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明所述同步对称拉伸装置做进一步说明。

实施例1

本实施例所述同步对称在线拉伸装置结构如图1-4所示，其特征在于该装置包括对称拉伸机构、传动机构、支撑框架11和可编程逻辑控制器12，对称拉伸机构安装在支撑框架11内，其一端与传动机构相连，传动机构与可编程逻辑控制器12相连。

所述对称拉伸机构由丝杠螺母副、滑块3和压板4组成，丝杠螺母副为两个滚珠丝杠螺母副，平行并排安装在支撑框架内的一侧，每个丝杠螺母副由一根具有两段相反旋转方向螺纹的丝杠1-1和两个分别与两段螺纹匹配并套接其上的螺母1-2构成，丝杠同侧的一端部穿过支撑框架位于其外侧，另一端安装在支撑框架上，滑块为两个，每个滑块通过其上开有的两个平行的内螺孔分别匹配套接于对称拉伸机构中丝杠的两螺纹段上，并分别与位于外侧的两个螺母固定连接，压板为两个，每个压板分别通过紧固螺钉8对称连接在两滑块同侧的外表面上。在压板和滑块之间还设置有垫片9，该垫片套接在活动连接压板的紧固螺钉8上，且与垫片中部对应的压板上还开有一螺孔和位于其中的压紧螺钉10，通过压紧螺钉与压紧垫片，可将需要测试的拉伸样品14端部牢固的夹持在垫片与滑块之间。

所述传动机构由电机5、主动齿轮6和两个从动齿轮7组成，电机固定安装在支撑框架内另一侧的下半部，并使其上缘低于拉伸机构压板的中心位置，其传动轴穿过支撑框架与位于外侧的主动齿轮连接，两个从动齿轮分别安装在位于支撑框架外侧的两根丝杠端部，并相互啮合，其中一个从动齿轮又与主动齿轮相互啮合。所述电机选用步进电机，且在步进电机与主动齿轮之间最好配备安装一个减速器。

所述支撑框架11由三块矩形板和两根矩形条板组成，其中一块矩形板与对称拉伸机构中丝杠平行匹配，另两块矩形板的一端分别固定连接于其两端，两根矩形条板连接于另两块矩形板的另一端。在支撑框架上安装丝杠的孔内还设置有与丝杠匹配的轴承2。

所述可编程逻辑控制器12通过导线与电机相连，以通过电机控制两个滑块之间的相对移动速度。所述可编程逻辑控制器使两个滑块之间的相对移动速度在0.01～1000mm/min之间可调可控。

在与两丝杠垂直的支撑框架一侧中部还安装有一个限位开关13，该限位开关通过导线与可编程逻辑控制器连接，一方面可控制滑块运行在额定行程之内，另一方面也有利于保护电机。

上述同步对称在线拉伸装置放置于如X射线衍射仪，拉曼光谱仪等测试仪器中，并确保X射线或激光以及检测源不被挡住并能照射到测试样品上。

实施例2

本实施例中同步对称在线拉伸装置与实施例1的不同之处在于，所述电机5选用伺服电机。