CN114323928B - 一种带夹持功能的万能试验机 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种带夹持功能的万能试验机，其包括工作台及至少两个夹持件，各夹持件沿被测材料放置处周向分布；夹持件上设置有径向滑移件，径向滑移件靠近被测材料的一端设置有测力件，径向滑移件用于带动所述测力件远离或靠近被测材料放置处，测力件用于接触被测材料以采集力值，并配合其他测力件夹持被测材料；径向滑移件连接有控制模块，所述控制模块连接有启动模块，启动模块用于输出启动信号，控制模块响应于启动信号并控制径向滑移件以使测力件向被测材料放置处滑动；控制模块连接于测力件以获取力值，并在力值达到设定阈值时控制径向滑移件停止滑动。本申请具有方便固定被测材料的位置，提升压力试验的精度的效果。

Description

一种带夹持功能的万能试验机

技术领域

本申请涉及试验机的领域，尤其是涉及一种带夹持功能的万能试验机。

背景技术

带夹持功能的万能试验机，是集拉伸、弯曲、压缩、剪切、环刚度等功能于一体的材料试验机，主要用于金属、非金属材料力学性能试验，是工矿企业、科研单位、大专院校、工程质量监督站等部门的理想检测设备。

授权公告号为CN213337128U的中国实用新型公开了一种新型液压带夹持功能的万能试验机，包括底座，底座上方设置有工作台，底座上端固定有传动丝杠，工作台上方设置有与传动丝杠螺纹配合的下拉装置，工作台下端固定有力传感器，力传感器与固定于底座上的油缸输出端相连，工作台上端固定有连接杆，连接杆上端固定有上拉装置,上拉装置位于下拉装置上方。通过传动丝杠及下拉装置可以拉伸或压缩被测材料，通过力传感器可以检测被测材料受到的压力，从而方便检测耐压值等性能参数。

针对上述中的相关技术，发明人认为部分被测材料，例如球形的材料，不易摆放稳定，容易发生滚动侧滑等现象，因此增加了试验的难度，被测材料的滚动侧滑也会使压力试验的精度下降。

发明内容

为了方便固定被测材料的位置，提升压力试验的精度，本申请提供一种带夹持功能的万能试验机。

本申请提供的一种带夹持功能的万能试验机，采用如下的技术方案：

一种带夹持功能的万能试验机，包括工作台及至少两个夹持件，各所述夹持件沿被测材料放置处周向分布；

所述夹持件上设置有径向滑移件，所述径向滑移件靠近被测材料的一端设置有测力件，所述径向滑移件用于带动所述测力件远离或靠近被测材料放置处，所述测力件用于接触被测材料以采集力值，并配合其他测力件夹持被测材料；

所述径向滑移件连接有控制模块，所述控制模块连接有启动模块，所述启动模块用于输出启动信号，所述控制模块响应于启动信号并控制径向滑移件以使测力件向被测材料放置处滑动；

所述控制模块连接于测力件以获取力值，并在力值达到设定阈值时控制径向滑移件停止滑动。

通过采用上述技术方案，试验时触发启动模块，控制模块控制径向滑移件启动，通过径向滑移件推动测力件靠近被测材料，通过两个测力件夹持被测材料，以此自动固定被测材料的位置，同时测力件在夹持时会采集力值，并判断力值大小，若力值达到设定阈值时自动控制径向滑移件停止滑动，从而避免损坏径向滑移件或被测材料。

优选的，所述工作台上设置有上压盘、下压盘及传动件，所述传动件用于驱动上压盘与下压盘相向运动以挤压被测材料进行压力测试，所述上压盘或下压盘上设置有用于检测被测材料所受压力值的力传感器，所述控制模块与力传感器连接，用于当力传感器的压力值超过预设阈值时控制径向滑移件反向滑动以使测力件远离被测材料。

通过采用上述技术方案，若测力件始终夹持固定被测材料，则容易使被测材料受与测力件之间的摩擦力等外力影响，影响压力试验的精度，因此在力传感器的压力值达到预设阈值时，即在压力试验前上压盘刚好配合下压盘抵住被测材料时开始松开测力件，以此使测力件可以维持当前位置，同时不受外力影响，提升压力试验的精度。

优选的，所述控制模块连接有记录模块，所述记录模块用于当所述力传感器的压力值达到预设阈值时获取当前时刻所述测力件的力值并记录为初始力值，所述控制模块用于控制各所述径向滑移件的运动状态以使测力件的力值维持在初始力值下。

通过采用上述技术方案，在力传感器的压力值达到预设阈值时，即在压力试验前上压盘刚好配合下压盘抵住被测材料时，获取当前时刻测力件的力值并记录为初始力值，当后续压力试验中测力件的力值超过初始力值则表示被测材料受外力影响，此时控制径向滑移件回撤，直至力值下降至初始力值，从而在稳定被测材料的同时减少对压力试验的影响。

优选的，所述夹持件包括滑座及环形滑道，所述径向滑移件与所述滑座滑移连接，所述环形滑道设置于所述工作台上，所述环形滑道环绕被测材料放置处分布，所述滑座滑移设置于所述环形滑道上。

通过采用上述技术方案，通过环形滑道实现滑座的滑动，且滑座始终环绕在被测材料周围，以此可调节径向滑移件的位置，调节被测材料上被测力件施力的支撑点，由于部分被测材料表面不规则，或者部分位置不能作支撑，通过支撑点的可选可以使万能试验机适用于各种被测材料，提升适用范围，同时提升夹持效果。

优选的，所述环形滑道沿其宽度方向的截面呈梯形且其斜面朝下，所述滑座的底部一侧固定有夹持块，其另一侧沿靠近或远离夹持块的方向滑移设置有滑块，所述滑块与夹持块之间形成与环形滑道滑移配合的燕尾槽，所述滑座上设置有锁定滑块的锁定件。

通过采用上述技术方案，通过夹持块、可滑动的滑块及锁定滑块的锁定件实现燕尾槽的宽度可调，一方面方便滑座的拆卸维护，另一方面可以锁定滑座，避免滑座松动。

优选的，所述环形滑道的内圈壁上设置有倾斜朝下的锥形齿面，所述滑座上设置有驱动件与锥齿轮，所述锥齿轮与锥形齿面啮合连接，所述驱动件用于带动锥齿轮转动，所述滑座一侧设置有平衡件，所述平衡件与锥齿轮分别分布于环形滑道的两侧。

通过采用上述技术方案，通过驱动件带动锥齿轮，锥齿轮与环形滑道的锥形齿面啮合，以此带动整个滑座自动滑动，实现径向滑移件的定位，再通过平衡件支撑锥齿轮，对滑座进行限位，避免滑座松动。

优选的，所述平衡件包括螺杆、支承套及竖向辊，所述竖向辊与环形滑道远离锥齿轮的一面滚动连接，所述支承套与螺杆沿螺杆的轴向滑移配合，所述螺杆上远离锥齿轮的一端螺纹套设有螺帽。

通过采用上述技术方案，竖向辊用于减少摩擦力，以此降低驱动件的负荷，而螺帽在转动时可推动支承套滑动，从而使竖向辊配合锥齿轮夹紧环形滑道，提升滑座滑动的稳定性。

优选的，所述径向滑移件包括设置于滑座上的电缸及与测力件连接的支杆，所述滑座上固定有套环，所述支杆与套环滑移连接且两者周向固定，所述电缸的输出轴与支杆螺纹配合。

通过采用上述技术方案，电缸可通过螺纹配合的结构带动支杆滑动，支杆带动测力件靠近被测材料进行夹持。

优选的，所述测力件上可拆卸连接有工装片，所述工装片用于与被测材料接触，所述工装片的一侧与测力件的感应面接触。

通过采用上述技术方案，工装片可更换为各种形状，方便贴合被测材料的支撑处，提升支撑效果，并以此代替测力件与被测材料接触，减少测力件感应面的磨损。

优选的，所述夹持件上设置有激光校准件，所述激光校准件的发射端的朝向与所述径向滑移件的滑动方向一致。

通过采用上述技术方案，通过激光校准件可预判测力件滑动后与被测材料的接触处，即支撑点，以此可方便工作人员参考预判结果选择被测材料上合适的支撑点，而无需反复启动径向滑移件进行测试，提升试验效率。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.试验时触发启动模块，控制模块控制径向滑移件启动，通过径向滑移件推动测力件靠近被测材料，通过两个测力件夹持被测材料，以此自动固定被测材料的位置，同时测力件在夹持时会采集力值，并判断力值大小，若力值达到设定阈值时自动控制径向滑移件停止滑动，从而避免损坏径向滑移件或被测材料；

2.若测力件始终夹持固定被测材料，则容易使被测材料受与测力件之间的摩擦力等外力影响，影响压力试验的精度，因此在力传感器的压力值超过预设阈值时，即在压力试验前上压盘刚好配合下压盘抵住被测材料时松开测力件，以此使测力件可以维持当前位置，同时不受外力影响，提升压力试验的精度；

3.在力传感器的压力值超过预设阈值时，即在压力试验前上压盘刚好配合下压盘抵住被测材料时，获取当前时刻测力件的力值并记录为初始力值，当后续压力试验中测力件的力值超过初始力值则表示被测材料受外力影响，此时控制径向滑移件回撤，直至力值下降至初始力值，从而在稳定被测材料的同时减少对压力试验的影响。

附图说明

图1是本申请实施例1的带夹持功能的万能试验机的整体结构示意图。

图2是图1中A处的局部放大示意图。

图3是本申请实施例2的带夹持功能的万能试验机的部分结构示意图，主要展示滑块。

图4是本申请实施例2的带夹持功能的万能试验机的沿电缸径向的剖面结构示意图。

附图标记说明：1、工作台；11、上压盘；12、下压盘；13、传动件；14、力传感器；2、夹持件；21、滑座；22、夹持块；23、滑块；24、锁定件；25、燕尾槽；3、环形滑道；31、锥形齿面；32、驱动件；33、锥齿轮；4、平衡件；41、螺杆；42、支承套；43、竖向辊；44、螺帽；5、径向滑移件；51、电缸；52、支杆；53、套环；6、测力件；61、工装片；62、激光校准件。

具体实施方式

以下结合全部附图对本申请作进一步详细说明。

实施例1

参照图1、图2，一种带夹持功能的万能试验机包括工作台1、三个夹持件2、径向滑移件5及测力件6。工作台1上用于放置被测材料，三个夹持件2位于工作台1上且沿被测材料放置处周向等角度间隔分布，径向滑移件5滑移设置于夹持件2上且与测力件6连接，用于带动测力件6靠近被测材料，通过配合与夹持件2一一对应的测力件6夹持中间的被测材料，避免被测材料发生滚动侧滑等现象。

工作台1上设置有上压盘11、下压盘12及传动件13，下压盘12呈圆盘状且位于工作台1的中心，上压盘11通过传动件13与工作台1连接，上压盘11呈圆盘状且与下压盘12相互平行，被测材料放置于上压盘11、下压盘12之间。传动件13采用丝杠结构，丝杠结构用于驱动上压盘11与下压盘12相向运动以挤压被测材料进行压力测试，丝杠结构较为传统，此处不做赘述。下压盘12上设置有用于检测被测材料所受压力值的力传感器14，力传感器14位于被测材料的放置处正下方，用于采集上压盘11、下压盘12两者对被测材料的压力。

夹持件2包括滑座21及环形滑道3，环形滑道3呈1/3圆环状且通过螺栓固定于工作台1上，三个环形滑道3组成一个闭合环，而该闭合环位于下压盘12的周侧且与下压盘12同轴分布。

环形滑道3的内圈壁上设置有倾斜朝下的锥形齿面31，锥形齿面31环绕下压盘12分布，且滑座21上设置有驱动件32与锥齿轮33，锥齿轮33与锥形齿面31啮合连接。驱动件32采用步进电机，步进电机的输出轴竖直分布且与锥齿轮33同轴固定，以此带动锥齿轮33转动，从而带动滑座21滑动。

滑座21一侧设置有平衡件4，平衡件4包括螺杆41、支承套42及竖向辊43，竖向辊43与支承套42转动连接，且其与环形滑道3远离锥齿轮33的一面滚动连接，竖向辊43与锥齿轮33分别分布于环形滑道3的两侧。支承套42呈方形环状，其套设于螺杆41上，且与螺杆41沿螺杆41的轴向滑移配合，螺杆41的轴向与竖向辊43的轴向相互垂直。且螺杆41上远离锥齿轮33的一端螺纹套设有螺帽44，螺帽44在转动时可推动支承套42滑动并靠近锥齿轮33，从而使竖向辊43配合锥齿轮33夹紧环形滑道3，提升滑座21滑动的稳定性。

径向滑移件5包括电缸51及与测力件6连接的支杆52，电缸51通过螺栓固定于滑座21上，其输出轴水平插入支杆52一端且与支杆52螺纹配合。滑座21上通过螺栓固定有方形环状的套环53，支杆52与套环53滑移连接且两者周向固定，以此限定支杆52的滑动方向。测力件6可采用DYHW型号的压感器件，其一侧与支杆52端部粘接固定，其另一侧为感应面，且该感应面上可拆卸连接有工装片61，本实施例中工装片61与测力件6采用粘接的方式进行安装，在其他实施例中也可采用螺栓连接等方式。工装片61可更换为各种形状，本实施例中采用弧形为例，方便贴合球形的被测材料的支撑处，提升支撑效果，同时减少测力件6感应面的磨损。

滑座21上通过螺栓固定有激光校准件62，激光校准件62与套环53粘接固定，激光校准件62采用S186ELD型号的激光发射器，激光发射器的发射端的朝向与径向滑移件5的滑动方向一致，用于在被测材料的表面形成光斑，以此可预判测力件6滑动后与被测材料的接触处，即支撑点，光斑处即支撑点，从而无需工作人员反复启动径向滑移件5进行支撑点的测试，进而提升试验效率。

测力件6用于接触被测材料以采集力值，测力件6连接有控制模块，控制模块连接于径向滑移件5，控制模块还连接有启动模块及记录模块，控制模块及记录模块均可单独采用处理器，也可为同一处理器中的虚拟模块或程序模块。启动模块为按钮、鼠标等外部输入设备，用于在工作人员按压按钮或点击鼠标时输出启动信号，而控制模块响应于启动信号并控制电缸51启动，推动测力件6向被测材料放置处滑动。

而控制模块实时获取各个测力件6的力值，并在任一测力件6的力值达到设定阈值时，即该测力件6接触到被测材料时，控制该测力件6对应的电缸51停止，设定阈值一般取接近于0的正值，例如5牛顿。通过控制模块精准控制电缸51，以此避免被测材料、测力件6发生损坏。

为使被测材料在压力试验开始前不发生滚动、侧滑等现象，因此需要使测力件6在此期间始终抵住被测材料，且控制模块与下压盘12上的力传感器14连接，用于获取力传感器14的力值。而记录模块则用于当力传感器14的压力值达到预设阈值时获取当前时刻测力件6的力值并将该力值记录为初始力值。

其中预设阈值一般取上压盘11未接触到或刚接触到被测材料时力传感器14的力值，此时压力试验尚未开始，而测力件6的力值小于等于初始力值则表示测力件6此时尚未影响到被测材料的压力试验。

当力传感器14的压力值超过预设阈值时，表示压力试验开始，此时控制模块控制各电缸51的运动状态以使测力件6的力值维持在初始力值下。即当力传感器14的压力值超过预设阈值后，若测力件6的力值超过初始力值，则控制模块控制电缸51反向转动，使测力件6反向滑动以使测力件6缓慢远离被测材料，回撤至该测力件6的力值小于或等于初始力值为止，此时测力件6未向被测材料施加多余的外力，因此不会影响压力试验，从而在维持测力件6位置不变的情况下提高压力试验的精度。

且当力传感器14的压力值超过预设警戒值时，控制模块会控制电缸51继续反向转动，使测力件6与被测材料完全分离，同时使测力件6退出上压盘11与下压盘12的挤压空间，从而避免被测材料突然崩坏或形变而损伤测力件6等零件。

实施例1的实施原理为：压力试验前，工作人员先启动步进电机，调节三个滑座21的位置，配合激光校准件62选择被测材料表面的支撑点。之后触发启动模块，控制模块控制电缸51启动，通过电缸51与支杆52推动测力件6靠近被测材料的支撑点，通过三个测力件6抵住被测材料，以此自动固定被测材料的位置。同时测力件6在夹持时会采集力值，并判断力值大小，若力值达到设定阈值时控制模块自动控制电缸51停止，从而避免损坏径向滑移件5或被测材料。

实施例2

参照图3、图4，一种带夹持功能的万能试验机，其与实施例1的区别在于：环形滑道3沿其宽度方向的截面呈梯形且其斜面朝下，滑座21的底部内圆侧一体成型有夹持块22，其另一侧沿靠近或远离夹持块22的方向滑移设置有滑块23，滑块23顶部与滑座21底壁抵接，滑块23与夹持块22之间形成与环形滑道3滑移配合的燕尾槽25。

滑座21上设置有锁定滑块23的锁定件24，锁定件24采用螺纹柱，螺纹柱穿过滑座21与滑块23转动连接，螺纹柱则与滑座21螺纹配合，螺纹柱的轴向与滑块23的滑动方向一致。通过夹持块22、可滑动的滑块23及锁定滑块23的锁定件24实现燕尾槽25的宽度可调，方便滑座21的拆卸维护，同时也可用于锁定滑座21的位置，减少松动。

实施例2的实施原理为：工作人员只需滑动滑座21，使测力件6对准被测材料上选中的支撑点，然后转动螺纹柱，推动滑块23，使滑块23配合夹持块22形成的燕尾槽25收窄，以此实现滑座21的锁紧。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种带夹持功能的万能试验机，其特征在于：包括工作台（1）及至少两个夹持件（2），各所述夹持件（2）沿被测材料放置处周向分布；

所述夹持件（2）上设置有径向滑移件（5），所述径向滑移件（5）靠近被测材料的一端设置有测力件（6），所述径向滑移件（5）用于带动所述测力件（6）远离或靠近被测材料放置处，所述测力件（6）用于接触被测材料以采集力值，并配合其他测力件（6）夹持被测材料；

所述径向滑移件（5）连接有控制模块，所述控制模块连接有启动模块，所述启动模块用于输出启动信号，所述控制模块响应于启动信号并控制径向滑移件（5）以使测力件（6）向被测材料放置处滑动；

所述控制模块连接于测力件（6）以获取力值，并在力值达到设定阈值时控制径向滑移件（5）停止滑动；

所述工作台（1）上设置有上压盘（11）、下压盘（12）及传动件（13），所述传动件（13）用于驱动上压盘（11）与下压盘（12）相向运动以挤压被测材料进行压力测试，所述上压盘（11）或下压盘（12）上设置有用于检测被测材料所受压力值的力传感器（14），所述控制模块与力传感器（14）连接，用于当力传感器（14）的压力值超过预设阈值时控制径向滑移件（5）反向滑动以使测力件（6）远离被测材料。

2.根据权利要求1所述的带夹持功能的万能试验机，其特征在于：所述控制模块连接有记录模块，所述记录模块用于当所述力传感器（14）的压力值达到预设阈值时获取当前时刻所述测力件（6）的力值并记录为初始力值，所述控制模块用于控制各所述径向滑移件（5）的运动状态以使测力件（6）的力值维持在初始力值下。

3.根据权利要求1所述的带夹持功能的万能试验机，其特征在于：所述夹持件（2）包括滑座（21）及环形滑道（3），所述径向滑移件（5）与所述滑座（21）滑移连接，所述环形滑道（3）设置于所述工作台（1）上，所述环形滑道（3）环绕被测材料放置处分布，所述滑座（21）滑移设置于所述环形滑道（3）上。

4.根据权利要求3所述的带夹持功能的万能试验机，其特征在于：所述环形滑道（3）沿其宽度方向的截面呈梯形且其斜面朝下，所述滑座（21）的底部一侧固定有夹持块（22），其另一侧沿靠近或远离夹持块（22）的方向滑移设置有滑块（23），所述滑块（23）与夹持块（22）之间形成与环形滑道（3）滑移配合的燕尾槽（25），所述滑座（21）上设置有锁定滑块（23）的锁定件（24）。

5.根据权利要求3所述的带夹持功能的万能试验机，其特征在于：所述环形滑道（3）的内圈壁上设置有倾斜朝下的锥形齿面（31），所述滑座（21）上设置有驱动件（32）与锥齿轮（33），所述锥齿轮（33）与锥形齿面（31）啮合连接，所述驱动件（32）用于带动锥齿轮（33）转动，所述滑座（21）一侧设置有平衡件（4），所述平衡件（4）与锥齿轮（33）分别分布于环形滑道（3）的两侧。

6.根据权利要求5所述的带夹持功能的万能试验机，其特征在于：所述平衡件（4）包括螺杆（41）、支承套（42）及竖向辊（43），所述竖向辊（43）与环形滑道（3）远离锥齿轮（33）的一面滚动连接，所述支承套（42）与螺杆（41）沿螺杆（41）的轴向滑移配合，所述螺杆（41）上远离锥齿轮（33）的一端螺纹套设有螺帽（44）。

7.根据权利要求3所述的带夹持功能的万能试验机，其特征在于：所述径向滑移件（5）包括设置于滑座（21）上的电缸（51）及与测力件（6）连接的支杆（52），所述滑座（21）上固定有套环（53），所述支杆（52）与套环（53）滑移连接且两者周向固定，所述电缸（51）的输出轴与支杆（52）螺纹配合。

8.根据权利要求1所述的带夹持功能的万能试验机，其特征在于：所述测力件（6）上可拆卸连接有工装片（61），所述工装片（61）用于与被测材料接触，所述工装片（61）的一侧与测力件（6）的感应面接触。

9.根据权利要求1所述的带夹持功能的万能试验机，其特征在于：所述夹持件（2）上设置有激光校准件（62），所述激光校准件（62）的发射端的朝向与所述径向滑移件（5）的滑动方向一致。

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