CN212904232U - 一种便携式谷物籽粒力学性能快速测试装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种便携式谷物籽粒力学性能快速测试装置，包括机箱、气动夹取机构和机械系统，其中机械系统、气动夹取机构安装在机箱上，机械系统包括机架、夹具、位置开关及传感器与运动部分；气动夹取机构包括执行气缸机构及机械爪、上气缸机构与下气缸机构；机箱整体为L形，包括控制面板、右面板、后面板、电池仓盖板、上盖板、左面板、小前面板、下面板与大前面板，控制面板、后面板、电池仓盖板、上盖板、下面板和大前面板都是矩形板，左面板和右面板的形状都为L形板，左面板和右面板分别垂直安装在下面板左、右两侧。

Description

一种便携式谷物籽粒力学性能快速测试装置

技术领域

本实用新型涉及一种力学性能快速测试装置，尤其涉及一种针对谷物籽粒的便携式力学性能快速测试装置。

背景技术

随着谷物联合收获装备的应用与推广，籽粒在收获过程中破损的问题越来越受到关注。由于材料的破损与其力学性能直接相关，因此有学者进行了一系列关于籽粒力学性能与收获破碎率的研究。研究表明籽粒的最大压缩破碎力、显性弹性模量与籽粒压缩破碎过程中吸收的能量会显著影响籽粒在收获中的破碎率。据此可以建立籽粒力学性能与籽粒破碎率的模型进而对籽粒的收获破碎率进行预测。因此，在实际的收获过程中，可以通过测量籽粒的力学性能推测出相应的籽粒破碎率，进而确定合适的收获时机。

目前大部分研究使用万能试验机对籽粒的力学性能进行测量。但是万能试验机体积较大而且质量较大，所以力学性能测试需要先在田间取样然后送至指定机构检测，测试过程复杂。此外，万能试验机价格昂贵且需要操作者进行相关的培训才可操作，所以其难以进行推广应用。为了满足实际生产的需求，本实用新型提出了一种便携、简便并且价格较低的谷物籽粒力学性能快速测试装置。

实用新型内容

为实现本实用新型之目的，采用以下技术方案予以实现：

一种谷物籽粒力学性能快速测试装置，包括机箱、气动夹取机构、机械系统与控制单元，其中机械系统、气动夹取机构和控制系统安装在机箱上，机械系统包括机架、夹具、位置开关及传感器与运动部分；气动夹取机构包括执行气缸机构及机械爪、上气缸机构与下气缸机构；控制单元用于控制谷物籽粒力学性能快速测试装置的工作。

所述的谷物籽粒力学性能快速测试装置，其中：机箱整体为L形，包括控制面板、右面板、后面板、电池仓盖板、上盖板、左面板、小前面板、下面板与大前面板，控制面板、后面板、电池仓盖板、上盖板、下面板和大前面板都是矩形板，左面板和右面板的形状都为L形板，左面板和右面板分别垂直安装在下面板左、右两侧，小前面板和后面板分别垂直安装在下面板前、后两侧，且分别与左面板和右面板连接，大前面板垂直安装在左面板与右面板的竖直壁之间，控制面板安装在左面板和右面板的水平壁的上部，上盖板安装在左面板和右面板的竖直壁的上部，后面板安装在左面板和右面板的竖直壁的后部。

所述的谷物籽粒力学性能快速测试装置，其中：控制面板边缘上的通孔与前面板边缘的翻边上的通孔对齐后装入螺钉使控制面板与前面板连接；前面板边缘的翻边上设有槽结构，装有橡胶密封条；右面板与左面板下部都开有多个长方孔，下面板的边缘设置的多个长方体凸起插入在所述长方孔中；后面板开有长方孔；后面板上还开有电池安装孔，电池仓盖板安装在电池安装孔上。

所述的谷物籽粒力学性能快速测试装置，其中：下面板下表面设有多条有肋板，下面板上表面设有安装槽结构，用于安装机械系统。

所述的谷物籽粒力学性能快速测试装置，其中：夹具、位置开关及传感器与运动部分安装在机架上，其中机架包括上支撑板、下支撑板、一根拨杆与两根导杆，上支撑板长度方向上的两边各开有一个通孔，两根导杆各插入在一个通孔中；拨杆包括套筒和从套筒向两侧对称延伸前杆和后杆，套筒套在一根导杆上；上支撑板在两个通孔中间的位置设有电机安装孔，电机安装孔周围设有多个连接通孔。

所述的谷物籽粒力学性能快速测试装置，其中：运动部分包括步进电机、圆环、止推轴承、联轴器、丝杠、丝杠螺母、直线轴承与中间板，步进电机的主轴朝下插入在上支撑板的电机安装孔中，步进电机上部的减速器与上支撑板上表面连接，螺钉从下往上插入连接通孔后与减速器上的固定螺纹孔紧固，联轴器头部依次穿过止推轴承与圆环的中间孔后与步进电机的输出轴连接，圆环与上支撑板下表面接触，止推轴承与联轴器的轴肩结构接触；丝杠从下向上插入联轴器的内孔中；丝杠螺母通过其螺纹孔与丝杠连接，丝杠螺的凸缘上围绕螺纹孔开有多个与其轴线平行的通孔，所述通孔与中间板上对应的的通孔对齐后通过螺栓进行紧固和连接，中间板安装在丝杠螺母下部，中间板两侧各设有一个通孔，直线轴承内孔穿过导杆，直线轴承插入中间板的通孔中并与其进行过盈配合连接，中间板中间部分开有垂直通孔，用于使丝杠通过。

所述的谷物籽粒力学性能快速测试装置，其中：位置开关及传感器包括称重传感器与两个位置开关，其中称重传感器连接在下支撑板上表面的凸台结构上，凸台结构设置在下支撑板上表面的中部，称重传感器的下螺钉与下支撑板的螺纹孔螺纹连接，两根导杆上在中间板上部和下部的位置各安装有一个位置开关，导杆穿过位置开关的通孔。

所述的谷物籽粒力学性能快速测试装置，其中：夹具包括上压缩板与下压缩板，上压缩板的上环面与中间板下表面的内凹的环面结构进行配合连接，上环面上设有一圈通孔，与下表面的一圈通孔对齐后通过螺栓进行连接，下压缩板通过螺纹孔与称重传感器的上表面的螺钉结构进行连接。

所述的谷物籽粒力学性能快速测试装置，其中：执行气缸机构及机械爪，包括机械爪与气缸及安装部件,气缸及安装部件包括气缸安装箱体、执行气缸、活塞杆、气缸安装螺母与气缸安装板；活塞杆安装在执行气缸中，且活塞杆的头部从气缸的前端螺纹段伸出后连同前端螺纹段穿过气缸安装板的安装孔，螺母与气缸的前端螺纹端连接，气缸安装板的安装孔周围设有多个通孔，气缸安装箱体内壁的衬板结构上对应的设有多个螺纹孔，螺钉穿过通孔拧入螺纹孔。

所述的谷物籽粒力学性能快速测试装置，其中：机械爪包括销钉导轨板、平行四边形机构与夹取末端,销钉导轨板为十字形结构，在其十字分支的一个末端焊接有圆柱形结构，圆柱形结构与活塞杆头部连接，销钉导轨板十字的四个分支分别开有槽，平行四边形机构包括四个结构相同的连杆，相邻的两个连杆枢轴连接，每根连杆的两端都分别设有一个圆形通孔，四根连杆两端的圆形通孔两两对齐且连杆交叠放置构成四边形机构，交叠后形成了四对通孔组，且第一通孔组与第二通孔组相对，第三通孔组与第四通孔组相对；夹取末端包括两根夹杆与两个橡胶带圈，夹杆呈L形，在其短边上设有两个圆形通孔，在其长边的一端设有向下弯折与夹杆垂直的后板，后板的两侧各设有一个侧板，橡胶带圈环绕两侧板与后板；每个短边的两个通孔分别插入一个连接销钉；上触发销钉从上往下穿过第一通孔组后插入销钉导轨板前部的槽中，且上触发销钉的下底面与槽的下底面平齐，下触发销钉从下往上插入销钉导轨板后部的槽中后穿过第二通孔组，且销钉上端面与孔上面平齐，两个短边的两个连接销钉分别插入两个夹取末端的两根夹杆短边上的两个通孔且销钉上端与通孔上端对齐，第一短边外侧的连接销钉插入销钉导轨板左侧的槽中，内侧的连接销钉通过孔第三通孔组后插入销钉导轨板左侧的槽中，内侧的连接销钉通过第四通孔组后插入销钉导轨板右侧的槽中，外侧连接销钉插入销钉导轨板右侧的槽中。

所述的谷物籽粒力学性能快速测试装置，其中：上气缸机构包括气缸安装螺母、气缸安装板、活塞杆、上气缸；气缸安装板为U型板状件，底板设有安装孔，两壁设有翻边，翻边设有多个通孔，活塞杆安装在气缸中，且活塞杆的头部从气缸的前端螺纹段伸出后连同前端螺纹段穿过气缸安装板的安装孔，螺母与气缸的前端螺纹段连接以使气缸紧固连接在气缸安装板；左面板10上安装有一个内衬板，且内衬板垂直安装在左面板上，气缸安装板的多个通孔与左面板的内衬板上对应的多个螺纹孔对齐，从通孔装入螺钉后拧入螺纹孔使气缸安装板；活塞杆的头部冲下设置。

所述的谷物籽粒力学性能快速测试装置，其中：下气缸机构包括气缸安装螺母、气缸安装板、活塞杆、下气缸；气缸安装板为U型板状件，底板设有安装孔，两壁设有翻边，翻边设有多个通孔，活塞杆安装在气缸中，且活塞杆的头部从气缸的前端螺纹段伸出后连同前端螺纹段穿过气缸安装板的安装孔，螺母与气缸的前端螺纹端连接以使气缸紧固连接在气缸安装板；气缸安装板的通孔与下面板上的多个对应的螺纹孔对齐，从通孔装入螺钉后拧入螺纹孔使气缸安装板安装在下面板上，活塞杆的头部冲上设置。

附图说明

图1为本实用新型总体的等轴测结构示意图；

图2a为本实用新型机箱的外部等轴测示意图；

图2b为本实用新型机箱的内部等轴测示意图；

图2c1为本实用新型小前面板后视图；

图2c2为本实用新型小前面板右视图；

图2c3为本实用新型小前面板上视图；

图2d为本实用新型大前面板示意图；

图3为本实用新型机械系统的整体等轴测结构示意图；

图4a为本实用新型机械系统中的机架部分等轴测结构示意图；

图4b为本实用新型机械系统中的机架部分上视图；

图4c为本实用新型机械系统中的机架部分左视图；

图5a为本实用新型机械系统中的运动部分爆炸视图的等轴测示意图；

图5b为本实用新型机械系统中的运动部分正视图；

图6为本实用新型机械系统中的传感器与限位开关的等轴测示意图；

图7为本实用新型机械系统中夹具部分的等轴测示意图；

图8为本实用新型机械系统在机箱中的安装示意图；

图9为本实用新型的气动夹取机构的整体示意图；

图10为本实用新型的气动夹取机构中的执行气缸与安装部件及机械爪示意图；

图11为本实用新型的气动夹取机构中的执行气缸及安装部件示意图；

图12a为本实用新型的气动夹取机构中的机械爪示意图；

图12b为本实用新型的机械爪中的销钉导轨板

图12c1为本实用新型的机械爪中的平行四边形机构主视图

图12c2为本实用新型的机械爪中的平行四边形机构右视图

图12d1为本实用新型的机械爪中的平行四边形机构俯视图

图12d2为本实用新型的机械爪中的平行四边形机构立体图

图12e1为本实用新型的机械爪中的夹取末端主视图

图12e2为本实用新型的机械爪中的夹取末端左视图

图12f1为本实用新型的机械爪中的夹取末端上视图

图12f2为本实用新型的机械爪中的夹取末端等轴测视图

图13为本实用新型气动夹取机构在机箱中的安装示意图；

图14为本实用新型气动夹取机构中的上气缸机构在机箱中的安装示意图；

图15为本实用新型气动夹取机构中的下气缸机构在机箱中的安装示意图；

图16为本实用新型气动夹取机构中的上气缸机构与下气缸机构与机械系统中的连接示意图；

图17为本实用新型气动夹具的气路示意图；

图18为本实用新型控制单元结构示意图；

图19a为本实用新型其他元件之一的图安装示意图；

图19b为本实用新型其他元件之二的安装示意图；

图20为本实用新型气动夹具工作示意图。

具体实施方式

下面结合附图1-20对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。

如图1所示，谷物籽粒力学性能快速测试装置包括机箱1、控制单元2、机械系统3，气动夹取机构4。

如图2a-图2d所示，机箱1整体为L形，包括控制面板5、右面板6、后面板7、电池仓盖板8、上盖板9、左面板10、小前面板11、下面板12与大前面板13。其中控制面板5、后面板7、电池仓盖板8、上盖板9、下面板12和大前面板13都是矩形板，左面板10和右面板6的形状都为L形板，左面板10和右面板6分别垂直安装在下面板12左、右两侧，小前面板11和后面板7分别垂直安装在下面板12前、后两侧，且分别与左面板10和右面板6连接，大前面板 13垂直安装在左面板10与右面板6的竖直壁之间，控制面板5安装在左面板10 和右面板6的水平壁的上部，上盖板9安装在左面板10和右面板6的竖直壁的上部，后面板7安装在左面板10和右面板6的竖直壁的后部。控制面板5边缘上的通孔5.3与前面板11边缘的翻边上的通孔11.2对齐后装入螺钉，使控制面板5与前面板11连接；前面板11边缘的翻边上设有槽结构11.3，装入橡胶密封圈，使控制面板5和前面板11的连接处密封；机箱其他面板采取相同方法进行连接和密封；右面板6与左面板10下部都开有多个长方孔6.1，用下面板12 的边缘设置的多个长方体凸起12.1插入在所述长方孔6.1中，使右面板6和左面板10承受部分来自下面板12的载荷；后面板7开有长方孔7.1，用于安装气动夹取机构4，长方孔7.1周围开有槽结构7.3，用于放入橡胶圈来达到密封效果；后面板7上还开有电池安装孔，电池仓盖板8安装在电池安装孔上，电池仓盖板8可以单独安装与拆卸，便于电池的维修与更换；上盖板9开有多个长条形槽口9.1，便于系统的散热，右面板6、左面板10与后面板7均设有多条长条形槽口结构，用于散热；左面板10开有方孔10.4，用于安装电源开关，左面板10 还开有方孔10.5，数据线可以通过方孔10.5与机箱内的电路板电连接，用于对控制单元2编程；小前面板11开有方孔11.1，可使SD卡通过；下面板12下表面设有多条有肋板12.2，所述肋板结构12.2用于承受机械系统3的载荷，下面板12上表面设有安装槽结构12.4，用于安装机械系统3，大前面板下部开有方孔13.1，作为样品进出测试区域的通道。

如图3所示，机械系统3包括机架14、夹具15、位置开关及传感器16与运动部分17，夹具15、位置开关及传感器16与运动部分17安装在机架14上。其中机架14如图4a-图4c所示，包括上支撑板18、下支撑板19、一根拨杆20与两根导杆21，上支撑板18长度方向上的两边各开有一个通孔18.4，两根导杆 21各插入在一个通孔18.4中，以使导杆21与上支撑板18连接，上支撑板的两侧壁各开有一个螺纹孔18.1，与通孔18.4垂直贯通，螺纹孔18.1装入螺钉后锁紧导杆21，下支撑板19与导杆20采用与上支撑板18相同的连接与紧固方式；拨杆20包括套筒20.2和从套筒向两侧对称延伸的两根杆，分别是前杆20.3和后杆20.4，前杆20.3与后杆20.4之间的夹角为钝角，套筒20.2开有通孔，可使一根导杆21通过，拨杆20的套筒20.2侧面开有螺纹孔20.1，其与通孔20.2 垂直贯通，装入螺钉使拨杆20锁紧在导杆21上；上支撑板18在两个通孔18.4 中间的位置设有电机安装孔18.3，电机安装孔周围设有多个连接通孔18.2。

运动部分如图5a图5b所示，包括步进电机22、圆环23、止推轴承24、联轴器25、丝杠26、丝杠螺母27、直线轴承28与中间板29，步进电机22的主轴朝下插入在上支撑板18的电机安装孔18.3中，步进电机22上部的减速器22.1 与上支撑板18上表面进行连接，将螺钉从下往上插入连接通孔18.2后与减速器 22.1上的固定螺纹孔进行紧固，联轴器25头部依次穿过止推轴承24与圆环23 的中间孔23.1后与步进电机22的输出轴22.2连接，圆环23与上支撑板18下表面接触，止推轴承24与联轴器25的轴肩结构25.3接触，在装配预紧力的作用下，联轴器25的轴肩与上支承板18夹紧圆环23与止推轴承24，圆环23侧面有通孔23.2，该通孔23.2与联轴器25侧面上的上螺纹孔25.2在装配时对准，通孔23.2可使螺钉通过，螺钉通过螺纹孔25.2后与步进电机22的输出轴上铣出的平台22.2抵接，限制输出轴22.2相对于联轴器的内孔25.2发生相对运动以传递扭矩，丝杠26从下向上插入联轴器25的内孔25.2中，联轴器25侧面还开有下螺纹孔25.4，下螺纹孔25.4与通孔25.2垂直贯通，螺钉通过下螺纹孔25.4之后与丝杠26上端铣出的平面接触，限制丝杠26相对于联轴器内孔25.2 的相对运动以传递扭矩，丝杠螺母27通过其螺纹孔27.1与丝杠26连接，丝杠螺母27的凸缘上围绕螺纹孔27.1开有多个与其轴线平行的通孔27.2，通孔27.2 与中间板29上对应的通孔对齐后通过螺栓进行紧固和连接，中间板29安装在丝杠螺母26下部，中间板29两侧各设有一个通孔29.2，直线轴承28内孔穿过导杆21，直线轴承28插入中间板29的通孔29.2中并与其进行过盈配合连接，中间板29中间部分开有垂直通孔29.4，可使丝杠26通过以增加中间板29的有效行程。

位置开关及传感器的安装如图6所示，位置开关及传感器包括称重传感器 30与两个位置开关31，其中称重传感器30连接在下支撑板19上表面的凸台结构19.1上，凸台结构19.1设置在下支撑板19上表面的中部，其横截面为圆型，凸台结构19.1经过了精加工以保证称重传感器30和下支承板19连接后的垂直度，凸台结构19.1中部设有一个螺纹孔19.2，称重传感器29内部设有电桥电路，当其受到轴向载荷时，可以输出相应的电压信号，称重传感器30上表面和下表面同轴的各设有一个螺钉30.1，称重传感器30的下螺钉30.1与下支撑板 19的螺纹孔19.2进行螺纹连接，两根导杆21上在中间板29的上部和下部的位置各安装有一个位置开关31，导杆21穿过位置开关31的通孔31.2进行连接，位置开关31侧面设有紧固旋钮30.1，拧紧紧固旋钮31.1则紧固旋钮31.1的螺纹头顶挤导杆则可使位置开关31锁紧在导杆21上。

如图7所示为夹具14的结构示意图，包括上压缩板32与下压缩板33，上压缩板的上环面32.1与中间板29下表面的内凹的环面结构29.5进行配合连接，上环面32.1上设有一圈通孔32.2，与29下表面的一圈通孔29.3对齐后通过螺栓进行连接，下压缩板33通过螺纹孔33.1与称重传感器30的上表面的螺钉结构30.1进行连接。

如图8所示为机械系统3与机箱1的安装连接示意图，机械系统3的下支承板19装入下面板12的槽结构12.4中，所述槽结构12.4是设有安装槽的板状件，通过焊接或者螺栓连接等方式固定在下面板12上，安装槽的形状大小与下压缩板18的形状大小相配合，下支承板19安装在安装槽中，且下支承板19的上表面低于板状件的上表面或与之平齐，两个盖板12.5盖在下支承板19上，分别位于称重传感器30的两侧，盖板12.5上的通孔12.6与槽结构12.4上的螺纹孔 12.7对齐，通过螺钉进行紧固连接；机械系统3的上支撑板18与左面板10的凹槽结构10.3进行配合连接，机械系统3与右面板6以相同的方式与右面板的凹槽结构进行连接，所述凹槽结构10.3为板状件，一端设有开口槽，与开口槽相对的一端焊接或者通过螺栓连接的方式固定在左面板10和右面板6上，两个凹槽结构的开口槽相对设置，上支撑板17的两侧分别插入在左面板10和右面板 6的凹槽结构的开口槽中，开口槽的两个槽壁都开有安装孔，支撑板17上相应的设有螺纹孔，通过螺栓固定连接开口槽与支撑板17。

如图9所示为气动夹取机构4的整体示意图，包括执行气缸机构及机械爪 34、上气缸机构35与下气缸机构36。

如图10所示为执行气缸机构及机械爪34，包括机械爪37与气缸及安装部件38。如图11所示，气缸及安装部件38包括气缸安装箱体39、执行气缸40、活塞杆41、气缸安装螺母42与气缸安装板43。活塞杆41安装在执行气缸40 中，且活塞杆41的头部从执行气缸40的前端螺纹段40.2伸出后连同前端螺纹 40.2段穿过气缸安装板43的安装孔43.1，螺母42与执行气缸40的前端螺纹 40.2端连接以使气缸紧固连接在气缸安装板43上，气缸安装板43的安装孔43.1 周围设有多个通孔43.2，气缸安装箱体39内壁的衬板结构上对应的设有多个螺纹孔39.2，螺钉穿过通孔43.2拧入螺纹孔39.2，使气缸安装板43紧固连接在气缸安装箱体39上。

如图12a-12f2所示，机械爪37包括销钉导轨板44、平行四边形机构45与夹取末端46。销钉导轨板44为十字形结构，在其十字分支的一个末端焊接有圆柱形结构，圆柱的端面开有螺纹孔44.1，与活塞杆41头部的螺纹端螺纹连接，销钉导轨板44十字的四个分支分别开有槽44.2、44.3、44.4、44.5，平行四边形机构45由连杆46、连杆47、连杆48与连杆49构成，四个连杆结构相同，相邻的两个连杆枢轴连接，每根连杆在中间部分弯折使该连杆分为相互平行的上段和下段，且上段和下段在竖直方向上的距离为连杆板材的厚度，连杆的两端都分别设有一个圆形通孔，四根连杆两端的圆形通孔两两对齐且连杆交叠放置构成四边形机构，交叠后形成了四对通孔组46.1、47.1、48.1和49.1，且第一通孔组 46.1与第二通孔组48.1相对，第三通孔组47.1与第四通孔组49.1相对；夹取末端46包括两根夹杆52与两个橡胶带圈53，夹杆52呈L形，在其短边52.4 上设有两个圆形通孔52.5与52.6，在其长边的一端设有向下弯折与夹杆52垂直的后板52.2，后板52.2的两侧各设有一个侧板52.1与52.3，两侧板52.1 与52.3互相平行，两侧板52.1与52.3从夹杆52的长边向外凸出且与后板52.2 垂直，两侧板52.1与52.3与后板52.2构成缺口结构，橡胶带圈53环绕在缺口结构四周，橡胶带圈53两边分别粘接在两侧板52.1与52.3上，橡胶带圈53 可以在缺口一边向内凹陷，实现对样品的包裹与夹紧；每个短边52的两个通孔分别插入一个连接销钉54、55、56、57，连接销钉54、55、56、57与上触发销钉50与下触发销钉实现对销钉导轨板44、平行四边形机构45与夹取末端的连接与定位，上触发销钉50从上往下穿过第一通孔组46.1后插入销钉导轨板前部的槽44.4中且上触发销钉50的下底面与槽44.4的下底面平齐，下触发销钉51 从下往上插入销钉导轨板后部的槽44.2中后穿过第二通孔组48.1，且销钉51 上端面与孔48.1上面平齐，两个短边的两个连接销钉(54、55)、(56、57)分别插入两个夹取末端的两根夹杆52短边上的两个通孔且销钉上端与通孔上端对齐，外侧的连接销钉54插入销钉导轨板左侧的槽44.5中，内侧的连接销钉55 通过孔第三通孔组47.1后插入销钉导轨板左侧的槽44.5中，内侧的连接销钉 56通过第四通孔组49.1 49.1后插入销钉导轨板右侧的槽44.3中，外侧连接销钉57插入销钉导轨板右侧的槽44.3中，连接销钉54与55和连接销钉56与57 分别在槽44.5和槽44.3中做直线往复运动，使得夹取末端46平行于水平面地夹取样品或释放样品。

如图13所示为执行气缸机构34与机箱1的连接示意图，将机械爪37由外向内从后面板7的长方孔7.1插入机箱1中，气缸安装箱体36设置在后面板7 外部，且其上的通孔36.1与后面板7上的螺纹孔7.3对接，装入螺钉使气动夹取机构4安装在后面板7上。

如图14所示为上气缸机构35的安装示意图，其包括气缸安装螺母58、气缸安装板59、活塞杆60、上气缸61。气缸安装板59为U型板状件，底板设有安装孔，两壁设有翻边，翻边设有多个通孔59.1，活塞杆60安装在上气缸61 中，且活塞杆60的头部从上气缸61的前端螺纹段伸出后连同前端螺纹段穿过气缸安装板59的安装孔，螺母58与上气缸61的前端螺纹段连接以使气缸紧固连接在气缸安装板59上。左面板10上安装有一个内衬板10.1，且内衬板10.1通过焊接或者螺纹连接的方式垂直安装在左面板10上，气缸安装板59的多个通孔59.1与左面板10的内衬板10.1上对应的多个螺纹孔10.2对齐，从通孔59.1 装入螺钉后拧入螺纹孔10.2，使气缸安装板59安装在左面板10上，安装时，活塞杆50的头部冲下设置。

如图15所示为下气缸机构36的安装示意图，其包括气缸安装螺母62、气缸安装板63、活塞杆、下气缸64。气缸安装板63为U型板状件，底板设有安装孔，两壁设有翻边，翻边设有多个通孔63.1，活塞杆安装在下气缸64中，且活塞杆的头部从下气缸64的前端螺纹段64.1伸出后连同前端螺纹段64.1穿过气缸安装板63的安装孔，螺母62与下气缸64的前端螺纹端64.1连接以使气缸紧固连接在气缸安装板63上。气缸安装板63的通孔63.1与下面板12上的多个对应的螺纹孔12.3对齐，从通孔63.1装入螺钉后拧入螺纹孔12.3中，使气缸安装板63安装在下面板12上，安装时，活塞杆的头部冲上设置。

如图16所示为上气缸61和下气缸64与机箱系统的连接示意图，气缸活塞杆60与机械系统3中的中间板29的槽孔结构29.1连接，在中间板29两侧分别通过螺母紧固，下气缸64与中间板28以相同方式连接。在测试过程中，中间板 29向下运动或者向上运动，因此使上气缸61与下气缸64中产生正负气压。如图17所示为气动夹具的气路示意图，上气缸61的下孔61.2与执行气缸40的下孔40.5通过导管65连接，上气缸61的上孔61.3与执行气缸40的上孔40.6 通过导管68连接，下气缸64的上孔64.2与执行气缸40的下孔40.4通过导管 66连接，下气缸64的下孔64.3与执行气缸40的孔上40.3通过导管67连接，在中间板29向下运动时，导管68与导管67中为正压，同时导管65与导管66 中为负压，因此执行气缸40会带动机械爪37缩回同时取得并且放入样品，相反的，当中间板29向上运动时，机械爪37伸出同时夹取然后释放测试完成后的样品。

如图18所示为控制单元的示意图，其中包括上行按钮69、测试按钮70、下行按钮71、电路板72、铜柱73、数据卡模块74、模数转换模块75、总控板76、显示屏77与紧急按钮78。控制面板5上设有多个通孔5.1，电路板72上安装有多个带螺纹孔的铜柱73，将铜柱73上的螺纹孔与控制面板5上的通孔5.1对齐后，从通孔5.1向铜柱73的螺纹孔装入螺钉，使电路板安装在控制面板下部，数据卡模块74上的通孔74.1、模数转换模块75上的通孔75.1、总控板76上的通孔76.1可以装入螺丝后与电路板72上对应的螺纹孔进行连接，显示屏77直接安装在总控板76上，通过电气引脚连接，上行按钮69、测试按钮70、下行按钮71与紧急按钮安装在控制面板5上且设置在控制面板上部。

如图19a、19b所示为测试装置其他部件的安装示意图，其中包括步进电机驱动器79和电池盒80，步进电机安装板7.7为矩形且在两端设有U型槽，步进电机安装板7.6通过焊接或者螺纹连接的方式垂直连接在后面板7的内侧，步进电机驱动器79放置在步进电机安装板上，使用螺栓穿过步进电机驱动器79的U 型槽79.1与步进电机驱动器安装板7.6的U型槽77，然后使用螺母紧固使得步进电机驱动器79安装在步进电机驱动器安装板7.6上，电池盒安装板7.4为矩形且通过焊接或者螺纹连接的方式垂直连接在后面板7的内侧，电池盒80安装在电池安装板7.4上，电池盒下粘贴双面胶使其与电池安装板7.4粘接，后面板开有矩形孔7.8用以使电池盒穿过，矩形孔7.8周围设有多个螺纹孔7.10，电池仓盖板8为矩形且在四周边缘设有多个通孔8.1，将多个通孔8.1和多个螺纹孔7.10对齐后装入螺钉使电池仓盖板安装8连接在后面板7上，矩形孔7.8周围设有槽结构7.9，在槽结构7.9中装入橡胶圈使得电池仓盖板8与后面板7的连接处密封。

本实用新型的工作方式如下：

机械系统的工作方式如下：在步进电机22的驱动下，联轴器25进行旋转运动，进而带动丝杠26旋转，之后丝杠26的旋转运动转化为丝杠螺母27在竖直方向的直线运动，进而带动中间板29在竖直方向运动；中间板29带动与其连接的上压缩板32运动，测试样品放置与上压缩板32与下压缩板33中间，因此当上压缩板32向下运动可以压缩样品，下压缩板33可以将测试样品受到的载荷传递给称重传感器30，称重传感器30可以将载荷信号转化为电压信号然后传递给控制单元2进行处理；位置开关31可以使中间板29在固定的行程内运动，若中间板29触发位置开关31，则位置开关31会将出发信号传递给控制单元2，控制单元2会暂停中间板29的运动并且显示位置开关31被触发的信息，当称重传感器30测得的载荷超过其额定量程的80％时，为保护称重传感器不被损坏，控制单元2会暂停中间板29的运动并且显示载荷过大的信息。

气动夹具部分的工作过程如图10～图17及图20所示，下气缸64与下气缸 64的活塞杆与中间板29连接，因此在中间板29的运动过程中，会使下气缸64 与上气缸61中产生正压或负压，下气缸64与上气缸61都与执行气缸40通过导管连接，因此将正负压强传递给执行气缸40，执行气缸40则推动机械爪37伸出或者缩回，测试开始时，机械爪37位于控制面板5上准备夹取测试样品，然后中间板29向下运动，下气缸64与上气缸61将正负气压传递给执行气缸40 然后使机械爪37收回，如图20(1)所示，在这一过程中，上触发销钉50会与拨杆20的前杆20.3接触，前拨杆20.3前端为三角形结构20.6，上触发销钉50 在三角形结构20.6的拨动下，使平行四边形机构45动作进而使机械爪末端46 相向运动进而夹紧样品，如图20(2)所示，机械爪37继续收回，上触发销钉 50会越过三角形结构20.6，如图20(3)所示，当机械爪37进一步收回，下触发销钉51与拨杆20的后杆20.4接触，后杆20.4前端为三角形结构20.5，下触发销钉51在三角形结构20.5的拨动下，使平行四边形机构45动作使机械爪末端46相背运动进而释放样品，使之处于下压缩板33与上压缩板32之间，如图20(4)所示，当中间板29继续向下运动压缩样品时，下触发杆51会越过三角形结构20.5，当中间板29完成压缩测试返回时，机械爪37则会伸出，如图 20(5)所示，在机械爪37伸出的过程中，下触发销钉51在三角形结构20.5 的拨动下，使平行四边形机构45动作进而使执行末端46相对运动夹紧完成测试的样品，机械爪37继续伸出，如图20(6)所示，下触发销钉51越过三角形结构20.5，机械爪37继续伸出，如图20(7)所示，上触发销钉50在三角形结构 20.6的拨动下，使平行四边形机构45动作进而使执行末端46相背运动释放完成测试的样品，机械爪37继续伸出，如图20(8)所示，上触发销钉51越过三角形结构20.6，至此完成一次测试的工作循环。

控制单元2的工作过程如图18所示，开始测试时按下下行按钮71使上压缩板下行接近测试样品，然后释放下行按钮71，按下测试按钮70，模数转换模块 75将从称重传感器30得到的信号进行处理然后发送到总控板76中，总控板76 将数据显示在显示屏77上并且将其存储在数据卡模块74中，紧急按钮78可以暂停机械系统的运动用于处理紧急情况。

Claims (10)

1.一种谷物籽粒力学性能快速测试装置，包括机箱、气动夹取机构和机械系统，其中机械系统、气动夹取机构安装在机箱上，其特征在于：机械系统包括机架、夹具、位置开关及传感器与运动部分；气动夹取机构包括执行气缸机构及机械爪、上气缸机构与下气缸机构；机箱整体为L形，包括控制面板、右面板、后面板、电池仓盖板、上盖板、左面板、小前面板、下面板与大前面板，控制面板、后面板、电池仓盖板、上盖板、下面板和大前面板都是矩形板，左面板和右面板的形状都为L形板，左面板和右面板分别垂直安装在下面板左、右两侧，小前面板和后面板分别垂直安装在下面板前、后两侧，且分别与左面板和右面板连接，大前面板垂直安装在左面板与右面板的竖直壁之间，控制面板安装在左面板和右面板的水平壁的上部，上盖板安装在左面板和右面板的竖直壁的上部，后面板安装在左面板和右面板的竖直壁的后部。

2.根据权利要求1所述的谷物籽粒力学性能快速测试装置，其特征在于：控制面板边缘上的通孔与前面板边缘的翻边上的通孔对齐后装入螺钉使控制面板与前面板连接；前面板边缘的翻边上设有槽结构，装有橡胶密封条；右面板与左面板下部都开有多个长方孔，下面板的边缘设置的多个长方体凸起插入在所述长方孔中；后面板开有长方孔；后面板上还开有电池安装孔，电池仓盖板安装在电池安装孔上。

3.根据权利要求2所述的谷物籽粒力学性能快速测试装置，其特征在于：下面板下表面设有多条有肋板，下面板上表面设有安装槽结构，用于安装机械系统。

4.根据权利要求1所述的谷物籽粒力学性能快速测试装置，其特征在于：夹具、位置开关及传感器与运动部分安装在机架上，其中机架包括上支撑板、下支撑板、一根拨杆与两根导杆，上支撑板长度方向上的两边各开有一个通孔，两根导杆各插入在一个通孔中；拨杆包括套筒和从套筒向两侧对称延伸前杆和后杆，套筒套在一根导杆上；上支撑板在两个通孔中间的位置设有电机安装孔，电机安装孔周围设有多个连接通孔。

5.根据权利要求4所述的谷物籽粒力学性能快速测试装置，其特征在于：运动部分包括步进电机、圆环、止推轴承、联轴器、丝杠、丝杠螺母、直线轴承与中间板，步进电机的主轴朝下插入在上支撑板的电机安装孔中，步进电机上部的减速器与上支撑板上表面连接，螺钉从下往上插入连接通孔后与减速器上的固定螺纹孔紧固，联轴器头部依次穿过止推轴承与圆环的中间孔后与步进电机的输出轴连接，圆环与上支撑板下表面接触，止推轴承与联轴器的轴肩结构接触；丝杠从下向上插入联轴器的内孔中；丝杠螺母通过其螺纹孔与丝杠连接，丝杠螺的凸缘上围绕螺纹孔开有多个与其轴线平行的通孔，所述通孔与中间板上对应的通孔对齐后通过螺栓进行紧固和连接，中间板安装在丝杠螺母下部，中间板两侧各设有一个通孔，直线轴承内孔穿过导杆，直线轴承插入中间板的通孔中并与其进行过盈配合连接，中间板中间部分开有垂直通孔，用于使丝杠通过。

6.根据权利要求1所述的谷物籽粒力学性能快速测试装置，其特征在于：位置开关及传感器包括称重传感器与两个位置开关，其中称重传感器连接在下支撑板上表面的凸台结构上，凸台结构设置在下支撑板上表面的中部，称重传感器的下螺钉与下支撑板的螺纹孔螺纹连接，两根导杆上在中间板上部和下部的位置各安装有一个位置开关，导杆穿过位置开关的通孔。

7.根据权利要求1所述的谷物籽粒力学性能快速测试装置，其特征在于：夹具包括上压缩板与下压缩板，上压缩板的上环面与中间板下表面的内凹的环面结构进行配合连接，上环面上设有一圈通孔，与下表面的一圈通孔对齐后通过螺栓进行连接，下压缩板通过螺纹孔与称重传感器的上表面的螺钉结构进行连接。

8.根据权利要求1所述的谷物籽粒力学性能快速测试装置，其特征在于：执行气缸机构及机械爪包括机械爪与气缸及安装部件,气缸及安装部件包括气缸安装箱体、执行气缸、活塞杆、气缸安装螺母与气缸安装板；活塞杆安装在执行气缸中，且活塞杆的头部从气缸的前端螺纹段伸出后连同前端螺纹段穿过气缸安装板的安装孔，螺母与气缸的前端螺纹端连接，气缸安装板的安装孔周围设有多个通孔，气缸安装箱体内壁的衬板结构上对应的设有多个螺纹孔，螺钉穿过通孔拧入螺纹孔。

9.根据权利要求8所述的谷物籽粒力学性能快速测试装置，其特征在于：机械爪包括销钉导轨板、平行四边形机构与夹取末端,销钉导轨板为十字形结构，在其十字分支的一个末端焊接有圆柱形结构，圆柱形结构与活塞杆头部连接，销钉导轨板十字的四个分支分别开有槽，平行四边形机构包括四个结构相同的连杆，相邻的两个连杆枢轴连接，每根连杆的两端都分别设有一个圆形通孔，四根连杆两端的圆形通孔两两对齐且连杆交叠放置构成四边形机构，交叠后形成四对通孔组，且第一通孔组与第二通孔组相对，第三通孔组与第四通孔组相对；夹取末端包括两根夹杆与两个橡胶带圈，夹杆呈L形，在其短边上设有两个圆形通孔，在其长边的一端设有向下弯折与夹杆垂直的后板，后板的两侧各设有一个侧板，橡胶带圈环绕两侧板与后板；每个短边的两个通孔分别插入一个连接销钉；上触发销钉从上往下穿过第一通孔组后插入销钉导轨板前部的槽中，且上触发销钉的下底面与槽的下底面平齐，下触发销钉从下往上插入销钉导轨板后部的槽中后穿过第二通孔组，且销钉上端面与孔上面平齐，两个短边的两个连接销钉分别插入两个夹取末端的两根夹杆短边上的两个通孔中且销钉上端与通孔上端对齐，第一短边的外侧的连接销钉插入销钉导轨板左侧的槽中，内侧的连接销钉通过孔第三通孔组后插入销钉导轨板左侧的槽中，第二短边的内侧的连接销钉通过第四通孔组后插入销钉导轨板右侧的槽中，外侧连接销钉插入销钉导轨板右侧的槽中。

10.根据权利要求9所述的谷物籽粒力学性能快速测试装置，其特征在于：上气缸机构包括气缸安装螺母、气缸安装板、活塞杆、上气缸；气缸安装板为U型板状件，底板设有安装孔，两壁设有翻边，翻边设有多个通孔，活塞杆安装在气缸中，螺母与上气缸的前端螺纹段连接以使上气缸紧固连接在气缸安装板上；左面板上安装有一个内衬板，且内衬板垂直安装在左面板上，气缸安装板的多个通孔与左面板的内衬板上对应的多个螺纹孔对齐，从通孔装入螺钉后拧入螺纹孔，活塞杆的头部冲下设置；下气缸机构包括气缸安装螺母、气缸安装板、活塞杆、下气缸；气缸安装板为U型板状件，底板设有安装孔，两壁设有翻边，翻边设有多个通孔，活塞杆安装在下气缸中，且活塞杆的头部从下气缸的前端螺纹段伸出后连同前端螺纹段穿过气缸安装板的安装孔，螺母与下气缸的前端螺纹端连接以使下气缸紧固连接在气缸安装板上；气缸安装板的通孔与下面板上的多个对应的螺纹孔对齐，从通孔装入螺钉后拧入螺纹孔使气缸安装板安装在下面板上，活塞杆的头部冲上设置。

Images