CN107036804B - 批量检测弹簧劲度系数的装置 - Google Patents

Abstract

批量检测弹簧劲度系数的装置，涉及检测设备技术领域，其包括固定座、直线导轨、多个滑动连接在直线导轨上的滑块、用于牵引所述滑块在直线导轨上滑动的牵引机构、用于检测所述滑块位移量的位移检测机构以及用于根据所述牵引机构的牵引力大小和位移检测机构检测的滑块位移量计算弹簧劲度系数的计算单元，所述固定座固定设置在直线导轨的前端，所述牵引机构设于直线导轨的后端，所述滑块并排间隔设置在固定座与牵引机构之间，所述位移检测机构与计算单元连接。本发明一次可检测多根弹簧的劲度系数，检测效率较高。

Description

批量检测弹簧劲度系数的装置

技术领域

本发明涉及检测设备技术领域，尤其指一种批量检测弹簧劲度系数的装置。

背景技术

弹簧是广泛使用的复位元件，弹簧的劲度系数即弹簧的轴向受力与轴向变形量的比值（k=F/s），是衡量弹簧性能的一项参数。每批弹簧在出厂前都要通过拉伸测试来检测其劲度系数，目前市面上出售的弹簧劲度系数检测仪一次只能测一根弹簧，检测效率较低。此外，由于工厂大批量生产时需要检测的样本容量较大，故需要购入多台检测仪来满足生产需求，设备采购成本较高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种能够批量检测弹簧劲度系数的装置，其一次可检测多根弹簧的劲度系数，检测效率较高。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种批量检测弹簧劲度系数的装置，包括固定座、直线导轨、多个滑动连接在直线导轨上的滑块、用于牵引所述滑块在直线导轨上滑动的牵引机构、用于检测所述滑块位移量的位移检测机构以及用于根据所述牵引机构的牵引力大小和位移检测机构检测的滑块位移量计算弹簧劲度系数的计算单元，所述固定座固定设置在直线导轨的前端，所述牵引机构设于直线导轨的后端，所述滑块并排间隔设置在固定座与牵引机构之间，所述位移检测机构与计算单元连接。

进一步地，所述位移检测机构包括滑动变阻器、电阻测量单元和处理器，所述滑动变阻器包括电阻丝和多块滑片，每个滑块对应连接一块滑片，所述滑片抵靠在电阻丝上，所述滑片及电阻丝的一端连接电阻测量单元，所述电阻测量单元与处理器连接，所述处理器与计算单元连接，所述处理器根据电阻测量单元测得的电阻值变化计算出滑块的位移量。

进一步地，所述位移检测机构包括标尺光栅、处理器以及多个用于读取标尺光栅上刻度数据的光栅读数头，所述标尺光栅平行于直线导轨设置，所述光栅读数头一一对应连接于滑块，所述处理器与计算单元连接，所述滑块移动时，所述处理器根据光栅读数头读取的刻度数据变化计算出滑块的位移量。

更进一步地，所述位移检测机构包括平行于直线导轨设置的滑轨、检测块、光电传感器、处理器、用于监测检测块位置的激光位移传感器以及用于驱动检测块在滑轨上滑动的驱动机构，所述检测块与滑轨滑动连接，所述光电传感器包括分别安装在滑块和检测块上的发送器和接收器，所述接收器连接一检测电路，所述检测电路及激光位移传感器连接处理器，所述处理器连接计算单元，所述接收器接收到发送器发出的光信号时，所述处理器根据此时激光位移传感器监测到的检测块的位置确定滑块的位置，所述处理器根据滑块的位置变化计算出滑块的位移量。

更进一步地，还包括一工作台，所述固定座、直线导轨、牵引机构均安装在工作台上。

更进一步地，所述固定座的后端面以及滑块的前端面和后端面上均设有用于挂住待测弹簧的挂环。

更进一步地，所述牵引机构包括电缸，所述电缸的活塞杆顶端设有用于扣住滑块上挂环的挂扣。

更进一步地，所述直线导轨的两侧壁开设有V形槽，所述滑块上设有与V形槽相匹配的凸起，所述凸起上设有由多个呈直线排列的滚珠，所述滚珠抵靠住V形槽的内壁。

本发明的工作原理如下：先通过多个滑块将各弹簧串联起来，将最前端的弹簧连接于固定座，并使各弹簧处于自然状态，再通过牵引机构以大小为F的牵引力拉动滑块，此时每根弹簧的受力大小均为F（选择高精度的滑轨副，这样就可以保证滑块与直线导轨间摩擦系数极小，使得摩擦力对拉力的影响极小，可以忽略不计），在拉动一段距离后停下牵引机构，使得各弹簧处于静止的拉伸状态，这时连接该弹簧的两个滑块的位移量之差即为弹簧的拉伸量s，通过公式k=F/s即可计算出弹簧的劲度系数k值。

在本发明中，滑块的位移量由位移检测机构提供给计算单元，计算单元根据连接弹簧两端滑块的位移量计算出二者的差值，即可得到弹簧的拉伸量s，再根据牵引机构提供的牵引力F值和公式k=F/s就可计算出对应弹簧的劲度系数k值。通过以上描述可以看出，本发明提供的检测装置通过滑块同时串联多根弹簧，能够一次检测多根弹簧的劲度系数，并且其对弹簧的长度没有限制，各待测弹簧长度及劲度系数均可以不同，具有较高的检测效率，特别适合弹簧生产工厂批量检测使用。

附图说明

图1为本发明实施例1的整体结构示意图；

图2为实施例1中直线导轨与滑块的剖视结构示意图；

图3为本发明实施例2的整体结构示意图；

图4为本发明实施例3的整体结构示意图。

附图标记为：

1——固定座 2——直线导轨 3——滑块

4——牵引机构 4a——电缸 5——位移检测机构

5a——标尺光栅 5b——滑轨 5c——检测块

6——计算单元 7——工作台。

具体实施方式

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解所述术语的具体含义。

需要提前说明的是，本发明并不涉及对检测装置的控制程序和计算程序的改进，本发明采用的控制程序和计算程序都源自现有技术，由于本发明涉及的公式计算非常简单（先求位移差值，再通过劲度系数公式求劲度系数值），故在实际应用时，本发明中的计算单元可以直接利用检测实验室中安装有Excel软件的计算机，通过Excel中自带的函数公式及自动计算功能就可以完成计算。同样的，本发明所采用的传感器等部件均来自于现有技术，这些传感器在检测仪器及机床上已普遍使用，其控制程序也都是现有的。

为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例与附图对本发明作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本发明的限定。

实施例1

如图1所示，一种批量检测弹簧劲度系数的装置，包括固定座1、直线导轨2、多个滑动连接在直线导轨2上的滑块3、用于牵引所述滑块3在直线导轨2上滑动的牵引机构4、用于检测所述滑块3位移量的位移检测机构5以及用于根据所述牵引机构4的牵引力大小和位移检测机构5检测的滑块3位移量计算弹簧劲度系数的计算单元6，所述固定座1固定设置在直线导轨2的前端，所述牵引机构4设于直线导轨2的后端，所述滑块3并排间隔设置在固定座1与牵引机构4之间，所述位移检测机构5与计算单元6连接。

上述实施方式提供的批量检测弹簧劲度系数的装置中，先通过多个滑块3将各弹簧串联起来，将最前端的弹簧连接于固定座1，并使各弹簧处于自然状态，再通过牵引机构4以一定大小为F的力拉动滑块3，此时每根弹簧的受力大小均为F（选择高精度的滑轨副，这样就可以保证滑块与直线导轨间摩擦系数极小，使得摩擦力对拉力的影响极小，可以忽略不计），在拉动一段距离后停下牵引机构4，使得各弹簧处于静止的拉伸状态，这时连接该弹簧的两个滑块3的位移量之差即为弹簧的拉伸量s，通过公式k=F/s即可计算出弹簧的劲度系数k值。其中，滑块3的位移量由位移检测机构提供给计算单元6，计算单元6根据连接弹簧两端滑块3的位移量计算出二者的差值，即可得到弹簧的拉伸量s，再根据牵引机构4提供的牵引力F值和公式k=F/s就可计算出对应弹簧的劲度系数k值。通过以上描述可以看出，本发明提供的检测装置可以一次检测多根弹簧的劲度系数，其对弹簧的长度没有限制，各待测弹簧长度及劲度系数均可以不同，具有较高的检测效率，特别适合弹簧生产工厂批量检测使用。

进一步，位移检测机构5包括滑动变阻器、电阻测量单元和处理器，滑动变阻器包括电阻丝和多块滑片，每个滑块3对应连接一块滑片，滑片抵靠在电阻丝上，滑片及电阻丝的一端连接电阻测量单元，电阻测量单元与处理器连接，处理器与计算单元6连接，处理器根据电阻测量单元测得的电阻值变化可计算出滑块3的位移量，使用滑动变阻器、电阻测量单元和处理器组成的位移传感器可使信号输出更灵敏、使用寿命长。

再进一步，还包括一工作台7，所述固定座1、直线导轨2以及牵引机构4均安装在工作台7上，在本实施例中，工作台7台面为水平面，以方便调整各个设备，保证检测结果的稳定性。

再进一步，还可以在固定座1的后端面以及滑块3的前端面和后端面上均设置用于挂住待测弹簧的挂环，从而便于快速地将弹簧勾在固定座1或滑块3上，进一步提高检测效率。

再进一步，牵引机构4包括电缸4a，电缸4a的活塞杆顶端设有用于扣住滑块3上挂环的挂扣，使用电缸4a提供牵引力来拉动弹簧，效果稳定，可控性好。

需要进一步说明的是，可先通过计力器来确定电缸4a的活塞杆伸缩一定距离（例如活塞杆伸缩至极限程度）时所产生的拉力大小，由于保证该拉伸距离不变即可保证该拉力值固定不变，故在之后的弹簧检测工作中能预先将该拉力的大小（即F）输入到控制器中，待检测弹簧时每次均使活塞杆伸缩至预定的距离，即可直接使用该拉力大小进行相关的运算。

进一步，如图2所示，可以在直线导轨2的两侧壁开设V形槽，在滑块3上设置与V形槽相匹配的凸起，然后在凸起上设置由多个呈直线排列的滚珠，使滚珠抵靠住V形槽的内壁，这样可使滑块3在直线导轨2上滑动时更加顺畅，并且使得二者之间的摩擦方式变为滚动摩擦，其摩擦系数极小，可提高滑块3滑动时的顺畅性。

实施例2

实施例2与实施例1的差别主要在于位移检测机构5的结构不同，如图3所示，在实施例2中，位移检测机构5包括标尺光栅5a、处理器以及多个用于读取标尺光栅5a上刻度数据的光栅读数头，标尺光栅5a平行于直线导轨2设置，光栅读数头一一对应连接于滑块3，处理器与计算单元6连接，滑块3移动时，处理器根据光栅读数头读取的刻度数据变化计算出滑块3的位移量。

实施例3

实施例3与实施例1的差别也主要在于位移检测机构5的结构不同，如图4所示，位移检测机构5包括平行于直线导轨2设置的滑轨5b、检测块5c、光电传感器、处理器、用于监测检测块5c位置的激光位移传感器以及用于驱动检测块5c在滑轨5b上滑动的驱动机构（附图中未示出），检测块5c与滑轨5b滑动连接，光电传感器包括分别安装在滑块3和检测块5c上的发送器和接收器，接收器连接一检测电路（附图中未示出），检测电路及激光位移传感器连接处理器，处理器连接计算单元6，接收器接收到发送器发出的光信号时，处理器根据此时激光位移传感器监测到的检测块5c的位置确定滑块3的位置，处理器根据滑块3的位置变化计算出滑块3的位移量。

上述实施例为本发明较佳的实现方案，除此之外，本发明还可以其它方式实现，在不脱离本技术方案构思的前提下任何显而易见的替换均在本发明的保护范围之内。

为了让本领域普通技术人员更方便地理解本发明相对于现有技术的改进之处，本发明的一些附图和描述已经被简化，并且为了清楚起见，本申请文件还省略了一些其它元素，本领域普通技术人员应该意识到这些省略的元素也可构成本发明的内容。

Claims (4)

1.批量检测弹簧劲度系数的装置，包括固定座（1）、直线导轨（2）、多个滑动连接在直线导轨（2）上的滑块（3）、用于牵引所述滑块（3）在直线导轨（2）上滑动的牵引机构（4）、用于检测所述滑块（3）位移量的位移检测机构（5）以及用于根据所述牵引机构（4）的牵引力大小和位移检测机构（5）检测的滑块（3）位移量计算弹簧劲度系数的计算单元（6），所述固定座（1）固定设置在直线导轨（2）的前端，所述牵引机构（4）设于直线导轨（2）的后端，所述滑块（3）并排间隔设置在固定座（1）与牵引机构（4）之间，所述位移检测机构（5）与计算单元（6）连接，还包括一工作台（7），所述固定座（1）、直线导轨（2）、牵引机构（4）均安装在工作台（7）上，所述工作台（7）台面为水平面；

通过多个滑块（3）将各弹簧串联起来，将最前端的弹簧连接于固定座（1），并使各弹簧处于自然状态，再通过牵引机构（4）以一定大小为F的力拉动滑块（3），此时每根弹簧的受力大小均为F，在拉动一段距离后停下牵引机构（4），使得各弹簧处于静止的拉伸状态，这时连接该弹簧的两个滑块（3）的位移量之差即为弹簧的拉伸量s，通过公式k=F/s即可计算出弹簧的劲度系数k值；

所述位移检测机构（5）包括标尺光栅（5a）、处理器以及多个用于读取标尺光栅（5a）上刻度数据的光栅读数头，所述标尺光栅（5a）平行于直线导轨（2）设置，所述光栅读数头一一对应连接于滑块（3），所述处理器与计算单元（6）连接，所述滑块（3）移动时，所述处理器根据光栅读数头读取的刻度数据变化计算出滑块（3）的位移量。

2.根据权利要求1所述的批量检测弹簧劲度系数的装置，其特征在于：所述固定座（1）的后端面以及滑块（3）的前端面和后端面上均设有用于挂住待测弹簧的挂环。

3.根据权利要求2所述的批量检测弹簧劲度系数的装置，其特征在于：所述牵引机构（4）包括电缸（4a），所述电缸（4a）的活塞杆顶端设有用于扣住滑块（3）上挂环的挂扣。

4.根据权利要求1所述的批量检测弹簧劲度系数的装置，其特征在于：所述直线导轨（2）的两侧壁开设有V形槽，所述滑块（3）上设有与V形槽相匹配的凸起，所述凸起上设有由多个呈直线排列的滚珠，所述滚珠抵靠住V形槽的内壁。