專利名稱：智能化鉛筆橡皮頭拉力測力儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型發(fā)明屬于制筆行業(yè)測試鉛筆橡皮頭拉力的一種新型專用儀器。
目前制筆行業(yè)普遍使用標(biāo)準(zhǔn)砝碼測量橡皮頭拉力。其方法是在鉛筆橡皮頭一端吊一標(biāo)準(zhǔn)砝碼，然后起吊鉛筆并開始計(jì)時10秒，觀察橡皮頭是否脫落。這種測量方法依靠人工操作，人為影響因素多，觀察誤差大，而且在起吊瞬間產(chǎn)生附加的沖擊力，改變了卡箍和橡皮頭之間夾著能力的動態(tài)特性，從而造成測量精度低，重復(fù)性差。
本實(shí)用新型的目的是從徹底改變現(xiàn)有測量方法，配合微計(jì)算機(jī)技術(shù)，提高測量精度和適應(yīng)性出發(fā)，為制筆行業(yè)提供一種精度高、適應(yīng)性強(qiáng)的智能化鉛筆橡皮頭拉力測試儀器。
本實(shí)用新型的內(nèi)容是采用小量程懸梁式荷重傳感器將被測力轉(zhuǎn)換成電壓信號，由微計(jì)算機(jī)采集和處理，提高測量精度；用小型萬向接桿和萬向卡具，保證標(biāo)準(zhǔn)砝碼重心或外加拉力與傳感器懸梁垂直，使被測力在傳遞過程中不失真；由微計(jì)算機(jī)控制直流電機(jī)，均勻加力，避免人工操作施加的沖擊；由微計(jì)算機(jī)控制同步電機(jī)驅(qū)動擺頭，模擬人手擦涂橡皮動作。
以下結(jié)合
本實(shí)用新型的技術(shù)特征圖1、本實(shí)用新型基本結(jié)構(gòu)示意圖；圖2、本實(shí)用新型測量系統(tǒng)原理框圖。
智能化鉛筆橡皮頭拉力測力儀如圖1所示。它包括一個橡皮頭拉力采樣裝置、一個模擬人手擦涂橡皮裝置和一個微計(jì)算機(jī)測量系統(tǒng)，其特征是由上卡具〔3〕、拉力繩〔4〕、萬向接桿〔5〕、小量程懸梁式荷重傳感器〔6〕、直流電機(jī)〔10〕、同步電機(jī)〔11〕、擺頭〔12〕，夾具〔13〕、托盤〔15〕、標(biāo)準(zhǔn)砝碼〔1〕、下卡具〔2〕和微計(jì)算機(jī)系統(tǒng)〔7〕主要部件組成。
各部件連接方式是把上卡具〔3〕，通過拉力繩〔4〕和小型萬向接桿〔5〕與傳感器〔6〕懸梁軸線垂直連接，同時在托盤〔15〕上安裝了緊固螺釘〔14〕，以便在測量不同狀態(tài)的力值(包括標(biāo)準(zhǔn)力值或最大力值)時，利用緊固螺釘〔14〕改變標(biāo)準(zhǔn)砝碼〔1〕和托盤〔15〕的相對狀態(tài)，由此組成小運(yùn)動慣量拉力采樣裝置。筆桿〔B〕為夾具〔13〕所固定，橡皮頭〔A〕扦入擺頭〔12〕，夾具〔13〕和擺頭〔12〕的相對位置確保橡皮頭〔A〕軸線和筆桿〔B〕軸線形成30°夾角，由此組成模擬人手擦涂橡皮裝置。通過微計(jì)算機(jī)系統(tǒng)〔7〕控制直流電機(jī)〔10〕，經(jīng)減速器〔9〕、絲杠〔8〕和托盤〔15〕連接，組成托盤〔15〕的下降速度控制和數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)。同時通過微計(jì)算機(jī)系統(tǒng)〔7〕還控制同步電機(jī)〔11〕，驅(qū)動擺頭〔12〕，組成模擬人手擦涂橡皮裝置控制系統(tǒng)。
使用本實(shí)用新型測力儀時，分成測量標(biāo)準(zhǔn)力值、最大力值和模擬擦涂動作三種工作方式。在測量力值工作方式下，圖1中的被測樣筆筆桿〔B〕和橡皮頭〔A〕分別被夾持在下卡具〔2〕和上卡具〔3〕上，通過拉力繩〔4〕、萬向接桿〔5〕與傳感器〔6〕連接。在測量標(biāo)準(zhǔn)力值時，微計(jì)算機(jī)系統(tǒng)〔7〕控制直流電機(jī)〔10〕、經(jīng)減速器〔9〕、絲杠〔8〕帶動托盤〔15〕按予先整定的速度下降。當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)砝碼〔1〕脫離托盤〔15〕的瞬間，由微計(jì)算機(jī)系統(tǒng)〔7〕定時采集傳感器〔6〕的輸出信號并進(jìn)行處理后輸出測量結(jié)果。在測量最大力值時，用緊固螺釘〔14〕將標(biāo)準(zhǔn)砝碼〔1〕固定在托盤〔15〕上。在微計(jì)算機(jī)系統(tǒng)〔7〕控制下，托盤〔15〕勻速下降，當(dāng)橡皮頭脫落的瞬間，由微計(jì)算機(jī)系統(tǒng)〔7〕采集傳感器〔6〕的輸出信號，進(jìn)行處理后輸出。在模擬擦涂動作工作方式下，圖1中的被測樣筆筆桿〔B〕被夾具〔13〕所夾持，并使橡皮頭〔A〕與擺頭〔12〕保持一定的接觸壓力。在微計(jì)算機(jī)系統(tǒng)〔7〕的控制下，同步電機(jī)以每秒1轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速驅(qū)動擺頭，扭擺予定次數(shù)后自動停止。
微計(jì)算機(jī)測量系統(tǒng)原理框圖如圖2所示它由穩(wěn)壓電源〔7.1〕、傳感器〔6〕、前置放大器〔7.3〕、A／D轉(zhuǎn)換器〔7.4〕、微計(jì)算機(jī)〔7.5〕、直流電機(jī)控制驅(qū)動接口〔7.2〕、同步電機(jī)控制驅(qū)動接口〔7.7〕和微型打印機(jī)〔7.6〕組成。利用微計(jì)算機(jī)〔7.5〕的鍵盤輸入必要的控制信息后，直流電機(jī)在微計(jì)算機(jī)〔7.5〕的控制下，驅(qū)動托盤勻速下降，傳感器〔6〕將橡皮頭拉力轉(zhuǎn)變成電壓信號，經(jīng)前置放大器〔7.3〕、A／D轉(zhuǎn)換器〔7.4〕，由微計(jì)算機(jī)〔7.5〕采集和處理，自動扣除傳感器和電路漂移，顯示標(biāo)準(zhǔn)砝碼或橡皮頭脫落時的力值，并經(jīng)微型打印機(jī)〔7.6〕打印輸出。在微計(jì)算機(jī)〔7.5〕控制下，同步電機(jī)驅(qū)動擺頭，扭擺予定次數(shù)(不大于1萬次)后自動停止。
本實(shí)用新型實(shí)施例的基本結(jié)構(gòu)和測量系統(tǒng)原理分別如圖1、圖2所示。由上卡具〔3〕通過拉力繩〔4〕和小型萬向接桿〔5〕與傳感器〔6〕懸梁軸線垂直連接，同時在托盤〔15〕上安裝緊固螺釘〔14〕。利用緊固螺釘〔14〕改變標(biāo)準(zhǔn)砝碼〔1〕和托盤〔15〕的相對位置，組成小慣量拉力采樣裝置。其中傳感器〔6〕為5KGBLR－1－5拉壓力傳感器。夾具〔13〕和擺頭〔12〕的相對位置確保橡皮頭〔A〕軸線和筆桿〔B〕軸線形成30°夾角，組成模擬人手擦涂橡皮裝置。微計(jì)算機(jī)系統(tǒng)〔7〕控制直流電機(jī)〔10〕，經(jīng)減速器〔9〕、絲杠〔8〕和托盤〔15〕連接，組成托盤下降速度控制和數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)。其中前置放大器〔7.3〕為ICL7650斬波穩(wěn)零放大器，A／D轉(zhuǎn)換器〔7.4〕為AD571直流電機(jī)〔10〕為RS－55OS－26150。微計(jì)算機(jī)系統(tǒng)〔7〕控制同步電機(jī)〔11〕驅(qū)動擺頭〔12〕組成人手擦涂橡皮模擬裝置控制系統(tǒng)。其中微計(jì)算機(jī)〔7.5〕為TP801A，同步電機(jī)〔11〕為55TYDO2。
本實(shí)用新型的測量方法符合制筆行業(yè)的技術(shù)要求，測量精度和重復(fù)精度均達(dá)到0.5％F.S。由于微計(jì)算機(jī)控制托盤勻速進(jìn)給，避免了人工操作所施加的瞬間沖擊，保證被測力在傳遞過程中不失真，從而提高了精度和自動化水平。同時，由于能模擬人手擦涂橡皮動作，擴(kuò)展了儀器的功能，為制筆行業(yè)提供測試鉛筆橡皮頭拉力的理想儀器。
權(quán)利要求1.一種用來進(jìn)行木桿鉛筆橡皮頭拉力試驗(yàn)的測力儀，它包括一個橡皮頭拉力采樣裝置、一個模擬人手擦涂橡皮裝置和一個微計(jì)算機(jī)測量系統(tǒng)，其特征在于是由上卡具[3]、拉力繩[4]、萬向接桿[5]、小量程懸梁式荷重傳感器[6]、直流電機(jī)[10]、同步電機(jī)[11]、擺頭[12]、夾具[13]、托盤[15]、標(biāo)準(zhǔn)砝碼[1]、下卡具[2]和微計(jì)算機(jī)系統(tǒng)[7]主要部件組成。
2.按照權(quán)利要求1所述的橡皮頭拉力測力儀，其特征在于上卡具〔3〕通過拉力繩〔4〕和小型萬向接桿〔5〕與傳感器〔6〕懸梁軸線垂直連接，同時在托盤〔15〕上安裝了緊固螺釘〔14〕，以便在測量不同狀態(tài)的力值時，利用緊固螺釘〔14〕改變標(biāo)準(zhǔn)砝碼〔1〕和托盤〔15〕的相對狀態(tài)，由此組成小運(yùn)動慣量拉力采樣裝置。
3.按照權(quán)利要求1所述的橡皮頭拉力測力儀，其特征在于筆桿〔B〕為夾具〔13〕所固定，橡皮頭〔A〕扦入擺頭〔12〕，夾具〔13〕和擺頭〔12〕的相對位置確保橡皮頭〔A〕軸線和筆桿〔B〕軸線形成30°夾角，由此組成模擬人手擦涂橡皮裝置。
4.按照權(quán)利要求1所述的橡皮頭拉力測力儀，其特征在于通過微計(jì)算機(jī)系統(tǒng)〔7〕控制直流電機(jī)〔10〕，經(jīng)減速器〔9〕、絲杠〔8〕和托盤〔15〕連接，組成托盤〔15〕下降速度控制和數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)，同時通過微計(jì)算機(jī)系統(tǒng)〔7〕還控制同步電機(jī)〔11〕驅(qū)動擺頭〔12〕，組成模擬人手擦涂橡皮裝置控制系統(tǒng)。
專利摘要智能化鉛筆橡皮頭拉力測試儀屬于制筆行業(yè)測試鉛筆橡皮頭拉力的一種專用測力儀器。本實(shí)用新型采用小慣量傳動系統(tǒng)直線傳遞被測力，利用萬向卡具克服測量過程中產(chǎn)生的失真；用小量程懸梁式荷重傳感器進(jìn)行拉力測量；用擺頭的扭擺動作模擬人手擦涂橡皮；用微計(jì)算機(jī)控制托盤移動速度和擺頭扭擺次數(shù)，并且進(jìn)行數(shù)據(jù)采集處理。因此使測試儀適合于橡皮頭動態(tài)特性的測量，減少人為因素影響，提高了測量精度和自動化水平。
文檔編號G01L5/00GK2033508SQ88207650
公開日1989年3月1日 申請日期1988年6月3日 優(yōu)先權(quán)日1988年6月3日
發(fā)明者吳乃優(yōu), 馬衛(wèi)國, 林樺, 賀剛 申請人:天津師范大學(xué), 林炎生