CN113059272A - 拉伸试样激光标距打点装置及激光标距打点方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种应用于材料的拉伸试验是材料力学性能试验技术领域的拉伸试样激光标距打点装置，所述的拉伸试样激光标距打点装置的工作台底座(1)上的支架(11)上部固定设置电机(5)，支架(11)内的移动臂(4)通过分支杆(27)与对焦平行架(10)连接，升降螺杆(6)依次穿过移动臂(4)的螺孔和对焦平行架(10)的螺孔，移动臂(4)与支杆(2)连接，支杆(2)下部设置激光打标头(3)，本发明的拉伸试样激光标距打点装置及激光标距打点方法，操作简单、保养和维护简单方便，可以实现自动对焦，精确制作不同形状规格拉伸试样的原始标距，避免手工标距原始标距产生的较大误差的缺陷。
Description
技术领域
本发明属于材料的拉伸试验是材料力学性能试验技术领域，更具体地说，是涉及一种拉伸试样激光标距打点装置。
背景技术
材料的拉伸试验是材料力学性能试验中最基本，也是应用最广泛的试验方法。材料的拉伸试验在新材料的研制、材料的采购和验收、产品质量控制、设备的安全评估等方面都有着重要的应用价值和参考价值，在某些场合甚至能直接将拉伸试验的结果作为评判的标准。
其中，断后伸长率(A)是材料断后标距的残余伸长与原始标距之比的百分率，是衡量材料塑性性能的重要指标。为测量材料的断后伸长率(A)，就必须将材料加工成矩形横截面试样、纵向弧形试样、圆形横截面试样，再手工在试样表面划一条平行于试样纵轴的线，然后在该线上标记原始标距，或用专用的标距打点器在试样上用小标记、细划线或墨线标记原始标距。等拉伸试验结束后根据各种标记测量出断后标距的残余伸长，带入公式，获得材料的断后伸长率(A)。
然而，现有技术中的手工方法，制作原始标距耗时较长、效率低、精确度差。专用的标距打点机误差较大，一般在0.2mm，震动大，误差较大，易损坏，冲头或打点针易磨损，且磨损后精度会明显下降，需要经常更换耗材。而激光打标装置是指利用激光束照射物体，以使物体表层蒸发露出深层物质，从而在物体的表面上刻画出图案和文字等标记的设备。该方法打标效率高、操作简便，但是现有的激光打标装置不具有精准定位打标焦距的功能，对焦不易操作，影响打标的精度和质量，导致操作难度增加，影响打标效率。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：针对现有技术的不足，提供一种结构简单，操作简单、保养和维护简单方便，可以实现自动对焦，精确制作不同形状规格拉伸试样的原始标距，避免手工标距原始标距产生的较大误差的缺陷，避免普通机械式标距打点器经常更换耗材、易磨损导致精度下降的缺陷，提高效率的拉伸试样激光标距打点装置。
要解决以上所述的技术问题，本发明采取的技术方案为：
本发明为一种拉伸试样激光标距打点装置，所述的拉伸试样激光标距打点装置包括工作台底座，工作台底座上设置中空结构的支架，支架上部固定设置电机，所述的支架内设置移动臂，移动臂通过分支杆与对焦平行架连接，与电机连接的升降螺杆依次穿过移动臂的螺孔和对焦平行架的螺孔，移动臂与支杆连接，支杆下部设置激光打标头，所述的对焦平行架设置为呈C字形结构，对焦平行架一端设置红外或激光发射器，对焦平行架另一端设置红外或激光接收器。
所述的拉伸试样激光标距打点装置的激光打标头通过传输导线和光纤与控制模块和电源连接在一起，电机通过供电控制导线与控制模块和电源连接在一起。
所述的电机转动带动升降螺杆转动时，升降螺杆设置为能够带动移动臂上下移动的结构，移动臂上下移动时设置为能够带动支杆、激光打标头，分支杆和对焦平行架同步上下移动的结构，移动臂上下移动时调节激光打标头与支架的距离设置为发生变化的结构。
所述的红外或激光发射器的发射端与红外或激光接收器的接收端信号连接，红外或激光发射器的发射端与红外或激光接收器的接收端设置为能够形成光柱的结构。
所述的拉伸试样激光标距打点装置还包括遥控器和电脑，所述的遥控器通过遥控导线与控制模块和电源连接在一起，用以手动控制电机的启停，从而带动激光打标头上下移动及停止；所述的电脑通过数据导线与控制模块和电源连接在一起，用以控制电机的启停，从而带动激光打标头上下移动及停止。
所述的支架上表面设置多道还包括多道圆形截面试样定位槽，每道圆形截面试样定位槽内设置为能够放置一个箭头形定位块的结构，箭头形定位块包括截面呈三角形的卡接块部和凸出于卡接块部上表面的限位部。
所述的分支杆包括左分支杆和右分支杆，左分支杆和右分支杆均设置为呈L型结构。
所述的工作台底座内设置固定槽，固定槽为一大一小两个圆心重叠的圆柱体，中心有一个圆孔，升降螺杆下端固定安装在固定槽中心的圆孔中，固定槽内涂润滑油。
所述的圆形截面试样定位槽设置为截面呈V字形结构，圆形截面试样定位槽按间隙平行设置多个，圆形截面试样定位槽内设置为能够卡装圆形截面试样或箭头形定位块的结构。当圆形截面试样定位槽卡装上箭头形定位块时，箭头形定位块上的限位部设置为能够对矩形截面试样进行限位的结构。
本发明还涉及一种操作简单、保养和维护简单方便，可以实现自动对焦，精确制作不同形状规格拉伸试样的原始标距，避免手工标距原始标距产生的较大误差的缺陷，避免普通机械式标距打点器经常更换耗材、易磨损导致精度下降的缺陷的提高效率拉伸试样激光标距打点方法，所述的拉伸试样激光标距打点方法的步骤为：
S1.每次拉伸试样激光标距打点前，通过控制电机转动，使得对焦平行架处于最低位置；
S2.当红外或激光发射器发射的信号被试样阻挡，光柱无法连通，无法被红外或激光接收器接收到时，电机带动升降螺杆转动，使移动臂上移，带动激光打标头上移；
S3.当红外或激光发射器发射的信号可以被红外或激光接收器接收到的一瞬间，光柱连通，电机和升降螺杆停止转动，移动臂处于静止状态，激光打标头对焦定位；
S4.当激光标距打点结束后，电机带动升降螺杆转动，让对焦平行架再次移动到最低位置。
采用本发明的技术方案，能得到以下的有益效果：
本发明所述的拉伸试样激光标距打点装置及拉伸试样激光标距打点方法，针对现有技术中的问题提出改进。现有技术中激光打标装置是指利用激光束照射物体，以使物体表层蒸发露出深层物质，从而在物体的表面上刻画出图案和文字等标记的设备。该方法打标效率高、操作简便，但是现有的激光打标装置不具有精准定位打标焦距的功能，对焦不易操作，影响打标的精度和质量，导致操作难度增加，影响打标效率。针对现有技术中的问题，本发明提出一种拉伸试样激光标距打点装置及激光标距打点方法，操作简单、保养和维护简单方便，可以实现自动对焦，精确制作不同形状规格拉伸试样的原始标距，避免手工标距原始标距产生的较大误差的缺陷，避免普通机械式标距打点器经常更换耗材、易磨损导致精度下降的缺陷，提高效率。
附图说明
下面对本说明书各附图所表达的内容及图中的标记作出简要的说明：
图1为本发明所述的拉伸试样激光标距打点装置的结构示意图；
图2为本发明所述的拉伸试样激光标距打点装置的侧面透视示意图；
图3为本发明所述的拉伸试样激光标距打点装置的正面示意图；
图4为本发明所述的拉伸试样激光标距打点装置的移动臂、升降螺杆、左分支杆、右分支杆和对焦平行架结构的正面示意图；
图5为本发明所述的拉伸试样激光标距打点装置的移动臂、升降螺杆、左分支杆、右分支杆和对焦平行架结构的俯视示意图；
图6为本发明所述的拉伸试样激光标距打点装置的红外或激光装置示意图；
图7为本发明所述的拉伸试样激光标距打点装置的箭头形定位块示意图；
图8为本发明所述的拉伸试样激光标距打点装置对圆形截面试样进行限位的示意图；
图9为本发明所述的拉伸试样激光标距打点装置对矩形截面试样进行限位的示意图；
附图中标记分别为：1、工作台底座；2、支杆；3、激光打标头；4、移动臂；5、电机；6、升降螺杆；7、固定槽；8、左分支杆；9、右分支杆；10、对焦平行架；11、支架；12、控制模块和电源；13、底脚；14、供电控制导线；15、传输导线和光纤；16、遥控导线；17、遥控器；18、数据导线；19、电脑；20、红外或激光发射器；21、红外或激光接收器；22、对焦支杆运动槽；23、移动臂运动槽；24、箭头型定位块；25、圆形截面试样定位槽；26、光柱；27、分支杆；28、卡接块部；29、限位部；30、圆形截面试样；31、矩形截面试样。
具体实施方式
下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理等作进一步的详细说明：
如附图1-附图9所示，本发明为一种拉伸试样激光标距打点装置，所述的拉伸试样激光标距打点装置包括工作台底座1，工作台底座1上设置中空结构的支架11，支架11上部固定设置电机5，所述的支架11内设置移动臂4，移动臂4通过分支杆27与对焦平行架10连接，与电机5连接的升降螺杆6依次穿过移动臂4的螺孔和对焦平行架10的螺孔，移动臂4与支杆2连接，支杆2下部设置激光打标头3，所述的对焦平行架10设置为呈C字形结构，对焦平行架10一端设置红外或激光发射器20，对焦平行架10另一端设置红外或激光接收器21。激光打标装置是指利用激光束照射物体，以使物体表层蒸发露出深层物质，从而在物体的表面上刻画出图案和文字等标记的设备。该方法打标效率高、操作简便，但是现有的激光打标装置不具有精准定位打标焦距的功能，对焦不易操作，影响打标的精度和质量，导致操作难度增加，影响打标效率。针对现有技术中的问题，本发明提出一种拉伸试样激光标距打点装置，操作简单、保养和维护简单方便，可以实现自动对焦，精确制作不同形状规格拉伸试样的原始标距，避免手工标距原始标距产生的较大误差的缺陷，避免普通机械式标距打点器经常更换耗材、易磨损导致精度下降的缺陷，提高效率。
所述的拉伸试样激光标距打点装置的激光打标头3通过传输导线和光纤15与控制模块和电源12连接在一起，电机5通过供电控制导线14与控制模块和电源12连接在一起。
所述的电机5转动带动升降螺杆6转动时，升降螺杆6设置为能够带动移动臂4上下移动的结构，移动臂4上下移动时设置为能够带动支杆2、激光打标头3，分支杆27和对焦平行架10同步上下移动的结构，移动臂4上下移动时调节激光打标头3与支架11的距离设置为发生变化的结构。
所述的红外或激光发射器20的发射端与红外或激光接收器21的接收端信号连接，红外或激光发射器20的发射端与红外或激光接收器21的接收端设置为能够形成光柱26的结构。
所述的拉伸试样激光标距打点装置还包括遥控器17和电脑19，所述的遥控器17通过遥控导线16与控制模块和电源12连接在一起，用以手动控制电机5的启停，从而带动激光打标头3上下移动及停止；所述的电脑19通过数据导线18与控制模块和电源12连接在一起，用以控制电机5的启停，从而带动激光打标头3上下移动及停止。
所述的支架11上表面设置多道还包括多道圆形截面试样定位槽25，每道圆形截面试样定位槽25内设置为能够放置一个箭头形定位块24的结构，箭头形定位块24包括截面呈三角形的卡接块部28和凸出于卡接块部28上表面的限位部29。
所述的分支杆27包括左分支杆8和右分支杆9，左分支杆8和右分支杆9均设置为呈L型结构。
所述的工作台底座1内设置固定槽7，固定槽7为一大一小两个圆心重叠的圆柱体，中心有一个圆孔，升降螺杆6下端固定安装在固定槽7中心的圆孔中，固定槽7内涂润滑油。
所述的圆形截面试样定位槽25设置为截面呈V字形结构，圆形截面试样定位槽25按间隙平行设置多个，圆形截面试样定位槽25内设置为能够卡装圆形截面试样30或箭头形定位块24的结构。当圆形截面试样定位槽25卡装上箭头形定位块24时，箭头形定位块24上的限位部29设置为能够对矩形截面试样31进行限位的结构。
本发明还涉及一种操作简单、保养和维护简单方便，可以实现自动对焦，精确制作不同形状规格拉伸试样的原始标距，避免手工标距原始标距产生的较大误差的缺陷，避免普通机械式标距打点器经常更换耗材、易磨损导致精度下降的缺陷的提高效率拉伸试样激光标距打点方法，所述的拉伸试样激光标距打点方法的步骤为：
S1.每次拉伸试样激光标距打点前，通过控制电机5转动，使得对焦平行架10处于最低位置；
S2.当红外或激光发射器20发射的信号被试样阻挡，光柱26无法连通，无法被红外或激光接收器21接收到时，电机5带动升降螺杆6转动，使移动臂4上移，带动激光打标头3上移；
S3.当红外或激光发射器20发射的信号可以被红外或激光接收器21接收到的一瞬间，光柱26连通，电机5和升降螺杆6停止转动，移动臂4处于静止状态，激光打标头3对焦定位；
S4.当激光标距打点结束后，电机5带动升降螺杆6转动，让对焦平行架10再次移动到最低位置。
本发明所述的拉伸试样激光标距打点装置，包括：工作台底座1，支杆2，激光打标头3，移动臂4，电机5，升降螺杆6，固定槽7，左分支杆8，右分支杆9，对焦平行架10，支架11，控制模块和电源12，底脚13，供电控制导线14，传输导线和光纤15，遥控导线16，遥控器17，数据导线18，电脑19，红外或激光发射器20，红外或激光接收器21，对焦平行架运动槽22，移动臂运动槽23，箭头形定位块24，圆形截面试样固定槽25，光柱26。
工作台底座1为各种拉伸试验标距打点的平台，其底部设置4个底脚13，底脚13，可旋转调整高度，适用于不平整的桌面。支架11设置于工作台底座1上。
激光打标头3是进行激光标距打点的装置，设置于支杆2前部。移动臂4设置于支杆2后部。移动臂4、支杆2和激光打标头3连成一体。激光打标头3通过传输导线和光纤15与控制模块和电源12连接在一起。升降螺杆6上端穿过移动臂4中间的螺孔，与移动臂4紧密相连，下端穿过对焦平行架10中间的螺孔，与对焦平行架10紧密相连，均涂润滑油润滑。固定槽7为一大一小两个圆心重叠的圆柱体，中心有一个圆孔，升降螺杆6下端固定于固定槽7圆心的圆孔中，涂润滑油润滑。电机5设置于支架11上。电机5通过供电控制导线14与控制模块和电源12连接在一起。与电机5连接着并带动升降螺杆6转动，从而带动移动臂4上下移动。移动臂4上下移动带动支杆2、激光打标头3，左分支杆8、右分支杆9和对焦平行架10上下移动，调节激光打标头3到各种拉伸试样的上表面的距离。左分支杆8和右分支杆9从侧面看横截面为L型，二者相同，设置于移动臂4上。对焦平行架10为C型，设置于左分支杆8和右分支杆9底部。移动臂4、左分支杆8、右分支杆9和对焦平行架10紧密相连，用螺丝固定成一个整体。红外或激光发射器20设置于对对焦平行架10左边端部。红外或激光接收器21设置于对对焦平行架10右边端部。红外或激光发射器20与红外或激光接收器21为一组，红外或激光发射器20的发射端与红外或激光接收器21的接收端信号连接。红外或激光发射器20的发射端与红外或激光接收器21的接收端构成光柱26。每次打标距前，对焦平行架10都处于最低位置，自动对焦启动时如下：
当红外或激光发射器20发射的信号被试样阻挡，光柱26无法连通时，无法被红外或激光接收器21接收到时，电机5带动升降螺杆6转动，使移动臂4上移，带动激光打标头3上移。当红外或激光发射器20发射的信号可以被红外或激光接收器21接收到的一瞬间，光柱26连通时，电机5和升降螺杆6停止转动，移动臂4处于静止状态，激光打标头3对焦定位。当激光标距打点结束后，电机5带动升降螺杆6转动，让对焦平行架10移动到最低位置。
箭头形定位块24是一个横截面为箭头形的长条状金属物品。设置于工作台底座1的凹槽——圆形截面试样固定槽25中，可以取下来。当箭头形定位块24位于工作台底座1的圆形截面试样固定槽25中时，其上部的矩形块作为矩形拉伸试验或纵向弧形试验的定位板。当取下箭头形定位块24时，工作台底座1的圆形截面试样固定槽25则作为管材试样和圆形截面试样的固定槽，防止管材试样和圆形截面试样滚动，导致打标错误。箭头形定位块24和圆形截面试样固定槽25均平行设置多个，可以实现同时对多个厚度或直径相近的拉伸试样进行打标的作业。
对焦平行架运动槽22设置于支架11两侧，为对焦平行架10上下移动的范围。移动臂运动槽23设置于支架11正面，为支杆2和移动臂4上下移动的范围。
本发明所述的拉伸试样激光标距打点装置及拉伸试样激光标距打点方法，针对现有技术中的问题提出改进。现有技术中激光打标装置是指利用激光束照射物体，以使物体表层蒸发露出深层物质，从而在物体的表面上刻画出图案和文字等标记的设备。该方法打标效率高、操作简便，但是现有的激光打标装置不具有精准定位打标焦距的功能，对焦不易操作，影响打标的精度和质量，导致操作难度增加，影响打标效率。针对现有技术中的问题，本发明提出一种拉伸试样激光标距打点装置及激光标距打点方法，操作简单、保养和维护简单方便，可以实现自动对焦，精确制作不同形状规格拉伸试样的原始标距，避免手工标距原始标距产生的较大误差的缺陷，避免普通机械式标距打点器经常更换耗材、易磨损导致精度下降的缺陷，提高效率。
上面结合附图对本发明进行了示例性的描述，显然本发明具体的实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其他场合的，均在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种拉伸试样激光标距打点装置，其特征在于：所述的拉伸试样激光标距打点装置包括工作台底座(1)，工作台底座(1)上设置中空结构的支架(11)，支架(11)上部固定设置电机(5)，所述的支架(11)内设置移动臂(4)，移动臂(4)通过分支杆(27)与对焦平行架(10)连接，与电机(5)连接的升降螺杆(6)依次穿过移动臂(4)的螺孔和对焦平行架(10)的螺孔，移动臂(4)与支杆(2)连接，支杆(2)下部设置激光打标头(3)，所述的对焦平行架(10)设置为呈C字形结构，对焦平行架(10)一端设置红外或激光发射器(20)，对焦平行架(10)另一端设置红外或激光接收器(21)。
2.根据权利要求1所述的拉伸试样激光标距打点装置，其特征在于：所述的拉伸试样激光标距打点装置的激光打标头(3)通过传输导线和光纤(15)与控制模块和电源(12)连接在一起，电机(5)通过供电控制导线(14)与控制模块和电源(12)连接在一起。
3.根据权利要求1或2所述的拉伸试样激光标距打点装置，其特征在于：所述的电机(5)转动带动升降螺杆(6)转动时，升降螺杆(6)设置为能够带动移动臂(4)上下移动的结构，移动臂(4)上下移动时设置为能够带动支杆(2)、激光打标头(3)，分支杆(27)和对焦平行架(10)同步上下移动的结构，移动臂(4)上下移动时调节激光打标头(3)与支架(11)的距离设置为发生变化的结构。
4.根据权利要求1或2所述的拉伸试样激光标距打点装置，其特征在于：所述的红外或激光发射器(20)的发射端与红外或激光接收器(21)的接收端信号连接，红外或激光发射器(20)的发射端与红外或激光接收器(21)的接收端设置为能够形成光柱(26)的结构。
5.根据权利要求1或2所述的拉伸试样激光标距打点装置，其特征在于：所述的拉伸试样激光标距打点装置还包括遥控器(17)和电脑(19)，所述的遥控器(17)通过遥控导线(16)与控制模块和电源(12)连接在一起，用以手动控制电机(5)的启停，从而带动激光打标头(3)上下移动及停止；所述的电脑(19)通过数据导线(18)与控制模块和电源(12)连接在一起，用以控制电机(5)的启停，从而带动激光打标头(3)上下移动及停止。
6.根据权利要求1或2所述的拉伸试样激光标距打点装置，其特征在于：所述的支架(11)上表面设置多道还包括多道圆形截面试样定位槽(25)，每道圆形截面试样定位槽(25)内设置为能够放置一个箭头形定位块(24)的结构，箭头形定位块(24)包括截面呈三角形的卡接块部(28)和凸出于卡接块部(28)上表面的限位部(29)。
7.根据权利要求1或2所述的拉伸试样激光标距打点装置，其特征在于：所述的分支杆(27)包括左分支杆(8)和右分支杆(9)，左分支杆(8)和右分支杆(9)均设置为呈L型结构。
8.根据权利要求1或2所述的拉伸试样激光标距打点装置，其特征在于：所述的工作台底座(1)内设置固定槽(7)，固定槽(7)为一大一小两个圆心重叠的圆柱体，中心有一个圆孔，升降螺杆(6)下端固定安装在固定槽(7)中心的圆孔中，固定槽(7)内涂润滑油。
9.根据权利要求6所述的拉伸试样激光标距打点装置，其特征在于：所述的圆形截面试样定位槽(25)设置为截面呈V字形结构，圆形截面试样定位槽(25)按间隙平行设置多个，圆形截面试样定位槽(25)内设置为能够卡装圆形截面试样(30)或箭头形定位块(24)的结构，当圆形截面试样定位槽(25)卡装上箭头形定位块(24)时，箭头形定位块(24)上的限位部(29)设置为能够对矩形截面试样(31)进行限位的结构。
10.一种拉伸试样激光标距打点方法，其特征在于：所述的拉伸试样激光标距打点方法的步骤为：
S1.每次拉伸试样激光标距打点前，通过控制电机(5)转动，使得对焦平行架(10)处于最低位置；
S2.当红外或激光发射器(20)发射的信号被试样阻挡，光柱(26)无法连通，无法被红外或激光接收器(21)接收到时，电机(5)带动升降螺杆(6)转动，使移动臂(4)上移，带动激光打标头(3)上移；
S3.当红外或激光发射器(20)发射的信号可以被红外或激光接收器(21)接收到的一瞬间，光柱(26)连通，电机(5)和升降螺杆(6)停止转动，移动臂(4)处于静止状态，激光打标头(3)对焦定位；
S4.当激光标距打点结束后，电机(5)带动升降螺杆(6)转动，让对焦平行架(10)再次移动到最低位置。
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