CN115014934A - 一种微型多轴试验机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种微型多轴试验机，至少具有动力组件、底座组件和试验组件，其中，底座组件作为该试验机的支撑组件具有支撑体结构，在底座组件支撑体结构的上方设置试验组件，试验组件上连接有待测试样，作为拉伸试验的执行部件，用于完成对待测试样的拉伸和变形数据采集，在底座组件支撑体结构的下方设置动力组件为试验组件的拉伸试验提供动力。本申请技术方案采用丝杠组件，丝杠中轴设置，外围以立柱作为框架支撑的结构，使得整个试验系统高度集成，结构紧凑；通过采用多组夹具组件沿丝杠周围均布的方法，可以同时进行多组试验，提高了试验效率。

Description

一种微型多轴试验机

技术领域

本发明涉及一种试验机，尤其涉及一种可同时进行多组试验的微型多轴试验机。

背景技术

拉伸试验是测试材料力学性能的常用试验方法，常见的拉伸试验测试设备为龙门框架式的万能试验机，每次只能测试一件试样。若需要同时进行多组试验，就需要配置多台试验机，占地面积大，设备成本高。

此外，为了同时进行多组试验，还可以采取这样一种结构：将多套夹具悬挂于万能试验机的横梁下面。这种结构下夹具为并排布局，整个设备宽度方向尺寸较大，进一步增加设备尺寸和成本。

因此，本领域的技术人员致力于研发一种微型多轴试验机，以实现多组试验同时测试。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种微型多轴试验机，以解决背景技术中的问题。

为了解决上述问题，本发明提供一种微型多轴试验机，至少具有动力组件、底座组件和试验组件，其中，所述底座组件作为支撑组件，其上方设置所述试验组件，作为试验的执行部件，下方设置所述动力组件为试验机提供动力。

进一步的，所述底座组件至少包括底座，所述底座中心设置有中心孔，所述中心孔上贯穿设置有传动轴，所述底座的中心孔与所述传动轴之间通过轴承连接。

进一步的，所述底座至少具有上下两个端面，所述传动轴贯穿所述底座的上下两个端面，且分别在上下两个端面的中心孔位置通过所述轴承与所述底座连接。

进一步的，所述传动轴上穿过所述底座的上下两端面的两端分别设置有台阶结构和锁紧环，所述传动轴两端设置的台阶结构和所述锁紧环进行定位，防止上下移动。

进一步的，所述动力组件包括电机，所述电机一端连接有电机支架，所述动力组件通过所述电机支架固定至所述底座组件上；所述电机与所述电机支架之间设置有减速机构，所述减速机构固定到所述电机支架上，其一端与所述电机连接。

进一步的，所述动力组件还包括联轴器，所述联轴器设置于所述电机支架内，并与所述减速机构的出力轴连接，所述联轴器与所述传动轴固定连接，所述动力组件中所述电机提供的动力通过所述减速机构和联轴器传递给所述底座组件的传动轴。

进一步的，所述电机采用伺服电机，所述伺服电机内置编码器，用以计算拉伸试验的变形数据。

进一步的，所述试验组件至少包括由丝杠组件，所述试验组件通过所述丝杠组件固定于所述底座组件上，所述丝杠组件具有丝杠支架，所述丝杠支架上方设置有顶梁，所述丝杠支架与所述顶梁之间通过立柱固定，位于所述丝杠支架和所述顶梁之间还具有中梁，所述立柱穿过所述中梁，并可使所述中梁沿所述立柱方向在所述丝杠支架和所述顶梁之间运动，所述丝杠支架、中梁、顶梁和立柱形成所述试验组件的基本框架结构。

进一步的，所述丝杠支架上设置有丝杠，所述丝杆位于所述丝杆支架的中轴位置，所述丝杠一端通过轴承固定于所述丝杠支架上，另一端穿过所述中梁固定于所述顶梁上，所述中梁上设置有丝杠螺母，所述丝杠穿过所述中梁上的所述丝杠螺母，并使得所述丝杠螺母随所述丝杠的转动带动所述中梁沿上所述立柱方向运动。

进一步的，所述丝杠的一端与所述传动轴之间通过所述联轴器连接，以接收来自所述传动轴传输的动力。

进一步的，所述中梁与所述立柱之间设置有导向套，所述导向套采用高强度底摩擦系数的材料加工而成，不仅可起轴向导向润滑作用，还可承受径向载荷。

进一步的，所述丝杠采用滚珠丝杠，所述滚珠丝杠一端与所述联轴器连接，接收来自所述传动轴传输的动力，并将旋转运动转化为直线运动，带动所述中梁沿所述立柱运动。

进一步的，所述中梁与顶梁之间设置有夹具组件，所述夹具组件至少具有拉伸夹具，所述拉伸夹具上安装待测试试样，每个所述拉伸夹具上设置有一个载荷传感器。

进一步的，所述夹具组件至少设置两组，且所述夹具组件之间以所述丝杠为轴心均布设置，保障均衡受力的同时，实现至少两组和/或两组以上的拉伸试样同时测试。

基于上述结构，在进行待测试样的拉伸试验时，所述伺服电机接收到指令后，开始按要求提供旋转动力，旋转动力通过所述联轴器、传动轴传递给所述滚珠丝杠，所述滚珠丝杠将旋转运动转化为直线运动，带动所述中梁沿所述立柱运动，进而带动所述夹具组件拉伸待测试样，通过所述夹具组件上设置的所述载荷传感器采集拉伸力值，以完成试验。

基于上述技术方案提供的微型多轴试验机，具有如下技术效果：

(1)本申请技术方案采用丝杠组件，丝杠中轴设置，外围以立柱作为框架支撑的结构，使得整个试验系统高度集成，结构紧凑；

(2)本申请技术方案通过采用多组夹具组件沿丝杠周围均布的方法，可以同时进行多组试验，提高了试验效率。

附图说明

以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。

图1为本发明专利具体实施方式中多轴试验机的主视结构示意图；

图2为本发明专利具体实施方式中底座组件的剖面结构示意图；

图3为本发明专利具体实施方式中底座组件的三维结构示意图；

图4为本发明专利具体实施方式中动力组件的主视结构示意图；

图5为本发明专利具体实施方式中试验组件的主结构示意图；

图6为本发明专利具体实施方式中试验组件的A-A剖面结构示意图；

图7为本发明专利具体实施方式中试验组件的三维结构示意图；

图8为本发明专利具体实施方式中夹具组件的主结构示意图；

图中：

1.试验机；

10.动力组件；100.电机；101.减速机构；102.联轴器；103.电机支架；

11.底座组件；110.底座；111.传动轴；112.轴承；113.锁紧环；

12.试验组件；120.丝杠组件；1200.丝杠支架；1201.滚珠丝杠；1202.丝杠螺母；1204.轴承组件；12040.轴承套；12041.向心轴承；12042.推力轴承；12043.间隔套；12044.锁紧螺母；1205.调心轴承；121.中梁；122.顶梁；123.立柱；124.导向套；

13.夹具组件；130.拉伸夹具；1301.夹持部；1302.连接端部；131.载荷传感器；

2.待测试样。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，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。

下面结合附图1-8采用具体实施方式详细描述本发明的技术方案。

如图1所示是一种微型多轴试验机，该试验机1至少具有动力组件10、底座组件11和试验组件12，其中，底座组件11作为该试验机1的支撑组件具有支撑体结构，在底座组件11支撑体结构的上方设置试验组件12，试验组件12上连接有待测试样2，作为拉伸试验的执行部件，用于完成对待测试样2的拉伸力值和变形数据采集，在底座组件11支撑体结构的下方设置动力组件10为试验组件12的拉伸试验提供动力。

更具体而言，结合图2-3所示，底座组件11至少包括底座110，底座100作为底座组件11的支撑体结构，至少具有上下两个端面，在底座110的中心处设置有中心孔，中心孔上贯穿设置有传动轴111，传动轴111贯穿底座110的上下两个端面，且分别在上下两个端面的中心孔位置通过轴承112与底座110连接。

需要注意的是，底座100的支撑体结构可以为实体结构，与可以为空心框体结构，其形状根据需要设置为柱状、方体均可，在本实施例中，底座100设置为实体结构，传动轴111贯穿底座110的整个实体结构中心，在形状上，底座110为柱状结构，即传动轴111在结构上为底座110的柱状轴心位置。

传动轴111上穿过底座110的上下两端面的两端分别设置有台阶结构和锁紧环113，传动轴111两端设置的台阶结构和锁紧环113进行定位，使得传动轴111定位于底座110上，防止传动轴111产生上下移动，影响力的传动效果。

结合图4所示，动力组件10包括电机100，在本实施例中，电机100采用伺服电机，伺服电机100内置编码器，用以计算拉伸试验的变形数据；伺服电机100一端连接有电机支架103，动力组件10通过电机支架103固定至底座组件11上；电机100与电机支架103之间设置有减速机构，减速机构101至少包括减速机，减速机构101固定到电机支架103上，其一端与伺服电机100连接；在电机支架103内还设置有联轴器102，联轴器103与减速机构101中减速机的出力轴连接，同时，联轴器102与传动轴111固定连接，这样，动力组件10中伺服电机100提供的旋转动力即可通过减速机构101和联轴器102传递给底座组件11的传动轴111。

需要注意的是，在动力组件10中，电机支架103设置结构为至少具有上下两个支撑面的框架结构，上下两个支撑面分别连接底座110和支撑减速机构101，内部通常为中空设置或至少保留有部分空间，以设置联轴器103，对于其外部的具体形状可依需求设置。

结合图5-8所示，试验组件12至少包括由丝杠组件120，试验组件12通过丝杠组件120固定于底座组件11上，丝杠组件120具有丝杠支架1200，丝杠支架1200上方设置有顶梁122，丝杠支架1200与顶梁122之间通过立柱123固定，位于丝杠支架1200和顶梁122之间还具有中梁121，立柱123穿过中梁121，并可使中梁121沿立柱123方向在丝杠支架1200和顶梁122之间运动，丝杠支架1200、中梁121、顶梁122和立柱123形成试验组件12的基本框架结构。

丝杠支架1200上设置有丝杠，丝杆设置在丝杆支架1200的中轴位置，在本实施例中，丝杠采用滚珠丝杠1201，滚珠丝杠1201一端通过轴承组件1204固定于丝杠支架1200上，另一端穿过中梁121固定于顶梁122上。

更具体的，与滚珠丝杆1201配合的丝杆螺母1202设置在中梁121上，相应的，中梁121上对应设置丝杆螺母1202的位置具有过孔，丝杆螺母1202设置在中梁121的过孔上，滚珠丝杠1201穿过中梁121上的丝杠螺母1202，并使得丝杠螺母1202随滚珠丝杠1201的转动而传动，滚珠丝杠1201的一端通过联轴器102与传动轴111连接，以接收来自传动轴111传输的动力，并将旋转运动转化为直线运动，带动中梁121沿立柱123运动。

更具体的，滚珠丝杠1201与顶梁122之间通过调心轴承1205连接，在顶梁122的中心位置设置有安装孔，调心轴承1205安装在安装孔上，滚珠丝杆1201穿插进调心轴承1205上，通过调心轴承1205调整滚珠丝杆1201保持中轴位置。

更具体的，滚珠丝杆1201与丝杆支架1200之间通过轴承组件1204固定连接，丝杆支架1200中心位置设置有中心通孔，轴承组件1204设置在中心通孔中，滚珠丝杆1201穿过轴承组件1204与丝杆支架1200连接；其中，轴承组件1204至少具有轴承套12040，轴承套12040内设置有向心轴承12041和推力轴承12042，向心轴承12041和推力轴承12042之间通过间隔套12043间隔，最终通过锁紧螺母12044锁紧在丝杆支架1200的中心通孔中。

中梁121与立柱123之间设置有导向套124，导向套124采用高强度底摩擦系数的材料加工而成，不仅可起轴向导向润滑作用，还可承受径向载荷。

中梁121与顶梁122之间设置有夹具组件13，夹具组件13至少具有拉伸夹具130，拉伸夹具130具有夹持部1301，相对的两个夹持部1301之间夹持待测试样2，拉伸夹具130还包括一个连接端部1302，连接端部1302与其中一个夹持部1301未夹持待测试样2的一端，在该连接端部1302上连接有载荷传感器131，通过荷载传感器131采集待测试样2的拉伸力值试验数据。

夹具组件13至少设置两组，且夹具组件13之间均布设置，以实现至少两组和/或两组以上的拉伸试样同时测试，如图所示，本实施例中夹持组件设置有六组，六组夹持组件13之间均布设置，且以滚珠丝杠1201为轴心均布，以保障受力均衡。

基于上述结构，在进行待测试样2的拉伸试验时，伺服电机100接收到指令后，开始按要求提供旋转动力，旋转动力通过联轴器102、传动轴111传递给滚珠丝杠1201，滚珠丝杠1201将旋转运动转化为直线运动，带动中梁121沿立柱123运动，进而带动夹具组件13拉伸待测试样2，通过夹具组件13上设置的载荷传感器131采集拉伸力值，以完成试验。

需要补充说明的是，除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明专利申请说明书以及权利要求书中使用的“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”“端”、“侧”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也相应地改变。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何用途或者适应性变化，这些用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由权利要求书指出。

应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的结构，并且可以在不脱离其范围的前提下进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求书来限制。

Claims (10)

1.一种微型多轴试验机，其特征在于，该试验机至少具有动力组件、底座组件和试验组件，其中，底座组件作为该试验机的支撑组件具有支撑体结构，在底座组件支撑体结构的上方设置试验组件，试验组件上连接有待测试样，作为拉伸试验的执行部件，用于完成对待测试样的拉伸和变形数据采集，在底座组件支撑体结构的下方设置动力组件为试验组件的拉伸试验提供动力。

2.如权利要求1所述的微型多轴试验机，其特征在于，所述底座组件至少包括底座，所述底座中心设置有中心孔，所述中心孔上贯穿设置有传动轴，所述底座的中心孔与所述传动轴之间通过轴承连接；

所述底座至少具有上下两个端面，所述传动轴贯穿所述底座的上下两个端面，且分别在上下两个端面的中心孔位置通过所述轴承与所述底座连接。

3.如权利要求2所述的微型多轴试验机，其特征在于，所述传动轴上穿过所述底座的上下两端面的两端分别设置有台阶结构和锁紧环，所述传动轴两端设置的台阶结构和所述锁紧环进行定位，防止上下移动。

4.如权利要求2所述的微型多轴试验机，其特征在于，所述动力组件包括电机，所述电机一端连接有电机支架，所述动力组件通过所述电机支架固定至所述底座组件上；所述电机与所述电机支架之间设置有减速机构，所述减速机构固定到所述电机支架上，其一端与所述电机连接；

所述动力组件还包括联轴器，所述联轴器设置于所述电机支架内，并与所述减速机构的出力轴连接，所述联轴器与所述传动轴固定连接，所述动力组件中所述电机提供的动力通过所述减速机构和联轴器传递给所述底座组件的传动轴。

5.如权利要求4所述的微型多轴试验机，其特征在于，所述电机采用伺服电机，所述伺服电机内置编码器，用以计算拉伸试验的变形数据。

6.如权利要求4所述的微型多轴试验机，其特征在于，所述试验组件至少包括由丝杠组件，所述试验组件通过所述丝杠组件固定于所述底座组件上，所述丝杠组件具有丝杠支架，所述丝杠支架上方设置有顶梁，所述丝杠支架与所述顶梁之间通过立柱固定，位于所述丝杠支架和所述顶梁之间还具有中梁，所述立柱穿过所述中梁，并可使所述中梁沿所述立柱方向在所述丝杠支架和所述顶梁之间运动，所述丝杠支架、中梁、顶梁和立柱形成所述试验组件的基本框架结构。

7.如权利要求6所述的微型多轴试验机，其特征在于，所述丝杠支架上设置有丝杠，所述丝杆位于所述丝杆支架的中轴位置，所述丝杠一端通过轴承固定于所述丝杠支架上，并通过所述联轴器与所述传动轴连接，以接收来自所述传动轴传输的动力，另一端穿过所述中梁固定于所述顶梁上，所述中梁上设置有丝杠螺母，所述丝杠穿过所述中梁上的所述丝杠螺母，并使得所述丝杠螺母随所述丝杠的转动带动所述中梁沿上所述立柱方向运动。

8.如权利要求7所述的微型多轴试验机，其特征在于，所述中梁与所述立柱之间设置有导向套，所述导向套采用高强度底摩擦系数的材料加工而成，实现轴向导向润滑作用的同时承受径向载荷。

9.如权利要求6所述的微型多轴试验机，其特征在于，所述中梁与顶梁之间设置有夹具组件，所述夹具组件至少具有拉伸夹具，所述拉伸夹具上安装待测试样，每个所述拉伸夹具上设置有一个载荷传感器。

10.如权利要求9所述的微型多轴试验机，其特征在于，所述夹具组件至少设置两组，且所述夹具组件之间以所述丝杠为轴心均布设置，保障均衡受力的同时，实现至少两组和/或两组以上的拉伸试样同时测试。

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