CN201063012Y - 机械强度性能测试仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种机械强度性能测试仪，其包括垂直支撑部分，多段同心圆轴梁，水平支撑部分，样片夹具及负载，该多段同心圆轴梁设置在垂直支撑部分，一测试样片设置在该多段同心圆轴梁上，该样片夹具及负载设置在测试样片下方，该垂直支撑部分及水平支撑部分上分别设置有步进电机及丝杠。本实用新型的机械强度性能测试仪采用新颖的设计理念，集抗拉强度和抗弯强度测试于一体，设计独特的多段同心圆轴梁、样片夹具及负载铜等组成的核心测试机构，能自动实现整个Φ数测试的全过程，使机械强度性能测试更加科学，并大幅度节约了测试成本。

Description

机械强度性能测试仪

【技术领域】

本实用新型涉及一种机械强度性能测试仪，特别是涉及一种全自动的机械强度性能测试仪。

【背景技术】

电极箔是生产铝电解电容器的专用材料，它是在高纯金属铝箔原材料基础上，经电化学腐蚀、化成后达到电解电容器使用技术指标的一种材料，这种材料的质量性能决定着电解电容器的基本技术指标。在电极箔产品质量测试的诸多性能测试项目中，机械强度性能的测试非常重要，其主要包括对铝电极箔抗拉强度和抗弯强度进行试验两个环节。目前国内大部分厂家测试抗拉强度的试验装置采用拉力试验机，测试抗弯强度的试验装置采用折弯机。不但测试设备成本高昂，而且由于测试过程繁琐，需要人工干预而存在工作效率低下的弊端。

【实用新型内容】

本实用新型为了克服上述现有技术的不足，本实用新型提供一种能全自动测试的机械强度性能测试仪。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种机械强度性能测试仪，其包括垂直支撑部分，多段同心圆轴梁，水平支撑部分，样片夹具及负载，该多段同心圆轴梁设置在垂直支撑部分，一测试样片设置在该多段同心圆轴梁上，该样片夹具及负载设置在测试样片下方，该垂直支撑部分及水平支撑部分上分别设置有步进电机及丝杠。

该多段同心圆轴梁包括不同半径尺寸的同心圆轴段

该同心圆轴段的半径尺寸沿远离该垂直支撑部分由粗到细依次变化

该同心圆轴段的半径尺寸分别是10mm、9mm、8mm、7mm、6mm、5mm、4mm、3mm、2mm、1mm。

本实用新型解决进一步技术问题的方案是：该设置在垂直支撑部分上的步进电机及丝杠带动该多段同心圆轴梁上下运动。

本实用新型解决进一步技术问题的方案是：该水平支撑部分设置有负载承载器及工作台，该负载承载器及工作台依次设置在负载下方。

本实用新型解决进一步技术问题的方案是：该设置在水平支撑部分上的步进电机及丝杠带动该负载承载器及工作台沿水平方向移动。

本实用新型解决进一步技术问题的方案是：该垂直支撑部分上设置有上下限位控制单元，防止多段同心圆轴梁的上下运动超出预设值。

本实用新型解决进一步技术问题的方案是：该水平支撑部分上设置有左，右限位控制单元，可限制负载承载器及工作台在步进电机的作用下移动的距离。

本实用新型解决进一步技术问题的方案是：该步进电机由单片机控制其运动，该单片机是ATMEGA16L单片机。

相较于现有技术，本实用新型的有益效果是：本实用新型的机械强度性能测试仪采用新颖的设计理念，集抗拉强度和抗弯强度测试于一体，设计独特的多段同心圆轴梁、样片夹具及负载铜等组成的核心测试机构，能自动实现整个Φ数测试的全过程，使机械强度性能测试更加科学，并大幅度节约了测试成本。

【附图说明】

图1是本实用新型的机械强度性能测试仪的核心结构示意图。

图2是本实用新型的多段同心圆轴梁的结构示意图。

图3是本实用新型的机械强度测试样片示意图。

图4是本实用新型的机械强度性能测试仪的结构示意图。

图5是本实用新型的机械强度性能测试仪的电器控制部分结构示意图。

【具体实施方式】

下面结合附图和实施例对本实用新型的机械强度性能测试仪作进一步说明。

针对现有技术中存在的问题，我们系统、科学地研究了化成箔生产标准和相关行业标准，采集和分析了大量基于传统的拉力试验机和抗弯机测试的实际测试样本和数据；经过对拉力试验机测试抗拉强度的测试规范和折弯机测试抗弯强度的测试规范进行科学分析、判断和综合后，我们大胆创新设计了独特的多段同心圆轴梁、样片夹具及负载铜等组成的核心测试机构，及一套新颖简捷、科学可靠的测试思路。

本实用新型的电极箔机械强度性能测试仪的核心结构如图1所示，其主要包括多段同心圆轴梁、样片夹具、负载铜和支撑机构等部分。

如图2所示，该电极箔机械强度性能测试仪核心结构是承载电极箔片的多段同心圆轴梁。它是由10个不同半径尺寸的同心圆轴段构成，它们的半径由粗到细分别为10mm、9mm、8mm、7mm、6mm、5mm、4mm、3mm、2mm、1mm，如图2所示。其主要功能是实现对电极箔片的机械强度性能进行测试。主要测试参数就是同心圆轴段的半径——Φ数，具体测试方法介绍如下：

在进行机械强度测试前，事先要将待测电极箔冲成120～150mm长、10mm宽的测试样片，如图3所示；

测试时，首先将悬挂一重200g负载的测试样片悬搭于半径为10mm的同心圆轴段上，若箔片不断裂，则移动测试样片使之悬挂于半径为9mm的同心圆轴段上，再测试箔片是否断裂；这样如此反复将箔片从粗到细悬挂于不同半径的同心圆轴段上直到在某圆轴段上箔片发生断裂为止。记录箔片断裂时所在的圆轴段的Φ数并输出相关质量信息。

此测试机构是通过箔片负重来测试抗拉强度；而通过负重的箔片悬挂于不同半径尺寸的圆轴段所造成的不同折弯严酷程度来测试其抗弯强度，即在越小半径的圆轴段进行的抗弯测试越严酷，其最严酷的抗弯测试是在半径为1mm同心圆轴段上进行的。可见，这种抗拉和抗弯测试模拟了铝电解电容生产中电极箔的实际工作状态和工作强度。通过试验验证经其测试通过的电极箔样本应用于铝电解电容器生产中满足所需的技术要求，并呈现出更高的质量品质。与在传统的测试条件下测试通过的电极箔用于生产的情况进行比较，发现此测试方案更加科学、经济和高效。

但通过分析上述的测试过程，我们可注意到整个测试过程均由人为控制，主要包括：即水平运动将负重箔片移到不同半径的圆轴段，向上、向下运动将负重的箔片悬搭于圆轴段，检测在哪个圆轴段箔片断裂，判定箔片质量等等环节。可见实际测试的工作效率非常低下，另外加上工人为了提高测试效率或者职夜班疲劳，往往不按照测试规程来进行操作，则测试结果的准确性就无法保证。如果生产线的工人按照这样的测试结果对生产过程进行控制，那么会造成生产的巨大浪费。

为此，我们研制了全自动电极箔机械强度性能测试仪，利用AVR微处理器实现了对整个测试过程的全自动、智能化控制。

请参阅图4，该机械强度性能测试仪1包括主要包括机械结构和电器控制两大部分。机械结构部分包括工作台11，负载承载器12、多段同心圆轴梁13、丝杠14、导轨15、样片夹具16、负载17以及相关支撑机构。电器控制部分则包括微控制器(未标识)、步进电机21及其控制器(未标识)、旋转编码器26、断箔检测单元22、上限位控制单元23、下限位控制单元24、右限位控制单元25，左限位控制单元27及输入/输出控制单元(未标识)。

该支撑机构分为垂直部分和水平部分，分别配合有垂直设置的步进电机，丝杠以及水平设置的步进电机，丝杠。该多段同心圆轴梁1 3设置在垂直支撑机构且与水平的支撑机构平行。一测试样片30设置在该多段同心圆轴梁13上，样片夹具16夹位该测试样片30，负载17设置在样片夹具16的下面，负载承载器12及工作台11依次设置在负载17下方。

该多段同心圆轴梁13包括10个不同半径尺寸的同心圆轴段，它们的半径由粗到细分别为10mm、9mm、8mm、7mm、6mm、5mm、4mm、3mm、2mm、1mm。

该步进电机21可沿垂直方向运动，而且带动垂直丝杠14将旋转运动转化为垂直直线运动，带动多段同心圆轴梁13和测试样片30进行上下运动；水平方向运动控制的步进电机21将带动水平丝杠14将旋转运动转化为水平直线运动，带动工作台11和负载承载器12进行左右运动。

电器控制部分由ATMEGA16L单片机、步进电机驱动单元、旋转编码器位移检测单元，断箔检测单元，上、下限位控制单元，左、右限位控制单元，图形点阵液晶显示单元，键盘控制单元等构成。

其中步进电机及其驱动单元由步进电机和步进电机驱动器构成，由单片机发出控制方波脉冲信号到步进电机驱动器控制步进电机动作，带动丝杆进行水平和垂直位移运动。

步进电机通过连轴器与旋转编码器连接，其实际运动步数可由旋转编码器检测到并转换成输出脉冲送入单片机处理，以准确测定丝杆运动的绝对位移，防止步进电机误动作造成的测试位移误差，从而实现将样片准确送达到相关同心圆轴段上进行测试的目的。

上、下限位控制单元分别由两个霍尔传感器对多段同心圆轴梁的上下运动进行限位，控制其上下运动范围，防止发生误动作。

左、右限位控制单元分别由两个霍尔传感器对工作台和承载器的左右运动进行限位，控制其左右运动范围，防止发生误动作。

当箔片发生断裂时，负载铜坠落到工作台上，引发工作台上的断箔检测系统动作输出信号到单片机，驱动报警系统发出报警，同时对箔片质量状况进行判断并中文输出相关质量结论信息。

键盘控制单元可通过键盘状态控制步进电机的运动方式，并启动整个箔片机械强度检测工作过程。

图形液晶显示单元可实现中文显示方式，随时显示系统工作状态并给出箔片质量检测结论信息。

该电极箔机械强度性能测试仪的工作过程如下：该电极箔机械强度性能测试仪上电后自动完成复位操作，控制垂直方向的步进电机带动多段同心圆轴梁向下运动复位于下限位，控制水平方向的步进电机带动工作台和承载器向右运动复位于半径为10mm同心圆轴段的正下方。

手动将两端悬挂一重200g负载铜的测试样片悬搭于半径为10mm的同心圆轴段上，此时负载铜被置于承载器中等待测试，按动“测试”按钮，系统进入全自动、智能化测试过程：

多段同心圆轴梁向上运动，使负重样片悬挂于10mm测试段测试一段时间观察是否断裂；若不断裂则多段同心圆轴梁由上向下运动到下限位将负重样片放置于承载器中；待稳定后，控制水平方向的步进电机在旋转编码器准确的位移检测控制下，将带有负重样片的工作台和承载器送达半径为9mm同心圆轴段的正下方；随后多段同心圆轴梁从下向上运动使负重样片处于悬挂测试状态一段时间，若此时负重样片仍不断裂，则如前述工作方式，负重样片将被继续运送到更细的同心圆轴段上进行机械强度性能测试，直到样片断裂负载铜坠落到工作台上被断箔检测系统探测到并发出报警；微控制器根据负重样片断裂时所在的同心圆轴段的位置得到相应Φ数信息，智能判断样片的机械强度性能是否达标，并将相关结论性质量信息显示输出；至此全自动测试过程结束。如要进行下一次的测试，按“复位”按钮，系统将自动复位到初始位置，等待下一次测试。本测试仪也设置了相关控制按键实现手动控制测试过程。

若当样片被运送到最细的同心圆轴段(即半径为1mm)进行测试时，若仍没有发生箔片断裂现象，则箔片被继续向右运送直到圆轴梁的右限位停止。可见此被测样片的机械强度性能十分优越，性能参数-Φ数小于Φ1，同样系统输出相关结论信息。

综上所述，本实用新型的机械强度性能测试仪具有如下的优点：

设计新颖简捷、科学可靠的测试思路，实现了测试过程的科学和高效。

设计独特的多段同心圆轴梁、样片夹具及负载铜等组成的核心测试机构实现集抗拉强度和抗弯强度测试于一体，使机械强度性能测试更加科学，并大幅度节约了测试成本。

采用AVR微处理器实现对整个测试过程的全自动、智能化控制，在不需人为干预的情况下完成测试过程并显示工作状态和测试结论，测试效率和测试质量显著提高。

Claims (10)

1.一种机械强度性能测试仪，其特征在于：其包括垂直支撑部分，多段同心圆轴梁，水平支撑部分，样片夹具及负载，该多段同心圆轴梁设置在垂直支撑部分，一测试样片设置在该多段同心圆轴梁上，该样片夹具及负载设置在测试样片下方，该垂直支撑部分及水平支撑部分上分别设置有步进电机及丝杠。

2.根据权利要求1所述的机械强度性能测试仪，其特征在于：该多段同心圆轴梁包括不同半径尺寸的同心圆轴段。

3.根据权利要求2所述的机械强度性能测试仪，其特征在于：该同心圆轴段的半径尺寸沿远离该垂直支撑部分由粗到细依次变化。

4.根据权利要求3所述的机械强度性能测试仪，其特征在于：该同心圆轴段的半径尺寸分别是10mm、9mm、8mm、7mm、6mm、5mm、4mm、3mm、2mm、1mm。

5.根据权利要求1所述的机械强度性能测试仪，其特征在于：该设置在垂直支撑部分上的步进电机及丝杠带动该多段同心圆轴梁上下运动。

6.根据权利要求1所述的机械强度性能测试仪，其特征在于：该水平支撑部分设置有负载承载器及工作台，该负载承载器及工作台依次设置在负载下方。

7.根据权利要求6所述的机械强度性能测试仪，其特征在于：该设置在水平支撑部分上的步进电机及丝杠带动该负载承载器及工作台沿水平方向移动。

8.根据权利要求1所述的机械强度性能测试仪，其特征在于：该垂直支撑部分上设置有上下限位控制单元，防止多段同心圆轴梁的上下运动超出预设值。

9.根据权利要求1所述的机械强度性能测试仪，其特征在于：该水平支撑部分上设置有左，右限位控制单元，可限制负载承载器及工作台在步进电机的作用下移动的距离。

10.根据权利要求1所述的机械强度性能测试仪，其特征在于：该步进电机由单片机控制其运动，该单片机是ATMEGA16L单片机。

Images