CN112051169A - 一种圆竹硬度模量分级机及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种圆竹硬度模量分级机及其使用方法，涉及圆竹硬度模量分级机领域。该圆竹硬度模量分级机，包括底座，所述伺服电机的驱动端贯穿底座并固定连接有电机同步轮，所述电机同步轮通过同步带连接有两个相同的从动同步轮，所述从动同步轮均固定连接在丝杠的下端，所述立柱的上端均固定连接在上部横梁的两端，所述丝杠的上端均转动连接在上部横梁内，所述丝杠通过螺纹连接在移动横梁的两端。通过拍摄相机、光学镜头对圆竹试样的壁厚、尺寸，圆心等进行拍摄测量，通过负荷传感器监测V型压头作用圆竹试样时候的压力数值，光电编码器对移动横梁的位移进行检测，然后计算得到圆竹试样的硬度模量，实现圆竹的有效分级。
Description
技术领域
本发明涉及圆竹硬度模量分级机技术领域，具体为一种圆竹硬度模量分级机及其使用方法。
背景技术
我国竹材资源丰富，无论是竹种、面积、蓄积量，还是年产量均居世界之首，竹子生长速度快，且一次造林可持续利用，其强度高、韧性好，能够替代木材在建筑、家具等领域被广泛应用。但对竹材不进行科学的分级，不仅会导致加工出材率低，也会使产品性能不稳定、整体强度下降，以至于使用过程中出现产品开裂、使用寿命低等问题。然而，竹材是一种天然的生物质材料，竹材的种类、年龄、生长特性、外界环境等因素对其外观尺寸和性能等均有一定的影响，导致竹材个体间具有很大的变异性。毛竹材是由纤维与基体两种组分复合而成，其组分含量在壁厚和秆高方向上具有很大的变异性，且各组分性能也有所不同，如纤维的抗拉弹性模量和抗拉强度分别比基体物质高21.54 GPa和473.08MPa，毛竹的节间长度沿竹高方向先增大后减小，而围径和壁厚均沿竹高方向减小，毛竹材基本密度随竹高的增加而增大，且高度的影响显著。毛竹顺纹抗拉弹性模量及强度在轴向和径向上均具有变异性， 且径向变异格外显著，其中最外层与最内层顺纹抗拉弹性模量及强度的比值分别是3-4、2-3，竹龄与毛竹力学性质具有一定的相关性，力学性质随竹龄增大呈现抛物线式变化，其中4年生毛竹状态最佳，对比四种竹材发现竹秆部位会影响竹材的密度、干缩率、强度等物理力学性质，海拔高度和坡向对毛竹的顺纹抗压、抗弯等主要性质影响较为显著。
所以，竹材的种类、年龄、生长特性、竹秆部位和外界环境等因素的不同都会使竹材产生很大变异，导致其外观尺寸和各项性能存在明显的差异，对竹材外观尺寸及各项性能的差异不加区分而混合利用会降低竹材利用率和产品性能，对其加工也不利，因此，竹材分级是决定竹材高效利用、生产高性能产品的关键。
发明内容
（一）解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种圆竹硬度模量分级机及其使用方法，解决了竹子分级不便，不利于高效利用的问题。
（二）技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种圆竹硬度模量分级机，包括底座，所述底座的上表面一侧固定连接有电机安装板，所述电机安装板的上表面中部固定连接有伺服电机，所述伺服电机的外周套设有电机罩，所述电机罩固定连接在底罩的上表面，所述底罩固定连接在底座的外周，所述伺服电机的驱动端贯穿底座并固定连接有电机同步轮，所述电机同步轮通过同步带连接有两个相同的从动同步轮，所述丝杠均垂直于底座的上表面，所述丝杠的下端均贯穿底座并固定连接在从动同步轮的中部，所述底座两侧的上表面均固定连接有立柱，所述立柱的上端均固定连接在上部横梁的两端，所述丝杠的上端均转动连接在上部横梁内，所述上部横梁的外周套设有上罩，所述上罩均通过支杆固定连接在立柱的顶端，所述丝杠通过螺纹连接在移动横梁的两端。
优选的，所述底座的下端固定连接有主机支架，所述主机支架的下表面四角均固定连接有调平底脚，所述底罩上表面的一侧设置有急停按钮，所述急停按钮和伺服电机电性连接。
优选的，所述立柱均在丝杠的外侧，所述立柱的外周均设置有外罩，所述丝杠的内侧均设置有防护罩，所述防护罩和外罩固定连接，所述外罩和防护罩的底端均固定连接在底罩上，所述外罩和防护罩的顶端均固定连接在上罩上，所述外罩的外侧均设置有滑杆，所述滑杆从上到下均滑动连接有两个限位开关，所述限位开关，所述移动横梁的两端均在限位开关之间，所述限位开关均和伺服电机电性连接。
优选的，所述移动横梁的一侧通过螺母固定连接有推拉支座，所述推拉支座的上表面固定连接有推拉气缸，所述移动横梁的上表面中部固定连接有固定滑座，所述固定滑座的上端滑动连接有移动托盘，所述移动托盘的上表面固定连接有夹紧气缸，所述夹紧气缸的上端内侧设置有下压盘，所述下压盘的上表面中部设置有圆竹试样，所述推拉气缸通过托盘连杆固定连接在移动托盘的一侧。
优选的，所述上部横梁的下表面中部固定连接有负荷传感器，所述负荷传感器的下端固定连接有V型压头，所述V型压头设置在下压盘的正上方。
优选的，所述上部横梁的顶端中部固定连接在相机支架的一端，所述相机支架的另一端固定连接有拍摄相机，所述拍摄相机的下端设置有光学镜头，所述拍摄相机的外周设置有灯罩，所述灯罩通过拉杆固定连接在相机支架远离上部横梁的一端，所述灯罩的内中部下端设置有环形光源，所述环形光源设置在光学镜头的正下方，所述相机支架的外周设置有相机罩，所述相机罩和灯罩连接。
优选的，所述上部横梁的中部两侧且在丝杠的顶端均设置有编码器连接轴，所述编码器连接轴的顶端均固定连接有编码器座，所述编码器座的顶端均设置有光电编码器，所述光电编码器均设置在移动横梁两端的正上方。
一种圆竹硬度模量分级机的使用方法，包括以下使用步骤：
S1.测试圆竹硬度模量的时候，首先将圆竹试样放置在下压盘内，夹紧气缸将下压盘夹紧；
S2.通过启动伺服电机带动电机同步轮转动，电机同步轮通过同步带使从动同步轮转动，从动同步轮使丝杠转动，丝杠带动移动横梁上下运动；
S3.推拉气缸通过推拉移动托盘，使移动托盘在固定滑座上面滑动，使圆竹试样在环形光源的正下方，然后通过移动横梁上下移动实现拍摄相机对圆竹试样进行成像检测；
S4.在移动横梁上下移动的时候，如果移动横梁触及到限位开关，限位开关可以使伺服电机停止，从而使移动横梁在运动时候有极限位置，在移动横梁移动的时候，光电编码器可以检测到移动横梁上下运动的位移；
S5.在圆竹试样测试好之后，推拉气缸将移动托盘拉回至V型压头的正下方，移动横梁向上运动，使V型压头压迫圆竹试样，通过负荷传感器检测V型压头压迫圆竹试样时候的压力，待硬度压迫测试结束之后，移动横梁通过丝杠的转动向下运动脱离V型压头；
S6.通过计算，得到圆竹试样的硬度模量，参照分级标准实现圆竹的分级分类。
（三）有益效果
本发明提供了一种圆竹硬度模量分级机及其使用方法。具备以下有益效果：
本发明通过将圆竹试样放置在下压盘内部，通过夹紧气缸将下压盘夹紧固定，推拉气缸推动下压盘使圆竹试样在拍摄相机和光学镜头的下方，然后伺服电机先后通过电机同步轮、从动同步轮、丝杠、移动横梁运动对圆竹试样位置进行调试，实现对圆竹试样的壁厚、尺寸，圆心等进行拍摄测量，通过移动横梁和推拉气缸将圆竹试样固定在V型压头的正下方，V型压头对圆竹进行压力作用，同时通过负荷传感器监测V型压头作用圆竹试样时候的压力数值，通过光电编码器对移动横梁上下运动位移进行检测，然后各项圆竹试样的参数进行计算，得到圆竹试样的硬度模量，实现圆竹的有效分级，便于竹子在使用的时候能够最大化的利用，使竹子能够高效的利用，值得大力推广。
附图说明
图1为本发明侧视的结构示意图；
图2为本发明主视的结构示意图；
图3为本发明俯视的结构示意图。
其中，1、调平底脚；2、主机支架；3、同步带；4、底罩；5、电机同步轮；6、急停按钮；7、底座；8、伺服电机；9、电机罩；10、移动横梁；11、移动托盘；12、夹紧气缸；13、下压盘；14、固定滑座；15、灯罩；16、环形光源；17、拉杆；18、光学镜头；19、相机支架；20、拍摄相机；21、相机罩；22、上部横梁；23、上罩；24、光电编码器；25、支杆；26、负荷传感器；27、V型压头；28、托盘连杆；29、推拉支座；30、推拉气缸；31、从动同步轮；32、丝杠；33、立柱；34、限位开关；35、编码器座；36、编码器连接轴；37、圆竹试样；38、外罩；39、防护罩；40、电机安装板；41、滑杆。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅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，本领域普通技术人员在没有做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。
实施例：
如图1-3所示，本发明实施例提供一种圆竹硬度模量分级机，包括底座7，底座7的上表面一侧固定连接有电机安装板40，电机安装板40用于固定伺服电机8，电机安装板40的上表面中部固定连接有伺服电机8，伺服电机8的外周套设有电机罩9，电机罩9用于保护电机，电机罩9固定连接在底罩4的上表面，底罩4固定连接在底座7的外周，伺服电机8的驱动端贯穿底座7并固定连接有电机同步轮5，电机同步轮5能够通过同步带3和从动同步轮31驱动丝杠32，电机同步轮5通过同步带3连接有两个相同的从动同步轮31，丝杠32均垂直于底座7的上表面，丝杠32的下端均贯穿底座7并固定连接在从动同步轮31的中部，丝杠32通过轴承转动在底座7上面，便于在丝杠32转动的时候，使移动横梁10能够上下运动，底座7两侧的上表面均固定连接有立柱33，立柱33是用来支撑上部横梁22的，同时立柱33固定连接在底座7的上面，立柱33也是整个圆竹模量分级机使用的支撑和依靠，立柱33的上端均固定连接在上部横梁22的两端，上部横梁22的设置不仅用来使得丝杠32的顶端稳定，也用于承载相机支架19和负荷传感器26，丝杠32的上端均转动连接在上部横梁22内，上部横梁22的外周套设有上罩23，上罩23的设置能够使机器美观或者使机器能够安全的运行，上罩23均通过支杆25固定连接在立柱33的顶端，丝杠32通过螺纹连接在移动横梁10的两端。
底座7的下端固定连接有主机支架2，主机支架2的下表面四角均固定连接有调平底脚1，底罩4上表面的一侧设置有急停按钮6，急停按钮6和伺服电机8电性连接，主机支架2的设置能够支撑分级机设备的安装，调平底脚1能够使圆竹硬度模量分级机在不同的地面上保持水平，使机器平稳的运行，在机器运行不正常的时候，按下急停按钮6使机器立马停止运行。
立柱33均在丝杠32的外侧，立柱33的外周均设置有外罩38，外罩38用于保护机器的清洁和安全，同时使机器美观，丝杠32的内侧均设置有防护罩39，防护罩39使移动横梁10在运行的时候能够很好的运行，防护罩39和外罩38固定连接，外罩38和防护罩39的底端均固定连接在底罩4上，外罩38和防护罩39的顶端均固定连接在上罩23上，外罩38的外侧均设置有滑杆41，滑杆41从上到下均滑动连接有两个限位开关34，限位开关34，移动横梁10的两端均在限位开关34之间，限位开关34均和伺服电机8电性连接，在移动横梁10上下移动的时候，为了避免移动横梁10超出移动范围导致机器损坏，所以在移动横梁10的上下均设置有限位开关34，如果移动横梁10超出移动范围，那么限位开关34就使伺服电机8停止运动使移动横梁10停止。
移动横梁10的一侧通过螺母固定连接有推拉支座29，推拉支座29的上表面固定连接有推拉气缸30，移动横梁10的上表面中部固定连接有固定滑座14，固定滑座14的上端滑动连接有移动托盘11，移动托盘11的上表面固定连接有夹紧气缸12，夹紧气缸12的上端内侧设置有下压盘13，下压盘13的上表面中部设置有圆竹试样37，推拉气缸30通过托盘连杆28固定连接在移动托盘11的一侧，在侧视圆竹试样37的时候，通过推拉气缸30使下压盘13在拍摄相机20的正下方，同时通过拍摄相机20、光学镜头18、环形光源16对圆竹试样37进行尺寸、壁厚等参数进行采集。
上部横梁22的下表面中部固定连接有负荷传感器26，负荷传感器26的下端固定连接有V型压头27，V型压头27设置在下压盘13的正上方，在V型压头27压迫圆竹试样37的时候，负荷传感器26能够检测到下压圆竹试样37的力的大小，进行压迫力采集。
上部横梁22的顶端中部固定连接在相机支架19的一端，相机支架19的另一端固定连接有拍摄相机20，拍摄相机20的下端设置有光学镜头18，拍摄相机20的外周设置有灯罩15，灯罩15通过拉杆17固定连接在相机支架19远离上部横梁22的一端，灯罩15的内中部下端设置有环形光源16，环形光源16设置在光学镜头18的正下方，相机支架19的外周设置有相机罩21，相机罩21和灯罩15连接，通过相机支架19使拍摄相机20能够很好地对圆竹试样37进行检测。
上部横梁22的中部两侧且在丝杠32的顶端均设置有编码器连接轴36，编码器连接轴36的顶端均固定连接有编码器座35，编码器座35的顶端均设置有光电编码器24，光电编码器24均设置在移动横梁10两端的正上方，通过光电编码器24能够测量移动横梁10上下运动的位移，从而将数据进行记录，通过圆竹试样37的各项参数以一定的公式进行计算，很好地计算圆竹试样37的硬度模量，很好地给圆竹进行分级。
一种圆竹硬度模量分级机的使用方法，包括以下使用步骤：
S1.测试圆竹硬度模量的时候，首先将圆竹试样37放置在下压盘13内，夹紧气缸12将下压盘13夹紧；
S2.通过启动伺服电机8带动电机同步轮5转动，电机同步轮5通过同步带3使从动同步轮31转动，从动同步轮31使丝杠32转动，丝杠32带动移动横梁10上下运动；
S3.推拉气缸30通过推拉移动托盘11，使移动托盘11在固定滑座14上面滑动，使圆竹试样37在环形光源16的正下方，然后通过移动横梁10上下移动实现拍摄相机20对圆竹试样37进行成像检测；
S4.在移动横梁10上下移动的时候，如果移动横梁10触及到限位开关34，限位开关34可以使伺服电机8停止，从而使移动横梁10在运动时候有极限位置，在移动横梁10移动的时候，光电编码器24可以检测到移动横梁10上下运动的位移；
S5.在圆竹试样37测试好之后，推拉气缸30将移动托盘11拉回至V型压头27的正下方，移动横梁10向上运动，使V型压头27压迫圆竹试样37，通过负荷传感器26检测V型压头27压迫圆竹试样37时候的压力，待硬度压迫测试结束之后，移动横梁10通过丝杠32的转动向下运动脱离V型压头27；
S6.通过计算，得到圆竹试样37的硬度模量，参照分级标准实现圆竹的分级分类。分级标准可为行业或国家设定的圆竹分级标准。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (8)
1.一种圆竹硬度模量分级机，包括底座（7），其特征在于：所述底座（7）的上表面一侧固定连接有电机安装板（40），所述电机安装板（40）的上表面中部固定连接有伺服电机（8），所述伺服电机（8）的外周套设有电机罩（9），所述电机罩（9）固定连接在底罩（4）的上表面，所述底罩（4）固定连接在底座（7）的外周，所述伺服电机（8）的驱动端贯穿底座（7）并固定连接有电机同步轮（5），所述电机同步轮（5）通过同步带（3）连接有两个相同的从动同步轮（31），所述丝杠（32）均垂直于底座（7）的上表面，所述丝杠（32）的下端均贯穿底座（7）并固定连接在从动同步轮（31）的中部，所述底座（7）两侧的上表面均固定连接有立柱（33），所述立柱（33）的上端均固定连接在上部横梁（22）的两端，所述丝杠（32）的上端均转动连接在上部横梁（22）内，所述上部横梁（22）的外周套设有上罩（23），所述上罩（23）均通过支杆（25）固定连接在立柱（33）的顶端，所述丝杠（32）通过螺纹连接在移动横梁（10）的两端。
2.根据权利要求1所述的一种圆竹硬度模量分级机，其特征在于：所述底座（7）的下端固定连接有主机支架（2），所述主机支架（2）的下表面四角均固定连接有调平底脚（1），所述底罩（4）上表面的一侧设置有急停按钮（6），所述急停按钮（6）和伺服电机（8）电性连接。
3.根据权利要求1所述的一种圆竹硬度模量分级机，其特征在于：所述立柱（33）均在丝杠（32）的外侧，所述立柱（33）的外周均设置有外罩（38），所述丝杠（32）的内侧均设置有防护罩（39），所述防护罩（39）和外罩（38）固定连接，所述外罩（38）和防护罩（39）的底端均固定连接在底罩（4）上，所述外罩（38）和防护罩（39）的顶端均固定连接在上罩（23）上，所述外罩（38）的外侧均设置有滑杆（41），所述滑杆（41）从上到下均滑动连接有两个限位开关（34），所述限位开关（34），所述移动横梁（10）的两端均在限位开关（34）之间，所述限位开关（34）均和伺服电机（8）电性连接。
4.根据权利要求1所述的一种圆竹硬度模量分级机，其特征在于：所述移动横梁（10）的一侧通过螺母固定连接有推拉支座（29），所述推拉支座（29）的上表面固定连接有推拉气缸（30），所述移动横梁（10）的上表面中部固定连接有固定滑座（14），所述固定滑座（14）的上端滑动连接有移动托盘（11），所述移动托盘（11）的上表面固定连接有夹紧气缸（12），所述夹紧气缸（12）的上端内侧设置有下压盘（13），所述下压盘（13）的上表面中部设置有圆竹试样（37），所述推拉气缸（30）通过托盘连杆（28）固定连接在移动托盘（11）的一侧。
5.根据权利要求1所述的一种圆竹硬度模量分级机，其特征在于：所述上部横梁（22）的下表面中部固定连接有负荷传感器（26），所述负荷传感器（26）的下端固定连接有V型压头（27），所述V型压头（27）设置在下压盘（13）的正上方。
6.根据权利要求1所述的一种圆竹硬度模量分级机，其特征在于：所述上部横梁（22）的顶端中部固定连接在相机支架（19）的一端，所述相机支架（19）的另一端固定连接有拍摄相机（20），所述拍摄相机（20）的下端设置有光学镜头（18），所述拍摄相机（20）的外周设置有灯罩（15），所述灯罩（15）通过拉杆（17）固定连接在相机支架（19）远离上部横梁（22）的一端，所述灯罩（15）的内中部下端设置有环形光源（16），所述环形光源（16）设置在光学镜头（18）的正下方，所述相机支架（19）的外周设置有相机罩（21），所述相机罩（21）和灯罩（15）连接。
7.根据权利要求1所述的一种圆竹硬度模量分级机，其特征在于：所述上部横梁（22）的中部两侧且在丝杠（32）的顶端均设置有编码器连接轴（36），所述编码器连接轴（36）的顶端均固定连接有编码器座（35），所述编码器座（35）的顶端均设置有光电编码器（24），所述光电编码器（24）均设置在移动横梁（10）两端的正上方。
8.根据权利要求1所述的一种圆竹硬度模量分级机的使用方法，其特征在于：包括以下使用步骤：
S1.测试圆竹硬度模量的时候，首先将圆竹试样（37）放置在下压盘（13）内，夹紧气缸（12）将下压盘（13）夹紧；
S2.通过启动伺服电机（8）带动电机同步轮（5）转动，电机同步轮（5）通过同步带（3）使从动同步轮（31）转动，从动同步轮（31）使丝杠（32）转动，丝杠（32）带动移动横梁（10）上下运动；
S3.推拉气缸（30）通过推拉移动托盘（11），使移动托盘（11）在固定滑座（14）上面滑动，使圆竹试样（37）在环形光源（16）的正下方，然后通过移动横梁（10）上下移动实现拍摄相机（20）对圆竹试样（37）进行成像检测；
S4.在移动横梁（10）上下移动的时候，如果移动横梁（10）触及到限位开关（34），限位开关（34）可以使伺服电机（8）停止，从而使移动横梁（10）在运动时候有极限位置，在移动横梁（10）移动的时候，光电编码器（24）可以检测到移动横梁（10）上下运动的位移；
S5.在圆竹试样（37）测试好之后，推拉气缸（30）将移动托盘（11）拉回至V型压头（27）的正下方，移动横梁（10）向上运动，使V型压头（27）压迫圆竹试样（37），通过负荷传感器（26）检测V型压头（27）压迫圆竹试样（37）时候的压力，待硬度压迫测试结束之后，移动横梁（10）通过丝杠（32）的转动向下运动脱离V型压头（27）；
S6.通过计算，得到圆竹试样（37）的硬度模量，参照分级标准实现圆竹的分级分类。
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