一種微扭拉一體化的力學(xué)性能測試的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種微扭拉一體化的力學(xué)性能測試機，其特征在于：其包括機架、力傳感器、微扭矩傳感器、扭絲轉(zhuǎn)角測量組件、上夾頭、下夾頭、扭轉(zhuǎn)伺服電機、拉拔伺服電機、三維平移臺、絲杠螺母組件、伺服控制器、A/D采集卡以及計算機系統(tǒng)；所述微扭矩傳感器由扭絲、支架、矩形框、上扭絲固定塊以及下扭絲固定塊組成，所述扭絲張緊固定在支架上，兩端分別用上扭絲固定塊和下扭絲固定塊壓緊，所述矩形框懸掛固定于扭絲的中部；所述扭轉(zhuǎn)伺服電機設(shè)于三維平移臺上，并與下夾頭相連接；所述拉拔伺服電機設(shè)于三維平移臺上，并與絲杠螺母組件相連接。集微扭拉測量于一體，實現(xiàn)材料的高效率、高精度測量。
【專利說明】一種微扭拉一體化的力學(xué)性能測試機
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及力學(xué)測量裝置，特別涉及一種微扭拉一體化的力學(xué)性能測試機?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]微電子機械系統(tǒng)是集傳感、信息處理和執(zhí)行于一體的集成微系統(tǒng)，已廣泛應(yīng)用于速度傳感器、慣性、壓力傳感器、微型噴氣發(fā)動機、大規(guī)模數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)和微型的生物化學(xué)分析設(shè)備等，應(yīng)用領(lǐng)域還在不斷擴大。目前，各類材料都需要進行一定的力學(xué)檢驗測量，特別是一些微米甚至更細級的材料，如金屬薄膜、纖維等。然而，現(xiàn)在的一些扭拉測量設(shè)備，難以適應(yīng)如此細小的材料測量。另外，目前的一些力學(xué)測量儀器，還不能做到一體化，必須分開測量。
實用新型內(nèi)容
[0003]針對上述不足，本實用新型的目的在于，提供一種結(jié)構(gòu)巧妙并且性能優(yōu)越的微扭拉一體化的力學(xué)性能測試機。
[0004]本實用新型為實現(xiàn)上述目的所采用的技術(shù)方案是:
[0005]一種微扭拉一體化的力學(xué)性能測試機，其特征在于:其包括機架、力傳感器、微扭矩傳感器、扭絲轉(zhuǎn)角測量組件、上夾頭、下夾頭、扭轉(zhuǎn)伺服電機、拉拔伺服電機、三維平移臺、絲杠螺母組件、伺服控制器、A/D采集卡以及計算機系統(tǒng)；所述微扭矩傳感器由扭絲、支架、矩形框、上扭絲固定塊以及下扭絲固定塊組成，所述扭絲張緊固定在支架上，兩端分別用上扭絲固定塊和下扭絲固定塊壓緊，所述矩形框懸掛固定于扭絲的中部；所述扭轉(zhuǎn)伺服電機設(shè)于三維平移臺上，并與下夾頭相連接；所述拉拔伺服電機設(shè)于三維平移臺上，并與絲杠螺母組件相連接。
[0006]所述力傳感器中包含有一拉拔傳感器。通過拉拔傳感器與拉拔伺服電機的配合，可以輕易測出拉拔力度與拉拔長度，從而得出各種拉拔相關(guān)參數(shù)。
[0007]所述為扭矩傳感器的支架通過力傳感器懸掛固定在機架的上端，上夾頭采用扣件的方式連接在矩形框的下端，下夾頭安裝在扭轉(zhuǎn)伺服電機的主軸上，上夾頭與下夾頭用于夾持試樣，扭轉(zhuǎn)伺服電機安裝在三維平移臺上，三維平移臺安裝在絲杠螺母組件上，絲杠螺母組件固定在機架的底部。
[0008]所述伺服控制器分別與扭轉(zhuǎn)伺服電機、拉拔伺服電機相連接。A/D采集卡用于對扭絲轉(zhuǎn)角和軸向拉力的數(shù)據(jù)采集，伺服控制器和A/D采集卡均與計算機系統(tǒng)相連接。
[0009]所述扭絲轉(zhuǎn)角測量組件由一維平移臺、光電位移傳感器以及光靶組成，所述一維平移臺設(shè)于機架的側(cè)面支板上，所述光電位移傳感器安裝在一維平移臺上，所述光靶固定在矩形框和扭絲的連接處，并和扭絲保持在同一平面；并且，所述光靶對著光電位移傳感器的出光口，光電位移傳感器的發(fā)射光束打在光靶上。
[0010]本實用新型的優(yōu)點在于:通過力傳感器、微扭矩傳感器、扭絲轉(zhuǎn)角測量組件、扭轉(zhuǎn)伺服電機、拉拔伺服電機、三維平移臺、絲杠螺母組件、伺服控制器、A/D采集卡以及計算機系統(tǒng)的相互配合,集微扭拉測量于一體,實現(xiàn)材料的高效率、高精度測量。
[0011]下面結(jié)合附圖與【具體實施方式】，對本實用新型進一步說明。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1為本實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]圖2為扭絲轉(zhuǎn)角測量組件示意圖；
[0014]圖3為銅絲(38 μ m)的扭矩一轉(zhuǎn)角曲線圖；
[0015]圖中:1.機架；2.三維移動臺；3.絲杠螺母組件；4.扭轉(zhuǎn)伺服電機；
[0016]5.下夾頭；6.試樣；7.上夾頭；8.支架；9.下扭絲固定塊；
[0017]10.矩形框；11.一維平移臺；12.光電位移傳感器；13.光靶；
[0018]14.扭絲；15.上扭絲固定塊；16.力傳感器；17.伺服控制器；
[0019]18.A/D采集卡；19.計算機系統(tǒng)；20.拉拔伺服電機；21.拉拔傳感器；
[0020]A.激光束；B.光靶初始位置；B'.光靶當(dāng)前位置；C.光點。
【具體實施方式】
[0021]參見圖1，本實施例提供的一種微扭拉一體化的力學(xué)性能測試機，其包括機架1、力傳感器16、微扭矩傳感器、扭絲轉(zhuǎn)角測量組件、上夾頭7、下夾頭5、扭轉(zhuǎn)伺服電機4、拉拔伺服電機20、三維平移臺2、絲杠螺母組件3、伺服控制器17、A/D采集卡18以及計算機系統(tǒng)19 ;所述微扭矩傳感器由扭絲14、支架8、矩形框10、上扭絲固定塊15以及下扭絲固定塊9組成，所述扭絲14張緊固定在支架8上，兩端分別用上扭絲固定塊15和下扭絲固定塊9壓緊，所述矩形框10懸掛固定于扭絲14的中部；所述扭轉(zhuǎn)伺服電機4設(shè)于三維平移臺2上，并與下夾頭5相連接；所述拉拔伺服電機20設(shè)于三維平移臺2上，并與絲杠螺母組件3相連接。
[0022]所述力傳感器16中包含有一拉拔傳感器21。通過拉拔傳感器21與拉拔伺服電機20的配合，可以輕易測出拉拔力度與拉拔長度，從而得出各種拉拔相關(guān)參數(shù)。
[0023]所述為扭矩傳感器的支架8通過力傳感器16懸掛固定在機架I的上端，上夾頭7采用扣件的方式連接在矩形框10的下端，下夾頭5安裝在扭轉(zhuǎn)伺服電機4的主軸上，上夾頭7與下夾頭5用于夾持試樣6，扭轉(zhuǎn)伺服電機4安裝在三維平移臺2上，三維平移臺2安裝在絲杠螺母組件3上，絲杠螺母組件3固定在機架I的底部。
[0024]所述伺服控制器17分別與扭轉(zhuǎn)伺服電機4、拉拔伺服電機20相連接。A/D采集卡18用于對扭絲轉(zhuǎn)角和軸向拉力的數(shù)據(jù)采集，伺服控制器17和A/D采集卡18均與計算機系統(tǒng)19相連接。
[0025]所述扭絲轉(zhuǎn)角測量組件由一維平移臺11、光電位移傳感器12以及光靶13組成，所述一維平移臺11設(shè)于機架I的側(cè)面支板上，所述光電位移傳感器12安裝在一維平移臺11上，所述光靶13固定在矩形框10和扭絲14的連接處，并和扭絲14保持在同一平面；并且，所述光靶13對著光電位移傳感器12的出光口，光電位移傳感器12的發(fā)射光束A打在光靶13上。
[0026]所述的微扭矩傳感器，其彈性元件扭絲14兩端張緊固定在支架8上，大大提高了系統(tǒng)的剛度，作用在試樣6上的扭矩通過上夾頭7和矩形框10直接傳遞給扭絲14，無摩擦阻力矩干擾，測試結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、精確。所述的扭絲轉(zhuǎn)角測量組件，在于采用光學(xué)非接觸的方法測量扭絲的轉(zhuǎn)角，結(jié)構(gòu)簡單，分辨率高，其中靶面13上光點C和扭絲14之間的距離通過調(diào)節(jié)一維平移臺11獲得。所述的上下夾頭7、5，在于采用四頭索咀式圓柱形夾頭，對中性好，其中上夾頭7與矩形框10采用扣件式連接，試樣裝夾方便。所述伺服控制器17用于對扭轉(zhuǎn)伺服電機、拉拔伺服電機的運功控制。A/D采集卡用于對扭絲14轉(zhuǎn)角和軸向拉力的數(shù)據(jù)采集。計算機系統(tǒng)19用于完成測試系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)置，數(shù)據(jù)分析與處理，以及扭矩一轉(zhuǎn)角，拉力一身子等曲線的實時顯示。
[0027]扭矩一轉(zhuǎn)角測試的步驟:
[0028]( I)按照測量要求，截取一定長度無損傷的材料試樣,用軟基材料襯墊粘貼試樣的兩端，完成試樣6的制作。用鑷子將試樣夾持于上夾頭7和下夾頭5之間，并使之處于松弛狀態(tài)。然后，調(diào)節(jié)三維平移臺2的X、Y方向，使上、下夾持點和扭絲14保持在同一軸線。
[0029](2)對試樣6進行扭轉(zhuǎn)加載，當(dāng)試樣6扭轉(zhuǎn)一定角度時，試樣6中的扭矩Τ，通過上夾頭7傳遞給為扭矩傳感器，在T的作用下微扭矩傳感器的平衡位置將發(fā)生偏轉(zhuǎn)，此時，作為扭轉(zhuǎn)彈性元件的扭絲14將提供一反力矩Tw，使得系統(tǒng)重新達到平衡。用扭絲轉(zhuǎn)角測量組件檢測出扭絲14相應(yīng)的轉(zhuǎn)角Θ，根據(jù)力矩平衡得出試樣的扭矩:
[0030]T=Tw=K Θ
[0031]式中，K為扭絲14的扭轉(zhuǎn)彈性系數(shù)，Θ為扭絲14的扭轉(zhuǎn)角。由于矩形框10把扭絲14分成Ip I2兩段，根據(jù)材料力學(xué)知識有
【權(quán)利要求】
1.一種微扭拉一體化的力學(xué)性能測試機，其特征在于:其包括機架、力傳感器、微扭矩傳感器、扭絲轉(zhuǎn)角測量組件、上夾頭、下夾頭、扭轉(zhuǎn)伺服電機、拉拔伺服電機、三維平移臺、絲杠螺母組件、伺服控制器、A/D采集卡以及計算機系統(tǒng)；所述微扭矩傳感器由扭絲、支架、矩形框、上扭絲固定塊以及下扭絲固定塊組成，所述扭絲張緊固定在支架上，兩端分別用上扭絲固定塊和下扭絲固定塊壓緊，所述矩形框懸掛固定于扭絲的中部；所述扭轉(zhuǎn)伺服電機設(shè)于三維平移臺上，并與下夾頭相連接；所述拉拔伺服電機設(shè)于三維平移臺上，并與絲杠螺母組件相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微扭拉一體化的力學(xué)性能測試機,其特征在于:所述力傳感器中包含有一拉拔傳感器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微扭拉一體化的力學(xué)性能測試機，其特征在于:所述伺服控制器分別與扭轉(zhuǎn)伺服電機、拉拔伺服電機相連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微扭拉一體化的力學(xué)性能測試機，其特征在于:所述扭絲轉(zhuǎn)角測量組件由一維平移臺、光電位移傳感器以及光靶組成，所述一維平移臺設(shè)于機架的側(cè)面支板上，所述光電位移傳感器安裝在一維平移臺上，所述光靶固定在矩形框和扭絲的連接處，并和扭絲保持在同一平面；并且，所述光靶對著光電位移傳感器的出光口，光電位移傳感器的發(fā)射光束打在光靶上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微扭拉一體化的力學(xué)性能測試機，其特征在于:絲杠螺母組件上設(shè)有一位移測量反饋裝置。
【文檔編號】G01N19/00GK203432894SQ201320189683
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2013年4月15日 優(yōu)先權(quán)日:2013年4月15日
【發(fā)明者】熊長煒 申請人:東莞職業(yè)技術(shù)學(xué)院