专利名称：一种全自动卧式电子拉力试验机的制作方法
技术领域：
本发明涉及纸与纸板及塑料薄膜和金属薄膜材料的检测领域，尤其涉及一种能够 全自动夹紧试样的卧式电子拉力试验机。
背景技术：
无论是国标还是行标都对纸张张力仪的纸张夹紧装置做了明确的规定，纸与纸板 抗张试验机(QB/T 1053-2004)规定纸张试样夹持装置应能可靠夹持试样，夹紧后试样不 得受损伤，试验过程中试样不得滑动。GB/T 12914-2008纸和纸板抗张强度的测定纸张夹头 应将试样全宽牢固夹住，不应损伤或滑动试样，并且夹头应具有调节夹力的作用。目前卧式电子拉力试验机已经被广泛运用于试样的拉伸实验测试，尤其在纸张和 纸板拉伸检测领域中应用的尤为广泛。该机型全部采用手动旋转螺丝来夹紧试样的方式， 无法实现对试样夹紧力的定量调节，并且容易损伤或滑动试样，而且加大了操作工人的劳 动强度。

发明内容
本发明的目的在于提供一种全自动卧式电子拉力试验机，以解决现有技术中手动 夹紧纸张的问题以及无法实现对试样夹紧力的定量调节问题为达到上述目的，本发明提供 一种全自动卧式电子拉力试验机，用于在操作过程中对试样的自动夹紧和自动拉伸，并且 对试样拉伸长度进行实时采集，以及对运动机构的自动定位和限位，包括机架、拉伸机构、 固定夹头自动夹紧机构、移动夹头自动夹紧机构、电机控制和传感器检测系统，其中固定夹 头自动夹紧机构设置在试样固定夹紧座上，其进一步包括试样固定夹头夹紧块，试样固定 夹头夹紧力传感器、直线导轨副、滚珠丝杆副、连接装置、减速器和电机，所述试样固定夹头 夹紧力传感器和试样固定夹头夹紧块相连接，用于测量试样的夹紧力，所述连接装置和直 线导轨副相连接，用于对试样固定夹头夹紧块进行导向，所述滚珠丝杆副与减速器和电机 相连接，用于施加对试样的夹紧力；移动夹头自动夹紧机构设置在试样移动夹紧座上，其进一步包括试样移动夹头 夹紧块，试样移动夹头夹紧力传感器、直线导轨副、滚珠丝杆副、连接装置、减速器和电机， 所述试样移动夹头夹紧力传感器和试样移动夹头夹紧块相连接，用于测量试样的夹紧力， 所述连接装置和直线导轨副相连接，用于对试样夹紧块进行导向，所述滚珠丝杆副与减速 器和电机相连接，用于施加对试样的夹紧力；电机控制和传感器检测系统，其进一步包括试样拉伸电机、固定夹头自动夹紧电 机和移动夹头自动夹紧电机的三路电机控制卡，移动夹头夹紧力一体化传感器、固定夹头 夹紧力一体化传感器、试样拉伸一体化传感器、齿轮测速传感器和位置传感器、4路数据采 集卡、操作系统。依照本发明较佳实施例所述的的全自动卧式电子拉力试验机，其还包括固定夹头 自动夹紧机构、固定夹头夹紧力一体化传感器、数据采集卡、电机控制卡、操作系统组成固定夹头自动夹紧闭环控制系统；依照本发明较佳实施例所述的的全自动卧式电子拉力试验机，其还包括移动夹头 自动夹紧机构、移动夹头夹紧力一体化传感器、数据采集卡、电机控制卡、操作系统组成移 动夹头自动夹紧闭环控制系统；依照本发明较佳实施例所述的的一种全自动卧式电子拉力试验机，其还包括拉伸 机构、拉力一体化传感器、数据采集卡、电机控制卡、操作系统组成纸张拉伸力闭环控制系 统；依照本发明较佳实施例所述的的一种全自动卧式电子拉力试验机，其还包括拉伸 机构、齿轮测速传感器、数据采集卡、电机控制卡、操作系统组成纸张拉伸变形的闭环控制 系统；依照本发明较佳实施例所述的的一种全自动卧式电子拉力试验机，其还包括拉伸 机构中分布2个霍尔位置传感器，分别用于检测纸张拉伸的零点位置和最大位移点处位置。依照本发明较佳实施例所述的一种全自动卧式电子拉力试验机，其还包括固定夹 头自动夹紧机构中分布2个霍尔位置传感器，分别用于检测固定夹头自动夹紧机构中固定 夹头夹紧块的零点位置和最大位移点处位置。依照本发明较佳实施例所述的一种全自动卧式电子拉力试验机，其还包括移动夹 头自动夹紧机构中分布2个霍尔位置传感器，分别用于检测移动夹头自动夹紧机构中移动 夹头夹紧块的零点位置和最大位移点处位置。依照本发明较佳实施例所述的一种全自动卧式电子拉力试验机，其还包括电机采 用步进电机或者伺服电机。依照本发明较佳实施例所述的一种全自动卧式电子拉力试验机，操作系统用于设 置电机运行的状态和接受传感器采集的数据并且显示。


图1为本发明实施例的一种全自动卧式电子拉力试验机的正视图；图2为本发明实施例的一种全自动卧式电子拉力试验机的结构示意具体实施例方式以下结合附图，具体说明本发明。请参阅图1，一种全自动卧式电子拉力试验机，包括拉伸机构(100)、固定夹头自 动夹紧机构(300)、移动夹头自动夹紧机构(200)。拉伸机构固定在机架(400)、固定夹头自 动夹紧机构(300)和移动夹头自动夹紧机构位于拉伸机构(100)的上方，用于自动夹紧试样。请再参阅图2，其为本发明实施例的结构示意图，拉伸机构包括联轴器(2)，拉伸 电机(3)，固定夹紧座(4)，移动夹紧座(17)，拉力一体化传感器(20)，滚珠丝杆(21)，滚珠 丝杆螺母(22)，直线导轨副(23)。拉伸电机(3)通过联轴器(2)与滚珠丝杆(21)连接，固 定夹紧座(4)与拉力一体化传感器(20)相连接，移动夹紧座(17)与滚珠丝杆螺母(22)连 接。启动拉伸电机(3)后，滚珠丝杆旋转，带动移动夹紧座(17)水平运动，从而实现对试样(24)的拉伸。请再参阅图2，其为本发明实施例的结构示意图，固定夹头自动夹紧机构包括固定 夹头驱动电机(11)，减速器(12)，联轴器(13)，滚珠丝杆(14)，滚珠丝杆螺母(15)，连接装 置(16)，直线导轨副(28)，固定夹头夹紧力一体化传感器(29)，固定夹头夹紧块(30)。固 定夹头驱动电机(11)与减速器(12)相连接，并通过联轴器(13)与滚珠丝杆(14)相连接。 连接装置(16)固定在滚珠丝杆螺母(15)和直线导轨副(28)上。固定夹头夹紧力一体化 传感器(29)与连接装置(16)连接，并和固定夹头夹紧块(30)相连接。启动固定夹头驱动 电机，经过减速器(12)减速加载后通过联轴器(13)驱动滚珠丝杆(14)旋转，带动滚珠丝 杆螺母(15)。经过直线导轨副的导向作用，滚珠丝杆螺母的旋转运动转化为连接装置(16) 的上下运动，从而驱动固定夹头夹紧力一体化传感器(29)和固定夹头夹紧块(30)向下运 动，夹紧试样。请再参阅图2，其为本发明实施例的结构示意图，移动夹头自动夹紧机构包括移动 夹头驱动电机(10)，减速器(9)，联轴器(8)，滚珠丝杆(7)，滚珠丝杆螺母(6)，连接装置 (5)，直线导轨副(27)，移动夹头夹紧力一体化传感器(26)，移动夹头夹紧块(25)。移动夹 头驱动电机(10)与减速器(9)相连接，并通过联轴器⑶与滚珠丝杆(7)相连接。连接 装置(5)固定在滚珠丝杆螺母(6)和直线导轨副(27)上。移动夹头夹紧力一体化传感器 (26)与连接装置(5)连接，并和移动夹头夹紧块相连接(25)。启动移动夹头驱动电机，经 过减速器(9)减速加载后通过联轴器(8)驱动滚珠丝杆(7)旋转，带动滚珠丝杆螺母(6)。 经过直线导轨副的导向作用，滚珠丝杆螺母的旋转运动转化为连接装置(5)的上下运动， 从而驱动移动夹头夹紧力一体化传感器(26)和移动夹头夹紧块(25)向下运动，夹紧试样。本发明还包括试样拉伸长度实时检测系统，请参阅图2，测速齿轮(18)通过测速 齿轮固定螺母(19)固定在纸张拉伸滚珠丝杆(21)上。启动拉伸电机(3)时测速齿轮(21) 跟随滚珠丝杆(21)进行旋转，利用齿轮测速传感器就可以获得测速齿轮(21)的转速，并通 过数据采集卡将齿轮测速传感器采集到的信号传送到计算机，结合拉伸电机(3)的运行时 间和滚珠丝杆(21)导程的换算，就可以获得移动夹紧座(4)的位移量。移动夹紧座(4)的 位移量与拉力一体化传感器所采集到的拉力值相结合，通过确定试样的起始拉力值后，那 么此时移动夹头座(4)的相对移动量扣除拉力一体化传感器对应时刻的拉伸量后就获得 了试样的实时拉伸长度本发明还包括电机控制系统和传感器检测系统，通过在计算机上的操作系统输入 电机控制参数来控制拉伸电机、移动夹头驱动电机和固定夹头驱动电机的运动并且采集拉 力一体化传感器、移动夹头夹紧力一体化传感器和固定夹头夹紧力一体化传感器的实时数 据，并显示在计算机的操作系统上。本发明还包括位置传感器检测系统，分别检测纸张拉伸 系统的初始位置和终止位置，检测移动夹头自动压紧系统的初始位置，以及固定夹头自动 压紧系统的初始位置。本发明的全自动卧式电子拉力试验机通过固定夹头自动夹紧系统和移动夹头自 动夹紧系统来实现对被测试样的自动夹紧，通过位置传感器来检测纸张拉伸系统的初始和 终止位置，以及固定夹头自动夹紧系统和移动夹头自动夹紧系统的初始位置，并通过试样 拉伸长度实时检测系统实时监测试样在拉伸过程中的长度变形。其具体工作过程如下首先，在计算机操作系统中输入固定夹头自动夹紧系统和移动夹头自动夹紧系统的电机运行速度和试样目标试压压紧力。启动固定夹头自动夹紧电机和移动夹头自动夹紧 电机，当实测试压压紧力与目标试压压紧力接近时停止对试样的试压。此时的压紧力要小， 目的是对试样起到初步定位的作用，如果发现试样定位不好，则立即松开对试样的压紧，重 新调整试样。其次，在操作系统中输入自动夹紧系统的电机运行速度和试样压紧力，并同时启 动固定夹头自动夹紧电机和移动夹头自动夹紧电机。当实测压紧力与目标压紧力接近时停 止对试样的压紧。测试的压紧是对试样起到固定作用，避免在试样拉伸过程中相对滑动。第三，在操作系统上输入拉伸电机的运行速度，拉伸电机从零点位置开始移动，当 移动到试样长度相当的距离时先停止运动数秒后再重新拉伸电机，实现对被测试样的拉 伸。第四，在拉伸电机重新启动时打开拉伸长度实时检测系统，实现对试样拉伸长度 的实时获取。最后，在试样拉伸结束后拉伸机构、固定夹头自动夹紧系统和移动夹头自动夹紧 系统回归到零点位置。本发明的全自动卧式电子拉力试验机功能齐全，实现了对试样的自动夹紧和自动 拉伸，并且对试样拉伸长度进行实时采集，以及对运动机构的自动定位和限位、实现了对试 验机全方位运动过程监控。以上公开的仅为本发明的几个具体实施例，但本发明并非局限于此，任何本领域 的技术人员能思之的变化，都应落在本发明的保护范围内。
权利要求
一种全自动卧式电子拉力试验机，其特征在于，包括机架、拉伸机构、固定夹头自动夹紧机构、移动夹头自动夹紧机构、电机控制和传感器检测系统，其中所述固定夹头自动夹紧机构设置在试样固定夹紧座上，其进一步包括试样固定夹头夹紧块，试样固定夹头夹紧力传感器、直线导轨副、滚珠丝杆副、连接装置、减速器和电机，所述试样固定夹头夹紧力传感器和试样固定夹头夹紧块相连接，用于测量试样的夹紧力，所述连接装置和直线导轨副相连接，用于对试样固定夹头夹紧块进行导向，所述滚珠丝杆副与减速器和电机相连接，用于施加对试样的夹紧力；所述移动夹头自动夹紧机构设置在试样移动夹紧座上，其进一步包括试样移动夹头夹紧块，试样移动夹头夹紧力传感器、直线导轨副、滚珠丝杆副、连接装置、减速器和电机，所述试样移动夹头夹紧力传感器和试样移动夹头夹紧块相连接，用于测量试样的夹紧力，所述连接装置和直线导轨副相连接，用于对试样夹紧块进行导向，所述滚珠丝杆副与减速器和电机相连接，用于施加对试样的夹紧力；所述的电机控制和传感器检测系统，其进一步包括试样拉伸电机、固定夹头自动夹紧电机和移动夹头自动夹紧电机的三路电机控制卡，移动夹头夹紧力一体化传感器、固定夹头夹紧力一体化传感器、试样拉伸一体化传感器、齿轮测速传感器和位置传感器、4路数据采集卡、操作系统。
2.如权利要求1所述的一种全自动卧式电子拉力试验机，其特征在于，固定夹头自动 夹紧机构、固定夹头夹紧力一体化传感器、数据采集卡、电机控制卡、操作系统组成固定夹 头自动夹紧闭环控制系统。
3.如权利要求1所述的一种全自动卧式电子拉力试验机，其特征在于，移动夹头自动 夹紧机构、移动夹头夹紧力一体化传感器、数据采集卡、电机控制卡、操作系统组成移动夹 头自动夹紧闭环控制系统。
4.如权利要求1所述的一种全自动卧式电子拉力试验机，其特征在于，拉伸机构、拉力 一体化传感器、数据采集卡、电机控制卡、操作系统组成纸张拉伸力闭环控制系统。
5.如权利要求1所述的一种全自动卧式电子拉力试验机，其特征在于，拉伸机构、齿轮 测速传感器、数据采集卡、电机控制卡、操作系统组成纸张拉伸变形的闭环控制系统。
6.如权利要求1所述的一种全自动卧式电子拉力试验机，其特征在于，拉伸机构中分 布2个霍尔位置传感器，分别用于检测纸张拉伸的零点位置和最大位移点处位置。
7.如权利要求1所述的一种全自动卧式电子拉力试验机，其特征在于，固定夹头自动 夹紧机构中分布1个霍尔位置传感器，用于检测固定夹头自动夹紧机构中固定夹头夹紧块 的零点位置。
8.如权利要求1所述的一种全自动卧式电子拉力试验机，其特征在于，移动夹头自动 夹紧机构中分布1个霍尔位置传感器，用于检测移动夹头自动夹紧机构中移动夹头夹紧块 的零点位置。
9.如权利要求1所述的一种全自动卧式电子拉力试验机，其特征在于，电机采用步进 电机或者伺服电机。
10.如权利要求1所述的一种全自动卧式电子拉力试验机，其特征在于，操作系统用于 设置电机运行的状态和接受传感器采集的数据并且显示。
全文摘要
一种全自动卧式电子拉力试验机，包括机架、拉伸机构、固定夹头自动夹紧机构、移动夹头自动夹紧机构、电机控制和传感器检测系统；拉伸机构用于实现对被测试样的拉伸；设置在拉伸机构的上方，用于实现对试样夹紧的固定夹头自动夹紧结构和移动夹头自动夹紧机构；用于控制试样拉伸机构、固定夹头自动夹紧机构和移动夹头自动夹紧机构的电机控制系统；用于将固定夹头夹紧力、移动夹头夹紧力、试样拉伸力和位置传感器的测量结果通过数据采集卡发送至显示计算机的传感器检测系统。本发明的一种全自动卧式电子拉力试验机实现了对试样的自动夹紧和自动拉伸，并且对试样拉伸长度进行实时采集，以及对运动机构的自动定位和限位、实现了对试验机全方位运动过程监控。
文档编号G01N3/04GK101943646SQ20101027211
公开日2011年1月12日 申请日期2010年9月1日 优先权日2010年9月1日
发明者孟英, 朱金辉 申请人:朱金辉