CN109374524A - 一种薄膜与基体结合力步进电机驱动伸缩连杆传动装置 - Google Patents

一种薄膜与基体结合力步进电机驱动伸缩连杆传动装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种薄膜与基体结合力步进电机驱动伸缩连杆传动装置，包括电机驱动装置和结合力测定装置。电机驱动装置由步进电机、伸缩连杆等部件组成；薄膜结合力测定装置主要由拉力传感器和固定金属块等部件组成。本发明结构设计巧妙，使用方便，安全牢固，组装方便，大大提高了测量薄膜结合力的速度。应用本装置测量薄膜基体结合力，操作简单，测量范围广，测量结合力的准确性高，稳定性强。

Description

一种薄膜与基体结合力步进电机驱动伸缩连杆传动装置
技术领域
本发明属于薄膜与基体结合力测量领域，具体涉及一种薄膜与基体结合力步进电机驱动伸缩连杆传动装置。
背景技术
目前，各式各样的具有优秀力学性能薄膜在石油、化工、制药、电子等生产领域具有广泛的应用前景。薄膜大都是附着在各种基体上，薄膜与基体结合质量的好坏会对薄膜性能的发挥产生重要的影响，附着性不好的薄膜无法使用。通常来说，高校与相关研究院大多利用机械手段测量薄膜结合力，即在薄膜表面黏上规则金属块，将金属块与拉伸试验机相连接，进行单轴拉伸。利用薄膜完全分离基底时的载荷和接触面积来计算薄膜结合力。但是拉伸试验机通常比较笨重，不能随身携带，并且拉伸试验机操作繁琐，极大的影响试验效率。因此如何精确地、快速地、操作简便地测量薄膜与基体的结合力，已经成为影响薄膜研发领域的关键难题。
所需要测试的样品并非都是规则平板状的物体，传统的拉伸试验机不能固定夹紧非规则的样品，然而本发明专利很好解决了部分问题，可以通过巧妙地夹具达到固定各种各样样品表面的效果。
发明内容
针对现有技术中存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种薄膜与基体结合力步进电机驱动伸缩连杆传动装置，以实现随时随地地、高精度地测量薄膜与基体的结合力。
本发明采用以下技术方案:
一种薄膜与基体结合力步进电机驱动伸缩连杆传动装置，其特征在于，包括试样、步进电机驱动装置及薄膜结合力测定装置；所述步进电机驱动装置，包括金属台、设置在金属台上的步进电机及其操作系统及设置在金属台的四周的一组可伸缩连杆，所述可伸缩连杆包括上伸缩连杆及与上伸缩连杆配合的下伸缩连杆，所述上伸缩连杆与下伸缩连杆之间通过伸缩连杆螺丝固定，所述下伸缩连杆的下端通过第一夹具销连接设置上夹具，上夹具下方设有下夹具，所述上夹具与下夹具之间通过正方形的滑动槽连接，所述上夹具与下夹具通过夹具紧固螺母进行锁紧，所述上夹具上设有夹具转动金属板；所述薄膜结合力测定装置包括第一连杆、设置在第一连杆下端的拉力传感器及设置在拉力传感器下端的第二连杆，所述第二连杆的下端设有可拆卸金属块；所述步进电机的转轴上固定连接有步进电机齿轮，第一连杆上端设有齿条，所述步进电机齿轮和第一连杆上端的齿条啮合。
所述的一种薄膜与基体结合力步进电机驱动伸缩连杆传动装置，其特征在于，所述下伸缩连杆上设有小型传感器显示屏，所述拉力传感器的输出信号线与小型传感器显示屏电路连接。
所述的一种薄膜与基体结合力步进电机驱动伸缩连杆传动装置，其特征在于，所述夹具转动金属板与上夹具通过球形铰链连接，使得夹具转动金属板能够进行转动。
所述的一种薄膜与基体结合力步进电机驱动伸缩连杆传动装置，其特征在于，所述金属台与试样平面平行，且试样的轴线和金属台的轴线重合。
本发明的有益效果是：该装置设计巧妙，结构合理，安全牢固，使用方便。应用本装置测量薄膜与基体的结合力，大幅简化了测试过程，减少测试时间，提高了测量的效率，保证了测量的薄膜与基体的结合力的稳定性与精确性，对薄膜的研究领域具有重要的意义。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图中：1-第一连杆，2-第一连杆销，3-第一上伸缩连杆，4-拉力传感器，5-第一下伸缩连杆，6-第一伸缩连杆紧固螺丝，7-第二连杆，8-小型拉力传感器显示器，9-第一夹具紧固螺丝，10-第一夹具销，11-第一上夹具，12-第一下夹具，13-第一夹具转动金属板，14-可拆卸金属块，15-粘合剂，16-试样，17-第二夹具转动金属板，18-第二下夹具，19-第二夹具销，20-第二上夹具，21-第二夹具紧固螺丝，22-第二下伸缩连杆，23-第三夹具转动金属板，24-第三上夹具，25-第三夹具销，26-第三夹具紧固螺丝，27-第二伸缩连杆紧固螺丝，28-第三下伸缩连杆，29-第二上伸缩连杆，30-第三上伸缩连杆，31-第二连杆销，32-金属台，33-步进电机及其控制器，34-步进电机齿轮。
具体实施方案
以下结合说明书附图对本发明的技术方案做进一步的描述：
如图1所述，一种薄膜与基体结合力步进电机驱动伸缩连杆传动装置，包括第一连杆1、第一连杆销2、第一上伸缩连杆3、拉力传感器4、第一下伸缩连杆5、第一伸缩连杆紧固螺丝6、第二连杆7、小型拉力传感器显示器8、第一夹具紧固螺丝9、第一夹具销10、第一上夹具11、第一下夹具12、第一夹具转动金属板13、可拆卸金属块14、粘合剂15、试样16、第二夹具转动金属板17、第二下夹具18、第二夹具销19、第二上夹具20、第二夹具紧固螺丝21、第二下伸缩连杆22、第三夹具转动金属板23、第三上夹具24、第三夹具销25、第三夹具紧固螺丝26、第二伸缩连杆紧固螺丝27、第三下伸缩连杆28、第二上伸缩连杆29、第三上伸缩连杆30、第二连杆销31、金属台32、步进电机及其控制器33及步进电机齿轮34。
电机驱动薄膜基体结合力测量装置，包括试样16、步进电机驱动装置及薄膜结合力测定装置；
步进电机驱动装置，包括与试样16平面平行的金属台32，并且试样16的轴线和金属台32的轴线重合；在金属台32的上面固定有步进电机及其操作系统33，在金属台32的四周均匀连接有三个可伸缩连杆，其中第一上伸缩连杆3的下部分连接有第一下伸缩连杆5，第二上伸缩连杆29的下部分连接有第二下伸缩连杆22，第三上伸缩连杆30的下部分连接有第三下伸缩连杆28，第一上伸缩连杆3和第一下伸缩连杆5用第一伸缩连杆螺丝6固定，第二上伸缩连杆29和第二下伸缩连杆22用第二伸缩连杆螺丝27固定，第三上伸缩连杆30和第三下伸缩连杆28用第三伸缩连杆螺丝固定。第一下伸缩连杆5的下端通过第一夹具销10连接在第一上夹具11上，第二下伸缩连杆22的下端通过第二夹具销19连接在第二上夹具20上，第三下伸缩连杆28的下端通过第三夹具销25连接在第三上夹具24上，第一上夹具11和第一下夹具12、第二上夹具20和第二下夹具18及第三上夹具24和第三下夹具均通过正方形的滑动槽连接，第一上夹具11和第一下夹具12通过第一夹具紧固螺母9、第二上夹具20和第二下夹具18通过第二夹具紧固螺母21、第三上夹具25和第三下夹具通过第一夹具紧固螺母26，从而达到夹紧试样16的效果。因为第一上夹具11和第一夹具转动金属板13通过球形铰链连接，第二上夹具20和第二夹具转动金属板17通过球形铰链连接，第三上夹具24和第三夹具转动金属板23通过球形铰链连接，所以第一夹具转动金属板13、第二夹具转动金属板17及第三夹具转动金属板23可以在适当的范围内转动。步进电机33转轴上固定连接有步进电机齿轮34，步进电机齿轮34和第一连杆1上端的齿条啮合。
薄膜结合力测定装置包括第一连杆1，第一连杆1的下端和拉力传感器4的上端固定连接，拉力传感器4的下端与第二连杆7的上端固定连接，第二连杆7的下端和可拆卸金属块14固定连接，拉力传感器4的输出信号线与小型传感器显示屏8固定连接。
工作过程：
首先在试样16上用金刚石刀片划出一个检测区域，将可拆卸金属块14的下表面均匀涂上粘合剂15，将其与已经镀好的薄膜的试样16（包括基体和薄膜）的检测区域薄膜一侧粘合在一起，等待粘合剂15的粘合效果达到最佳。先将三个夹具呈120°夹角固定在试样上16，并且拧紧所有的夹具紧固螺丝。然后调整可伸缩连杆的长度使金属台32和试样16表面平行，并且使第一连杆1的轴线垂直于试样16的表面，然后拧紧所有的伸缩连杆的紧固螺丝。打开步进电机33，第一连杆1受到向上的拉力缓慢向上移动，拉力传感器4会将即时的拉伸载荷数值传输到小型传感器显示屏8上。等到检测区域薄膜从基体上脱落的时候停止步进电机33，并记录下来小型传感器显示屏8显示的载荷。最后利用记录的试样16上的薄膜完全分离基体时的载荷和可拆卸金属块14与薄膜接触面积来计算薄膜结合性。
结合性可用以上公式计算，其中l为薄膜与基体的结合性指数，F为小型传感器显示屏记录的最大数值，m为传感器下方连杆和规则金属块的总质量，s为检测区域面积。

Claims (4)

1.一种薄膜与基体结合力步进电机驱动伸缩连杆传动装置，其特征在于，包括试样（16）、步进电机驱动装置及薄膜结合力测定装置；所述步进电机驱动装置，包括金属台（32）、设置在金属台（32）上的步进电机及其操作系统（33）及设置在金属台（32）的四周一组可伸缩连杆，所述可伸缩连杆包括上伸缩连杆及与上伸缩连杆配合的下伸缩连杆，所述上伸缩连杆与下伸缩连杆之间通过伸缩连杆螺丝固定，所述下伸缩连杆的下端通过夹具销连接设置上夹具，上夹具下方设有下夹具，所述上夹具与下夹具之间通过正方形的滑动槽连接，所述上夹具与下夹具通过夹具紧固螺母进行锁紧，所述上夹具上设有夹具转动金属板；所述薄膜结合力测定装置包括第一连杆（1）、设置在第一连杆（1）下端的拉力传感器（4）及设置在拉力传感器（4）下端的第二连杆（7），所述第二连杆（7）的下端设有可拆卸金属块（14）；所述步进电机（33）的转轴上固定连接有步进电机齿轮（34），第一连杆（1）上端设有齿条，所述步进电机齿轮（34）和第一连杆（1）上端的齿条啮合。
2.根据权利要求1所述的一种薄膜与基体结合力步进电机驱动伸缩连杆传动装置，其特征在于，所述下伸缩连杆上设有小型传感器显示屏（8），所述拉力传感器（4）的输出信号线与小型传感器显示屏（8）电路连接。
3.根据权利要求1所述的一种薄膜与基体结合力步进电机驱动伸缩连杆传动装置，其特征在于，所述夹具转动金属板与上夹具通过球形铰链连接，使得夹具转动金属板能够进行转动。
4.根据权利要求1所述的一种薄膜与基体结合力步进电机驱动伸缩连杆传动装置，其特征在于，所述金属台（32）与试样（16）平面平行，且试样（16）的轴线和金属台（32）的轴线重合。
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