CN108459156B - 一种检测试样收缩特性的装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种检测试样收缩特性的装置，包括底座、位于底座上的收缩特性检测工位，所述收缩特性检测工位包括收缩率检测工位，所述收缩率检测工位包括第一力传感器、第一下夹具、第一上夹具、滑块以及驱动滑块运动的驱动机构，第一上夹具和第一下夹具分别夹持试样的两端，第一力传感器与第一下夹具连接在一起，第一上夹具与滑块连接在一起，滑块与驱动机构相连。本发明可以准确检测试样的收缩率，误差小。
Description
技术领域
本发明涉及一种检测试样收缩特性的装置，用于检测薄膜、胶带等塑料产品的收缩特性。
背景技术
塑料产品（薄膜、胶带等）具有热塑性，即随着环境变换而导致产品产生收缩变形的情况。材料的这种特性对材料使用及生产过程的影响是极大的。为了更合理的利用这种特性，因此需要对材料本身的收缩率进行精确的测试。
检测材料试样收缩率的方法有很多，可以使用直接测量法，也可采用位移传感器进行测量。众所周知，直接测量的方法误差极大，而且在某些特殊的工况条件下无法使用。位移传感器测量精度虽然较高，但其前提要求有一定的拉力驱动其工作，才能正常测量。因此对于一些小收缩力值(小于一般位移传感器驱动拉力或0.1N以下)的材料，由于摩擦力的存在，材料本身的收缩力不能引起位移传感器发生位移，所以无法进行准确的检测。通过编码器角度测量计算位移量的方式，因为对微小力值测试的需要，编码器摩擦力足够小才能保证微小力值试样的测试，但是摩擦力过小又容易出现编码器误工作的现象，从而影响结果的精度。
发明内容
针对现有技术的缺陷，本发明提供一种检测试样收缩特性的装置，可以准确检测试样的收缩率，误差小。
为了解决所述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种检测试样收缩特性的装置，包括底座、位于底座上的收缩特性检测工位，所述收缩特性检测工位包括收缩率检测工位，所述收缩率检测工位包括第一力传感器、第一下夹具、第一上夹具、滑块以及驱动滑块运动的驱动机构，第一上夹具和第一下夹具分别夹持试样的两端，第一力传感器与第一下夹具连接在一起，第一上夹具与滑块连接在一起，滑块与驱动机构相连。
本发明所述检测试样收缩特性的装置，所述收缩特性检测工位还包括收缩力检测工位，所述收缩力检测工位包括第二力传感器、第二下夹具和第二上夹具，第二上夹具和第二下夹具分别夹持试样的两端，第二力传感器与第二下夹具连接在一起；驱动机构上端连接有安装板，安装板与第二上夹具固定连接；第一力传感器、第二力传感器和驱动机构分别与控制器相连。
本发明所述检测试样收缩特性的装置，所述驱动机构包括电机、丝杠和光轴，丝杠和光轴平行的设置于底座和安装板之间，滑块上开有使丝杠和光轴穿过的孔，且丝杠穿过的孔上开有与丝杠上的外螺纹相匹配的内螺纹，电机输出轴与丝杠连接在一起。
本发明所述检测试样收缩特性的装置，所述驱动机构包括电机、齿轮、齿条和光轴，齿条和光轴平行的设置于底座和安装板之间，电机与滑块连接在一起，电机的输出轴连接齿轮，齿轮与齿条相啮合，光轴穿过滑块。
本发明所述检测试样收缩特性的装置，所述驱动机构为直线电机，直线电机的动子座与滑块相连。
本发明所述检测试样收缩特性的装置，第一力传感器与第一下夹具、第二力传感器和第二下夹具均通过一根穿过底座的轴连接在一起，第一下夹具、第二下夹具位于底座的上方，第一力传感器、第二力传感器位于底座的下方。
本发明所述检测试样收缩特性的装置，第一上夹具、第一下夹具、第二上夹具、第二下夹具均包括铰接在一起的两个夹爪，其中一个夹爪上设有夹紧旋钮，夹紧旋钮与所在的夹爪螺旋连接。
本发明所述检测试样收缩特性的装置，第二上夹具通过连接件与安装板相连，连接件包括顶板、底板以及将顶板和底板连接在一起的侧板，第二上夹具与底板连接在一起，顶板与安装板连接在一起。
本发明所述检测试样收缩特性的装置，所述收缩率检测工位和收缩力检测工位密封在温控箱内。
本发明所述检测试样收缩特性的装置，底座上设有一组以上的收缩特性检测工位。
本发明的有益效果：本发明所述检测试样收缩特性的装置采用力传感器检测试样的收缩力，设有滑动和驱动滑动运动的驱动机构，当试样发生收缩变形时，传感器检测到力值变化，驱动机构带动滑块产生足够的位移从而抵消试样形变产生的力，通过计算滑块移动的位移即可计算出试样的收缩率。因为采用了力传感器，所以能够检测较小的收缩力值，力传感器和驱动机构分别与控制器连接，控制器闭环控制力传感器和驱动机构，采用闭环控制且驱动结构稳定，当控制器接收到试样收缩拉力信号后才会控制驱动机构运动，没有力值信号时驱动机构能够可靠自锁，不会有误动作的可能性。保证测试结果准确，提高了收缩率的测量精度，解决了试样收缩率无法精确检测的问题。
附图说明
图1为实施例1所述检测试样收缩特性的装置的结构示意图；
图2为图1的侧视结构示意图；
图3为图2的局部放大图；
图4为实施例2所述检测试样收缩特性的装置的结构示意图；
图5为实施例3所述检测试样收缩特性的装置的结构示意图；
图中：1、底座，2、第一下夹具，3、第一力传感器，4、第一上夹具，5、滑块，6、电机，7、温控箱，8、试样，9、丝杠，10、安装板，11、光轴，12、连接件，13、第二上夹具，14、第二下夹具，15、第二力传感器，16、齿轮，17、齿条，18、直线电机，19、夹爪，20、夹紧旋钮，21、底板，22、顶板，23、侧板。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的说明。
实施例1
如图1、2所示，一种检测试样收缩特性的装置，包括底座1、位于底座1上的收缩特性检测工位，所述收缩特性检测工位包括收缩率检测工位和收缩力检测工位，所述收缩率检测工位包括第一力传感器3、第一下夹具2、第一上夹具4、滑块5以及驱动滑块5运动的驱动机构，第一上夹具4和第一下夹具2分别夹持试样的两端，第一力传感器3与第一下夹具2连接在一起，第一上夹具4与滑块5连接在一起，滑块5与驱动机构相连，驱动机构通过滑块5带动第一上夹具4移动，被第一上夹具4和第一下夹具2夹持的试样8也向收缩相反的方向移动。
所述收缩力检测工作工位包括第二力传感器15、第二下夹具14和第二上夹具13，第二上夹具13和第二下夹具14分别夹持试样8的两端，第二力传感器15与第二下夹具14连接在一起；驱动机构上端连接有安装板10，安装板10与第二上夹具13通过连接件12连接在一起。
本实施例中，所述驱动机构包括电机6、丝杠9和光轴11，丝杠9和光轴11平行的设置于底座1和安装板10之间，滑块5上开有使丝杠9和光轴11穿过的孔，且丝杠9穿过的孔上开有与丝杠9上的外螺纹相匹配的内螺纹，电机输出轴与丝杠9连接在一起。丝杠9与滑块5形成螺母丝杠副，通过电机6电动滑动5移动，光轴11起动导向的作用。螺母丝杠副带动滑块进行直线运动，与滑块相连的第一上夹具4夹持着试样8，拉扯试样产生试样收缩力的反向力。
本实施例中，第一力传感器3与第一下夹具2、第二力传感器15和第二下夹具14均通过一根穿过底座的轴连接在一起，第一下夹具2、第二下夹具14位于位于底座1的上方，第一力传感器3、第二力传感器15位于底座1的下方。电机6位于底板的下方，第一上夹具4、第一下夹具2、第二上夹具13、第二下夹具14、丝杠9、光轴11、安装板10、试样8、滑块5和连接件12密封在温控箱7内，温控箱7内提供试验所需的温度、湿度条件，机械部件和电子器件分开放置，可以避免试验环境对电子器件的影响。
如图3所示，第一上夹具4、第一下夹具2、第二上夹具13、第二下夹具14均包括铰接在一起的两个夹爪19，其中一个夹爪19上设有夹紧旋钮20，夹紧旋钮20与所在的夹爪19螺旋连接，通过旋转夹紧旋钮20可以将试样8固定在夹具内，避免因试样固定不牢固产生滑移对试验结果造成误差。第二上夹具13通过连接件12与安装板10相连，连接件12包括顶板22、底板21以及将顶板22和底板21连接在一起的侧板23，第二上夹具13与底板21连接在一起，顶板22与安装板10连接在一起。包括顶板22、底板21、侧板23的连接件12可以通过一体化加工而成。
本实施例中，底座上设有一组以上的收缩特性检测工位，可以同时进行多组试验。
本实施例中，第一力传感器3、第二力传感器15和驱动机构分别与控制器相连，第一力传感器3和第二力传感器15检测试样的收缩力并传输至控制器，控制器根据收缩力的大小控制驱动机构带动滑动向抵消收缩力的方向移动，力传感器、控制器和驱动机构形成一个闭环控制系统。
当材料试样在设定环境中发生收缩变形时，第一力传感器3用于检测试样形变而产生的拉力，当第一力传感器3检测到力值变化时，传动机构带动滑块5产生足够的位移从而抵消试样形变产生的力，即使第一力传感器3检测的力值为零。闭环控制的传动机构可精确检测动夹具的位移量，从而计算得出试样的收缩率。同时，第二力传感器15得到试样收缩过程中收缩力的相关参数。当第一力传感器没有力值信号时驱动机构能够可靠自锁（丝杠螺母副本身具有自锁功能，齿轮齿条和直线电机通过电机的自锁功能实现驱动机构的自锁），不会有误动作的可能性。保证测试结果准确，提高了收缩率的测量精度，解决了试样收缩率无法精确检测的问题。
实施例2
如图4所示，本实施例中，所述驱动机构包括电机6、齿轮16、齿条17和光轴11，齿条17和光轴11平行的设置于底座1和安装板10之间，电机6与滑块5连接在一起，电机6的输出轴连接齿轮16，齿轮16与齿条17相啮合，光轴11穿过滑块5。电机6转动，通过齿轮16、齿条17的啮合使滑块5沿光轴11上下滑动，滑块进行直线运动，与滑块相连的第一上夹具4夹持着试样8，拉扯试样产生试样收缩力的反向力。
实施例3
如图5所述，本实施例中，所述驱动机构为直线电机18，直线电机18的动子座与滑块5相连。直线电机18输出的为直线运动，带动滑块进行直线运动，与滑块相连的第一上夹具4夹持着试样8，拉扯试样产生试样收缩力的反向力。
以上描述的仅是本发明的基本原理和优选实施例，本领域技术人员根据本发明做出的改进和替换，属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种检测试样收缩特性的装置，其特征在于：包括底座、位于底座上的收缩特性检测工位，所述收缩特性检测工位包括收缩率检测工位，所述收缩率检测工位包括第一力传感器、第一下夹具、第一上夹具、滑块以及驱动滑块运动的驱动机构，第一上夹具和第一下夹具分别夹持试样的两端，第一力传感器与第一下夹具连接在一起，第一上夹具与滑块连接在一起，滑块与驱动机构相连；第一力传感器和驱动机构分别与控制器相连，控制器闭环控制第一力传感器和驱动机构，当试样发生收缩变形时，第一力传感器用于检测试样形变而产生的拉力，当第一力传感器检测到力值变化时，控制器根据力值的大小控制驱动机构带动滑块向抵消收缩力的方向移动，使第一力传感器检测的力值为零，通过计算滑块移动的位移计算出试样的收缩率。
2.根据权利要求1所述的检测试样收缩特性的装置，其特征在于：所述收缩特性检测工位还包括收缩力检测工位，所述收缩力检测工位包括第二力传感器、第二下夹具和第二上夹具，第二上夹具和第二下夹具分别夹持试样的两端，第二力传感器与第二下夹具连接在一起；驱动机构上端连接有安装板，安装板与第二上夹具固定连接，第一力传感器、第二力传感器和驱动机构分别与控制器相连。
3.根据权利要求1所述的检测试样收缩特性的装置，其特征在于：所述驱动机构包括电机、丝杠和光轴，丝杠和光轴平行的设置于底座和安装板之间，滑块上开有使丝杠和光轴穿过的孔，且丝杠穿过的孔上开有与丝杠上的外螺纹相匹配的内螺纹，电机输出轴与丝杠连接在一起。
4.根据权利要求1所述的检测试样收缩特性的装置，其特征在于：所述驱动机构包括电机、齿轮、齿条和光轴，齿条和光轴平行的设置于底座和安装板之间，电机与滑块连接在一起，电机的输出轴连接齿轮，齿轮与齿条相啮合，光轴穿过滑块。
5.根据权利要求1所述的检测试样收缩特性的装置，其特征在于：所述驱动机构为直线电机，直线电机的动子座与滑块相连。
6.根据权利要求2所述的检测试样收缩特性的装置，其特征在于：第一力传感器与第一下夹具、第二力传感器和第二下夹具均通过一根穿过底座的轴连接在一起，第一下夹具、第二下夹具位于底座的上方，第一力传感器、第二力传感器位于底座的下方。
7.根据权利要求2所述的检测试样收缩特性的装置，其特征在于：第一上夹具、第一下夹具、第二上夹具、第二下夹具均包括铰接在一起的两个夹爪，其中一个夹爪上设有夹紧旋钮，夹紧旋钮与所在的夹爪螺旋连接。
8.根据权利要求2所述的检测试样收缩特性的装置，其特征在于：第二上夹具通过连接件与安装板相连，连接件包括顶板、底板以及将顶板和底板连接在一起的侧板，第二上夹具与底板连接在一起，顶板与安装板连接在一起。
9.根据权利要求2-7任一项所述的检测试样收缩特性的装置，其特征在于：所述收缩率检测工位和收缩力检测工位密封在温控箱内。
10.根据权利要求1-7任一项所述的检测试样收缩特性的装置，其特征在于：底座上设有一组以上的收缩特性检测工位。
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