CN117804892A - 金属试样自动更换系统及材料抗拉强度检验平台 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种金属试样自动更换系统及材料抗拉强度检验平台，属于金属机械性能检测设备技术领域。金属试样自动更换系统，包括辅助夹具、试样放置台以及试样转运总成。两个辅助夹具分别安装于拉伸试验机的两个夹具上，所述的辅助夹具包括轴线垂直布置的套管，套管位于试样安装方向的外壁上开设有垂直贯通的插入通道。所述的套管包括相互贯通连接的粗径区以及细径区，粗径区以及细径区分别与试样的安装区以及测试区相互对应。试样放置台上放置有若干个试样，试样转运总成依次将每个试样转运至两个辅助夹具之间。本发明可以对试样进行自动更换，在无人工干预的前提下，可以完成多个试样的拉伸试验，提高了工作效率，降低了人工成本。

Description

金属试样自动更换系统及材料抗拉强度检验平台

技术领域

本发明属于金属机械性能检测设备技术领域，具体涉及为金属试样自动更换系统及材料抗拉强度检验平台。

背景技术

抗拉强度是指金属在受到拉伸力作用下，能够承受的最大应力值。测试金属抗拉强度的意义在于评估金属材料在受拉应力下的性能，这对于工程设计和材料选择非常重要。通过了解金属的抗拉强度，我们可以确定材料在受力时的极限，从而确保在设计和制造过程中，所选用的金属材料能够满足特定的工程需求。此外，对金属抗拉强度的了解也有助于预测材料在实际使用中可能出现的问题，如断裂或变形，从而提高产品的安全性和可靠性。

现有技术中，均是通过拉伸试验机来测定金属的抗拉强度，首先按照GB/T228.1-2010或GB/T228.2-2010两个国家标准制成金属试样，然后将金属试样安装在拉伸试验机上进行测试。目前在做拉伸试验时，都是先人工对试样进行装载，在做完测试后，人工将试样取下，更换另一个试样。

例如2023年12月15日公开的申请号为202311230088.1的一种用于陶瓷-金属封接抗拉强度测试装置及其试验方法专利，所述陶瓷金属封接抗拉强度测试装置，包括呈对称状布置的上部固定工装和下部固定工装，其中，所述上部固定工装包括悬臂凹槽组件、悬挂件、万向节结构和锁紧环，所述悬臂凹槽组件包括能够打开和闭合的内悬臂凹槽件和外悬臂凹槽件，通过凹槽卡住试验工件的末端以达到夹持工件，万向节结构在测试过程中起到自动调节作用，锁紧环用于锁紧夹紧试验工件后的悬臂凹槽组件。该专利对现有的夹具进行了改进，但是还是无法实现试样的自动更换工作，无法有效的提高工作效率。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种金属试样自动更换系统及材料抗拉强度检验平台，本发明可以对试样进行自动更换，在无人工干预的前提下，可以完成多个试样的拉伸试验，提高了工作效率，降低了人工成本。

本发明解决现有技术存在的问题所采用的技术方案是：

一种金属试样自动更换系统，包括辅助夹具、试样放置台以及试样转运总成。

两个上下相对布置的辅助夹具分别安装于拉伸试验机的两个夹具上。

所述的辅助夹具包括轴线垂直布置的套管，套管位于试样安装方向的外壁上开设有垂直贯通的插入通道，所述的套管包括相互贯通连接的粗径区以及细径区，粗径区以及细径区分别与试样的安装区以及测试区相互对应。

所述的试样放置台上放置有若干个试样，试样转运总成依次将每个试样转运至两个辅助夹具之间。

优选的，所述的套管位于粗径区的端部通过连接杆连接有底板，底板背离套管的一端设有连接装置，连接装置与夹具连接。

优选的，所述的连接装置为螺柱，螺柱与夹具螺纹连接。

优选的，所述的插入通道的宽度与细径区的直径相同。

优选的，所述的底板与套管之间的空隙为空置区，空置区的高度大于试样中安装区的高度。

优选的，所述的放置台上设有若干个间隔布置的插孔，试样部分插设于插孔内部。

优选的，所述的放置台下方设有第一直线模组，放置台底面与第一直线模组的滑动部连接。

所述的插孔沿第一直线模组滑动部的移动方向呈一排布置。

优选的，所述的试样转运总成包括夹取部，夹取部包括两个相对布置的夹爪，夹爪的形状为V形。

两个夹爪的一端通过转轴进行铰接，另一端敞口布置，通过控制两个夹爪的开合实现对试样的夹取与放置。

所述的夹取部的后端设有夹爪位移控制装置，夹爪位移控制装置控制夹取部前后移动以及上下移动。

材料抗拉强度检验平台，包括金属试样自动更换系统以及拉伸试验机。

所述的辅助夹具与拉伸试验机的夹具连接，第一直线模组以及夹爪位移控制装置下方共同支撑有安装台，安装台与拉伸试验机固定连接。

优选的，所述的安装台与拉伸试验机之间设有上端敞口布置的试样回收箱，试样回收箱低于下方的夹具。

完成拉伸试验后的试样通过夹取部夹取，并被转运至试样回收箱内部。

与现有技术相比，本发明所具有的有益效果：

（1）通过相互配合的试样放置台、试样转运总成以及辅助夹具，可以完成试样的自动更换，在无人工干预的情况下，拉伸试验机连续作业，这样可以全天候24小时进行拉伸试验，提高了工作效率，缩小了试样的待检时间，降低人工成本。

（2）在原有的拉伸试验机的夹具上安装辅助夹具，对原有的拉伸试验机结构不需要进行改进，因此便于对现有的拉伸试验机进行改进，适用于多种机型，降低升级改造成本以及难度，便于推广。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1为本发明材料抗拉强度检验平台结构图，

图2为图1的侧视图，

图3为图1的俯视图，

图4为本发明金属试样自动更换系统的结构图，

图5为本发明金属试样自动更换系统中辅助夹具结构图，

图6为图5的剖视图，

图7为本发明安装试样时试样与辅助夹具的位置关系图，

图8为发明拉伸测试过程中试样与辅助夹具的位置关系图，

图9为本发明中试样结构图，

图10为现有技术中试样结构图，

图11为本发明中试样放置台的结构图，

图12为本发明中试样转运总成的结构图，

图13为本发明中夹爪分解图，

图14为本发明中推板驱动总成的结构图，

图15为本发明中螺杆驱动件的结构图，

图16为本发明中夹爪自由状态下与试样的对比图，

图17为本发明中拉伸测试开始前夹爪夹取试样时的位置关系图，

图18为本发明中拉伸测试结束后试样外径变小夹爪夹取试样时的位置关系图。

图中：1-辅助夹具、101-套管、1011-粗径区、1012-细径区、102-插入通道、103-连接杆、104-底板、105-螺柱、106-空置区、2-试样、201-测试区、202-安装区、203-信息标签、3-试样放置台、301-插孔、4-第一直线模组、5-夹取部、501-夹爪、502-转轴、503推板、504-第一螺杆、5041-被动齿轮、505-第一电机、5051-主动齿轮、506-连接板、6-第二螺杆、7-导杆、8-螺杆驱动件、801-螺纹部、802-被动皮带轮、803-挡环、9-同步带、10-第二电机、1001-主动皮带轮、11-第一支架、12-连接架、13-第二直线模组、1301-滑动部、14-安装台、15-第二支架、16-防撞装置、17-数据读取装置、18-拉伸试验机、19-夹具、20-试样回收箱。

具体实施方式

如在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。“大致”是指在可接受的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决所述技术问题，基本达到所述技术效果。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，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。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以下结合附图对本发明金属试样自动更换系统及材料抗拉强度检验平台作进一步详细说明，但不作为对本发明的限定。

一种金属试样自动更换系统，包括辅助夹具1、试样放置台3以及试样转运总成。

两个上下相对布置的辅助夹具1分别安装于拉伸试验机18的两个夹具19上，用于对两者之间的试样2进行固定。

为了实现快速、简便的安装试样2，本实施例中，所述的辅助夹具1包括轴线垂直布置的套管101，套管101位于试样2安装方向的外壁上开设有垂直贯通的插入通道102，所述的套管101包括相互贯通连接的粗径区1011以及细径区1012，粗径区1011的内径大于细径区1012的内径，两者之间通过圆弧面进行过度。粗径区1011以及细径区1012分别与试样2的安装区202以及测试区201相互对应，所述的插入通道102的宽度与细径区1012以及试样2中测试区201的直径相同。

两个辅助夹具1的细径区1012的开口相对布置，在使用过程中，先缩短两个辅助夹具1之间的距离，使得试样2两端的安装区202分别位于两个辅助夹具1中套管101的外部。这样试样2的测试区201可以通过两个辅助夹具1的插入通道102插入到套管101内部。然后再延长两个辅助夹具1之间的距离，使得试样2的安装区202插入至套管101的粗径区1011中。由于插入通道102的开口宽度小于安装区202的外径，这样当安装区202滑入到粗径区1011中后，可以实现两个辅助夹具1对试样2的锁紧，避免了在拉伸测试的过程中，试样2脱落。

为了在安装过程中，试样2的安装区202可以位于套管101外部，所述的套管101位于粗径区1011的端部通过连接杆103连接有底板104。所述的底板104与套管101之间的空隙为空置区106，空置区106的高度大于试样2中安装区202的高度，这样在试样2的安装过程中，试样2的安装区202是先插入至空置区106内部，然后再滑动到粗径区1011中。

底板104背离套管101的一端设有连接装置，连接装置与夹具19连接。现有技术中的试样2的结构由附图10所示，在安装区202的圆周面上设有螺纹，是通过与拉伸试验机18中夹具19通过螺纹连接的方式进行连接。因此，大部分的夹具19都是带有螺孔的。

为了使金属试样自动更换系统更加适用于现有的拉伸试验机18，便于对现有的拉伸试验机18进行改造，本实施例中，底板104下方的连接装置为螺柱105，螺柱105与夹具19螺纹连接。

所述的试样放置台3上放置有若干个试样2，试样转运总成依次将每个试样2转运至两个辅助夹具1之间。

所述的放置台3上设有若干个间隔布置的插孔301，试样2部分插设于插孔301内部。在使用过程中，需要将放置台3内部的试样2依次取出、安装。因此，所述的放置台3下方设有第一直线模组4，放置台3底面与第一直线模组4的滑动部连接，所有插孔301沿第一直线模组4滑动部的移动方向呈一排布置。

通过第一直线模组4带动放置台3移动，依次将各个试样2带动到试样转运总成面前。相比于放置台3不动，试样转运总成移动来夹取试样2，这样布置方式更加简便，在降低成本的同时，保证工作效率以及工作效果。

本实施例中，试样转运总成包括夹取部5，夹取部5包括两个相对布置的夹爪501，夹爪501的形状为V形。

两个夹爪501的一端通过转轴502进行铰接，另一端敞口布置，通过控制两个夹爪501的开合实现对试样2的夹取与放置。

在自由状态下，由附图16所示，两个夹爪501前端敞口的开度大于试样2中测试区201的外径，这样通过前移夹爪501，就可以使其将试样2的测试区201包裹。然后再控制两个夹爪501相向转动，由附图17所示，将试样2夹紧。

通过调节两个推板503之间的间距，可以调整两个夹爪501之间空间的大小，当完成拉伸试验后，试样2断裂，且测试区201的直径变小，这时缩小两个推板503之间的间距，由附图18所示，同样可以将试样2夹紧，便于将试样2从辅助夹具1上取下。

在夹爪501的内壁上设有橡胶垫，可以增加其对试样2的夹紧力。

本实施例中，两个夹爪501铰接处设有扭簧，扭簧可以套设在转轴502上，扭簧的两端分别与两个夹爪501的内壁抵接，扭簧促使两个夹爪501呈张开的状态。

在两个夹爪501的外部分别设有一个推板503，扭簧促使夹爪501外壁拐角处始终与推板503的内壁抵接。两个推板503端部设有第一螺杆504，第一螺杆504上设有两个旋向相反的螺纹部，两个螺纹部分别与两个推板503螺纹连接。这样第一螺杆504旋转时，可以同时、同步的带动两个推板503相向运动或反向运动，实现对两个夹爪501的开合控制。

为了提高控制力，推板503上螺纹连接有两根上下垂直间隔布置的第一螺杆504，第一螺杆504的端部设有被动齿轮5041，被动齿轮5041与第一电机505输出轴上的主动齿轮5051啮合连接。

两根第一螺杆504被一块连接板506支撑，同时转轴502的两端同样与连接板506转动连接，第一电机505与连接板506固定连接。

所述的夹取部5的后端设有夹爪位移控制装置，夹爪位移控制装置控制夹取部5前后移动以及上下移动。

本实施例中，夹爪位移控制装置包括与连接板506固定连接的第二螺杆6以及导杆7，导杆7与第二螺杆6平行布置。

在第二螺杆6上套设有螺杆驱动件8，所述的螺杆驱动件8包括设有通孔的被动皮带轮802，被动皮带轮802的通孔内壁设有螺纹部801，螺纹部801与第二螺杆6螺纹连接。

被动皮带轮802的两端分别设有一个挡环803，挡环803背离被动皮带轮802的一侧为光管。两个光管外部套设有第一支架11，同时导杆7同样穿过第一支架11，并与第一支架11转动连接。

两个第一支架11与同一个连接架12固定连接，连接架12上方固定有第二电机10，第二电机10输出轴上的主动皮带轮1001通过同步带9与被动皮带轮802连接。连接架12末端与第二直线模组13的滑动部1301固定连接。

第一直线模组4以及第二直线模组13均采用电动直线模组，第一直线模组4水平布置，第二直线模组13垂直布置。

第二直线模组13带动夹爪501上下移动，第二电机10通过同步带9带动螺杆驱动件8旋转，进而通过第二螺杆6带动夹爪501前后移动。

由于在使用的过程中，第二螺杆6以及导杆7会前后移动，为了避免其后端插入到物体或人体中，发生安全事故。本实施例中，在第二螺杆6以及导杆7的后端共同连接有一个防撞装置16。所述的防撞装置16可以采用软质材料包裹的板材，也可以采用红外传感器或毫米波雷达，红外传感器或毫米波雷达与第二电机10通过控制器进行连接，当红外传感器或毫米波雷达感应到与人或物的间距小于阈值时，将信号传递给控制器，控制器控制第二电机10停止转动。

材料抗拉强度检验平台，包括上述的金属试样自动更换系统以及拉伸试验机18。

所述的辅助夹具1与拉伸试验机18的夹具19连接，第一直线模组4以及夹爪位移控制装置下方共同支撑有安装台14，安装台14与拉伸试验机18固定连接。

夹爪位置控制装置包含的第二直线模组13垂直固定在安装台14上，同时在安装台14上固定有第二支架15，导杆7穿过第二支架15，并与其滑动连接，第二支架15对导杆7起到支撑作用。同时第二支架15底部采用伸缩杆，避免夹取部5上下移动过程中第二支架15对其干涉。

所述的安装台14与拉伸试验机18之间设有上端敞口布置的试样回收箱20，试样回收箱20低于下方的夹具19。

完成拉伸试验后的试样2通过夹取部5夹取，并被转运至试样回收箱20内部。

由于材料抗拉强度检验平台可以连续对多个试样2进行检测，而现有的拉伸试验机18都是再做完拉伸测试后，直接将结果传递至后端数据库。为了使结果与试样2相对应，本实施例中，在试样2的顶端粘贴有信息标签203，信息标签203可以采用二维码或条形码，信息标签203与试样2一一对应。在试样放置台3的上端架设有数据读取装置17，数据读取装置17采用现有技术，数据读取装置17的摄像头朝下布置，与即将安装到拉伸试验机18上的试样2相对应。数据读取装置17采集该试样2上信息标签203上的信息，并将其与拉伸试验机18产生的结果数据相对应。

上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (10)

1.一种金属试样自动更换系统，其特征在于：

包括辅助夹具（1）、试样放置台（3）以及试样转运总成，两个上下相对布置的辅助夹具（1）分别安装于拉伸试验机（18）的两个夹具（19）上，所述的辅助夹具（1）包括轴线垂直布置的套管（101），套管（101）位于试样（2）安装方向的外壁上开设有垂直贯通的插入通道（102），所述的套管（101）包括相互贯通连接的粗径区（1011）以及细径区（1012），粗径区（1011）以及细径区（1012）分别与试样（2）的安装区（202）以及测试区（201）相互对应，所述的试样放置台（3）上放置有若干个试样（2），试样转运总成依次将每个试样（2）转运至两个辅助夹具（1）之间。

2.根据权利要求1所述的一种金属试样自动更换系统，其特征在于：

所述的套管（101）位于粗径区（1011）的端部通过连接杆（103）连接有底板（104），底板（104）背离套管（101）的一端设有连接装置，连接装置与夹具（19）连接。

3.根据权利要求2所述的一种金属试样自动更换系统，其特征在于：

所述的连接装置为螺柱（105），螺柱（105）与夹具（19）螺纹连接。

4.根据权利要求2或3所述的一种金属试样自动更换系统，其特征在于：

所述的插入通道（102）的宽度与细径区（1012）的直径相同。

5.根据权利要求4所述的一种金属试样自动更换系统，其特征在于：

所述的底板（104）与套管（101）之间的空隙为空置区（106），空置区（106）的高度大于试样（2）中安装区（202）的高度。

6.根据权利要求4所述的一种金属试样自动更换系统，其特征在于：

所述的放置台（3）上设有若干个间隔布置的插孔（301），试样（2）部分插设于插孔（301）内部。

7.根据权利要求6所述的一种金属试样自动更换系统，其特征在于：

所述的放置台（3）下方设有第一直线模组（4），放置台（3）底面与第一直线模组（4）的滑动部连接，所述的插孔（301）沿第一直线模组（4）滑动部的移动方向呈一排布置。

8.根据权利要求7所述的一种金属试样自动更换系统，其特征在于：

所述的试样转运总成包括夹取部（5），夹取部（5）包括两个相对布置的夹爪（501），夹爪（501）的形状为V形，两个夹爪（501）的一端通过转轴（502）进行铰接，另一端敞口布置，通过控制两个夹爪（501）的开合实现对试样（2）的夹取与放置，所述的夹取部（5）的后端设有夹爪位移控制装置，夹爪位移控制装置控制夹取部（5）前后移动以及上下移动。

9.材料抗拉强度检验平台，包括权利要求8所述的一种金属试样自动更换系统以及拉伸试验机（18），其特征在于：

所述的辅助夹具（1）与拉伸试验机（18）的夹具（19）连接，第一直线模组（4）以及夹爪位移控制装置下方共同支撑有安装台（14），安装台（14）与拉伸试验机（18）固定连接。

10.根据权利要求9所述的材料抗拉强度检验平台，其特征在于：

所述的安装台（14）与拉伸试验机（18）之间设有上端敞口布置的试样回收箱（20），试样回收箱（20）低于下方的夹具（19），完成拉伸试验后的试样（2）通过夹取部（5）夹取，并被转运至试样回收箱（20）内部。