CN103278378B - 用于自动测定纵向刚度的检测仪 - Google Patents
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Abstract
一种用于自动测定纵向刚度的检测仪，其特征在于，包括机座、夹持机构、升降机构、测试机构、位移机构和控制器，在机座上装有夹持机构、升降机构和控制器，机座内安装位移机构，升降机构和控制器安装在一箱体内，该箱体的底端连接在该位移机构上并能够左右移动；测试机构连接在升降机构的上部，该夹持机构、升降机构、测试机构和位移机构均与控制器的对应接口电连接。本发明的优点是：能精确设置样品纵向刚度测定条件，使实验条件数字化、明确化；可有效降低因人为因素导致的实验数据重现性差的现象，提高实验结果精确度；实现试验全自动操作，包括力臂长度测量、施加压力、挠度记录、结果计算等全部实现自动化，明显降低人工劳动强度。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于自动测定纵向刚度的检测仪器，用于鞋类产品中钢钩心、半托底、组合底和中底的纵向刚度测定。
背景技术
在进行鞋类检测时，勾心或组合底的纵向刚度检测是强制性指标，上市鞋类产品均需要对该项目进行检测。原来的检测仪器完全是手工进行，包括受力臂长度测量、水平位置调节、加压力和计算(即将这些测量的数据带入计算纵向刚度的公式，计算出有关参数)等，尤其是夹持力无法确定大小，不同的操作人员可能给与不同的夹持力，从而导致测定结果的不一致性。这种采用手工的测定方式，不但费时费力，而且也很难做到结果的一致性，严重时甚至会影响到检测结果的准确性。
所述的纵向刚度是弹性物体抵抗垂直于其表面方向上变形的能力。
发明内容
本发明目的是提供一种用于自动测定纵向刚度的检测仪，以解决现有技术存在的费时费力，难以保证检测结果的一致性和准确性的问题。
本发明的技术方案是：一种用于自动测定纵向刚度的检测仪，其特征在于，包括机座、夹持机构、升降机构、测试机构、位移机构和控制器，在机座上装有夹持机构、升降机构和控制器，机座内安装位移机构，升降机构和控制器安装在一箱体内，该箱体的底端连接在该位移机构上并能够左右移动；测试机构连接在升降机构的上部，该夹持机构、升降机构、测试机构和位移机构均与控制器的对应接口电连接。
所述的夹持机构包括：在支架的顶部两侧各装有一扇形板，在该扇形板上设有弧形孔，在扇形板之间的底部与弧形孔相对的一端铰接摆动板的一端，摆动板的另一端穿过锁位杆，后者穿过弧形孔，并在锁位杆一端通过螺纹连接锁位把手；在该摆动板的上面连接n形的压紧支架，压紧螺杆穿过设在该压紧支架顶端的螺孔，在该压紧螺杆的顶端和底端分别连接手轮和转动连接压板，在该接压板的下面依次安装压力传感器和夹具。
所述的升降机构包括：两个立板的下端连接在箱体的底板上面，两个立板的顶端与顶板连接，在两个立板之间安装升降导轨，升降螺母通过滑块滑动连接在升降导轨上，升降螺杆穿过升降螺母，该升降螺杆的下端与一升降电机的输出轴传动连接，该升降螺杆的上端通过轴承穿过顶板并安装有旋转编码器；在立板的上部或顶板的下面装有高度基准传感器。
所述的测试机构包括：施压传感器固定座、传感器罩、校检盘、加压传感器、压头组件和隔距量块，加压传感器的一端通过施压传感器固定座与所述的升降螺母连接，在加压传感器的上面和下面分别安装校检盘和压头组件；在隔距量块上装有磁铁，并通过磁铁吸附于压头组件上。
所述的位移机构包括：位移电机、位移螺杆、位移螺母、位移导轨、支撑板和直线轴承，两根位移导轨的两端各用一支撑板与所述的机座的顶板连接，所述的箱体的底板通过直线轴承连接在该位移导轨上，在该位移导轨一旁平行安装一位移螺杆，位移螺杆的一端与位移电机的输出轴传动连接；在该位移螺杆上安装位移螺母，该位移螺母与所述的机座的顶板连接。
在所述的顶板上面位移导轨旁边设有标尺。
还包括安装在箱体前面的触摸屏式显示器和打印装置，均与所述的控制器的对应端连接；该控制器采用单片机或PLC。
在所述的机座底端的四角装有地脚；在机座的前面装有电源开关。
本发明的优点是：
1、能精确设置被测样品纵向刚度测定条件，使实验条件数字化、明确化。
2、可有效降低因人为因素导致的实验数据重现性差的现象，提高实验结果精确度。
3、实现试验全自动操作，包括力臂长度测量、施加压力、挠度记录、结果计算等全部实现自动化，明显降低人工劳动强度。
附图说明
图1是本发明的总体结构的主视图；
图2是图1的仰视图(含位移机构)；
图3是图1的左视图(局部剖视)；
图4是图3的A-A剖视图(机座的顶面俯视图，移除位移机构)；
图5是本发明夹持机构的结构示意图；
图6是图5的俯视图(局部剖视)；
图7是本发明升降机构和测试机构的结构示意图；
图8是图7的B-B剖视图。
具体实施方式
参见图1～图4，本发明一种用于自动测定纵向刚度的检测仪，其特征在于，包括机座8、夹持机构1、升降机构4、测试机构5、位移机构7和控制器2，在机座8上装有夹持机构1、升降机构4和控制器2，机座8内安装位移机构7，升降机构4和控制器2安装在一箱体6内，该箱体6的底端连接在该位移机构7上并能够左右移动。测试机构5连接在升降机构4的上部。该夹持机构1、升降机构4、测试机构5和位移机构7均与控制器2的对应接口电连接。
在所述的机座8底端的四角装有地脚9；在机座8的前面装有电源开关82。在箱体6前面安装有触摸屏式显示器21和打印装置3，均与所述的控制器2的对应端连接。该控制器2采用单片机、PLC或其他计算机系统。
参见图5和图6，所述的夹持机构1包括：在支架10的顶部两侧各装有一扇形板17，在该扇形板17上(靠近圆弧边)设有弧形孔171，在扇形板17之间的底部与弧形孔171相对的一端(图中右端)用销轴100铰接摆动板101的右端。摆动板101的左端穿过锁位杆18，锁位杆18一端有大帽，另一端设有螺纹(螺杆)。锁位杆18还穿过两个扇形板17上的弧形孔171，锁位杆18有螺纹的一端与锁位把手19的中央的螺孔连接。在该摆动板101的上面连接n形的压紧支架13，在该压紧支架13顶端的螺孔内穿过压紧螺杆12。在该压紧螺杆12的顶端装有手轮11，在该压紧螺杆12的底端通过压紧连接盘102(可以转动的圆盘)转动连接压板14，在该压板14的下面依次安装压力传感器15和夹具16。夹具16由上半部与下半部相对组成，根据测量对象的不同分为多种结构，为现有技术。
使用夹持机构1时，将被测样品放置在夹具16口内，转动手轮11夹紧被测样品，通过松开锁位把手19任意调节摆动板101(与水平面)的角度，进而将被测样品的右端向下偏转一端角度而离开测试机构5的压头组件55(参见图)一定距离。开始测量前，将被测样品调整到水平位置，并拧紧锁位把手19。
参见图7和图8，所述的升降机构4包括：两个立板43的下端连接在箱体的底板61上面，两个立板43的顶端与顶板48连接，在两个立板43之间安装升降导轨47，升降螺母45通过滑块46滑动连接在升降导轨47上，升降螺杆44穿过升降螺母45，该升降螺杆44的下端与一升降电机41(安装在箱体底板61的下面)的输出轴传动连接，该升降螺杆44的上端通过轴承49穿过顶板48并安装有旋转编码器40，旋转编码器40支撑在编码器支板401上。
升降机构4的作用是按照要求调节升降螺母45的高度，进而实现调节与升降螺母45连接的测试机构5的高度；并检测由测试机构5向被测样品施加向下的压力后变形的距离，从而提供被测样品刚度的计算参数。
旋转编码器40用于测量勾心变形的形变长度，其与升降螺杆44连接，将升降螺杆44的旋转运动转变成脉冲信号，输送给控制器，计算在升降螺杆44带动的压头组件55位移距离；此距离即为勾心的形变长度。
所述的测试机构5包括：施压传感器固定座51、传感器罩52、校检盘53、加压传感器54、压头组件55和隔距量块56，加压传感器54的一端通过施压传感器固定座51与所述的升降螺母45连接，在加压传感器54的上面和下面分别安装校检盘53和压头组件55。
测试机构5用于向被测样品施加向下的压力并检测该压力值，并在显示器21上显示。压头组件55根据测量对象的不同分为多种结构，为现有技术。隔距量块56上装有磁铁，通过磁铁使其吸附于压头组件55上，用于确定标准所规定的施加力的中心点离勾心头部端面距离。校检盘53用于校检施加力时放置标准砝码用。
参见图2和图4，所述的位移机构7包括：位移电机71、位移螺杆79、位移螺母70、位移导轨74、支撑板75和直线轴承78，两根位移导轨74和76的两端各用一支撑板75与所述的机座8的顶板81连接，所述的箱体6的底板61通过直线轴承78连接在该位移导轨74上，在该位移导轨74一旁平行安装一位移螺杆79，位移螺杆79的一端与位移电机71的输出轴传动连接；在该位移螺杆79上安装位移螺母70，该位移螺母70与所述的机座8的顶板81连接。在位移螺杆79旁边装有位置传感器73，后者用于校准仪器自动测量样品的受力臂长度的基准。
在所述的顶板81上面位移导轨74旁边设有标尺72，标尺72用于辅助检验仪器自动测量力臂长度的准确性，如果仪器自动测量的长度与标尺指示的长度的误差在正负0.5mm之内，仪器无需校准；反之则需要进行校准。
样品受力臂长度的测量和水平程度的测试由可上下左右移动的压头组件55来完成。其中，受力臂长度的测量是通过控制器2发出脉冲信号驱动位移电机71运转，通过位移螺杆79带动升降机构4和测试机构5沿着位移导轨74移动；同时通过脉冲信号的个数计算出(位移螺母70离开位置传感器73的)位移量，以此确定受力臂长度。
样品水平程度的测量是通过控制器2发出脉冲信号驱动升降电机41运转，通过升降螺杆44带动测试机构5向上运动至高度基准传感器57，以此为基准再向下运动，根据反馈的脉冲信号个数控制测试机构运动至设置的水平高度位置。
随着压头组件55(刀头)的各种移动，显示器21上可自动显示刀头的所在位置，从而测定出样品的受力臂长度和水平程度。通过升降机构4和测试机构5，可根据需要对被测样品施加不同的压力，包括2N、4N、6N、8N等压力并在显示器上显示，在施加一定时间的压力后，刀头自动抬起并重新施加其他压力。最后是计算系统(与控制器2一体)和打印机3输出系统，通过对试验过程中四步样品的变形挠度进行统计计算，给出计算结果，对多次试验给出平均结果并通过打印机3输出实验数据。
本发明被测样品主要是勾心或组合底，下面以测试勾心的刚度为例对测试过程进行说明。
1.打开电源开关10后，显示器21显示初始化信息，初始化成功后进入开机界面，然后按“确认键”(均为触摸屏上的触摸键，下同)进入测试界面。
2.旋转夹持机构1的手轮11将被测样品放置在夹具16口内，将被测样品受力一端(图1中右端)尽量往下偏转，然后进入受力臂长度调整界面，调整受力臂长度，然后按“水平”键，系统自动运行找出试样夹持的水平位置。再松开锁位把手19，将样品受力一端往上调，贴住向下施压的测试机构5的测试头(压头组件55)，此时样品的夹持位置符合标准要求的夹持条件。
3.按住触摸屏“向上↑”键，使测试头向上移动离开样品大约1cm左右。
4.如有必要调整力臂长度，使用“←”“→”键，控制箱体6左右移动，调整受力臂长度，使测试头位于标准要求的位置上方，按“确认”键退出此界面返回测试界面。
5.按“保存”键进入设置界面，根据要求设置好实验次数以及夹紧力门限和试样类型。(“向上↑”“向下↓”键控制光标上下移动，“←”“→”键设置数字大小。夹紧力门限值的作用，是用来控制夹持试样力的大小，小于此设定值的话，测试不会被启动)，设置好后按“保存”键，退出此界面并自动保存相关参数，按“↓”键清除夹持力原设定，回零位。
6.使劲转动手轮11将样品夹紧，使界面右上角显示的夹持力超过设置好的夹紧力门限。
7.按“启动”键，仪器自动开始检测，实验流程如下：如果当前试样类型选择的是“勾心”，测试头下压加负荷至2N，保荷一段时间后，压力回复；然后再加荷至4N，保荷一段时间再回复；以此类推，再加6N和8N。加完后单次实验结束显示刚度值，再从2N加起，直到加完预设的实验次数为止。实验结束，显示出刚度平均值。松开夹具，取出被测样品，完成一个测试过程。
Claims (7)
1.一种用于自动测定纵向刚度的检测仪，其特征在于，包括机座、夹持机构、升降机构、测试机构、位移机构和控制器，在机座上装有夹持机构、升降机构和控制器，机座内安装位移机构，升降机构和控制器安装在一箱体内，该箱体的底端连接在该位移机构上并能够左右移动；测试机构连接在升降机构的上部；
所述的升降机构包括：两个立板的下端连接在箱体的底板上面，两个立板的顶端与顶板连接，在两个立板之间安装升降导轨，升降螺母通过滑块滑动连接在升降导轨上，升降螺杆穿过升降螺母，该升降螺杆的下端与一升降电机的输出轴传动连接，该升降螺杆的上端通过轴承穿过顶板并安装有旋转编码器；在立板的上部或顶板的下面装有高度基准传感器；
所述的测试机构包括：施压传感器固定座、传感器罩、校检盘、加压传感器、压头组件和隔距量块，加压传感器的一端通过施压传感器固定座与所述的升降螺母连接，在加压传感器的上面和下面分别安装校检盘和压头组件；在隔距量块上装有磁铁，并通过磁铁吸附于压头组件上。
2.根据权利要求1所述的用于自动测定纵向刚度的检测仪，其特征在于，该夹持机构、升降机构、测试机构和位移机构均与控制器的对应接口电连接。
3.根据权利要求1所述的用于自动测定纵向刚度的检测仪，其特征在于，所述的夹持机构包括：在支架的顶部两侧各装有一扇形板，在该扇形板上设有弧形孔，在扇形板之间的底部与弧形孔相对的一端铰接摆动板的一端，摆动板的另一端穿过锁位杆，后者穿过弧形孔，并在锁位杆一端通过螺纹连接锁位把手；在该摆动板的上面连接n形的压紧支架，压紧螺杆穿过设在该压紧支架顶端的螺孔，在该压紧螺杆的顶端和底端分别连接手轮和转动连接压板，在该接压板的下面依次安装压力传感器和夹具。
4.根据权利要求1所述的用于自动测定纵向刚度的检测仪，其特征在于，所述的位移机构包括：位移电机、位移螺杆、位移螺母、位移导轨、支撑板和直线轴承，两根位移导轨的两端各用一支撑板与所述的机座的顶板连接，所述的箱体的底板通过直线轴承连接在该位移导轨上，在该位移导轨一旁平行安装一位移螺杆，位移螺杆的一端与位移电机的输出轴传动连接；在该位移螺杆上安装位移螺母，该位移螺母与所述的机座的顶板连接。
5.根据权利要求4所述的用于自动测定纵向刚度的检测仪，其特征在于，在所述的顶板上面位移导轨旁边设有标尺。
6.根据权利要求1所述的用于自动测定纵向刚度的检测仪，其特征在于，还包括安装在箱体前面的触摸屏式显示器和打印装置，均与所述的控制器的对应端连接；该控制器采用单片机或PLC。
7.根据权利要求1所述的用于自动测定纵向刚度的检测仪，其特征在于，在所述的机座底端的四角装有地脚；在机座的前面装有电源开关。
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