CN102830061B - 滑度仪 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种滑度仪包括检测机和计算机，检测机包括动力装置、运动机构、夹持机构、工作平台和控制装置，工作平台上具有测试用纸张，工作时，检测机的动力装置提供动力，笔芯装夹在夹持机构中，运动机构实现整个装置做模拟人书写习惯的运动，夹持机构中的测力传感器同步测得笔运动时的摩擦力，控制装置将测力传感器的模拟信号输入到计算机中，并进行相应的数据处理，得到圆珠笔的书写滑度，还能通过计算机控制检测机的开关以及速度等，因此本发明的滑度仪能够真实模拟人的书写状况，同时测力传感器安装在夹持机构上，相当于安装于书写笔上，更加准确的反映滑度的大小，能够为企业和日常生活提供有价值的数据来衡量圆珠笔的品质。

Description

滑度仪

技术领域

本发明涉及一种适用于测试圆珠笔滑度的仪器。

背景技术

在制笔行业中，笔头有滚珠的笔统称为圆珠笔。目前，铅笔和钢笔的滑度已经作为一项测试内容写入行业标准中，圆珠笔的滑度却还没有得到规范的定义与测试，但不可否认，滑度对于圆珠笔来说同样相当重要，是日常生活中评定圆珠笔好坏的一个重要因素，很多制笔企业也希望得到滑度这个标准来衡量所制笔的品质。

 据研究，滑度的影响因素主要有书写压力、书写角度、墨水的润滑性、笔头球珠的粗糙度以及纸的光滑性等。在这些影响因素中，墨水的润滑性、笔头球珠的粗糙度以及纸的光滑性是由生产商控制的，而书写压力、书写角度是由书写者控制的。为了能够准确的反映出滑度的大小，应该尽可能真实呈现人的书写情况，即尽量模仿人的正常书写压力和书写角度，所以要求在滑度仪中书写压力和书写角度一定要是可调的。

在目前现有的测量滑度的装置中，多是采用直线测量方式，这种方法容易得到书写时笔的摩擦力，但是单次测量中书写角度不可变，不能完整呈现人书写的情况。

因此，需要一种滑度仪，能够在单次测量中完全模拟人的书写状况，从而得到最真实的测量数据。

发明内容

为了克服上述缺陷，本发明提供了一种滑度仪，本发明的滑度仪适用于测量圆珠笔的滑度，能够在单次测量中完全模拟人的书写状况，从而得到最真实的测量数据。

本发明为了解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种滑度仪，包括检测机和计算机，所述检测机包括动力装置、运动机构、夹持机构、工作平台和控制装置，被测笔芯夹于夹持机构中，工作平台上具有测试用纸张，所述动力装置连接所述运动机构，所述运动机构连接所述夹持机构或工作平台，所述动力装置提供动力给所述运动机构，所述运动机构能够使所述夹持机构和所述工作平台两者之间产生相对运动，且所述运动机构的结构设计导致所述相对运动是模拟人书写习惯的运动，所述夹持机构上设有测力传感器，所述测力传感器测得笔芯运动时的摩擦力，所述测力传感器的信号传输至所述控制装置，所述控制装置与所述计算机双向信息交互。

本发明为了解决其技术问题所采用的进步一技术方案是：

设有横向设置的支架，所述支架位于所述工作平台的上方，所述支架上设有至少一个工位，且每个工位上安装所述夹持机构。

所述支架具有与所述工作平台平行的转轴，所述支架能够绕其转轴在0-90°范围内转动调节并将调节后角度固定，且支架角度为0°时对应所述夹持机构与所述工作平台垂直，支架角度为90°时对应所述夹持机构与所述工作平台平行。

所述夹持机构插于所述支架上对应的工位，且所述夹持机构能够以自身中心线为轴转动。

设有用于将纸张输送至工作平台的送纸机构。

设有用于将纸张输送至工作平台的送纸机构，所述送纸机构能够传送至少一条卷纸，每条卷纸对应一个工位。

所述夹持机构上能够放置砝码。

所述夹持机构上端外表面径向向外凸伸形成有一圈砝码放置台。

每个工位都安装有所述测力传感器，且所述测力传感器位于所述夹持机构与所述支架之间。

每个工位上的测力传感器为两个成正交方向的单轴传感器，每个单轴传感器一端固定于支架且另一端连接有一个滑槽，所述滑槽为矩形框，所述夹持机构穿于所述滑槽内，设有环状的定位圈，所述定位圈由所述夹持机构的外壁径向向外凸伸而形成或者由所述支架的每个工位的内壁径向向内凸伸而形成。

所述单轴传感器为S型传感器。

所述滑槽的厚度是从外框到内框逐渐变小的，内框为矩形的线状，所述滑槽具有一对较长的边和一对较短的边，滑槽较长的一边安装所述单轴传感器，滑槽较短的一边长于所述夹持机构的直径，每个工位的两个滑槽正交设置。

设有运动头，所述支架连接于所述运动头，所述运动机构与所述运动头连接。

所述动力装置为无极调速伺服电机。

本发明的有益效果是：本发明的滑度仪包括检测机和计算机，检测机包括动力装置、运动机构、夹持机构、工作平台和控制装置，工作平台上具有测试用纸张，工作时，检测机的动力装置提供动力，笔芯装夹在夹持机构中，运动机构实现整个装置做模拟人书写习惯的运动，夹持机构中的测力传感器同步测得笔运动时的摩擦力，控制装置将采集到的测力传感器的模拟信号输入到计算机中，并进行相应的数据处理，得到圆珠笔的书写滑度，同时还能通过计算机控制检测机的开关以及速度等，因此本发明的滑度仪能够真实模拟人的书写状况，同时测力传感器安装在夹持机构上，即相当于安装于书写笔上，更加准确的反映出滑度的大小，能够为企业和日常生活提供一系列有价值的数据，来衡量圆珠笔的品质。

附图说明

图1为本发明滑度仪整体示意图；

图2为本发明检测机示意图；

图3为本发明支架及夹持机构示意图；

图4为本发明支架及夹持机构剖面图；

图5为本发明测力传感器装夹图；

图6为图5的B-B部剖视图；

图7为本发明单轴传感器和滑槽示意图；

图8为试样的摩擦力变化曲线图。

具体实施方式

下面结合附图具体描述本发明的实施方式。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术普通人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

实施例1：一种滑度仪，包括检测机100和计算机200，所述检测机100包括动力装置1、运动机构2、夹持机构3、工作平台4和控制装置5，被测笔芯A夹于夹持机构3中，工作平台4上具有测试用纸张，所述动力装置1连接所述运动机构2，所述运动机构2连接所述夹持机构3或工作平台4，所述动力装置1提供动力给所述运动机构2，所述运动机构2能够使所述夹持机构3和所述工作平台4两者之间产生相对运动，且所述运动机构2的结构设计导致所述相对运动是模拟人书写习惯的运动，所述夹持机构3上设有测力传感器，所述测力传感器测得笔芯运动时的摩擦力，所述测力传感器的信号传输至所述控制装置5，所述控制装置5与所述计算机200双向信息交互。

工作时，检测机100的动力装置1提供动力，笔芯A装夹在夹持机构3中，运动机构2实现整个装置做模拟人书写习惯的运动，夹持机构3中的测力传感器同步测得笔运动时的摩擦力，控制装置5将采集到的测力传感器的模拟信号输入到计算机200中，并进行相应的数据处理，得到圆珠笔的书写滑度，同时还能通过计算机200控制检测机100的开关以及速度等。

模拟人书写习惯的运动比如中国人书写中的“横竖撇捺”，可以体现在划圆运动中，也可以是划“8”字运动等，在运动中能够真实反映人书写的各种笔画，所以本发明运动机构所实现的模拟人书写习惯的运动可以是划圆运动、划“8”字运动或者是划“”运动，可以按照需求设计。本发明运动机构的结构设计结合现有技术容易实现，固不多加赘述。

设有横向设置的支架6，所述支架6位于所述工作平台4的上方，所述支架6上设有至少一个工位，且每个工位上安装所述夹持机构3。即，支架上可以按照需求设计，设置一个工位或者多个工位安装夹持机构，当设置多个工位时，可以进行多支笔的同时测量，相比较于每次只测量一支笔，这种测试方法具有相同的实验条件，所测数据更准确，而且能更简捷的比较多支笔的滑度。

所述支架6具有与所述工作平台平行的转轴61，所述支架能够绕其转轴在0-90°范围内转动调节并将调节后角度固定，且支架角度为0°时对应所述夹持机构3与所述工作平台4垂直，支架角度为90°时对应所述夹持机构3与所述工作平台4平行。测试时可以通过调节支架角度的方式使夹持机构与工作平台的角度接近人书写时的角度，即笔芯与纸张的角度为70°左右。具体实施时，支架的角度调节可以人工手动调节或者通过计算机控制调节，当需要计算机控制调节时还需设置动力及传动机构，此动力及传动机构部分结合现有技术容易实现，固不多加赘述。

所述夹持机构3插于所述支架6上对应的工位，且所述夹持机构3能够以自身中心线为轴转动。在测试的过程中，所述夹持机构能够根据需要以自身中心线为轴转动，从而在单次测试中保证笔尖球珠的每个方位都能测试到，能够更加全面的体现笔芯的质量；在测试过程中，也可以使夹持机构不自转，这样方便体现某个特定方位的球珠特性。夹持机构以自身中心线为轴转动可以人工手动调节或者通过计算机控制调节，通过结构设计可以使所有工位上的夹持机构同时调节或者单独调节，此结构结合现有技术容易实现，固不多加赘述；当需要计算机控制调节时还需设置动力及传动机构，此动力及传动机构部分结合现有技术容易实现，固不多加赘述。

设有用于将纸张输送至工作平台的送纸机构。

所述夹持机构3上能够放置砝码。一般选用接近人书写压力的150g砝码，有特殊需要时可以人工调节。为了方便测试需求，本发明的砝码可以选用10g-500g。

每个工位都安装有所述测力传感器，且所述测力传感器位于所述夹持机构与所述支架之间。每个工位上的测力传感器为两个成正交方向的单轴传感器91、92，每个单轴传感器一端固定于支架6且另一端连接有一个滑槽10、11，所述滑槽10、11为矩形框，所述夹持机构3穿于所述滑槽10、11内，设有环状的定位圈12，所述定位圈12由所述夹持机构3的外壁径向向外凸伸而形成或者由所述支架6的每个工位的内壁径向向内凸伸而形成。所述单轴传感器为S型传感器。所述滑槽10、11的厚度是从外框到内框逐渐变小的，内框为矩形的线状，所述滑槽10、11具有一对较长的边和一对较短的边，滑槽较长的一边安装所述单轴传感器91、92，滑槽较短的一边长于所述夹持机构3的直径，每个工位的两个滑槽10、11正交设置。工作时，笔芯A做模拟人书写习惯的运动，由于夹持机构3与滑槽10、11有一定间隙，当夹持机构3靠在一个滑槽10的较长边时，由该滑槽10和定位圈12定位，该滑槽10所连接的单轴传感器91受拉力或压力，此时另一单轴传感器92不与夹持机构3接触，所以不受力，即此时只有单轴传感器91受到轴向力；当夹持机构3靠在另一滑槽11的较长边时，由该滑槽11和定位圈12定位，该滑槽11所连接的单轴传感器92受拉力或压力，此时另一单轴传感器91不与夹持机构3接触，所以不受力，即此时只有单轴传感器92受到轴向力，如此，把笔芯A模拟人书写的运动时所受的摩擦力分解到两单轴传感器轴线方向上，以方便单轴传感器测力，减小侧向力对传感器的影响。

实施例2：一种滑度仪，包括检测机100和计算机200，所述检测机100包括动力装置1、运动机构2、夹持机构3、工作平台4和控制装置5，被测笔芯A夹于夹持机构3中，工作平台4上具有测试用纸张，所述动力装置1连接所述运动机构2，设有运动头13和横向设置的支架6，所述支架6位于所述工作平台4的上方，夹持机构3安装于支架6，所述支架6连接于所述运动头13，所述运动机构2与所述运动头13连接，所述动力装置1提供动力给所述运动机构2，所述运动机构2带动所述运动头13从而带动支架6、夹持机构3和笔芯A做模拟人书写习惯的运动，所述动力装置1为无极调速伺服电机，该无极调速伺服电机能够驱动所述运动机构以及所述运动头带动笔芯做速度在0.025m/s-0.25m/s之间的运动，所述夹持机构上设有测力传感器，所述测力传感器测得笔芯运动时的摩擦力，所述测力传感器的信号传输至所述控制装置5，所述控制装置5与所述计算机200双向信息交互。

模拟人书写习惯的运动比如中国人书写中的“横竖撇捺”，可以体现在划圆运动中，也可以是划“8”字运动等，在运动中能够真实反映人书写的各种笔画，所以本发明运动机构所实现的模拟人书写习惯的运动可以是划圆运动、划“8”字运动或者是划“”运动，可以按照需求设计。本发明运动机构的结构设计结合现有技术容易实现，固不多加赘述。

所述支架6上设有至少一个工位，且每个工位上安装所述夹持机构3。即，支架上可以按照需求设计，设置一个工位或者多个工位安装夹持机构，当设置多个工位时，可以进行多支笔的同时测量，相比较于每次只测量一支笔，这种测试方法具有相同的实验条件，所测数据更准确，而且能更简捷的比较多支笔的滑度。

所述支架6具有与所述工作平台平行的转轴61，所述支架6能够绕其转轴61在0-90°范围内转动调节并将调节后角度固定，且支架角度为0°时对应所述夹持机构3与所述工作平台4垂直，支架角度为90°时对应所述夹持机构3与所述工作平台4平行。测试时可以通过调节支架角度的方式使夹持机构与工作平台的角度接近人书写时的角度，即笔芯与纸张的角度为70°左右。具体实施时，支架的角度调节可以人工手动调节或者通过计算机控制调节，当需要计算机控制调节时还需设置动力及传动机构，此动力及传动机构部分结合现有技术容易实现，固不多加赘述。

所述夹持机构3插于所述支架6上对应的工位，且所述夹持机构3能够以自身中心线为轴转动。在测试的过程中，所述夹持机构能够根据需要以自身中心线为轴转动，从而在单次测试中保证笔尖球珠的每个方位都能测试到，能够更加全面的体现笔芯的质量；在测试过程中，也可以使夹持机构不自转，这样方便体现某个特定方位的球珠特性。夹持机构以自身中心线为轴转动可以人工手动调节或者通过计算机控制调节，通过结构设计可以使所有工位上的夹持机构同时调节或者单独调节，此结构结合现有技术容易实现，固不多加赘述；当需要计算机控制调节时还需设置动力及传动机构，此动力及传动机构部分结合现有技术容易实现，固不多加赘述。

设有用于将纸张输送至工作平台4的送纸机构7，所述送纸机构7能够传送至少一条卷纸8，每条卷纸对应一个工位。当只需检测一支笔时，可以只开动一个工位，从而只使用一条卷纸，达到节省纸张的作用。也可以全部工位共用一条卷纸，操作方便。

所述夹持机构3上端外表面径向向外凸伸形成有一圈砝码放置台31。一般选用接近人书写压力的150g砝码，有特殊需要时可以人工调节。为了方便测试需求，本发明的砝码可以选用10g-500g。

每个工位都安装有所述测力传感器，且所述测力传感器位于所述夹持机构3与所述支架6之间。每个工位上的测力传感器为两个成正交方向的单轴传感器91、92，每个单轴传感器91、92一端固定于支架6且另一端连接有一个滑槽10、11，所述滑槽10、11为矩形框，所述夹持机构3穿于所述滑槽10、11内，设有环状的定位圈12，所述定位圈12由所述夹持机构3的外壁径向向外凸伸而形成或者由所述支架6的每个工位的内壁径向向内凸伸而形成。所述单轴传感器91、92为S型传感器。所述滑槽10、11的厚度是从外框到内框逐渐变小的，内框为矩形的线状，所述滑槽10、11具有一对较长的边和一对较短的边，滑槽10、11较长的一边安装所述单轴传感器91、92，滑槽10、11较短的一边长于所述夹持机构3的直径，每个工位的两个滑槽10、11正交设置。工作时，笔芯A做模拟人书写习惯的运动，由于夹持机构3与滑槽10、11有一定间隙，当夹持机构3靠在一个滑槽10的较长边时，由该滑槽10和定位圈12定位，该滑槽10所连接的单轴传感器91受拉力或压力，此时另一单轴传感器92不与夹持机构3接触，所以不受力，即此时只有该单轴传感器91受到轴向力；当夹持机构3靠在另一滑槽11的较长边时，由该滑槽11和定位圈12定位，该滑槽11所连接的单轴传感器92受拉力或压力，此时另一单轴传感器91不与夹持机构3接触，所以不受力，即此时只有该单轴传感器92受到轴向力，如此，把笔芯A模拟人书写的运动时所受的摩擦力分解到两单轴传感器91、92轴线方向上，以方便单轴传感器测力，减小侧向力对传感器的影响。

本例的操作方法如下：检查卷纸是否准备好；将所测笔芯安装在夹持机构中，添加符合人正常书写压力的砝码，据调查，一般人的书写压力大概是150g左右，所以一般测量时可以选用150g的砝码，如果有特殊需求可以选用其他重量的砝码；将支架调到所需角度，一般可以选用使笔芯和纸张角度为70°；打开电源，启动计算机，打开软件，设置好运行速度，传感器重置调零；通过软件控制私服电机，开通伺服电机，可以看到所测笔在检测机上做划圆运动，同时控制装置将所测数据返回到计算机中；待运动平稳后，软件自动开始记录数据，通过软件进行处理之后，可以看到所测摩擦力的实时图形；获得足够的数据之后，软件自动停止记录数据，得到确定的图形及分析结果；软件自动停止伺服电机的运动。

以真彩股份有限公司制得的1.0mm球珠、型号670的中性笔芯作为试样进行测试，加上165g砝码，书写角度采用75°，一次测得的图形为图8，峰值和谷值大约为8g。从图形上可以看出，所得摩擦力大约为正弦（余弦）曲线，考虑到试样做划圆运动，符合理论分析。

Claims (1)

1.一种滑度仪，包括检测机(100)和计算机(200)，其特征在于：所述检测机(100)包括动力装置(1)、运动机构(2)、夹持机构(3)、工作平台(4)和控制装置(5)，被测笔芯(A)夹于夹持机构(3)中，工作平台(4)上具有测试用纸张，所述动力装置(1)连接所述运动机构(2)，设有横向设置的支架(6)，所述支架(6)位于所述工作平台(4)的上方，所述支架(6)上设有至少一个工位，且每个工位上安装所述夹持机构(3)，设有运动头(13)，所述支架(6)连接于所述运动头(13)，所述运动机构(2)与所述运动头(13)连接，所述动力装置(1)提供动力给所述运动机构(2)，所述运动机构能够使所述夹持机构(3)和所述工作平台(4)两者之间产生相对运动，且所述运动机构的结构设计导致所述相对运动是模拟人书写习惯的运动，所述夹持机构(3)上设有测力传感器，所述测力传感器测得笔芯运动时的摩擦力，所述测力传感器的信号传输至所述控制装置(5)，所述控制装置(5)与所述计算机(200)双向信息交互；

所述支架(6)具有与所述工作平台(4)平行的转轴(61)，所述支架(6)能够绕其转轴(61)在0-90°范围内转动调节并将调节后角度固定，且支架角度为0°时对应所述夹持机构与所述工作平台垂直，支架角度为90°时对应所述夹持机构与所述工作平台平行；

所述夹持机构(3)插于所述支架(6)上对应的工位，且所述夹持机构能够以自身中心线为轴转动；

设有用于将纸张输送至工作平台的送纸机构(7)，所述送纸机构能够传送至少一条卷纸(8)，每条卷纸对应一个工位；

每个工位都安装有所述测力传感器，且所述测力传感器位于所述夹持机构(3)与所述支架(6)之间；

每个工位上的测力传感器为两个成正交方向的单轴传感器(91、92)，每个单轴传感器一端固定于支架且另一端连接有一个滑槽(10、11)，所述滑槽为矩形框，所述夹持机构穿于所述滑槽内，设有环状的定位圈(12)，所述定位圈(12)由所述夹持机构(3)的外壁径向向外凸伸而形成或者由所述支架(6)的每个工位的内壁径向向内凸伸而形成；

所述单轴传感器(91、92)为S型传感器；

所述滑槽(10、11)的厚度是从外框到内框逐渐变小的，内框为矩形的线状，所述滑槽具有一对较长的边和一对较短的边，滑槽较长的一边安装所述单轴传感器，滑槽较短的一边长于所述夹持机构(3)的直径，每个工位的两个滑槽(10、11)正交设置；

所述动力装置(1)为无极调速伺服电机。