專利名稱：拉壓彈簧試驗機的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及測量儀器，具體地說是一種適用于測量各種拉伸彈簧，壓縮彈簧和其它拉伸、壓縮彈性件的各項特性參數的拉壓彈簧試驗機。
隨著現代工業的發展，各種彈簧和拉伸、壓縮彈性件的的應用已十分廣泛，同時對彈簧和拉伸、壓縮彈性件的各項特性要求越來越高，對彈簧和拉伸、壓縮彈性件的各項特性的測量要求越來越精確；特別是在精密機械、儀器、儀表行業中對彈簧和拉伸、壓縮彈性件各項特性要求更加嚴格，對彈簧和拉伸、壓縮彈性件的各項特性的測量也要求更加精確。傳統的測量方法，如機械表盤式測量儀，測量精度低，對動態顯示測量參數，輸出被測彈簧和拉伸、壓縮彈性件的特性曲線，測量數據的統計分析無能為力，同時，現有一些數字測量儀器，采用液壓加載方式，系統響應速度慢、液壓油路系統復雜、可靠性差、操作難度大，并且易泄漏，污染環境；采用絲杠加載的數字測量儀器，由于結構上沒有獨立的導向裝置，并且采用單一傳感器檢測方式，在被測彈簧不能對中時，測量加載產生的派生彎矩直接作用在加載絲杠上，造成測量誤差，特別是在測量大噸位彈簧時，測量誤差更大，不能滿足精確測量的要求。
本實用新型的目的是提供一種快速、精確測量各種拉伸彈簧，壓縮彈簧和其它拉伸、壓縮彈性件的各項特性參數，并能在測量過程中動態顯示各項特性參數和動態特性曲線，對測量數據進行統計分析，將測量結果打印輸出的拉壓彈簧試驗機。
為了實現上述目的，本實用新型采取了如下技術措施在一裝有四個可調整支腳的機座上裝配了一套拉伸彈簧裝夾機構和壓縮彈簧裝夾機構、測量加載機構、導向機構、壓力和位移傳感器，以及一套單片機控制、數據處理、顯示和打印裝置，其主要特點是設計了一個機架支撐整機主體結構，機架外形呈門形，它由兩根立柱和一道橫梁組成，立柱的下部與機座緊固配裝，上部與橫梁固裝，構成一個剛性門形機架；門形機架的后面固裝有一塊與立柱等高的矩形附板，滾動直線導軌豎向固裝在附板中心機架內側一面上，構成所謂導向機構；機架內側設有可以上下移動的支座，其外形呈長方塊狀，它的后端面與滾動直線導軌上的滑塊緊固裝配。支座的上下面之間有一個通孔固裝有滾珠絲桿副的螺母，滾珠絲桿副的滾珠絲桿與滾動直線導軌平行，滾珠絲桿的上端軸肩配裝推力軸承共同組裝于機架的橫梁上，下端軸肩配裝推力軸承共同組裝于機座上，其下軸端通過連軸器與固裝在機座上的驅動電機動力輸出軸連接，構成加載機構，電機驅動滾珠絲桿轉動，迫使支座沿滾動直線導軌在機架內側上下移動。采用滾動直線導軌作為導向機構和滾珠絲桿副作為加載機構，可以有效的減低摩擦阻力對測量精度的影響，避免低速精確移位時的機械爬行現象。位移傳感器緊固裝配在機架的左側立柱上，其動尺與固裝支座上的撥片緊固連接，支座的上下移動，帶動位移傳感器的動尺上下移動，從而檢測出被測彈簧的拉伸、壓縮位移量；支座靠近前端的下表面固裝有一個過渡盤，過渡盤的中心設有一個通孔，與支座靠近前端上下面之間設有的一個通孔對齊，過渡盤上并列固裝一對壓力傳感器，以過渡盤中心為基準對稱布置；壓力傳感器的下端緊固裝配一個與過渡盤大小相同的壓盤，與壓盤對應，在機座上面配裝有一個托盤，托盤下面與機座上表面之間設有三個調整螺釘，調整螺釘旋配在機座上，以調整托盤與壓盤保持平行，托盤與壓盤共同構成壓縮彈簧的裝夾機構；裝掛拉伸彈簧的上掛頭緊固連接在橫梁上，裝掛拉伸彈簧的下掛頭穿過支座通孔和過渡盤通孔與壓力盤緊固連接，把測量拉伸彈簧的拉力轉換成對壓力傳感器的壓力，達到對拉伸彈簧拉力的測量目的；在機架的右側立柱正前方裝有一根滑桿，滑桿的上端滑動配裝在橫梁上，下端滑動配裝在機座上，滑桿上端和下端均設有一個微動開關，滑桿上滑動配裝有一個上限位器和一個下限位器，與固裝在支座右側面的拔桿配合動作，測量時起到上、下限位保護作用。
位移傳感器也可以用角度傳感器代替，采用角度傳感器檢測滾珠絲桿轉動的角度，結合滾珠絲桿的螺距換算成被測彈簧的拉伸、壓縮位移量，即在機架的橫梁上固裝一個角度傳感器，滾珠絲桿的上軸端用一個連軸器與角度傳感器的輸入軸連接。
壓力傳感器既可使用兩個對稱布置，也可使用三個以圓心點為中心，均勻分布在圓周上，當測量大噸位彈簧時，在以過渡盤中心為基準的圓周上均勻分布固裝三個壓力傳感器，運用三點定面原理，使與壓力傳感器固裝的壓力盤保持平衡，消除測量加載時產生的翻轉力矩對測量精度的影響，壓力盤上均布有三個螺紋孔，螺紋孔內旋配有三個螺套，通過調螺套使壓力盤水平，螺中心套設有一個通孔，用于穿過緊固螺釘將壓力盤與壓力傳感器緊固連接。
本實用新型的優點是1、可對不同噸位的拉、壓彈簧進行直接測試，適應性強。2、量程范圍大，測試范圍10N～50KN；精度高，可達示值的0.5％；數字顯示，直觀準確，性能穩定。3、能在測量過程中動態顯示各項特性參數和動態特性曲線，對測量數據進行統計分析，并將測量結果打印輸出。4、采用微動進給，數控電機加載，測量速度快、效率高，操作調試方便。5、過載停機，自動保護。
圖1是實用新型的總體結構示意圖。
圖2是圖1中裝夾機構、測量加載機構與導向機構的分解示意圖。
圖3是大噸位測量的壓力傳感器分解示意圖。
以下結合附圖對本實用新型作進一步詳細地描述
在圖1中，2是機座，要求保證整機的結構剛性，其外形是一個矩形方塊，機座2下方裝有四個可調整支腳1用于調整機座2水平，機座2高度應能保證在其腔體內豎向安裝電機27。電機支座25緊固裝配于機座2腔體內正上方，電機27固裝于電機支座25上，電機27可以選用步進電機、交流伺服電機或直流伺服電機。在機座2的左上方表面固裝有一對豎向平行、對稱的左立柱13和右立柱18，橫梁14與左立柱13和右立柱18的上端緊固裝配，它們共同構成了一個門形剛性機架，左立柱13、右立柱18、橫梁14設計上均采用槽鋼，可以有效的減輕整機重量，并獲得良好的剛性。位移傳感器7固裝于左立柱13的正面，其動尺9通過固裝于支座11上的撥片10與支座11緊固連接。滑桿21位于右立柱18的正前方，滑動支撐于橫梁14與機座2上，兩頭可與微動開關17、17’碰接。滑桿21上滑動裝配有上限位器19和下限位器23，上限位器19和下限位器23可以在滑桿19上滑動并能鎖定在所要求的位置上，支座11上下移動時，固裝于支座11上的撥桿22觸及上限位器19或觸下限位器23，都會使滑桿21向上或向下竄動，觸動微動開關17或17’，切斷電機27電源使支座11停止移動。機座2的右上方表面安裝有控制鍵、鈕和微機數據處理單元24，控制電機27的轉、停以及采集位移感器7和壓力傳感器29(見圖2)的信號進行數據處理，完成數據的顯示和測量結果的打印輸出。門形機架內，安裝有裝夾、加載和導向機構，其中，28是角度傳感器32的安裝位置，15是上掛頭，緊固連接在橫梁14上，16是上掛銷，滑動配合裝在掛頭15上；12是下掛頭，20是下掛銷，滑動配合裝在下掛頭12上；8是壓盤，6是滾珠絲桿，5是滾動直線導軌，4是托盤，3是可調支撐螺釘。上、下掛頭、壓、托盤為同軸線安裝。
圖2是圖1中的裝夾，加載和導向機構的分解示意圖。圖中附板35外形呈矩形方塊，固裝在左立柱13與右立柱18的正后面。滾動直線導軌5豎向固裝在附板35的中心線上，位于左立柱13與右立柱18和橫梁14構成的門形機架的內側。滾動直線導軌5上的滑塊36與支座11的后端面緊固相連，支座11可以沿滾動直線導軌上下滑動，支座11靠近滑塊36的上下表面之間的通孔內固裝有滾珠絲桿副的螺母31，滾珠絲桿6上端軸肩與推力軸承34配裝共同組裝在圖1中的橫梁14上；下端軸肩與推力軸承34’配裝共同組裝在圖1中的機座2上，滾珠絲桿6與滾動直線導軌5保持平行。滾珠絲桿6的下軸端通過連軸器26與電機27相連接。過渡盤30固裝于支座11的前端正下方，支座11靠近前端的上下表面之間的通孔與過渡盤30的中心通孔對齊。以過渡盤30的中心為對稱基準，并列對稱地固裝有一對壓力傳感器29；壓盤8大小與過渡盤30相同，緊固裝配在壓力傳感器29下端，其中心與過渡盤30中心對齊，采用并列對稱雙壓力傳感器，在測量拉力較小的拉伸彈簧和壓力較小的壓縮彈簧時，可以使測量裝置保持平衡，有效避免派生翻轉力矩對測量結果造成的誤差。與壓盤8相對應，在其正下方的機座2(見圖一)的上面配裝有一個托盤4，托盤4下面的機座2上配裝有3個可以調節的支撐螺釘3，用于支撐托盤4，通過旋調3個支撐螺釘3，使托盤4與壓盤8保持平行。上掛頭15緊固連接在橫梁14上(見圖1)；上掛銷16滑動配合配裝在上掛頭15上；下掛頭12的長柄穿過支座11和過渡盤30的通孔與壓盤8緊固相連，下掛銷20滑動配合配裝在下掛頭12上，通過壓盤8可以把測量拉伸彈簧時的拉力轉換成對壓力傳感器29的壓力，從而達到測量拉伸彈簧伸力的目的，并極大的簡化了整機設計。
測量時，被測量拉伸彈簧兩端的掛勾分別掛在上掛頭與下掛頭上。電機驅動滾珠絲桿轉動，帶動支座向下移動，彈簧被拉伸，作用在壓力盤上的拉力激勵傳感器產生壓力信號，同時支座撥動位移傳感器動尺產生位移信號。測量壓縮彈簧時，彈簧被置于托盤上，支座向下移動壓盤壓縮彈簧，激勵壓力傳感器產生壓力信號，同時位移傳感器產生位移信號；信號被單片機處理單元采集，分析處理；顯示和打印出測量結果。
另一種檢測位移的方式是在橫梁14上固裝一個角度傳感器28，用連軸器33與滾珠絲桿6的上軸端連接。通過滾珠絲桿6的螺距與轉角換算成直線位移。
圖3是大噸位測量的壓力傳感器的分解示意圖。測量大噸位彈簧時，過渡盤30的下端面在以其中心為基準的圓周上均勻分布固裝有三個并列的壓力傳感器29，壓盤8與壓力傳感器29對應的圓周上亦均勻分布有三個中心開有一個通孔的調整螺套37，通過調節調整螺套37使壓盤8保持水平，壓盤8通過三個調整螺套37作為襯墊與三個壓力傳感器29固裝。采用三個壓力傳感器方式，運用了三點定面原理，以消除測量時產生的較大派生的翻轉力矩的影響，保持測量平衡，保證測量精度。
權利要求1.一種用于快速、精確測量拉伸彈簧、壓縮彈簧和拉伸、壓縮彈性件特性參數的拉壓彈簧試驗機，主要由機座、裝夾、加載、導向機構、傳感器以及單片機控制與數據處理單元構成，其特征在于機座(2)上固裝有兩根平行對稱的左立柱(13)和右立柱(18)，橫梁(14)兩頭分別與左右立柱頂部緊固裝配成一個門形機架；左立柱正面裝有位移傳感器(7)，右立柱正面裝有滑桿(21)，兩端頭設微動力開關(17)、(17’)碰接，滑桿上設上限位器(19)和下限位器(23)；機架后邊沿中心線豎向固裝滾動直線導軌(5)，導軌上裝配滑塊(36)；導軌前面平行安裝有滾珠絲桿(6)，其上端軸肩配裝推力軸承共同組裝于機架的橫梁上，下端軸肩配裝推力軸承共同組裝于機座上，下軸端通過連軸器與固裝在機座上的加載電機的動力輸出軸連接；滾珠絲桿副的螺母(31)固裝在支座(11)的通孔內，支座右側設有一根撥桿(22)搭在滑桿(21)上，左側設有撥片(10)，端頭連接位移傳感器動尺(9)，后端面與滑塊(36)緊固連接，靠近前端的上下表面開有通孔，下表面固裝一個開有中心通孔的過渡盤(30)，兩孔對齊，過渡盤下為與其大小相同的壓盤(8)，兩盤間以盤中心為基準對稱固裝一對壓力傳感器(29)，在壓盤下方的機座上，安裝托盤(4)；上掛頭(15)固裝在橫梁(14)上，下掛頭(12)的長柄穿過支座(11)、過渡盤(30)的通孔與壓盤(8)緊固連接，上下掛頭、壓托盤為同軸線安裝。
2.根據權利要求1所述的拉壓彈簧試驗機，其特征在于位移感器既可使用線位移傳感器裝于左立柱上，也可以使用角位移傳感器裝于絲桿上端部的橫梁上。
3.根據權利要求1所述的拉壓彈簧試驗機，其特征在壓力傳感器既可使用兩個對稱布置，也可使用三個以圓心點為中心，均勻分布在圓周上。
專利摘要本實用新型提供了一種快速精確測量拉伸彈簧、壓縮彈簧和拉伸、壓縮彈性件特性參數的拉壓彈簧試驗機,由固裝在機座上的門形機架為支撐體、其上組裝裝夾、加載、導向機構、位移、壓力傳感器及微機控制和數據處理單元組成。這種試驗機測量精度高,可達示值的0.5%,量程范圍大,測試范圍10N～50KN,可對不同噸位的拉壓彈簧進行直接測試,直觀顯示出各項參數和動態特性曲線,測量結果打印輸出,測量速度快、效率高、操作調試方便、過載停機自動保護。
文檔編號G01M13/00GK2466625SQ01213838
公開日2001年12月19日 申請日期2001年1月4日 優先權日2001年1月4日
發明者周偉, 張良 申請人:周偉, 張良