一種瓦楞紙箱戳穿試驗儀的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于測試固體材料的強度特性的儀器領域，尤其涉及一種瓦楞紙箱戳穿試驗儀，克服了傳統(tǒng)試驗儀檢測精度低、穩(wěn)定性差、自動化程度低和安全防護等缺點，結構包括基座，在基座上設置角錐和用于角錐滑行的導軌，所述導軌左端設置向角錐提供動能的加速機構，所述導軌右端間隔設置兩個測速裝置，所述兩個測速裝置之間設置固定試驗樣品的固定夾。本發(fā)明具有良好的精度和穩(wěn)定性，能夠完成對瓦楞紙箱戳穿性能的精確測試，操作界面更加人性化，而且加強了對檢測人員的保護，提高了檢測過程的安全性。
【專利說明】一種瓦楞紙箱戳穿試驗儀

【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于測試固體材料的強度特性的儀器領域，尤其涉及一種瓦楞紙箱戳穿試驗儀。

【背景技術】
[0002]瓦楞紙板的戳穿強度是指以特定形狀的角錐戳穿頭穿過紙板所需的功，屬于動態(tài)強度，是影響瓦楞紙板受到碰撞、擠壓而發(fā)生破損的重要性能指標。目前針對進出口瓦楞紙箱包裝戳穿性能檢測，主要依據(jù)現(xiàn)行中國國家標準GB/T 2679.7-2005《紙板戳穿強度的測定》和我國檢驗檢疫行業(yè)標準SN/T 0262-1993《出口商品運輸包裝瓦楞紙箱檢驗規(guī)程》執(zhí)行。戳穿試驗時，角錐戳穿頭穿透紙板試樣的過程由三個連續(xù)動作組成，即:刺穿、撕裂和彎折。戳穿強度測試數(shù)據(jù)低于標準值，即判定此項目不合格，則此批抽樣產(chǎn)品質(zhì)量即判定為不合格。采用的紙板戳穿強度測試儀一般由擺系試樣夾持裝置、指針刻度盤、角錐體(戳穿頭)、操作系統(tǒng)等部分組成，根據(jù)其功能原理，即在一個特殊形狀的擺體上安裝一個按標準幾何體設計生產(chǎn)的三角棱形角錐，借助擺體的能量使三角錐體穿透試樣時所需的能量。自上世紀90年代至今，傳統(tǒng)瓦楞紙箱戳穿強度測試儀已沿用多年，在檢測過程中存在檢測精度低、穩(wěn)定性差、人為因素影響大、自動化程度低、安全防護不足等缺點，目前在國內(nèi)外相關文獻中尚未見任何關于瓦楞紙箱新型戳穿檢測儀的研發(fā)報道。因此，利用現(xiàn)代控制和偵測技術，通過對傳統(tǒng)紙板戳穿強度測試儀進行重新設計、改進，以提高檢測的精度和穩(wěn)定性，實現(xiàn)檢測結果的客觀化，避免了人工讀數(shù)的誤差，同時也增強了對人員操作的安全防護，是對現(xiàn)有瓦楞紙箱戳穿檢測設備研發(fā)的有益探索，有利于檢測機構提供更為穩(wěn)定、準確、可靠的檢測數(shù)據(jù)，不斷促進我國瓦楞紙箱行業(yè)整體質(zhì)量提升。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為克服傳統(tǒng)瓦楞紙箱戳穿檢測設備存在的檢測精度低、穩(wěn)定性差、自動化程度低和安全防護等方面不足，本發(fā)明旨在提供一種檢測精度高、操作簡單、自動化程度高、安全防護的瓦楞紙箱戳穿儀。
[0004]本發(fā)明解決上述技術問題的技術方案如下:
一種瓦楞紙箱戳穿試驗儀，包括基座，在基座上設置角錐和用于角錐滑行的導軌，所述導軌左端設置向角錐提供動能的加速機構，所述導軌右端間隔設置兩個測速裝置，所述兩個測速裝置之間設置固定試驗樣品的固定夾。固定夾與導軌垂直設置，確保角錐運動方向與實驗樣品垂直。實驗時，操作員可以根據(jù)測速裝置測出的角錐穿過樣品前后的速度，已知角錐質(zhì)量，可計算得出穿過樣品所需要的功，進一步得出樣品的戳穿強度。
[0005]進一步的，所述角錐包括錐頭、垂直機械固定塊和水平連接塊，所述錐頭背部與水平連接塊為固定連接，所述水平連接塊底部與垂直機械固定塊為固定連接，所述垂直機械固定塊與導軌為滑動連接。錐頭和水平連接塊可以采用螺紋連接方式固定，便于更換磨損的錐頭。
[0006]進一步的，所述垂直機械固定塊底部設有凸臺限位件，所述基座上設有與凸臺限位件卡位連接配合的機械限位銷。
[0007]進一步的，所述測速裝置由2個位移傳感器構成，所述2個位移傳感器之間間隔設置。
[0008]進一步的，加速機構包括兩個反向旋轉(zhuǎn)的摩擦輪和旋轉(zhuǎn)電機，所述旋轉(zhuǎn)電機通過齒輪與摩擦輪轉(zhuǎn)動連接，所述摩擦輪套設橡膠套，所述摩擦輪與水平連接塊為夾接連接。旋轉(zhuǎn)電機高速旋轉(zhuǎn)帶動摩擦輪旋轉(zhuǎn)再帶動角錐運動。
[0009]進一步的，所述兩個摩擦輪底部設有同步運動反饋器，所述同步運動反饋器包括編碼器、脈沖計數(shù)器、制動器和報警器。摩擦輪旋轉(zhuǎn)時帶動編碼器輸出脈沖，脈沖計數(shù)器計量單位時間內(nèi)脈沖數(shù)量，系統(tǒng)MCU比較兩個摩擦輪在單位時間內(nèi)的脈沖數(shù)量是否一致，如果偏差超過允許范圍即關閉電機，同時啟動制動器并發(fā)出聲光報警。
[0010]進一步的，所述旋轉(zhuǎn)電機為高速直流無刷電機設置。直流無刷電機軸向旋轉(zhuǎn)帶動摩擦輪實現(xiàn)轉(zhuǎn)速最高達3000rpm、扭矩50N的高速運動，可以給角錐提供最高60J的初始動倉泛。
[0011]進一步的，所述加速機構和測速裝置通過信號線連接控制終端，所述控制終端包括用于控制加速機構能量的控制器、用于接受測速裝置信號的采集器、分析信號的處理器。實驗過程中，控制終端中的控制器中設有控制電路，可以調(diào)控電機的轉(zhuǎn)速，同時采集器可以自動采集測速裝置的信號，信號輸送到處理器中進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化和分析得出角錐速度和戳穿能量，進一步得出紙板戳穿強度，操作員可以從顯示屏中直觀地看出實驗數(shù)據(jù)。
[0012]進一步的，所述基座上設置頂罩，所述頂罩上設置透蓋板，所述蓋板上設置拉手，所述導軌一端部設置防護板。防護板與導軌垂直設置，可以使角錐能量損失最大化。
[0013]本發(fā)明的原理是:角錐在兩個高速反向旋轉(zhuǎn)的摩擦輪擠壓下加速，沿導軌導向迅速射向待測紙箱，在角錐運動方向上，待測紙箱的兩端，分別安裝2對位移傳感器，將自動偵測角錐的速度，從而獲得角錐戳穿紙箱前、后角錐的速度，并通過處理器實現(xiàn)數(shù)字化顯示，由此可檢測出瓦楞紙箱戳穿強度值。摩擦輪的轉(zhuǎn)速由旋轉(zhuǎn)電機控制，旋轉(zhuǎn)電機轉(zhuǎn)速通過控制器控制，摩擦輪與角錐接觸后將旋轉(zhuǎn)運動變換成直線運動，角錐初始速度與摩擦輪的線速度相等，角錐在導軌的導向下迅速向待測紙板射出。通過測量紙板同側(cè)2個傳感器的信號時間差，測量出角錐運動速度，由于角錐質(zhì)量是固定的，從而處理器可計算出角錐的瞬時能量值。
[0014]本發(fā)明的有益效果如下:
1.加速機構和導軌配合，可以實現(xiàn)角錐高速直線運動，將傳統(tǒng)的勢能轉(zhuǎn)化為動能的過程變成直接動能的碰撞形式，減少了能量損耗；
2.同步運動反饋器的設置，主要偵測2個摩擦輪運動速度的一致性，用于保障角錐初始射出方向與目標保持垂直，減少滑軌兩側(cè)阻力差異帶來的動能損失；
3.每組位移傳感器不斷偵測角錐的實時位移變化，確保了角錐速度測量的精確性；
4.導軌的設置，引導角錐作直線運動，確保角錐錐頭軸向與紙板平面始終呈垂直角度，保證戳穿效果；
5.凸臺限位件和限位銷的設置，實現(xiàn)限位件和限位銷的限位卡死，避免角錐速度過快滑出導軌，造成不必要的損失； 6.位移傳感器和加速機構與控制終端配合連接，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)記錄、角錐速度控制等的自動化，整個測量過程減少了人為因素的干擾，檢測結果也更為準確；
7.導軌末端安裝防護板，吸收角錐剩余能量，保證操作人員的安全。
[0015]綜上所述，本發(fā)明采用了新型能量傳遞機構和末端能量偵測裝置，實現(xiàn)對瓦楞紙箱戳穿強度測試的自動化控制和數(shù)字化測量，同時具有自動校對功能和雙重安全保護裝置，克服了傳統(tǒng)瓦楞紙箱戳穿儀必須人工手動操作、結果穩(wěn)定性差、易受人為因素影響、安全防護不足等缺陷；整個實驗過程安全可控，操作界面更加人性化，減少了人為干擾和機械損耗，能夠更加準確客觀地獲取實驗數(shù)據(jù)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為本發(fā)明的結構示意圖；
圖2為本發(fā)明平面結構示意圖；
圖3為角錐結構示意圖；
圖4為加速機構結構示意圖；
圖5本發(fā)明局部結構示意圖；
其中:1.頂罩；2.固定夾拉手；3.固定夾；4.位移傳感器；5.拉手；6.蓋板；7.角維；71.水平連接塊；72.錐頭；73.垂直機械固定塊；8.凸臺限位件；9.摩擦輪；10.角錐運行管；11.齒輪；12.旋轉(zhuǎn)電機；13.同步運動反饋器；14.導軌；15.門板；16.基座；17.防護板；18.限位銷；19.控制終端；20.滑塊。

【具體實施方式】
[0017]以下將結合附圖，對本發(fā)明作進一步闡述。
[0018]實施例1，如圖1和2所示，一種瓦楞紙箱戳穿試驗儀，結構包括基座16、控制終端19、角錐7、向角錐提供動能的加速機構和用于角錐滑行的導軌14?；?6上設置頂罩1，在頂罩I上設置透蓋板6，該蓋板6和頂罩I為鉸接連接，在蓋板6上設置拉手5，便于操作者翻開蓋板6進行維修和操作。頂罩I正面安裝夾絲玻璃觀察窗。頂罩I將整個基座16完全封閉，這樣既能有效防止角錐脫軌傷人，又能觀察頂罩I內(nèi)的實驗狀況。導軌14上方設置角錐運行管道10，用于罩住角錐7，確保角錐7運行環(huán)境不受風力的外界因素影響，同時避免角錐脫離導軌14。導軌14表面設置滑塊20，滑塊20與導軌14為滑動連接，在導軌14右側(cè)固定連接2個測速裝置，一前一后間隔設置。每個測速裝置由2個位移傳感器4構成，兩個位移傳感器4之間設置一定距離。位移傳感器4在間距1.0cm的定值長度內(nèi)實現(xiàn)1000 Hz的連續(xù)掃描，不斷偵測角錐7的實時位移變化，確保了角錐實時能量測量的精確性。在2組位移傳感器4中間設置固定試驗樣品的固定夾3，固定夾3上設置固定夾拉手
2。如圖3所示，角錐7由錐頭72、垂直機械固定塊73和水平連接塊71構成，錐頭72的背部與水平連接塊71利用螺絲固定，水平連接塊71底部與垂直機械固定塊73焊接固定。垂直機械固定塊73與滑塊20螺紋連接，使得整個角錐7可沿著導軌滑行，同時也可以拆卸。如圖4所示,加速機構由兩個反向旋轉(zhuǎn)的摩擦輪9、旋轉(zhuǎn)電機12和同步運動反饋器13構成，摩擦輪9外套設有橡膠套。橡膠套的設置，增大了摩擦輪與水平連接塊71側(cè)面粗糙紋理的摩擦力，確保不會發(fā)生打滑現(xiàn)象。如圖3所示，旋轉(zhuǎn)電機12與齒輪11 一起組成同步機構，驅(qū)動兩個摩擦輪9反向轉(zhuǎn)動，保證其速度同步。角錐7尾部的水平連接塊71為桿狀，放置于兩個摩擦輪9之間，兩個摩擦輪9之間的間隔略小于水平連接塊71的直徑，使得水平連接塊71可以夾在兩個摩擦輪9之間，在水平連接塊71與摩擦輪9壁之間產(chǎn)生一定的壓力。兩個摩擦輪9底部設有同步運動反饋器13，可采用霍爾效應磁敏式傳感器，包括編碼器、脈沖計數(shù)器、制動器和報警器。同步運動反饋器能偵測2個摩擦輪的速度是否一致，如摩擦輪發(fā)生錯位，設備自動停止運轉(zhuǎn)，并發(fā)出聲光報警。加速機構和位移傳感器4通過信號線連接控制終端19，該控制終端19包括用于控制加速機構能量的控制器、用于接受傳感信號的采集器、分析信號的處理器和顯示屏?？刂破骺梢酝ㄟ^改變加速機構中的電機的電壓，來調(diào)節(jié)電機轉(zhuǎn)速，從而得到不同的角錐初始速度。位移傳感器4的輸出輸入電壓與采集器連接，采集器收集位移傳感器4的信號并輸入到處理器中分析。顯示屏與處理器電連接，可直觀看到處理器的數(shù)字化結果。
[0019]上述中的旋轉(zhuǎn)電機可以選用瑞典沃馬德高速直流無刷電機，最高轉(zhuǎn)速可達2000?3000 rpm,最大扭矩50?80N，能完全滿足檢測標準要求?？刂平K端中的處理器，可采用華北工控股份有限公司生產(chǎn)的型號為MITX-6936的工業(yè)觸控電腦，采集器采用電壓信號采集模塊。位移傳感器采用光電位移傳感器，由日本神視SUNX公司設計生產(chǎn)，該感應器用面檢測方式，反應速度可達80 μ S，有效保證檢測準確性。導軌可采用防塵不銹鋼潤滑導軌，該種導軌摩擦系數(shù)低，靜態(tài)安全系數(shù)高。同步運動反饋器可采用霍爾效應磁敏式傳感器。
[0020]實施例2，如圖5所示，該實施例是建立在實施例1的基礎上，在垂直機械固定塊73底部設置凸臺限位件8，同時在基座16上設有與凸臺限位件8卡位連接配合的機械限位銷18。導軌14 一端部設置防護板17。防護板17、定位銷18以及角錐運行管道10三者配合，確保了角錐7脫離導軌傷人，實驗操作更加安全。
[0021]實驗時，將待測瓦楞紙板夾持在固定夾中，再手動將角錐的水平連接塊尾部滑入兩個摩擦輪中，錐頭朝向待測瓦楞紙板，啟動控制終端，輸入實驗條件數(shù)據(jù)，旋轉(zhuǎn)電機啟動，實驗開始，控制終端將自動分析和記錄實驗數(shù)據(jù)，獲取測試結果。
【權利要求】
1.一種瓦楞紙箱戳穿試驗儀，包括基座(16)，其特征在于，在基座(16)上設置角錐(7)和用于角錐滑行的導軌(14)，所述導軌(14)左端設置向角錐提供動能的加速機構，所述導軌(14)右端間隔設置兩個測速裝置，所述兩個測速裝置之間設置固定試驗樣品的固定夾(3)。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種瓦楞紙箱戳穿試驗儀，其特征在于，所述角錐(7)包括錐頭(72)、垂直機械固定塊(73)和水平連接塊(71)，所述錐頭(72)背部與水平連接塊(71)為固定連接，所述水平連接塊(71)底部與垂直機械固定塊(73 )為固定連接，所述垂直機械固定塊(73)與導軌(14)為滑動連接。
3.根據(jù)權利要求2所述的一種瓦楞紙箱戳穿試驗儀，其特征在于，所述垂直機械固定塊(73)底部設有凸臺限位件(8)，所述基座(16)上設有與凸臺限位件(8)卡位連接配合的機械限位銷(18)。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種瓦楞紙箱戳穿試驗儀，其特征在于，所述測速裝置由2個位移傳感器(4)構成，所述2個位移傳感器(4)間隔設置。
5.根據(jù)權利要求1所述的一種瓦楞紙箱戳穿試驗儀，其特征在于，加速機構包括兩個反向旋轉(zhuǎn)的摩擦輪(9 )和旋轉(zhuǎn)電機(12)，所述旋轉(zhuǎn)電機(12)通過齒輪(11)與摩擦輪(9 )轉(zhuǎn)動連接，所述摩擦輪(9)套設橡膠套，所述摩擦輪(9)與水平連接塊(71)為夾接連接。
6.根據(jù)權利要求5所述的一種瓦楞紙箱戳穿試驗儀，其特征在于，所述兩個摩擦輪(9)底部設有同步運動反饋器(13)，所述同步運動反饋器(13)包括編碼器、脈沖計數(shù)器、制動器和報警器。
7.根據(jù)權利要求5所述的一種瓦楞紙箱戳穿試驗儀，其特征在于，所述旋轉(zhuǎn)電機(12)為高速直流無刷電機設置。
8.根據(jù)權利要求4所述的一種瓦楞紙箱戳穿試驗儀，其特征在于，所述加速機構和位移傳感器(4)通過信號線連接控制終端(19)，所述控制終端(19)包括用于控制加速機構能量的控制器、用于接受傳感信號的采集器、分析信號的處理器。
9.根據(jù)權利要求1所述的一種瓦楞紙箱戳穿試驗儀，其特征在于所述基座(16)上設置頂罩(1)，所述頂罩(I)上設置透蓋板(6)，所述蓋板(6)上設置拉手(5)，所述導軌(14) 一端部設置防護板(17)。
【文檔編號】G01N3/30GK104483212SQ201410814075
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年12月24日 優(yōu)先權日:2014年12月24日
【發(fā)明者】萬旺軍 申請人:中華人民共和國蕭山出入境檢驗檢疫局