专利名称：拉压弹簧试验机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及测量仪器，具体地说是一种适用于测量各种拉伸弹簧，压缩弹簧和其它拉伸、压缩弹性件的各项特性参数的拉压弹簧试验机。
随着现代工业的发展，各种弹簧和拉伸、压缩弹性件的的应用已十分广泛，同时对弹簧和拉伸、压缩弹性件的各项特性要求越来越高，对弹簧和拉伸、压缩弹性件的各项特性的测量要求越来越精确；特别是在精密机械、仪器、仪表行业中对弹簧和拉伸、压缩弹性件各项特性要求更加严格，对弹簧和拉伸、压缩弹性件的各项特性的测量也要求更加精确。传统的测量方法，如机械表盘式测量仪，测量精度低，对动态显示测量参数，输出被测弹簧和拉伸、压缩弹性件的特性曲线，测量数据的统计分析无能为力，同时，现有一些数字测量仪器，采用液压加载方式，系统响应速度慢、液压油路系统复杂、可靠性差、操作难度大，并且易泄漏，污染环境；采用丝杠加载的数字测量仪器，由于结构上没有独立的导向装置，并且采用单一传感器检测方式，在被测弹簧不能对中时，测量加载产生的派生弯矩直接作用在加载丝杠上，造成测量误差，特别是在测量大吨位弹簧时，测量误差更大，不能满足精确测量的要求。
本实用新型的目的是提供一种快速、精确测量各种拉伸弹簧，压缩弹簧和其它拉伸、压缩弹性件的各项特性参数，并能在测量过程中动态显示各项特性参数和动态特性曲线，对测量数据进行统计分析，将测量结果打印输出的拉压弹簧试验机。
为了实现上述目的，本实用新型采取了如下技术措施在一装有四个可调整支脚的机座上装配了一套拉伸弹簧装夹机构和压缩弹簧装夹机构、测量加载机构、导向机构、压力和位移传感器，以及一套单片机控制、数据处理、显示和打印装置，其主要特点是设计了一个机架支撑整机主体结构，机架外形呈门形，它由两根立柱和一道横梁组成，立柱的下部与机座紧固配装，上部与横梁固装，构成一个刚性门形机架；门形机架的后面固装有一块与立柱等高的矩形附板，滚动直线导轨竖向固装在附板中心机架内侧一面上，构成所谓导向机构；机架内侧设有可以上下移动的支座，其外形呈长方块状，它的后端面与滚动直线导轨上的滑块紧固装配。支座的上下面之间有一个通孔固装有滚珠丝杆副的螺母，滚珠丝杆副的滚珠丝杆与滚动直线导轨平行，滚珠丝杆的上端轴肩配装推力轴承共同组装于机架的横梁上，下端轴肩配装推力轴承共同组装于机座上，其下轴端通过连轴器与固装在机座上的驱动电机动力输出轴连接，构成加载机构，电机驱动滚珠丝杆转动，迫使支座沿滚动直线导轨在机架内侧上下移动。采用滚动直线导轨作为导向机构和滚珠丝杆副作为加载机构，可以有效的减低摩擦阻力对测量精度的影响，避免低速精确移位时的机械爬行现象。位移传感器紧固装配在机架的左侧立柱上，其动尺与固装支座上的拨片紧固连接，支座的上下移动，带动位移传感器的动尺上下移动，从而检测出被测弹簧的拉伸、压缩位移量；支座靠近前端的下表面固装有一个过渡盘，过渡盘的中心设有一个通孔，与支座靠近前端上下面之间设有的一个通孔对齐，过渡盘上并列固装一对压力传感器，以过渡盘中心为基准对称布置；压力传感器的下端紧固装配一个与过渡盘大小相同的压盘，与压盘对应，在机座上面配装有一个托盘，托盘下面与机座上表面之间设有三个调整螺钉，调整螺钉旋配在机座上，以调整托盘与压盘保持平行，托盘与压盘共同构成压缩弹簧的装夹机构；装挂拉伸弹簧的上挂头紧固连接在横梁上，装挂拉伸弹簧的下挂头穿过支座通孔和过渡盘通孔与压力盘紧固连接，把测量拉伸弹簧的拉力转换成对压力传感器的压力，达到对拉伸弹簧拉力的测量目的；在机架的右侧立柱正前方装有一根滑杆，滑杆的上端滑动配装在横梁上，下端滑动配装在机座上，滑杆上端和下端均设有一个微动开关，滑杆上滑动配装有一个上限位器和一个下限位器，与固装在支座右侧面的拔杆配合动作，测量时起到上、下限位保护作用。
位移传感器也可以用角度传感器代替，采用角度传感器检测滚珠丝杆转动的角度，结合滚珠丝杆的螺距换算成被测弹簧的拉伸、压缩位移量，即在机架的横梁上固装一个角度传感器，滚珠丝杆的上轴端用一个连轴器与角度传感器的输入轴连接。
压力传感器既可使用两个对称布置，也可使用三个以圆心点为中心，均匀分布在圆周上，当测量大吨位弹簧时，在以过渡盘中心为基准的圆周上均匀分布固装三个压力传感器，运用三点定面原理，使与压力传感器固装的压力盘保持平衡，消除测量加载时产生的翻转力矩对测量精度的影响，压力盘上均布有三个螺纹孔，螺纹孔内旋配有三个螺套，通过调螺套使压力盘水平，螺中心套设有一个通孔，用于穿过紧固螺钉将压力盘与压力传感器紧固连接。
本实用新型的优点是1、可对不同吨位的拉、压弹簧进行直接测试，适应性强。2、量程范围大，测试范围10N～50KN；精度高，可达示值的0.5％；数字显示，直观准确，性能稳定。3、能在测量过程中动态显示各项特性参数和动态特性曲线，对测量数据进行统计分析，并将测量结果打印输出。4、采用微动进给，数控电机加载，测量速度快、效率高，操作调试方便。5、过载停机，自动保护。
图1是实用新型的总体结构示意图。
图2是图1中装夹机构、测量加载机构与导向机构的分解示意图。
图3是大吨位测量的压力传感器分解示意图。
以下结合附图对本实用新型作进一步详细地描述
在图1中，2是机座，要求保证整机的结构刚性，其外形是一个矩形方块，机座2下方装有四个可调整支脚1用于调整机座2水平，机座2高度应能保证在其腔体内竖向安装电机27。电机支座25紧固装配于机座2腔体内正上方，电机27固装于电机支座25上，电机27可以选用步进电机、交流伺服电机或直流伺服电机。在机座2的左上方表面固装有一对竖向平行、对称的左立柱13和右立柱18，横梁14与左立柱13和右立柱18的上端紧固装配，它们共同构成了一个门形刚性机架，左立柱13、右立柱18、横梁14设计上均采用槽钢，可以有效的减轻整机重量，并获得良好的刚性。位移传感器7固装于左立柱13的正面，其动尺9通过固装于支座11上的拨片10与支座11紧固连接。滑杆21位于右立柱18的正前方，滑动支撑于横梁14与机座2上，两头可与微动开关17、17’碰接。滑杆21上滑动装配有上限位器19和下限位器23，上限位器19和下限位器23可以在滑杆19上滑动并能锁定在所要求的位置上，支座11上下移动时，固装于支座11上的拨杆22触及上限位器19或触下限位器23，都会使滑杆21向上或向下窜动，触动微动开关17或17’，切断电机27电源使支座11停止移动。机座2的右上方表面安装有控制键、钮和微机数据处理单元24，控制电机27的转、停以及采集位移感器7和压力传感器29(见图2)的信号进行数据处理，完成数据的显示和测量结果的打印输出。门形机架内，安装有装夹、加载和导向机构，其中，28是角度传感器32的安装位置，15是上挂头，紧固连接在横梁14上，16是上挂销，滑动配合装在挂头15上；12是下挂头，20是下挂销，滑动配合装在下挂头12上；8是压盘，6是滚珠丝杆，5是滚动直线导轨，4是托盘，3是可调支撑螺钉。上、下挂头、压、托盘为同轴线安装。
图2是图1中的装夹，加载和导向机构的分解示意图。图中附板35外形呈矩形方块，固装在左立柱13与右立柱18的正后面。滚动直线导轨5竖向固装在附板35的中心线上，位于左立柱13与右立柱18和横梁14构成的门形机架的内侧。滚动直线导轨5上的滑块36与支座11的后端面紧固相连，支座11可以沿滚动直线导轨上下滑动，支座11靠近滑块36的上下表面之间的通孔内固装有滚珠丝杆副的螺母31，滚珠丝杆6上端轴肩与推力轴承34配装共同组装在图1中的横梁14上；下端轴肩与推力轴承34’配装共同组装在图1中的机座2上，滚珠丝杆6与滚动直线导轨5保持平行。滚珠丝杆6的下轴端通过连轴器26与电机27相连接。过渡盘30固装于支座11的前端正下方，支座11靠近前端的上下表面之间的通孔与过渡盘30的中心通孔对齐。以过渡盘30的中心为对称基准，并列对称地固装有一对压力传感器29；压盘8大小与过渡盘30相同，紧固装配在压力传感器29下端，其中心与过渡盘30中心对齐，采用并列对称双压力传感器，在测量拉力较小的拉伸弹簧和压力较小的压缩弹簧时，可以使测量装置保持平衡，有效避免派生翻转力矩对测量结果造成的误差。与压盘8相对应，在其正下方的机座2(见图一)的上面配装有一个托盘4，托盘4下面的机座2上配装有3个可以调节的支撑螺钉3，用于支撑托盘4，通过旋调3个支撑螺钉3，使托盘4与压盘8保持平行。上挂头15紧固连接在横梁14上(见图1)；上挂销16滑动配合配装在上挂头15上；下挂头12的长柄穿过支座11和过渡盘30的通孔与压盘8紧固相连，下挂销20滑动配合配装在下挂头12上，通过压盘8可以把测量拉伸弹簧时的拉力转换成对压力传感器29的压力，从而达到测量拉伸弹簧伸力的目的，并极大的简化了整机设计。
测量时，被测量拉伸弹簧两端的挂勾分别挂在上挂头与下挂头上。电机驱动滚珠丝杆转动，带动支座向下移动，弹簧被拉伸，作用在压力盘上的拉力激励传感器产生压力信号，同时支座拨动位移传感器动尺产生位移信号。测量压缩弹簧时，弹簧被置于托盘上，支座向下移动压盘压缩弹簧，激励压力传感器产生压力信号，同时位移传感器产生位移信号；信号被单片机处理单元采集，分析处理；显示和打印出测量结果。
另一种检测位移的方式是在横梁14上固装一个角度传感器28，用连轴器33与滚珠丝杆6的上轴端连接。通过滚珠丝杆6的螺距与转角换算成直线位移。
图3是大吨位测量的压力传感器的分解示意图。测量大吨位弹簧时，过渡盘30的下端面在以其中心为基准的圆周上均匀分布固装有三个并列的压力传感器29，压盘8与压力传感器29对应的圆周上亦均匀分布有三个中心开有一个通孔的调整螺套37，通过调节调整螺套37使压盘8保持水平，压盘8通过三个调整螺套37作为衬垫与三个压力传感器29固装。采用三个压力传感器方式，运用了三点定面原理，以消除测量时产生的较大派生的翻转力矩的影响，保持测量平衡，保证测量精度。
权利要求1.一种用于快速、精确测量拉伸弹簧、压缩弹簧和拉伸、压缩弹性件特性参数的拉压弹簧试验机，主要由机座、装夹、加载、导向机构、传感器以及单片机控制与数据处理单元构成，其特征在于机座(2)上固装有两根平行对称的左立柱(13)和右立柱(18)，横梁(14)两头分别与左右立柱顶部紧固装配成一个门形机架；左立柱正面装有位移传感器(7)，右立柱正面装有滑杆(21)，两端头设微动力开关(17)、(17’)碰接，滑杆上设上限位器(19)和下限位器(23)；机架后边沿中心线竖向固装滚动直线导轨(5)，导轨上装配滑块(36)；导轨前面平行安装有滚珠丝杆(6)，其上端轴肩配装推力轴承共同组装于机架的横梁上，下端轴肩配装推力轴承共同组装于机座上，下轴端通过连轴器与固装在机座上的加载电机的动力输出轴连接；滚珠丝杆副的螺母(31)固装在支座(11)的通孔内，支座右侧设有一根拨杆(22)搭在滑杆(21)上，左侧设有拨片(10)，端头连接位移传感器动尺(9)，后端面与滑块(36)紧固连接，靠近前端的上下表面开有通孔，下表面固装一个开有中心通孔的过渡盘(30)，两孔对齐，过渡盘下为与其大小相同的压盘(8)，两盘间以盘中心为基准对称固装一对压力传感器(29)，在压盘下方的机座上，安装托盘(4)；上挂头(15)固装在横梁(14)上，下挂头(12)的长柄穿过支座(11)、过渡盘(30)的通孔与压盘(8)紧固连接，上下挂头、压托盘为同轴线安装。
2.根据权利要求1所述的拉压弹簧试验机，其特征在于位移感器既可使用线位移传感器装于左立柱上，也可以使用角位移传感器装于丝杆上端部的横梁上。
3.根据权利要求1所述的拉压弹簧试验机，其特征在压力传感器既可使用两个对称布置，也可使用三个以圆心点为中心，均匀分布在圆周上。
专利摘要本实用新型提供了一种快速精确测量拉伸弹簧、压缩弹簧和拉伸、压缩弹性件特性参数的拉压弹簧试验机,由固装在机座上的门形机架为支撑体、其上组装装夹、加载、导向机构、位移、压力传感器及微机控制和数据处理单元组成。这种试验机测量精度高,可达示值的0.5%,量程范围大,测试范围10N～50KN,可对不同吨位的拉压弹簧进行直接测试,直观显示出各项参数和动态特性曲线,测量结果打印输出,测量速度快、效率高、操作调试方便、过载停机自动保护。
文档编号G01M13/00GK2466625SQ01213838
公开日2001年12月19日 申请日期2001年1月4日 优先权日2001年1月4日
发明者周伟, 张良 申请人:周伟, 张良