CN103308406B - 同轴压力逼近式硬度检测仪 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种同轴压力逼近式硬度检测仪，包括电机、小同步轮、同步带、位移传感器、后固定筒、后轴承、压杆、端面轴承、大同步轮、弹簧、基座、力传感器、前轴承、丝杆螺母、导向横杆、位置检测器和导向立杆。本发明采用直接使用力传感器对试样进行检验的方式，避免了因摩擦力等因素造成的力测量值误差；弹簧在保持螺母固定轴向定位的同时，消除了丝杆的间隙，提高压头的控制精度；位移传感器与压头、丝杆、压头同轴设计，避免导致阿贝误差。

Description

同轴压力逼近式硬度检测仪

技术领域

本发明涉及一种用于卷烟滤棒的硬度检测装置，尤其涉及一种同轴压力逼近式硬度检测仪。

背景技术

卷烟/滤棒硬度检测仪是通过机械手段压缩样品来检测卷烟或滤棒的硬度，是卷烟质量控制必不可少的手段。根据国标的规定，承载试样的压板为大于20x20mm的平面，压头为直径为12mm的圆柱，压力为300gf，即2.99N。这在早期的硬度仪里面使用非常普遍。这种模式里面通常直接使用砝码来实现0.3Kg的压力，稳定、可靠。由于自动测量和多功能集成的流行，试样横置无法可靠地进行样品传送，机构也复杂，所以这种模式已基本被淘汰。现在的多功能测试台，基本上都采用试样垂直放置、压头水平运动的方法进行测量。在这种模式里面，压力的实现有以下几种模式：第一种是：通过杠杆、滑轮等机械方式转换砝码的重力为压力，砝码为固定质量；第二种是：采用比例电磁铁来直接产生300gf的压力；在第一种方法里，保证压头水平运动所必须的导轨会产生摩擦力，从而导致压力损耗，严重的时候，损耗可能达到10%。无论是直线轴承导轨、气浮轴承导轨还是平行四边形机构，都无法长期稳定地保持较低的摩擦力。在第二种方法里面，比例电磁铁本身的精度也无法长久保持，需要经常使用砝码标定。然而用垂直作用的重力标定水平状态的电磁力同样需要杠杆等机构进行转换，避免不了误差。而且对用户要求较高。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种同轴压力逼近式硬度检测仪。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

本发明包括电机、小同步轮、同步带、位移传感器、后固定筒、后轴承、压杆、端面轴承、大同步轮、弹簧、基座、力传感器、前轴承和丝杆螺母，所述位移传感器的传感端头穿过所述后固定筒一端与所述压杆的第一端接触，所述压杆与所述位移传感器接触的一段通过所述后轴承与所述后固定筒连接，所述压杆的中段的外表面为螺纹表面并与所述丝杆螺母匹配连接，所述大同步轮套装于所述丝杆螺母上，所述大同步轮通过所述同步带与安装于所述电机上的小同步轮连接，所述大同步轮与所述后固定筒的另一端之间设置有所述端面轴承，所述压杆的另一段上设置有凸台，所述弹簧套装于所述压杆上，所述弹簧的两端位于所述压杆的凸台与所述基座之间，所述压杆的第二端为施压端，所述压杆的第二端的外圆周与所述基座之间安装有所述前轴承，所述力传感器安装于所述基座的侧面，其受力端与所述压杆的施压端面对应。

本发明还包括导向横杆、位置检测器和导向立杆，所述导向横杆安装于所述基座上，所述导向横杆的中部设有轴向方向的条形通孔，所述导向立杆的一端与所述压杆的轴线方向垂直并安装于所述压杆的凸台上，所述导向立杆的另一端伸出所述基座外并穿过所述导向横杆的条形通孔，所述位置检测器安装在位于所述基座外的所述导向立杆上。

本发明的有益效果在于：

本发明采用螺母转动而带动丝杆平移的运动方式，既满足压头不能旋转的要求，又通过弹簧将螺母、同步轮、端面轴承压紧为一体，仅一个电机就完成全部的测量过程；导向立杆既起到防止丝杆转动的功能，又采用安装位置传感器来检测压头的移动，并将检测点外移便于调整，维护；且本发明采用直接使用力传感器对试样进行检验的方式，避免了因摩擦力等因素造成的力测量值误差；弹簧在保持螺母固定轴向定位的同时，消除了丝杆的间隙，提高压头的控制精度；位移传感器与压头、丝杆、压头同轴设计，避免导致阿贝误差。

附图说明

图1是本发明的结构剖视图。

图中：1-电机、2-位移传感器、3-后固定筒、4-后轴承、5-压杆、6-端面轴承、7-大同步轮、8-导向横杆、9-位置检测器、10-导向立杆、11-弹簧、12-基座、13-试样、14-力传感器、15-试样支撑板、16-前轴承、17-小同步轮、18-同步带、19-丝杆螺母。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明：

如图1所示：本发明包括电机1、小同步轮17、同步带18、位移传感器2、后固定筒3、后轴承4、压杆5、端面轴承6、大同步轮7、弹簧11、基座12、力传感器14、前轴承16、丝杆螺母19、导向横杆8、位置检测器9和导向立杆10，位移传感器2的传感端头穿过后固定筒3一端与压杆5的第一端接触，压杆5与位移传感器2接触的一段通过后轴承4与后固定筒3连接，压杆5的中段的外表面为螺纹表面并与丝杆螺母19匹配连接，压杆5只能直线运动，它的施压端直径为12mm，作为试样的压头，进行硬度测量。大同步轮7套装于丝杆螺母19上，大同步轮7通过同步带18与安装于电机1上的小同步轮17连接，电机1通过小同步轮17和同步带18驱动大同步轮7和丝杆螺母19。由于弹簧11的弹力通过压杆5迫使丝杆螺母19和大同步轮7压紧端面轴承6，既保证丝杆螺母19固定在同一个位置，又消除了丝杆螺母19之间的运动间隙。大同步轮7与后固定筒3的另一端之间设置有端面轴承6，压杆5的另一段上设置有凸台，弹簧11套装于压杆5上，弹簧11的两端位于压杆5的凸台与基座之间，压杆5的第二端为施压端，压杆5的第二端的外圆周与基座12之间安装有前轴承16，力传感器14安装于基座的侧面，其受力端与压杆5的施压端面对应。导向横杆8安装于基座12上，导向横杆8的中部设有轴向方向的条形通孔，导向立杆10的一端与压杆5的轴线方向垂直并安装于压杆5的凸台上，导向立杆10的另一端伸出基座12外并穿过导向横杆8的条形通孔，位置检测器9安装在位于基座12外的导向立杆10上。安装导向立杆10的作用是保证中心压杆5只能直线运动，在它的施压端安装有压紧弹簧11，作用是保证压杆5一直向左紧贴端面轴承6，位移传感器2用于测量压杆5的位移，其测头与压杆5同轴，并由自身的弹力保持测头与压杆5随时紧贴。在基座12的顶部安装有导向横杆8，作用是保证导向立杆10只能直线运动；导向横杆8上面的位置传感器9用于检测导向立杆10和压杆5是否到达初始位置，是压杆5向施压反方向行走的极限位置。在压杆5的丝杆上的丝杆螺母19和大同步轮7是连为一体的。

如图1所示：本发明的工作过程是：对压杆5的压头的位置进行初始化。压杆5的压头前行，直至压住力传感器14，当力传感器14压力值达到0.3kg时，然后将位移传感器2的输出值置零，作为压杆5的压头的坐标原点，然后压杆5退到初始位置；试样13从上面进入测试位置；压杆5前行，直到接触试样13为止，检测力传感器14的输出，当压力值达到0.01kg时，即停住电机1，然后读取位移传感器2的输出值，这就是试样的初始直径D；压杆5继续前行，力传感器14的输出持续增加。当压力值达到0.3kg时，通过控制电机1的进退，保证压力值维持在0.3kg+-0.003kg范围内,持续15秒后，读取位移传感器2的输出值，这就是试样的压缩后的直径d,移开试样13支撑板，从下面排除试样13,压杆5退到初始位置,计算硬度值。

Claims (2)

1.一种同轴压力逼近式硬度检测仪，包括电机、小同步轮和同步带，其特征在于：还包括位移传感器、后固定筒、后轴承、压杆、端面轴承、大同步轮、弹簧、基座、力传感器、前轴承和丝杆螺母，所述位移传感器的传感端头穿过所述后固定筒一端与所述压杆的第一端接触，所述压杆与所述位移传感器接触的一段通过所述后轴承与所述后固定筒连接，所述压杆的中段的外表面为螺纹表面并与所述丝杆螺母匹配连接，所述大同步轮套装于所述丝杆螺母上，所述大同步轮通过所述同步带与安装于所述电机上的小同步轮连接，所述大同步轮与所述后固定筒的另一端之间设置有所述端面轴承，所述压杆的另一段上设置有凸台，所述弹簧套装于所述压杆上，所述弹簧的两端位于所述压杆的凸台与所述基座之间，所述压杆的第二端为施压端，所述压杆的第二端的外圆周与所述基座之间安装有所述前轴承，所述力传感器安装于所述基座的侧面，其受力端与所述压杆的施压端面对应。

2.根据权利要求1所述的同轴压力逼近式硬度检测仪，其特征在于：还包括导向横杆、位置检测器和导向立杆，所述导向横杆安装于所述基座上，所述导向横杆的中部设有轴向方向的条形通孔，所述导向立杆的一端与所述压杆的轴线方向垂直并安装于所述压杆的凸台上，所述导向立杆的另一端伸出所述基座外并穿过所述导向横杆的条形通孔，所述位置检测器安装在位于所述基座外的所述导向立杆上。