CN109596035A - 一种水滴接触角测量仪的可倾斜装置 - Google Patents

一种水滴接触角测量仪的可倾斜装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种水滴接触角测量仪的可倾斜装置，该装置包括底座、下支架、上支架、支撑结构、倾斜板、样品固定器；所述的下支架安装在底座上，可在垂直方向移动并固定；上支架通过水平移动机构安装在下支架上；倾斜板的前端与上支架铰接；支撑结构安装在上支架上，其底端支撑在上支架的上表面，顶端支撑倾斜板的下表面，可改变倾斜板的倾斜角度；样品固定器安装在倾斜板上。本发明中的倾斜板的角度可实现连续调节，结构简单、可靠性高、便于安装和拆卸，制作成本低，可实现倾斜固体表面上的液体接触角的测量。

Description

一种水滴接触角测量仪的可倾斜装置
技术领域
本发明属于接触角测量技术领域，涉及一种接触角测量仪可倾斜工作台。
背景技术
现如今，接触角测量仪器主要用于测量液体在固体材料表面的接触角，同时接触角也是描述液体在不同固体材料表面润湿的重要参数，在许多行业的科研以及实际生产工程过程中，如医药、镀膜、石油开采、胶片制造、染色技术、矿物浮选等，均发挥着非常重要的作用。在实际测量中，不仅要测量静态接触角，要求测量平面水平，还要测量动态接触角和滚动角，这类要求测量平面具有一定倾斜角度，自由且可调。
接触角测量仪主要的有CCD摄像头、工作台、液滴器和整体框这四大组成部分，其中大部分的工作台部分只具有前后、左右、上下位置调整功能，并不具备完成倾斜固体表面上的液体接触角的测量的功能。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种接触角测量仪可倾斜工作台，该装置结构简单、性能稳定、安装方便、制作成本低，倾斜板角度可调。
为了解决上述技术问题，本发明的接触角测量仪可倾斜工作台包括底座、下支架、上支架、支撑结构、倾斜板、样品固定器；所述的下支架安装在底座上，可在垂直方向移动并固定；上支架通过水平移动机构安装在下支架上；倾斜板的前端与上支架铰接；支撑结构安装在上支架上，其底端支撑在上支架的上表面，顶端支撑倾斜板的下表面，用于改变倾斜板的倾斜角度；样品固定器安装在倾斜板上。
所述的水平移动机构包括固定在下支架上的相互平行的A下滑轨和B下滑轨、上支架底部固定的A上滑轨和B上滑轨；A上滑轨与A下滑轨滑动配合；B上滑轨与B下滑轨滑动配合。
所述的水平移动机构还包括第一限位点和第二限位点，第一限位点固定在上支架上靠近A下滑轨前端位置处，第二限位点固定在上支架上靠近B下滑轨末端位置处；A上滑轨上带有A沟槽，且A沟槽前端开口，末端闭口；B上滑轨上带有B沟槽，且B沟槽末端开口，前端闭口。
所述的支撑结构包括上支架上表面加工的滑槽、安装在上支架上且与滑槽同向布置的滚珠丝杠移动副；垂直支撑体的顶部浮动支撑倾斜板，底部嵌入滑槽中，滚珠丝杠移动副434 的丝杠顶在垂直支撑体的底部，螺母固定在上支架上上。可根据使用者对倾斜板角度的要求选择合适高度的垂直支撑体。
所述的倾斜板两侧边缘分布有插槽，样品固定器两侧的插片与倾斜板的插槽配合，使样品固定器固定在倾斜板上。
所述的支撑结构包括转动支撑体和滚珠丝杠移动副；转动支撑体的顶部与倾斜板的底面铰接，底部与滚珠丝杠移动副的螺母铰接；滚珠丝杠移动副的丝杠末端安装有转动手柄。转动转动手柄使滚珠丝杠移动副的螺母横向移动可以改变转动支撑体的倾斜角度，从而改变倾斜板的角度。
所述的丝杠上靠近转动手柄的位置处可以带有横向刻度，转动手柄的圆周上可以带有周向刻度。通过横向刻度、周向刻度可以读出倾斜板的角度。
本发明中的倾斜板的角度可实现连续调节，结构简单、可靠性高、便于安装和拆卸，制作成本低，可实现倾斜固体表面上的液体接触角的测量。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
图1为水滴接触角测量仪的等轴测图。
图2为本发明的等轴测图。
图3为可倾斜工作台部分的正视图。
图4为可倾斜工作台的左视图。
图5为可倾斜工作台的俯视图。
图6为下支架俯视图。
图7为下支架左视图。
图8为上支架左视图。
图9为B上滑轨立体图。
图10为倾斜板局部放大图。
图11为实施例2的立体图。
图12为实施例2的主视图。
图中：1.滴液器；2.CCD摄像头；3.整体框架；4.可倾斜装置；41.底座；411.锁紧旋钮；412.高度微调旋钮；42.下支架；421.A下滑轨；422.B下滑轨；423.第一限位点；424. 第二限位点；43.上支架；431.A上滑轨；4311.A沟槽；432.B上滑轨；4321.B沟槽；433. 滑槽；434.滚珠丝杠移动副；4321.螺母；4342.转动手柄；441.垂直支撑体；442.转动支撑体；45.倾斜板；451.插槽；46.样品固定器；
具体实施方式
如图1所示，水滴接触角测量仪主要包括滴液器1、CCD摄像头2、整体框架3、可倾斜装置4。
实施例1
如图2、3、4所示，本发明的接触角测量仪可倾斜工作台包括底座41、下支架42、上支架43、支撑结构、倾斜板45、样品固定器46。
所述的底座41呈长方形，通过螺栓固定在接触角测量仪的整体框架3上；下支架42安装在底座41上，可垂直移动并通过锁紧旋钮411固定。
如图6、7所示，下支架42上固定有相互平行的A下滑轨421和B下滑轨422；第一限位点423固定在上支架43上靠近A下滑轨421前端位置处，第二限位点424固定在上支架 42上靠近B下滑轨422末端位置处，以防操作不当导致的上支架43脱落。
如图8、9所示，所述的上支架43底部固定有A上滑轨431和B上滑轨432；A上滑轨431与A下滑轨421滑动配合；B上滑轨432与B下滑轨422滑动配合；A上滑轨431上带有A沟槽4311，且A沟槽4311前端开口，末端闭口；第一限位点423嵌入在A沟槽4311 内，当上支架42向前移动到限位位置时，第一限位点423卡在A沟槽4311末端闭口处；B 上滑轨432上带有B沟槽4321，且B沟槽4321末端开口，前端闭口；第二限位点424嵌入在B沟槽4321内；当上支架43向后移动到限位位置时，第二限位点424卡在B沟槽4321 前端闭口处。
所述的支撑结构包括上支架43上表面加工的滑槽433、安装在上支架43上且与滑槽433 同向布置的滚珠丝杠移动副434和四个垂直支撑体441；垂直支撑体441的顶部浮动支撑倾斜板45，底部嵌入滑槽433中，滚珠丝杠移动副434的丝杠前端顶在垂直支撑体441的底部；倾斜板45的前端与上支架43铰接。
根据垂直支撑体441摆放位置的不同和垂直支撑体441长度不同可以使倾斜板45实现不同角度的倾斜。垂直支撑体441一组共计4个，分别编号1234，长度分别为7.1cm、25cm105cm和165cm。垂直支撑体441与倾斜角度关系见表1。根据试验所需倾斜角度，对应表1选取相应的垂直支撑体441并将其置于合适位置即可使倾斜板45倾斜所需角度，倾斜角度从0°至90°均可，分度值为1°。若使用者不能满足此精度，可根据实际情况进行计算求得所需垂直支撑体441高度及摆放位置。若所需倾斜板45角度为0°，则无需任何支撑体，直接将倾斜板45水平放置即可；如若所需角度为90°，则可使用任一长度的垂直支撑体441即可。
如图10所示，所述的倾斜板45两侧边缘分布有插槽451，样品固定器46两侧的插片与倾斜板45的插槽451配合，使样品固定器46固定在倾斜板45上。
在使用时，通过使用不同的垂直支撑体441来实现倾斜板45的不同角度，根据实际使用情况可实现0°～90°之间任意角度的自由调节。
工作原理：
使用之前，先将整体框架3安放在水平、坚固的桌面，然后将下支架42调整至适宜的高度并用锁紧旋钮411固定。
根据使用要求，先调节倾斜板45的角度。第一步调节角度，根据使用者对倾斜板倾斜角度的要求，通过查询表1确定合适高度的垂直支撑体441及其摆放位置，调节滚珠丝杠移动副434，使垂直支撑体441固定在选定位置，此时倾斜板45可达到预先所要求的角度；第二步安放试验样品，将样品固定器46两侧的插片插入倾斜板45两侧的插槽451中，可实现倾斜角度下的样品固定；第三步调节视野位置，调节下支架42的位置，使试验样品出现在CCD摄像头2的视野正中间。如若通过第三步不能很好地使样品处于CCD摄像头2的视野正中间，此时可通过第二步重新选择样品固定器46的安放位置，重复第三步，最终达到使样品位于CCD摄像头2的视野正中间即可。
表1
角度(°) 底边长度(cm) 支撑体编号 角度(°) 底边长度(cm) 支撑体编号 角度(°) 底边长度(cm) 支撑体编号 角度(°) 底边长度(cm) 支撑体编号
1 120.3089194 1 24 44.92073548 2 47 93.25150861 3 70 36.39702343 3
2 60.13613189 1 25 4.503464533 1 48 90.04040443 3 71 55.09241813 4
3 40.07038704 1 26 41.00607683 2 49 86.92867378 3 72 51.9871514 4
4 30.03139914 1 27 39.25221011 2 50 83.90996312 3 73 48.91690903 4
5 24.00310984 1 28 37.61452931 2 51 80.97840332 3 74 45.87926172 4
6 19.98016535 1 29 36.08095511 2 52 15.62571253 2 75 42.87187079 4
7 17.1031275 1 30 34.64101615 2 53 75.35540501 3 76 39.89248045 4
8 14.94227642 1 31 33.28558965 2 54 72.6542528 3 77 36.93891058 4
9 13.25887818 1 32 32.00669058 2 55 70.02075382 3 78 34.00904987 4
10 11.90969182 1 33 30.79729928 2 56 67.45085168 3 79 31.10084946 4
11 102.8910803 2 34 29.65121937 2 57 64.94075932 3 80 28.21231691 4
12 94.09260219 2 35 28.56296013 2 58 62.48693519 3 81 25.34151045 4
13 86.62951749 2 36 27.52763841 2 59 72.10327428 4 82 22.48633355 4
14 80.21561867 2 37 26.54089643 2 60 57.73502692 3 83 19.64552974 4
15 74.64101615 2 38 25.5883264 2 61 55.43090515 3 84 16.81667764 4
16 69.74828888 2 39 24.69794313 2 62 53.17094317 3 85 13.99818616 4
17 65.41705237 2 40 23.83507185 2 63 50.95254495 3 86 11.18828991 4
18 61.55367074 2 41 23.00736814 2 64 78.03721417 4 87 8.385244685 4
19 58.08421755 2 42 22.2122503 2 65 46.63076582 3 88 5.587323119 4
20 54.94954839 2 43 21.4473742 2 66 44.5286853 3 89 2.792810389 4
21 52.10178129 2 44 20.71060628 2 67 42.44748162 3 90
22 49.50173707 2 45 20 2 68 40.40262258 3
23 47.11704732 2 46 96.56887748 3 69 38.3864035 3
实施例2
如图11、12所示，本发明的接触角测量仪可倾斜工作台与实施例1的不同之处仅在于采用转动支撑体442代替垂直支撑体441；所述的转动支撑体442的顶部与倾斜板45 的底面铰接，底部与滚珠丝杠移动副434的螺母4321铰接；滚珠丝杠移动副434的丝杠末端安装有转动手柄4342，且丝杠上靠近转动手柄4342的位置处可以带有横向刻度，转动手柄4342的圆周上可以带有周向刻度。转动转动手柄4342使滚珠丝杠移动副434的螺母4341 横向移动可以改变转动支撑体442的倾斜角度，从而改变倾斜板45的角度。倾斜板45的角度与横向刻度、周向刻度的关系可以预先标定。

Claims (6)

1.一种接触角测量仪可倾斜工作台，其特征在于包括底座(41)、下支架(42)、上支架(43)、支撑结构、倾斜板(45)、样品固定器(46)；所述的下支架(42)安装在底座(41)上，可在垂直方向移动并固定；上支架(43)通过水平移动机构安装在下支架(42)上；倾斜板(45)的前端与上支架(43)铰接；支撑结构安装在上支架(43)上，其底端支撑在上支架(43)的上表面，顶端支撑倾斜板(45)的下表面，用于改变倾斜板(45)的倾斜角度；样品固定器(46)安装在倾斜板(45)上。
2.根据权利要求1所述的接触角测量仪可倾斜工作台，其特征在于所述的水平移动机构包括固定在下支架(42)上的相互平行的A下滑轨(421)和B下滑轨(422)、上支架(43)底部固定的A上滑轨(431)和B上滑轨(432)；A上滑轨(431)与A下滑轨(421)滑动配合；B上滑轨(432)与B下滑轨(422)滑动配合。
3.根据权利要求1所述的接触角测量仪可倾斜工作台，其特征在于所述的支撑结构包括上支架(43)上表面加工的滑槽(433)、安装在上支架(43)上且与滑槽(433)同向布置的滚珠丝杠移动副(434)；垂直支撑体(441)的顶部浮动支撑倾斜板(45)，底部嵌入滑槽(433)中，滚珠丝杠移动副(434)的丝杠顶在垂直支撑体(441)的底部，螺母固定在上支架上(43)上。
4.根据权利要求1所述的接触角测量仪可倾斜工作台，其特征在于所述的倾斜板(45)两侧边缘分布有插槽(451)，样品固定器(46)两侧的插片与倾斜板(45)的插槽(451)配合，使样品固定器(46)固定在倾斜板(45)上。
5.根据权利要求1所述的接触角测量仪可倾斜工作台，其特征在于所述的支撑结构包括转动支撑体(442)和滚珠丝杠移动副(434)；转动支撑体(442)的顶部与倾斜板(45)的底面铰接，底部与滚珠丝杠移动副(434)的螺母(4321)铰接；滚珠丝杠移动副(434)的丝杠末端安装有转动手柄(4342)。
6.根据权利要求5所述的接触角测量仪可倾斜工作台，其特征在于所述的丝杠上靠近转动手柄(4342)的位置处带有横向刻度，转动手柄(4342)的圆周上带有周向刻度。
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