專利名稱：便攜式砂型緊實度數(shù)字化測定儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于現(xiàn)代鑄造測試儀器，用于鑄造行業(yè)快速測定濕砂型緊實度，以利于造型生產(chǎn)的優(yōu)化控制。
鑄造生產(chǎn)目前仍以普通砂型鑄造為主，其中尤以粘土砂濕型鑄造居多。砂型緊實度分布不僅影響鑄件質(zhì)量，而且影響勞動生產(chǎn)率，因此是評價造型質(zhì)量和造型方法優(yōu)劣的重要指標(biāo)。國內(nèi)外普遍采用砂型硬度計測定砂型表面硬度以表征內(nèi)部緊實度，實驗表明，造型方法和模樣結(jié)構(gòu)都將影響砂型內(nèi)部緊實度的分布，僅用表面硬度不足以正確評價造型質(zhì)量，也有人曾研究過帶計算機(jī)的砂型緊實度觸探儀，但終因設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體大笨重而不能用于生產(chǎn)現(xiàn)場。
本實用新型的目的在于為鑄造行業(yè)提供一種能夠快速測定濕砂型任意部位緊實度的便攜式數(shù)字化測量儀器，不但滿足造型生產(chǎn)實際需要，而且為研究新造型方法提供一種有力的評價工具。
本實用新型的主要技術(shù)內(nèi)容為，該便攜式砂型緊實度數(shù)字化測定儀，由緊實度傳感器、緊實度數(shù)字顯示系統(tǒng)、探測深度設(shè)定裝置組成；其特征在于該測定儀的外型結(jié)構(gòu)為手槍型(如

圖1所示)；緊實度傳感器由壓力傳感器2、探桿1組成，兩者通過螺紋聯(lián)接，壓力傳感器2緊固在槍身上；緊實度數(shù)字顯示系統(tǒng)裝于槍柄3內(nèi)，由A／D轉(zhuǎn)換電路Ⅰ、液晶顯示器Ⅱ、電源久壓指示電路Ⅲ和傳感器電路Ⅳ組成；探測深度設(shè)定裝置由標(biāo)尺7、標(biāo)尺座6、游標(biāo)9、游標(biāo)鎖緊扭8、數(shù)據(jù)鎖存開關(guān)10和標(biāo)尺導(dǎo)向套11組成；緊實度傳感器的探桿1和探測深度設(shè)定裝置的標(biāo)尺7均穿過標(biāo)尺座6、游標(biāo)9并連為一體，游標(biāo)9通過游標(biāo)鎖緊扭8鎖在標(biāo)尺7上，游尺座6固接在游尺7上與探桿1為活動連接；手槍柄可推動探桿1使數(shù)據(jù)鎖定開關(guān)10和標(biāo)尺導(dǎo)向套11沿標(biāo)尺7滑動，當(dāng)鎖定開關(guān)10與游標(biāo)9接觸時，數(shù)據(jù)鎖定開關(guān)10閉合鎖定予測深度的緊實度值。
本實用新型的技術(shù)效果在于該便攜式砂型緊實度數(shù)字化測定儀與現(xiàn)有的測定儀器比較具有功能強(qiáng)、結(jié)構(gòu)簡單、使用方便的優(yōu)點。由于該儀器有探測深度設(shè)定裝置，并采用了機(jī)械結(jié)構(gòu)與電子電路相結(jié)合的技術(shù)，可實現(xiàn)砂型任意深度下緊實度的測定，對研究各種造型方法實砂機(jī)理及檢測造型質(zhì)量具有重要意義。由于該儀器采用了高精度模數(shù)轉(zhuǎn)換電路構(gòu)成儀器的數(shù)字顯示系統(tǒng)，故測試準(zhǔn)確，讀數(shù)直觀。另外該儀器所用集成電路均為CMOS型器件，所以系統(tǒng)功耗低，可用干電池供電，攜帶方便，且儀器外型設(shè)計為手槍形，結(jié)構(gòu)合理，使用靈活。
圖1為本實用新型的外形結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實用新型電路原理圖；1探桿、2壓力傳感器、3槍柄、4電源開關(guān)、5調(diào)零電位器、6標(biāo)尺座、7標(biāo)尺、8游標(biāo)鎖緊鈕、9游標(biāo)、10數(shù)據(jù)鎖定開關(guān)、11標(biāo)尺導(dǎo)向套、ⅠA／D轉(zhuǎn)換電路、Ⅱ液晶顯示電路、Ⅲ電源久壓指示電路、Ⅳ傳感器電路。
實現(xiàn)本實用新型的最佳方案如圖所示緊實度傳感器如圖1所示，緊實度傳感器由探感1和壓力傳感器2構(gòu)成，兩者靠螺紋聯(lián)接，探桿前端加工成圓錐形(錐角為60°)，錐底直徑為4mm，直桿直徑為3mm，探桿長度可根據(jù)探測最大深度而確定。壓力傳感器由彈性元件和半導(dǎo)體力敏電橋組成，探桿貫入砂型所受阻力大小即反映出砂型緊實度變化，通過壓力傳感器可以輸出與之相對應(yīng)的電壓信號。
緊實度數(shù)字顯示系統(tǒng)如圖2所示，緊實度數(shù)字顯示系統(tǒng)由A／D轉(zhuǎn)換電路Ⅰ，液晶顯示器Ⅱ、電源久壓指示電路Ⅲ和傳感器橋路Ⅳ等部分組成。以大規(guī)模CMOS電路ICL7116為核心構(gòu)成的A／D轉(zhuǎn)換電路，將傳感器橋路輸出的模擬信號變換為數(shù)字量，直接驅(qū)動液晶顯示器顯示緊實度值。儀器標(biāo)度變換通過調(diào)整ICL7116的基準(zhǔn)電壓(接VR＋端)得以實現(xiàn)。4077、9013和DW683等器件構(gòu)成電源久壓指示電路，當(dāng)電源電壓低于6.5V時，驅(qū)動液晶顯示器上的久壓符號。MC1403為高精度穩(wěn)壓電路，向傳感器提供2.5V穩(wěn)壓電源，橋路中的300Ω電位器即為圖1中的調(diào)零電位器5。
探測深度設(shè)定裝置如圖1所示，探測深度設(shè)定裝置由標(biāo)尺座6、標(biāo)尺7、游標(biāo)鎖緊鈕8、游標(biāo)9、數(shù)據(jù)鎖存開關(guān)10和標(biāo)尺導(dǎo)向套11組成。標(biāo)尺座與標(biāo)尺鋼性聯(lián)連，可沿探桿方向前后滑動。游標(biāo)在標(biāo)尺上的位置可隨意設(shè)定，由于有探桿穿過，游標(biāo)不會繞標(biāo)尺旋轉(zhuǎn)。數(shù)據(jù)鎖存開關(guān)緊固在導(dǎo)向套上。根據(jù)探測深度要求，靠游標(biāo)鎖緊鈕設(shè)定游標(biāo)在標(biāo)尺上的位置(標(biāo)尺刻度值代表探測深度)。在探桿貫入砂型的過程中，標(biāo)尺座浮在砂型表面，當(dāng)探桿尖端達(dá)到砂型預(yù)定深度時，游標(biāo)碰合數(shù)據(jù)鎖存開關(guān)，接通數(shù)字顯示系統(tǒng)中的鎖存電路(圖2中開關(guān)K)，此時液晶屏讀數(shù)即為該深度下砂型緊實度值。
儀器外形結(jié)構(gòu)如圖1所示，儀器設(shè)計成手槍形結(jié)構(gòu)，4為儀器電源開關(guān)，5為調(diào)零電位器，其余電路和2節(jié)9V層選電池均裝入槍柄3內(nèi)，打開槍柄側(cè)蓋板可方便地更換電池。
本儀器工作過程如下參照圖1，打開電源開關(guān)4，將標(biāo)尺座6拉向探桿尖端處，根據(jù)欲測深度值，調(diào)定游標(biāo)9在標(biāo)尺7上的位置，調(diào)節(jié)調(diào)零電位器5，使顯示窗數(shù)字為000。手握槍柄，保持探桿1垂直于砂型表面，勻速貫入砂型，貫入阻力(代表緊實度)將通過壓力傳感器2變換為電壓信號，送入數(shù)字顯示電路后，由液晶顯示器顯示砂型緊實度變化。隨著探桿不斷深入砂型，游標(biāo)9與鎖存開關(guān)10的距離愈加縮短，當(dāng)探桿尖端到達(dá)預(yù)定深度后，鎖定開關(guān)被游標(biāo)壓合，接通A／D轉(zhuǎn)換電路的數(shù)據(jù)鎖存電路，使該深度下的砂型緊實度值保留在液晶屏上，直至操作者將游標(biāo)9推離鎖存開關(guān)10時為止。
權(quán)利要求1.一種便攜式砂型緊實度數(shù)字化測定儀，由緊實度傳感器、緊實度數(shù)字顯示系統(tǒng)、探測深度設(shè)定裝置組成；其特征在于該測定儀的外型結(jié)構(gòu)為手槍型；緊實度傳感器由探桿(1)和壓力傳感器(2)組成，兩者通過螺紋聯(lián)接，壓力傳感器(2)緊固在槍身上；緊實度數(shù)字顯示系統(tǒng)裝于槍柄(3)內(nèi)，由(A/D)轉(zhuǎn)換電路(Ⅰ)、液晶顯示器(Ⅱ)、電源久壓指示電路(Ⅲ)和傳感器電路(Ⅳ)組成；探測深度設(shè)定裝置由標(biāo)尺(7)、標(biāo)尺座(6)、游標(biāo)(9)、游標(biāo)鎖緊扭(8)、數(shù)據(jù)鎖定開關(guān)(10)和標(biāo)尺導(dǎo)向套(11)組成；緊實度傳感器的探桿(1)和探測深度設(shè)定裝置的標(biāo)尺(7)均穿過標(biāo)尺座(6)和游標(biāo)(9)并連為一體，游標(biāo)(9)通過游標(biāo)鎖緊扭(8)鎖在標(biāo)尺(7)上，標(biāo)尺座(6)固接在標(biāo)尺(7)上與探桿(1)為活動連接；手槍柄可推動探桿(1)使數(shù)據(jù)鎖定開關(guān)(10)和標(biāo)尺導(dǎo)向套(11)沿標(biāo)尺(7)滑動。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的便攜式砂型緊實度數(shù)字化測定儀，其特征在于探桿(1)前端加工成圓錐形，錐角為60°，錐底直徑為4mm，直桿直徑為3mm，探桿長度可根據(jù)探測最大深度確定，壓力傳感器(2)由彈性元件和半導(dǎo)體力敏電橋組成，壓力傳感器輸出的模擬電壓信號送至緊實度數(shù)字顯示系統(tǒng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的便攜式砂型緊實度數(shù)字測定儀，其特征在于A／D轉(zhuǎn)換電路由大規(guī)模CMOS集成電路ICL7116為核心構(gòu)成，將傳感器電路輸出的模擬信號變換為數(shù)字量，直接驅(qū)動液晶顯示器(Ⅱ)顯示緊實度值；電源久壓指示電路(Ⅲ)由異或門集成電路(4077)、三極管(9013)和穩(wěn)壓管(DW6830)組成；傳感器電路(Ⅳ)由(MC1403)穩(wěn)壓電路、電阻(R)構(gòu)成的電橋和調(diào)零電位器(5)組成，調(diào)零電位器(5)裝于手槍型結(jié)構(gòu)外殼，通過導(dǎo)線與電橋連接，滑動端與(A／D)轉(zhuǎn)換電路(Ⅰ)輸入端連接。
專利摘要一種快速測定砂型緊實度便攜式數(shù)字化儀器，用于鑄造行業(yè)快速測定砂型任意部位緊實度，以評價造型質(zhì)量和研究造型方法。測量裝置主要由探桿，壓力傳感器，數(shù)字顯示電路及探測深度設(shè)定裝置等組成。探測深度設(shè)定裝置與探桿聯(lián)動，實現(xiàn)了砂型緊實度與深度的同步數(shù)字化測量,整個裝置設(shè)計成手槍形結(jié)構(gòu)，槍柄內(nèi)裝有全部電路和電池,手握槍柄插入被測砂型即可完成緊實度測定。具有結(jié)構(gòu)簡單,使用方便的優(yōu)點,可測量砂型任何部位的緊實度值。
文檔編號G01N3/40GK2191427SQ9420782
公開日1995年3月8日 申請日期1994年4月1日 優(yōu)先權(quán)日1994年4月1日
發(fā)明者李大勇 申請人:哈爾濱科學(xué)技術(shù)大學(xué)