CN111103207A - 一种透明材料防砸性能自动试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于透明材料技术领域，特别涉及一种透明材料防砸性能自动试验装置，通过多个伺服电机和多个电控伸缩杆自动控制落锤和试样，并在整个装置上布设了多个监控摄像头，使得PLC控制器对图像进行分析从而精确控制各部件运动，实现自动化检测，排除了人为因素产生的误差，大大提高了检测的精度和效率。另外，本发明设置了防二次砸击装置，有效防止了落锤对试样的回弹二次砸击，保证了检测的质量和准确性。

Description

一种透明材料防砸性能自动试验装置

技术领域

本发明属于透明材料技术领域，特别涉及一种透明材料防砸性能自动试验装置。

背景技术

厚度在4mm以上具有一定透光率要求的板材，在用于安全防范要求时要满足一定的防砸性能，现对该性能的试验多以人工手动操作为主，人为干扰因素多，常出现误判，试验质量效率不高，现还没有一种专用于透明材料防砸性能的自动试验装置。

发明内容

本发明要解决的问题是克服背景技术的不足，提供一种透明材料防砸性能自动试验装置。

本发明是通过以下技术方案来实现的：

一种透明材料防砸性能自动试验装置，包括放置试样的工作台台架，所述工作台台架中心设有正方形孔，正方形孔的尺寸与试样尺寸一致，一对直角框拼接形成一夹持框放置在正方形孔上方，直角框内侧面设有向内的凹槽，两直角框凹槽拼接后与试样尺寸一致，在每个直角框直角处均向外固定有连接块，连接块固定在电控伸缩杆A的伸缩端A上，电控伸缩杆A固定在工作台台架上，电控伸缩杆A与PLC控制器连接，两电控伸缩杆A的轴中心线与夹持框的对角线重合，在直角框的拼接处均安装一微型压力传感器，微型压力传感器与PLC控制器连接；所述工作台台架上固定一电控伸缩杆C，一水平薄托盘通过连接套固定在电控伸缩杆C的伸缩端C上，水平薄托盘位于试样上方，电控伸缩杆C与PLC控制器连接；所述工作台台架外侧固定一门口式框架，门口式框架内侧左右分别固定有伺服电机D，伺服电机D与PLC控制器连接，伺服电机D的电机轴D通过法兰向上连接垂直丝杠，垂直丝杠顶端通过向心推力轴承固定在门口式框架的顶板上，垂直丝杠上旋接有丝母，两丝母间焊接一水平连板，水平连板左端底面向下固定一电控伸缩杆B，电控伸缩杆B与PLC控制器连接，在电控伸缩杆B的水平的伸缩端B的端部固定一U型架，U型架外侧固定一伺服电机C，伺服电机C与PLC控制器连接，伺服电机C的电机轴C穿过U型架与U型架内的凹形轮键连接，凹形轮上缠绕有柔性细绳，柔性细绳外绳端头连接一落锤的吊环；所述落锤向右的水平连板的底面上固定一电动夹爪装置，电动夹爪装置与PLC控制器连接；所述水平连板中心下方安装有监控摄像头D，在工作台台架上对应正方形孔任一直角处安装有监控摄像头C，在工作台台架上的直角框上方对称安装有监控摄像头B，在试样下方对称安装有监控摄像头A，监控摄像头A、监控摄像头B、监控摄像头C、监控摄像头D均与PLC控制器连接。

进一步的，所述凹槽内装有弹性缓冲材料。

进一步的，所述正方形孔下方放置收集托盘。

进一步的，所述工作台台架由壁厚大于4mm的型钢焊接而成。

进一步的，所述监控摄像头A固定在连接杆上，连接杆通过螺栓固定在工作台台架上。

进一步的，所述监控摄像头B固定在支杆上，支杆通过螺栓固定在工作台台架上。

进一步的，所述试样为610mm×610mm的正方形。

本发明的透明材料防砸性能自动试验装置通过多个伺服电机和多个电控伸缩杆自动控制落锤和试样，并在整个装置上布设了多个监控摄像头，使得PLC控制器精确控制各部件运动，实现自动化检测，排除了人为因素产生的误差，大大提高了检测的精度和效率。另外，本发明设置了防二次砸击装置，有效防止了落锤对试样的回弹二次砸击，保证了检测的质量和准确性。

附图说明

图1是图2的A-A剖视图。

图2是图1的B-B剖视图。

图3是图2的C向视图。

图4是落锤拉绳下垂状态位置图。

图5是图2中移除试样后的状态图。

图6是图4的D向部分放大视图。

图7是图4中的E-E剖视图。

图中：1收集托盘，2监控摄像头A，3工作台台架，6电控伸缩杆A，8门口式框架，9顶板，11向心推力轴承，12垂直丝杠，13丝母，14水平连板，16电控伸缩杆B，17伸缩端B，18U型架，19凹形轮，20电机轴C，21平行爪，22落锤，23柔性细绳，24电动夹爪装置，25支杆，26监控摄像头B，27伸缩端A，28连接块，29直角框，30弹性缓冲材料，31试样，32水平薄托盘，33监控摄像头C，34连接套，35伸缩端C，36电控伸缩杆C，40伺服电机D，42电机轴D，43PLC控制器，44监控摄像头D，45微型压力传感器，46伺服电机C，48吊环，49凹槽。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。在本发明的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”、“上”、“下”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的位置关系，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。

下面通过附图1至附图7介绍本发明的实施例。门口式框架8通过地脚螺栓固定在水平地面上，在门口式框架8内两侧地面上通过地脚螺栓分别固定具有垂直轴的伺服电机D40，伺服电机D40的电机轴D42上通过法兰连接垂直丝杠12，两高度相同的垂直丝杠12上各旋有一个丝母13，两丝母13之间焊有一水平连板14，两垂直丝杠12的顶部装有向心推力轴承11，向心推力轴承11的外圈镶嵌在门口式框架8的顶板9上。在水平连板14底面中心一侧通过螺栓固定有电控伸缩杆B16，电控伸缩杆B16的伸缩端B17的端部固定一U型架18，在U型架18的外侧通过螺栓固定一伺服电机C46，伺服电机C46的电机轴C20穿过U型架18并与U型架18内的水平的凹形轮19通过键连接固定在一起，当电控伸缩杆B16工作时可使凹形轮19到达水平连板14的中心或远离中心。凹形轮19上缠绕有柔性细绳23，柔性细绳23的外绳端头连接落锤22顶部中心处的吊环48，当电控伸缩杆B16工作使凹形轮19上吊置落锤22的垂直柔性细绳23与水平连板14的中心重合时电控伸缩杆B16停止工作，U型架18外的伺服电机C46工作使凹形轮19转动，当落锤22起升到最顶部后伺服电机C46停止工作，一对平行爪21夹持住落锤22，一对平行爪21装在电动夹爪装置24上，电动夹爪装置24通过螺栓固定在水平连板14的底面上。U型架18外的伺服电机C46反向工作使凹形轮19同步反向转动，同时电控伸缩杆B16工作使伸缩端B17缩短并带动凹形轮19远离落锤22，此时连接凹形轮19和落锤22顶部吊环48之间的柔性细绳23出现一V形垂落段，该柔性细绳23的V形垂落段的展开长度大于落锤22下落高度，这样柔性细绳23不会影响落锤22的下落。上述伺服电机D40、电控伸缩杆B16、伺服电机C46、电动夹爪装置24均与PLC控制器43连接。

地脚螺栓将工作台台架3固定在两伺服电机D40之间的地面上，工作台台架3由壁厚大于4mm的型钢焊接而成，工作台台架3上面中心开有610mm×610mm的正方形孔，在该正方形孔上方边缘放置一对直角框29，直角框29的内直角边设有凹槽49，凹槽49内装有弹性缓冲材料30，一对直角框29合拢对齐可形成一正方形的夹持框，夹持框与工作台台架3中心开的正方形孔对正。一对直角框29合拢对齐后的凹槽49围成的尺寸也为610mm×610mm的正方形，与试样31尺寸相同。在每个直角框29直角处向外装有连接块28，连接块28固定在电控伸缩杆A6的伸缩端A27上，电控伸缩杆A6通过螺栓固定在工作台台架3上。两个电控伸缩杆A6的轴中心线与工作台台架3上的正方形孔对角线及一对直角框29合拢围成的正方形夹持框的对角线都在同一直线上。当两个电控伸缩杆A6工作使伸缩端A27缩短时可装入或卸下试样31，当两个电控伸缩杆A6工作使伸缩端A27伸长时可固定夹持住试样31。在每个直角框29的任一直角边端面处设有微型压力传感器45。上述的电控伸缩杆A6和微型压力传感器45的电控导线均与PLC控制器43连接，两直角框29合拢对齐时，当一直角框29上的微型压力传感器45被压入另一直角框29的直角边内后，这时PLC控制器43控制电控伸缩杆A6停止工作。

在正方形孔下方地面上设有收集托盘1用于接收碎裂的试样31。防二次砸击装置的组成是在两个直角框29构成的正方形夹持框体上方设置一水平薄托盘32，水平薄托盘32的一边固定在连接套34上，连接套34固定在电控伸缩杆C36的伸缩端C35上，电控伸缩杆C36通过螺栓固定在工作台台架3上，电控伸缩杆C36与PLC控制器43连接。当落锤22自由落下时要求砸向水平放置的试样31中心60mm直径范围内，根据试样31的防砸等级不同，其落锤22下落高度和砸击次数也会不同，下落高度一般在580～3080mm, 砸击次数为3～30次，落锤22若不穿透试样31则落锤22接触试样31后会迅速回弹一定高度，此时连接水平薄托盘32的电控伸缩杆C36工作，伸缩端C35迅速伸长，使水平薄托盘32移动到试样31中心位置等待回弹后下落的落锤22，这样就防止了落锤22对试样31的回弹二次砸击。当落锤22被提升脱离水平薄托盘32后，电控伸缩杆C36工作使伸缩端C35缩短，水平薄托盘32回至原位。

水平连板14中心下方装有一个监控摄像头D44，监控摄像头D44用于监控凹形轮19的水平移动和落锤22的垂直移动及平行爪21的动作等。在工作台台架3上正方形孔任一直角处设有一个监控摄像头C33，监控摄像头C33用于监控落锤22砸击试样31后回弹高度情况，从而使PLC控制器43能正确控制连接水平薄托盘32的电控伸缩杆C36的工作。在两个直角框29构成的正方形框体上方设有两个监控摄像头B26，监控摄像头B26分别固定在支杆25上，支杆25通过螺栓固定在工作台台架3上面，摄像头B用于监控试样31上表面被砸击情况及水平薄托盘32的动作情况等。在试样31的下方、收集托盘1的上方设有两个监控摄像头A2，监控摄像头A2固定在连接杆上，连接杆通过螺栓固定在工作台台架3的立面上，监控摄像头A2用于监控试样31下表面变化情况。上述监控摄像头A2、监控摄像头B26、监控摄像头C33、监控摄像头D44均与PLC控制器43连接，使得 PLC控制器43对图像进行分析并控制各连接部件运动。

使用该装置时检测人员将试样31放入一直角框29凹槽49内，按动PLC控制器43中的试验启动按钮，PLC控制器43所连接的各电控装置部件进入工作状态，电控伸缩杆A6工作使伸缩端A27伸长，两个直角框29相向移动，两个直角框29合拢成一个框架并夹持住试样31，同时直角框29的一直角边端面处的微型压力传感器45被压入另一直角框29的直角边内，这时电控伸缩杆A6停止工作。然后两个伺服电机D40工作使两丝母13之间的水平连板14到达规定高度，即落锤22处于要求高度，电动夹爪装置24使其平行爪21张开，落锤22自由落下，落锤22砸到试样31中心60mm直径内，若落锤22未穿透试样31，则落锤22弹起，连接水平薄托盘32的电控伸缩杆C36工作使水平薄托盘32移动到试样31中心位置停止，落锤22弹至最高处后下落至水平薄托盘32内，U型架18外侧的伺服电机C46工作，使凹形轮19缠绕柔性细绳23，柔性细绳23提拉落锤22顶面中心的吊环48，使落锤22上升至两平行爪21之间后停止，电动夹爪装置24工作使两平行爪21夹持住落锤22，电控伸缩杆B16工作使凹形轮19远离落锤22，同时U型架18外侧的伺服电机C46工作使柔性细绳23下垂，当柔性细绳23下垂展开长度大于落锤22下落高度后，伺服电机C46停止工作。电动夹爪装置24工作使两平行爪21释放落锤22，落锤22砸向试样31中心60mm直径内，电控伸缩杆B16工作使凹形轮19上的下垂柔性细绳23移动至两平行爪21之间中心位置。落锤22若未穿透试样31，则落锤22弹起，连接水平薄托盘32的电控伸缩杆C36工作使水平薄托盘32移动到试样31中心位置停止，落锤22弹至最高处后下落至水平薄托盘32内，伺服电机C46工作使凹形轮19缠绕柔性细绳23使落锤22再次上升，如此反复动作至落锤22砸至规定次数。

PLC控制器43根据试样31上方的两个监控摄像头B26和试样31下方的两个监控摄像头A2传送的试样31表面变化情况作出是否符合防砸性能等级的结论。该装置经安装试样31后试验过程包括判定均自动完成，提高了试验质量和效率，实现了检测自动化。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对上述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种透明材料防砸性能自动试验装置，包括放置试样（31）的工作台台架（3），其特征在于：所述工作台台架（3）中心设有正方形孔，正方形孔的尺寸与试样（31）尺寸一致，一对直角框（29）拼接形成一夹持框放置在正方形孔上方，直角框（29）内侧面设有向内的凹槽（49），两直角框（29）凹槽（49）拼接后与试样（31）尺寸一致，在每个直角框（29）直角处均向外固定有连接块（28），连接块（28）固定在电控伸缩杆A（6）的伸缩端A（27）上，电控伸缩杆A（6）固定在工作台台架（3）上，电控伸缩杆A（6）与PLC控制器（43）连接，两电控伸缩杆A（6）的轴中心线与夹持框的对角线重合，在直角框（29）的拼接处均安装一微型压力传感器（45），微型压力传感器（45）与PLC控制器（43）连接；所述工作台台架（3）上固定一电控伸缩杆C（36），一水平薄托盘（32）通过连接套（34）固定在电控伸缩杆C（36）的伸缩端C（35）上，水平薄托盘（32）位于试样（31）上方，电控伸缩杆C（36）与PLC控制器（43）连接；所述工作台台架（3）外侧固定一门口式框架（8），门口式框架（8）内侧左右分别固定有伺服电机D（40），伺服电机D（40）与PLC控制器（43）连接，伺服电机D（40）的电机轴D（42）通过法兰向上连接垂直丝杠（12），垂直丝杠（12）顶端通过向心推力轴承（11）固定在门口式框架（8）的顶板（9）上，垂直丝杠（12）上旋接有丝母（13），两丝母（13）间焊接一水平连板（14），水平连板（14）左端底面向下固定一电控伸缩杆B（16），电控伸缩杆B（16）与PLC控制器（43）连接，在电控伸缩杆B（16）的水平的伸缩端B（17）的端部固定一U型架（18），U型架（18）外侧固定一伺服电机C（46），伺服电机C（46）与PLC控制器（43）连接，伺服电机C（46）的电机轴C（20）穿过U型架（18）与U型架（18）内的凹形轮（19）键连接，凹形轮（19）上缠绕有柔性细绳（23），柔性细绳（23）外绳端头连接一落锤（22）的吊环（48）；所述落锤（22）向右的水平连板（14）的底面上固定一电动夹爪装置（24），电动夹爪装置（24）与PLC控制器（43）连接；所述水平连板（14）中心下方安装有监控摄像头D（44），在工作台台架（3）上对应正方形孔任一直角处安装有监控摄像头C（33），在工作台台架（3）上的直角框（29）上方对称安装有监控摄像头B（26），在试样（31）下方对称安装有监控摄像头A（2），监控摄像头A（2）、监控摄像头B（26）、监控摄像头C（33）、监控摄像头D（44）均与PLC控制器（43）连接。

2.根据权利要求1所述的透明材料防砸性能自动试验装置，其特征在于：所述凹槽（49）内装有弹性缓冲材料（30）。

3.根据权利要求1所述的透明材料防砸性能自动试验装置，其特征在于：所述正方形孔下方放置收集托盘（1）。

4.根据权利要求1所述的透明材料防砸性能自动试验装置，其特征在于：所述工作台台架（3）由壁厚大于4mm的型钢焊接而成。

5.根据权利要求1所述的透明材料防砸性能自动试验装置，其特征在于：所述监控摄像头A（2）固定在连接杆上，连接杆通过螺栓固定在工作台台架（3）上。

6.根据权利要求1所述的透明材料防砸性能自动试验装置，其特征在于：所述监控摄像头B（26）固定在支杆（25）上，支杆（25）通过螺栓固定在工作台台架（3）上。

7.根据权利要求1所述的透明材料防砸性能自动试验装置，其特征在于：所述试样（31）为610mm×610mm的正方形。

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