CN104111134A - 拉拔力检测仪及其测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种精密套管双向拉拔力检测仪及其测试方法，其包括基座，设于基座上的滑轨，双头丝杠，安装于丝杠上的左、右滑台，设于丝杠一端部的步进电机，设于基座中部的夹具支承座，以及设于夹具支承座上的用于固定陶瓷套管样品的夹具，左、右滑台固定安装有相对设置的两检测头，每个检测头均由检测插芯、连接部件和力传感器构成，步进电机可驱动双头丝杠并带动左、右滑台上的检测头向夹具上的陶瓷套管工件做对中插入、拔离拉拔力检测运动。其设备精度高、震动小，并设置步进电机回位清零限位开关，减少滑台上检测头在往复运动中的偏差，提高拉拔力检测仪的测试精度，可作为自动检测机标定的仪器。

Description

拉拔力检测仪及其测试方法

技术领域

本发明涉及精密零件检测技术领域，具体公开一种精密套管双向拉拔力检测仪及其测试方法。

背景技术

本发明所涉及的精密套管属于光纤连接器，光纤连接器是光纤与光纤之间进行可拆卸（活动）连接的器件，它把光纤的两个端面精密对接起来，以使发射光纤输出的光能量能最大限度地耦合到接收光纤中去，并使由于其介入光链路而对系统造成的影响减到最小。光纤连接器的种类很多，按连接方式可分为FC、SC、ST、MU、LC等；按套管材料可分为氧化锆陶瓷材料、SUS材料、玻璃材料、塑料材料、金属材料等。

随着国内纳米氧化锆陶瓷材料的制备、烧结成型、超硬材料精密加工、材料性能测试等最前沿技术和工艺的突破和成熟，氧化锆陶瓷套筒生产基地逐渐转移到中国。然而，在陶瓷套筒精密加工技术趋于成熟的当前，氧化锆陶瓷套筒在批量化生产过程中的几何尺寸、表面缺陷、力学性能等质量参数检测仍大量依靠于人工，极大地影响产品生产效率和成品质量稳定性，并影响光纤连接器产品的出口。

鉴于上述习知精密套管检测之缺失与不便之处，秉持着研究创新、精益求精之精神，利用其专业眼光和专业知识，陈红、张磊等人研究出一种替代人工检测，并且提高检测稳定性和精确度的精密套管双向拉拔力自动检测机，提高了生产检验效率。如专利CN202305332U公开的陶瓷套管双向拉拔力自动检测装置，包括电机、齿轮，以及一对检测头和线性导向模组，线性导向模组安装于检测机构中部的齿轮两侧，线性导向模组一侧突伸出一齿条，并且与齿轮啮合,一电机安装在任一线性导向模组的端部，通过齿轮齿条，可驱动两组线性导向模组相向前进及后退；检测头固定在线性导向模组之上，检测头由插芯和力传感器构成，力传感器可感测插芯的受力，两检测头的插芯相对设置。专利CN102426144A公开的精密套管双向拉拔力自动检测机，包括上料机构、移载机构、检测机构、分选机构和数控装置，所述移载机构具有垂直取料装置、横移装置和主体，垂直取料装置可控制主体垂直运动，横移装置可控制主体沿检测机构的检测台横向运动，主体的两端各设置一工件卡位；所述检测机构包括电机、检测台，以及一对检测头和线性导向模组，线性导向模组安装于检测机构中部的齿轮两侧，线性导向模组一侧突伸出一齿条，并且与齿轮啮合，一电机安装在任一线性导向模组的端部，并可驱动一对线性导向模组相向前进及后退；检测头固定在线性导向模组之上。

但在企业应用上述专利自动检测机产品过程中，发现存在以下问题：（1）自动检测机缺少对其标定的仪器设备，自动检测机测量数据准确与否，用户难以标定检验设备，缺少依据；（2）自动检测机只是测量最大拉拔力，并据此参数，对产品进行自动分拣，仅在PLC内存中缓存10件最新检测产品的最大拉拔力，在液晶屏上予以显示，不能提供整个拉拔过程的力的变化数据；（3）基于（2）的原因，难以获取一批样品拉拔力的数据，无法实现拉拔力的数据分析，因而无法为生产相关工艺段设备的适当调整，提高优品率，减少返工率和废品率，即为改善生产工艺提供参考依据。

发明内容

为此，本发明所要解决的问题是提供一种比现有技术中的精密套管双向拉拔力自动检测机的测试精度更高，可对其进行标定的拉拔力测试仪。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种拉拔力检测仪，包括：

基座；

滑轨，安装在所述基座上；

左滑台和右滑台，安装在所述滑轨上，在所述左滑台和右滑台上分别固定安装有检测头，每个所述检测头设置有检测插芯和与所述检测插芯连接设置的力传感器；所述两个检测头的检测插芯相对设置； 

双头丝杠，与所述左滑台和右滑台连接设置，适宜于带动所述左滑台和右滑台沿所述滑轨进行反向运动；

步进电机，与所述双头丝杠连接设置；

夹持装置，设置在所述基座上且位于所述左滑台和右滑台之间，适宜于固定陶瓷套管样品；在检测过程中，所述两个检测头的检测插芯与所述陶瓷套管样品的轴线位于同一条直线上并与所述双头丝杠的轴线平行。

所述夹持装置包括：

夹具支承座，设置在所述基座上且与所述基座固定连接；

夹具，由夹具体和两个定位挡块组成，所述两个定位挡块固定设置在所述夹具体的上端，所述两个定位挡块和所述夹具体的上端面之间形成适宜于放置所述陶瓷套管样品的定位凹槽。

所述定位凹槽的两个内壁间的间距与所述陶瓷套管样品的外壁直径相一致；所述定位凹槽的槽深不小于所述陶瓷套管样品的外壁半径。

在所述夹具的两侧分别安装有侧挡板，在每个所述侧挡板上设置有锥形孔，所述锥形孔沿朝向所述夹具内侧的方向逐渐减小，所述锥形孔的最小内径比所述陶瓷套管样品的外径大0.1mm，两个所述侧挡板上锥形孔的中心线在同一条直线上；所述定位凹槽的对称中心线与两个所述侧挡板上的锥形孔的中心线重合。

每个所述检测头还设置有夹持头，所述检测插芯安装在所述夹持头的一侧，所述夹持头的另一侧与所述力传感器连接。

在所述左滑台和所述右滑台上分别安装有测头座，在所述测头座上设置有安装孔，所述检测插芯的夹持头浮动设置在所述安装孔中，所述力传感器固定设置在所述测头座上，两个所述测头座分别卡接在所述左滑台和所述右滑台上的测头座定位槽中； 

在所述夹具支承座的上表面设置有夹具定位槽，所述夹具卡接在所述夹具定位槽中；

所述左滑台和所述右滑台上的测头座定位槽和所述夹具支撑座上的夹具定位槽三者的对称中心与所述双头丝杆轴线平行。

所述滑轨为双条滚珠滑轨。

所述步进电机设置有光电开关；所述拉拔力检测仪还设置有单片机系统或可编程控制器，所述单片机系统或可编程控制器包括：

拉拔力采集模块，与所述力传感器连接设置，接收所述力传感器传递的信号并转换为拉拔力数据信息；

运算控制处理模块，与所述拉拔力采集模块连接设置，接收所述拉拔力采集模块传递的拉拔力数据信息并进行运算处理；

开关量I/O模块，用于输入所述步进电机的位置信号；

驱动控制模块，分别与所述光电开关、开关量I/O模块和所述步进电机连接设置，用于接收所述光电开关和所述开关量I/O模块传递的位置信号并下达相应的指令至所述步进电机。

所述单片机系统或可编程控制器还设置有显示装置，所述显示装置与所述运算控制处理模块和所述开关量I/O模块连接设置。

所述单片机系统或可编程控制器设置有有线和无线通讯接口。

本发明提供的拉拔力检测仪，优点在于：

（1）本发明提供的拉拔力检测仪，包括基座、设于基座上的滑轨、双头丝杠、安装于丝杠上的左、右滑台、设于丝杠一端部的步进电机、设于基座中部的夹持装置，以及设于夹持装置上的用于固定陶瓷套管样品的夹具。本发明所述的拉拔力检测仪在左、右滑台固定安装有相对设置的两检测头，每个检测头均设置有检测插芯和力传感器，步进电机可驱动双头丝杠并带动左、右滑台上的检测头向夹具上的陶瓷套管工件做对中插入、拔离拉拔力检测运动，可一次同时检测陶瓷套管工件两端的拉拔力；其采用双头丝杆代替现有技术中的齿轮结构，设备直线运动精度高、震动更小，从而减少滑台上检测头在往复运动中的偏差，提高拉拔力检测仪的测试精度。

（2）本发明提供的拉拔力检测仪，为了进一步保证检测插芯的平稳运动，还进一步限定所述基座上的滑轨为双条滚珠导轨，左、右滑台为消除测隙的双导轨滚珠滑台。

（3）本发明提供的拉拔力检测仪，优选所述夹持装置由夹具支承座和夹具组成，其中所述夹具由夹具体、两个定位挡块和两个侧挡板组成，由两个定位挡块和夹具体顶端面形成定位凹槽。本发明通过将圆柱形陶瓷套管收纳于定位凹槽内，并采用定位挡块限定陶瓷套管工件位置，保证双向检测插芯准确插入陶瓷套管工件内孔，同时避免在检测插芯拔离，测试拉拔力过程中干扰陶瓷套管工件，从而提高拉拔力测试的精度。作为优选的实施方式，本发明中所述定位槽内壁间距与所述陶瓷套管样品的外壁直径相一致，定位槽深则不小于所述陶瓷套管样品的外壁半径。

（4）本发明提供的拉拔力检测仪，在所述左滑台和所述右滑台上还分别安装有测头座，所述检测插芯的夹持头浮动设置在所述测头座孔中，所述力传感器固定设置在所述测头座上，两个所述测头座分别卡接在所述左滑台和所述右滑台上的测头座定位槽中； 在所述夹具支承座的上表面设置有夹具定位槽，所述夹具卡接在所述夹具定位槽中；拉拔力检测仪机械结构制造加工时，在左、右滑台和夹具支承座组装成型以后，通过一次性装卡精加工左、右滑台和夹具支承座上的三个定位槽，使得三者的对称中心线与所述双头丝杆轴线平行，就能够大幅度提高本发明中所述拉拔力检测仪对中的精确度，从而显著提高拉拔力测试的精度。

（5）本发明提供的拉拔力检测仪，在所述夹具的两侧安装有侧挡板，侧挡板对应设有锥形孔，用于引导检测插芯插入待检测的陶瓷套管工件的内孔。侧挡板上的锥形孔起到引导检测插芯进行精确对中的作用，保证左右两检测插芯的中心轴线尽量与陶瓷套管工件的中心轴线保持一致，即提高对中的精确度，从而保证拉拔力测试的精度。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施案例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中

图1为本发明的拉拔力检测仪的结构示意图；

图2为本发明所述拉拔力检测仪的夹具的结构图；

图3为本发明所述拉拔力检测仪的测头座定位槽和夹具定位槽的结构图；

图4为本发明所述的单片机系统的示意图；

其中，附图标记为：

1-左滑台；2-滑轨；3-双头丝杠；4-基座；5-夹具支承座；6-步进电机；7-右滑台；8-测头座；9-力传感器；10-夹持头；11-锁紧螺钉；12-检测插芯；13-定位挡块；14-螺钉；15-陶瓷套管样品；16-侧挡板；17-夹具体；18-拉拔力采集模块；19-驱动控制模块；20-单片机系统；21-触摸屏；22-计算机；23-运算控制处理模块；24-开关量I/O模块；25-通讯接口；26-电源；27-测头座定位槽；28-夹具定位槽。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明的实施方式作进一步地详细描述。

实施例1

本实施例中的拉拔力检测仪如图1所示，包括基座4和安装在所述基座4上的滑轨2。在所述滑轨2上安装有左滑台1和右滑台7，在所述左滑台1和所述右滑台7上分别安装有测头座8，两个所述测头座8分别卡接在所述左滑台1和所述右滑台7上的测头座定位槽27中；在每个所述测头座8上均设置有的检测插芯12、夹持头10和力传感器9，其中所述检测插芯12被锁紧螺钉11紧固固定在所述夹持头10的一侧，所述夹持头10的另一侧与所述力传感器9连接，同时所述夹持头10还与所述测头座8浮动连接；位于所述两个测头座8上的检测插芯12相对设置。作为优选的实施方式，本实施例中所述的左滑台1和右滑台7为消除测隙的双导轨滚珠滑台。作为可选择的实施方式，本实施例中的所述左滑台1和右滑台7也可以设置为其它形状的滑台。

在所述基座4上设置有双头丝杠3，所述双头丝杠3与所述左滑台1和右滑台7连接设置，与所述双头丝杠3连接设置有步进电机6，在所述步进电机6的作用下，所述双头丝杠3适宜于带动所述左滑台1和右滑台7沿所述滑轨2进行反向对中和撤离运动；

在所述基座4上还设置有夹持装置，所述夹持装置进一步包括夹具支承座5和夹具，如图2所示，所述夹具由夹具体17、两个定位挡块13和两个侧挡板组成，所述两个定位挡块13通过螺钉14固定在所述夹具体17的上表面上，在两个所述定位挡块13间成型有适宜于放置所述陶瓷套管样品15的U形定位凹槽。所述夹具支承座5设置在所述基座4上且与所述基座4固定连接。作为优选的实施方式，在本发明所述的夹具支承座5的上表面设置有夹具定位槽28，夹具体17卡接在所述夹具定位槽28中；作为优选的实施方式，所述定位凹槽的内壁间距与所述陶瓷套管样品15的外壁直径相一致，定位凹槽深则不小于所述陶瓷套管样品的外壁半径，从而适宜于定位固定陶瓷套管样品15，当所述陶瓷套管样品15定位于所述U形定位凹槽上时，所述两个检测插芯12与所述陶瓷套管样品15的轴线平行，并与所述双头丝杠3的轴线平行。在所述夹具体17的两侧安装有侧挡板16，在每个所述侧挡板16上设置有锥形孔，所述锥形孔的内径比所述检测插芯12的外径大0.1mm，两个所述侧挡板16上锥形孔的中心线在同一条直线上，并与所述陶瓷套管样品15的轴线平行。

本实施例优选所述左滑台1和所述右滑台7上的测头座定位槽27和所述夹具定位槽28三者的对称中心与所述双头丝杆3轴线平行。在制造时，要求左滑台1、右滑台7和夹具支承座组装成型以后，一次装卡组装部件精加工所述左、右滑台定位槽27和夹具支承座上的定位槽28，以确保三个定位槽的对称中心在一条直线上，并与双头丝杆3轴线平行、三者宽度尺寸相等，并且在加工中，三者对称中心的位置公差控制在微米级以下，以保证左滑台1和右滑台7上的两个检测插芯12的中心轴线与陶瓷套管样品15的中心轴线保持平行。

本实施例中所述的拉拔力检测仪的工作过程包括以下步骤：

（1）放样步骤：将待检测的陶瓷套管样品15置于夹具的所述定位凹槽内，陶瓷套管工件对准侧挡板16的引导孔放置；    

（2）插入对中步骤：启动步进电机6，在所述步进电机6的作用下，所述双头丝杠3带动所述左滑台1和右滑台7进行对中运动，所述左滑台1上的检测插芯12和所述右滑台7上的检测插芯12逐渐插入位于夹具两侧的侧挡板16上的锥形孔中，并在所述锥形孔的引导下插入所述陶瓷套管样品15内孔的两端；     

（3）拉拔测试步骤：所述检测插芯12插入到位后，所述步进电机6驱动左、右滑台7进行反向滑动，此时，通过装配间隙控制，保证两端检测插芯12和陶瓷套管工件15的对称中心与拉力作用线重合在一条直线上，实现自动对中；检测插芯12逐渐拔离陶瓷套管工件，分别与两侧检测插芯12连接的拉拔力传感器9对陶瓷套管样品15两端的拉拔力进行检测。

实施例2

本实施例中的拉拔力检测仪在实施例1中所述拉拔力检测仪的基础上，在所述步进电机上增设有光电开关；此外， 本实施例中的所述拉拔力检测仪还设置有单片机系统20，所述单片机系统20包括：

拉拔力采集模块18，与所述力传感器9连接设置，所述拉拔力采集模块18通过A/D转换通道实时采集力传感器9的电压输出信号，并转换为拉拔力数据信息；

运算处理模块23，与所述拉拔力采集模块18连接设置，接收所述拉拔力采集模块18传递的拉拔力数据信息并进行运算处理；

开关量I/O模块24，用于所述步进电机12位置信号的输入；

驱动控制模块19，分别与所述光电开关、开关量I/O模块24和所述步进电机6连接设置，用于接收所述光电开关和开关量I/O模块24传递的位置信号并下达相应的指令至所述步进电机6，所述驱动控制模块19输出PWM频率方波和转向控制信号输出到步进电机6的驱动装置，控制步进电机6的转速和运转方向；

显示装置，与所述运算处理模块23连接，接收所述运算处理模块23传递的信息，以同步显示拉拔力的检测数值和拉拔力曲线，本实施例中的所述显示装置为触摸屏21，所述触摸屏21同时与所述开关量I/O模块24连接设置，用于输入所述步进电机的位置信号的指令。

本实施例中所述的单片机系统20设置有电源26，除此之外所述单片机系统20还预留了有线和无线通讯接口25，可将数据上传至计算机22，以便对数据做进一步的处理分析，从而方便快捷地获取一批样品整个拉拔过程的拉拔力的数据，并对拉拔力的数据分析，为改善生产工艺（即为生产相关工艺段设备的适当调整、提高优品率、减少返工率和废品率）提供参考依据。

本实施例中所述的拉拔力检测仪的工作过程包括以下步骤：

（1）放样步骤：将待检测的陶瓷套管样品15置于夹具的定位凹槽内，陶瓷套管工件对准侧挡板16的引导孔放置；   

（2）插入对中步骤：启动步进电机6，在所述步进电机6的作用下，所述双头丝杠3带动所述左滑台1和右滑台7进行对中运动，所述左滑台1上的检测插芯12和所述右滑台7上的检测插芯12逐渐插入位于夹具两侧的侧挡板16上的锥形孔中，并在所述锥形孔的引导下插入所述陶瓷套管样品15内孔的两端；     

（3）拉拔测试步骤：所述检测插芯12插入到位后，所述步进电机6驱动左、右滑台7进行反向滑动，此时，通过装配间隙控制，保证两端检测插芯12和陶瓷套管工件15的对称中心与拉力作用线重合在一条直线上，实现自动对中；检测插芯12逐渐拔离陶瓷套管工件，分别与两侧检测插芯12连接的拉拔力传感器9对陶瓷套管样品15两端的拉拔力进行检测。     

（4）数据运算、显示步骤：所述单片机系统20采集拉拔力数据，加以运算处理，并将结果发送至显示装置加以显示，当需要对所述检测插芯的运动行程进行修改时，可通过所述。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种拉拔力检测仪，包括：

基座；

滑轨，安装在所述基座上；

其特征在于，还设置有：

左滑台和右滑台，安装在所述滑轨上，在所述左滑台和右滑台上分别固定安装有检测头，每个所述检测头设置有检测插芯和与所述检测插芯连接设置的力传感器；所述两个检测头的检测插芯相对设置； 

双头丝杠，与所述左滑台和右滑台连接设置，适宜于带动所述左滑台和右滑台沿所述滑轨进行反向运动；

步进电机，与所述双头丝杠连接设置；

夹持装置，设置在所述基座上且位于所述左滑台和右滑台之间，适宜于固定陶瓷套管样品；在检测过程中，所述两个检测头的检测插芯与所述陶瓷套管样品的轴线位于同一条直线上并与所述双头丝杠的轴线平行。

2.根据权利要求1所述的拉拔力检测仪，其特征在于，所述夹持装置包括：

夹具支承座，设置在所述基座上且与所述基座固定连接；

夹具，由夹具体和两个定位挡块组成，所述两个定位挡块固定设置在所述夹具体的上端，所述两个定位挡块和所述夹具体的上端面之间形成适宜于放置所述陶瓷套管样品的定位凹槽。

3.根据权利要求2所述的拉拔力检测仪，其特征在于，所述定位凹槽的两个内壁间的间距与所述陶瓷套管样品的外壁直径相一致；所述定位凹槽的槽深不小于所述陶瓷套管样品的外壁半径。

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的拉拔力检测仪，其特征在于，在所述夹具的两侧分别安装有侧挡板，在每个所述侧挡板上设置有锥形孔，所述锥形孔沿朝向所述夹具内侧的方向逐渐减小，所述锥形孔的最小内径比所述陶瓷套管样品的外径大0.1mm，两个所述侧挡板上锥形孔的中心线在同一条直线上；所述定位凹槽的对称中心线与两个所述侧挡板上的锥形孔的中心线重合。

5.根据权利要求1所述的拉拔力检测仪，其特征在于，每个所述检测头还设置有夹持头，所述检测插芯安装在所述夹持头的一侧，所述夹持头的另一侧与所述力传感器连接。

6.根据权利要求1-5中任意一项所述的拉拔力检测仪，其特征在于，在所述左滑台和所述右滑台上分别安装有测头座，在所述测头座上设置有安装孔，所述检测插芯的夹持头浮动设置在所述安装孔中，所述力传感器固定设置在所述测头座上，两个所述测头座分别卡接在所述左滑台和所述右滑台上的测头座定位槽中； 

在所述夹具支承座的上表面设置有夹具定位槽，所述夹具卡接在所述夹具定位槽中；

所述左滑台和所述右滑台上的测头座定位槽和所述夹具支撑座上的夹具定位槽三者的对称中心与所述双头丝杆轴线平行。

7.根据权利要求1或2或3所述的拉拔力检测仪，其特征在于，所述滑轨为双条滚珠滑轨。

8.据权利要求1-7中任一项所述的拉拔力检测仪，其特征在于，所述步进电机设置有光电开关；所述拉拔力检测仪还设置有单片机系统或可编程控制器，所述单片机系统或可编程控制器包括：

拉拔力采集模块，与所述力传感器连接设置，接收所述力传感器传递的信号并转换为拉拔力数据信息；

运算控制处理模块，与所述拉拔力采集模块连接设置，接收所述拉拔力采集模块传递的拉拔力数据信息并进行运算处理；

开关量I/O模块，用于输入所述步进电机的位置信号；

驱动控制模块，分别与所述光电开关、开关量I/O模块和所述步进电机连接设置，用于接收所述光电开关和所述开关量I/O模块传递的位置信号并下达相应的指令至所述步进电机。

9.根据权利要求8所述的拉拔力检测仪，其特征在于，所述单片机系统或可编程控制器还设置有显示装置，所述显示装置与所述运算控制处理模块和所述开关量I/O模块连接设置。

10.根据权利要求8或9所述的拉拔力检测仪，其特征在于，所述单片机系统或可编程控制器设置有有线和无线通讯接口。