CN210037499U - 木材硬度测量装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及木材硬度测量技术领域，公开了木材硬度测量装置，其包括机架、工作台、驱动装置和测量装置，还包括滑动丝杆机构，驱动装置包括动力部和传动部，传动部包括杠杆、滚珠丝杆和滚珠丝杆螺母，转轴固定在机架上，杠杆绕转轴转动，杠杆的一端为连接端并与滚珠丝杆铰接，另一端为作业端并位于测量装置的上方，动力部通过滚珠丝杆螺母带动滚珠丝杆上下运动，滚珠丝杆上下运动带动杠杆转动使作业端压向测量装置或者远离测量装置。本实用新型的滚珠丝杆和滚珠丝杆螺母配合，其结构简单，传动稳定，节省空间；通过转动转动手轮就能实现调节工作台的上下高度，调节非常方便，整体结构简单紧凑，设计巧妙，成本低，测量精度高。
Description
技术领域
本实用新型涉及木材硬度测量技术领域，尤其涉及了木材硬度测量装置。
背景技术
目前常用的硬度测量仪如布氏硬度计都是针对金属的硬度测量，但是木材的硬度与金属的硬度差异很大，用金属的硬度定义和测量方法套用到木材硬度测量不能很好地说明木材的硬度情况。随着木材应用越来越广泛、要求越来越精细，对木材性能特别是力学性能的认知要求也越来越高。目前，关于木材硬度检测的方式大部分还依靠木材力学实验室的设备，其具有笨重且昂贵的特点，使用不便也不利于普及。此类检测装置虽然在测试精度上已经发展的比较成熟，然而也存在体积庞大、成本高的缺点，对于普通用户而言性价比不足。因此急需一种专门用于测量木材硬度的测量仪，以适应木材行业的需求。
中国专利号为CN107247004A设计的木材硬度测量仪，其包括机架，机架顶部固定有垂直向下延伸的第一轴套，第一轴套顶部固定有驱动组件，驱动组件包括减速器，第一轴套内螺纹连接有升降轴，升降轴下端连接有轴杆，轴杆下端部固定有用于测量木材硬度的压头，下轴杆外侧壁上固定有连接板，连接板另一端连接有检测下轴杆移动距离的位移传感器，位移传感器固定在机架上，机架的底部安装有工作台升降装置，工作台升降装置安装在压头正下方。本发明通过单片机控制压头压入木材的速度和深度，并且通过压力传感器测量压头压入木材时的压力，测量过程完全自动化，操作简便。但是其结构较为复杂，生产成本比较高。有鉴于此，申请人致力于设计一款在保证使用精度前提下，可以对木材硬度进行快速检测，同时装置结构简单、体积小、成本低的木材硬度检测装置。
实用新型内容
本实用新型针对现有技术中没有比较适用普通用户进行木材硬度检测的检测设备以及现有木材硬度检测装置的结构比较复杂，成本较高的缺点，提供了一种可以对木材硬度进行快速检测，同时装置结构简单、体积小、成本低的木材硬度检测装置。
为了解决上述技术问题，本实用新型通过下述技术方案得以解决：木材硬度测量装置，包括机架，机架上安装有放置试样的工作台、用于施加载荷的驱动装置和测量装置，还包括用于调节工作台上下移动的滑动丝杆机构，驱动装置包括动力部和传动部，传动部包括杠杆、滚珠丝杆和与滚珠丝杆配合的滚珠丝杆螺母，杠杆的中部连接有转轴，转轴固定在机架上，杠杆绕转轴转动，杠杆的一端为连接端并与滚珠丝杆铰接，另一端为作业端并位于测量装置的上方，动力部通过滚珠丝杆螺母带动滚珠丝杆上下运动，滚珠丝杆上下运动带动杠杆转动使作业端压向测量装置或者远离测量装置。滚珠丝杆的轴向推力通过杠杆放大后作用于测量装置，通过滚珠丝杆和滚珠丝杆螺母配合，其结构简单，传动稳定，节省空间。
作为优选，杠杆设置在机架的上方，滚珠丝杆沿竖直方向设置，动力部包括电动机和减速器，减速器的输入轴与电动机相连，减速器的输出轴与滚珠丝杆螺母通过螺栓固连并带动滚珠丝杆螺母同步转动。减速器用于降低电动机的输出转速，改变动力方向并带动滚珠丝杆螺母同步，从而将动力传输给滚珠丝杆。
作为优选，机架上还安装有直线轴承，滚珠丝杆包括位于下段部分与滚珠丝杆螺母配合的螺纹段和上段部分的光轴，光轴与直线轴承配合并沿直线轴承上下滑动。
作为优选，减速器为蜗轮蜗杆减速器，减速比为1比69，减速器输入轴的轴线方向为水平方向，减速器输出轴的轴线方向为竖直方向。便于将动力传递给滚珠丝杆螺母。
作为优选，作业端到转轴的距离为连接端到转轴距离的十分之一。便于放大滚珠丝杆传递的轴向加载，并将其通过压头作用在试样上。
作为优选，测量装置包括压轴、安装在机架上的压头限位盖、安装在压头限位盖内的复位弹簧，复位弹簧套设在压轴上，复位弹簧的上端抵触在压头限位盖上，下端抵触在机架上；压轴安装在压头限位盖内，机架的下端面上开设有用于压轴下端穿出的第一孔，压头限位盖上开设有用于作业端作用在压轴上的第二孔，作业端的下方固连有压力传感器。滚珠丝杆的轴向推力通过杠杆放大后再经压力传感器加载到试样上，压力传感器能精确测量出木材被压时所受到的力的大小。
作为优选，压力传感器与压轴为活动链接。压力传感器与压轴之间采用活动链接以保证工作时试样与压头中心对准，减少杠杆转动带来的角度变化，从而保证测量精度。
作为优选，压轴的下端设置有压头。压头用于压入木材试样。
作为优选，工作台位于压头的正下方，滑动丝杆机构包括滑动丝杆和与滑动丝杆螺纹配合的转动手轮，机架的底部设置有丝杆座，丝杆座上设置有轴承，转动手轮与轴承的外圈固连，滑动丝杆的下端与丝杆座螺纹配合；转动手轮转动带动滑动丝杆上下运动，工作台设置在滑动丝杆的上端；转动手轮的上方固连有用于对滑动丝杆导向支撑的导套，滑动丝杆沿导套上下运动。滑动丝杆机构结构简单，通过转动转动手轮就能实现调节工作台的上下高度，调节非常方便省力。滑动丝杆机构结构简单，传动稳定；工作台便于观察，工作台上的试样的取放方便。
本实用新型由于采用了以上技术方案，具有显著的技术效果：本实用新型通过滚珠丝杆螺母带动滚珠丝杆上下运动，滚珠丝杆上下运动带动杠杆转动使作业端压向测量装置或者远离测量装置，滚珠丝杆的轴向推力通过杠杆放大后作用于测量装置，从而实现木材试样的测量，滚珠丝杆和滚珠丝杆螺母配合，其结构简单，传动稳定，节省空间；通过设置蜗轮蜗杆减速器，降低了电动机的输出转速，保证了电动机自身的安全，同时改变了动力方向并带动滚珠丝杆螺母同步，从而将动力传递给滚珠丝杆，设计巧妙；通过设置滑动丝杆机构，结构简单，传动稳定，通过转动转动手轮就能实现调节工作台的上下高度，调节非常方便省力；本实用新型整体结构简单紧凑，设计巧妙，且体积小，成本低，测量精度高，非常适用于普通用户测量木材硬度。
附图说明
图1是木材硬度测量装置的结构示意图；
图2是滚珠丝杆的结构示意图；
图3是压头限位盖的结构示意图；
附图中各数字标号所指代的部位名称如下：1—机架、11—转轴、12—直线轴承、13—第一孔、2—工作台、3—滑动丝杆机构、31—滑动丝杆、32—转动手轮、33—丝杆座、34—导套、4—传动部、41—杠杆、411—连接端、412—作业端、42—滚珠丝杆、421—螺纹段、422—光轴、43—滚珠丝杆螺母、5—动力部、51—电动机、52—减速器、6—测量装置、61—压轴、62—压头限位盖、621—第二孔、63—复位弹簧、64—压力传感器、65—压头。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本实用新型作进一步详细描述。
实施例1
木材硬度测量装置，如图所示，包括机架1，机架1上安装有放置试样的工作台2、用于施加载荷的驱动装置和测量装置6，还包括用于调节工作台2上下移动的滑动丝杆机构3，驱动装置包括动力部5和传动部4，传动部4包括杠杆41、滚珠丝杆42和与滚珠丝杆42配合的滚珠丝杆螺母43，杠杆41的中部连接有转轴11，转轴11固定在机架1上，杠杆41绕转轴11转动，杠杆41的一端为连接端411并与滚珠丝杆42铰接，另一端为作业端412并位于测量装置6的上方，动力部5通过滚珠丝杆螺母43带动滚珠丝杆42上下运动，滚珠丝杆42上下运动带动杠杆41转动使作业端412压向测量装置6或者远离测量装置6。滚珠丝杆42的轴向推力通过杠杆41放大后作用于测量装置6，通过滚珠丝杆42和滚珠丝杆螺母43配合，其结构简单，传动稳定，节省空间。
杠杆41设置在机架1的上方，滚珠丝杆42沿竖直方向设置，动力部5包括电动机51和减速器52，减速器52的输入轴与电动机51相连，减速器52的输出轴与滚珠丝杆螺母43通过螺栓固连并带动滚珠丝杆螺母43同步转动。减速器52用于降低电动机51的输出转速，改变动力方向并带动滚珠丝杆螺母43同步，从而将动力传输给滚珠丝杆42。
机架1上还安装有直线轴承12，滚珠丝杆42包括位于下段部分与滚珠丝杆螺母43配合的螺纹段421和上段部分的光轴422，光轴422与直线轴承12配合并沿直线轴承12上下滑动。
减速器52为蜗轮蜗杆减速器52，减速比为1比69，减速器52输入轴的轴线方向为水平方向，减速器52输出轴的轴线方向为竖直方向。便于将动力传递给滚珠丝杆螺母43。
测量装置6包括压轴61、安装在机架1上的压头限位盖62、安装在压头限位盖62内的复位弹簧63，复位弹簧63套设在压轴61上，复位弹簧63的上端抵触在压头限位盖62上，下端抵触在机架1上；压轴61安装在压头限位盖62内，机架1的下端面上开设有用于压轴61下端穿出的第一孔13，压头限位盖62上开设有用于作业端412作用在压轴61上的第二孔621，作业端412的下方固连有压力传感器64。滚珠丝杆42的轴向推力通过杠杆41放大后再经压力传感器64加载到试样上，压力传感器64能精确测量出木材被压时所受到的力的大小。
压轴61的下端设置有压头65。压头65用于压入木材试样。
工作台2位于压头65的正下方，滑动丝杆机构3包括滑动丝杆31和与滑动丝杆31螺纹配合的转动手轮32，机架1的底部设置有丝杆座33，丝杆座33上设置有轴承，转动手轮32与轴承的外圈固连，滑动丝杆31的下端与丝杆座33螺纹配合；转动手轮32转动带动滑动丝杆31上下运动，工作台2设置在滑动丝杆31的上端；转动手轮32的上方固连有用于对滑动丝杆31导向支撑的导套34，滑动丝杆31沿导套34上下运动。滑动丝杆机构3结构简单，通过转动转动手轮32就能实现调节工作台2的上下高度，调节非常方便省力。滑动丝杆机构3结构简单，传动稳定；工作台2便于观察，工作台2上的试样的取放方便。
本实施例中的木材硬度测量装置的结构设计参考了布氏硬度仪，本实用新型还包括用于控制电动机51回转方向的换向开关系统，换向开关系统与电动机51连接，便于进行加、卸载荷；同时还包括用于控制压头65压入深度的位移检测系统，位移检测系统与测量装置6连接，根据木材硬度检测国家标准GB1941-91规定，一般检测是只需设定两种压入深度分别为5.64mm、2.82mm，所以只需在这两种对应的设置设置位移限制。本实施例中的电动机51型号为Y2-632-4。本实用新型在测量木材时，将木材试样放置在工作台2上，用手转动转动手轮32，使转动手轮32转动带动滑动丝杆31上下运动，对工作台2的高度进行调节；启动电动机51和减速器52，调节电动机51转速，减速器52的输出轴转动并带动滚珠丝杆螺母43同步转动，滚珠丝杆螺母43带动滚珠丝杆42向上运动，滚珠丝杆42向上运动带动连接端411向上转动，连接端411向上转动带动工作端向下转动并下压压轴61，压轴61下压带动压头65压入木材试样中，直至压入5.64mm，对于易裂树种木材试样，压头65压入深度为2.82mm，读取压力传感器64的数值；关闭电机和减速器52，转动转动手轮32，使工作台2远离压头65，将木材试样取下，打开换向开关系统和减速器52，使电动机51回转，减速器52带动滚珠丝杆螺母43同步转动，滚珠丝杆螺母43带动滚珠丝杆42向下运动，滚珠丝杆42向下运动带动连接端411向下转动直至杠杆41平衡。
实施例2
木材硬度测量装置，如图所示，本实施例与实施例1的区别之处在于：作业端412到转轴11的距离为连接端411到转轴11距离的十分之一。便于放大滚珠丝杆42传递的轴向加载，并将其通过压头65作用在试样上。
实施例3
木材硬度测量装置，如图所示，本实施例与实施例2的区别之处在于：压力传感器64与压轴61为活动链接。压力传感器64与压轴61之间采用活动链接以保证工作时试样与压头65中心对准，减少杠杆41转动带来的角度变化，从而保证测量精度。
总之，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，凡依本实用新型申请专利范围所作的均等变化与修饰，皆应属本实用新型专利的涵盖范围。
Claims (8)
1.木材硬度测量装置，包括机架(1)，机架(1)上安装有放置试样的工作台(2)、用于施加载荷的驱动装置和测量装置(6)，其特征在于：还包括用于调节工作台(2)上下移动的滑动丝杆机构(3)，驱动装置包括动力部(5)和传动部(4)，传动部(4)包括杠杆(41)、滚珠丝杆(42)和与滚珠丝杆(42)配合的滚珠丝杆螺母(43)，杠杆(41)的中部连接有转轴(11)，转轴(11)固定在机架(1)上，杠杆(41)绕转轴(11)转动，杠杆(41)的一端为连接端(411)并与滚珠丝杆(42)铰接，另一端为作业端(412)并位于测量装置(6)的上方，动力部(5)通过滚珠丝杆螺母(43)带动滚珠丝杆(42)上下运动，滚珠丝杆(42)上下运动带动杠杆(41)转动使作业端(412)压向测量装置(6)或者远离测量装置(6)。
2.根据权利要求1所述的木材硬度测量装置，其特征在于：杠杆(41)设置在机架(1)的上方，滚珠丝杆(42)沿竖直方向设置，动力部(5)包括电动机(51)和减速器(52)，减速器(52)的输入轴与电动机(51)相连，减速器(52)的输出轴与滚珠丝杆螺母(43)通过螺栓固连带动滚珠丝杆螺母(43)同步转动。
3.根据权利要求2所述的木材硬度测量装置，其特征在于：机架(1)上还安装有直线轴承(12)，滚珠丝杆(42)包括位于下段部分与滚珠丝杆螺母(43)配合的螺纹段(421)和上段部分的光轴(422)，光轴(422)与直线轴承(12)配合并沿直线轴承(12)上下滑动。
4.根据权利要求3所述的木材硬度测量装置，其特征在于：减速器(52)为蜗轮蜗杆减速器(52)，减速比为1比69，减速器(52)输入轴的轴线方向为水平方向，减速器(52)输出轴的轴线方向为竖直方向。
5.根据权利要求3所述的木材硬度测量装置，其特征在于：作业端(412)到转轴(11)的距离为连接端(411)到转轴(11)距离的十分之一。
6.根据权利要求1所述的木材硬度测量装置，其特征在于：测量装置(6)包括压轴(61)、安装在机架(1)上的压头限位盖(62)、安装在压头限位盖(62)内的复位弹簧(63)，复位弹簧(63)套设在压轴(61)上，复位弹簧(63)的上端抵触在压头限位盖(62)上，下端抵触在机架(1)上；压轴(61)安装在压头限位盖(62)内，机架(1)的下端面上开设有用于压轴(61)下端穿出的第一孔(13)，压头限位盖(62)上开设有用于作业端(412)作用在压轴(61)上的第二孔(621)，作业端(412)的下方固连有压力传感器(64)，压力传感器(64)与压轴(61)为活动链接。
7.根据权利要求6所述的木材硬度测量装置，其特征在于：压轴(61)的下端设置有压头(65)。
8.根据权利要求7所述的木材硬度测量装置，其特征在于：工作台(2)位于压头(65)的正下方，滑动丝杆机构(3)包括滑动丝杆(31)和与滑动丝杆(31)螺纹配合的转动手轮(32)，机架(1)的底部设置有丝杆座(33)，丝杆座(33)上设置有轴承，转动手轮(32)与轴承的外圈固连，滑动丝杆(31)的下端与丝杆座(33)螺纹配合；转动手轮(32)转动带动滑动丝杆(31)上下运动，工作台(2)设置在滑动丝杆(31)的上端；转动手轮(32)的上方固连有用于对滑动丝杆(31)导向支撑的导套(34)，滑动丝杆(31)沿导套(34)上下运动。
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