一种基于偏心轮结构的皮革取样装置与方法与流程

【技术领域】

本发明属于皮革取样技术领域，具体涉及一种基于偏心轮结构的皮革取样装置与方法。

背景技术：

皮革类等柔性材料在生产制造过程中需要检测其物理参数来指导加工工艺的制定及用途分类等，下面以皮革收缩温度参数为例进行讨论。

根据国家标准规定，收缩温度检测试样标准为50*3的条形，为了固定方便，将比较常用的复位弹簧夹子夹持二端固定方式改进为双孔结构并挂孔固定，以此来减少夹持试样的固定方法的随意性给检测数据带来的不良影响，并获得发明专利授权(一种具有双孔的皮革试样制取装置：zl200910219241.4)。虽然该装置采用千斤顶液压泵的方式提供上千公斤压力，一次性制取标准试样，相对于原来实验室配置的气泵式取样装置，不但体积降为原来的十分之一，而且避免了噪音污染，更方便了用户操作，配套msw-yd4型收缩温度测定仪十多年来为皮革收缩温度参数检测提供了方便并获得好评。但是随着科学技术进步，重达4公斤的千斤顶结构的取样器也显得有些笨重和操作不便。

分析千斤顶结构取样器需要较大的压力，是因为在试样与刀模接触的瞬间为线接触(环形刀刃)一次性切割开试样，需要很大的压力必须千斤顶提供，要求更高的装置体积机械强度使得体积笨重。对此依据剪刀点接触节省力量的切割特点，因为切割柔性材料主要取决于压强，而剪刀切割恰恰是把平面切割(实际是50+50＝100mm环形线段切割)改变为点切割。同时把瞬间切割完成变成为一段时间的连续切割，所以当然节省力量。依次原理设置的皮革取样装置在节省压力和小型化装置方面达到预期的效果，并因此获得授权发明专利“一种滚刀式皮革试样制取装置：zl201610964816.5”等。但是由于柔性材料容易变形，所以在点切割的过程中由于挤压变形使得制取的试样质量特别是形状规范方面受到影响。

所以事实证明只有一次性取样才能够避免试样形变，而在小型化装置的前提下如何提供切割开皮样所需要的压强成为关键。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种基于偏心轮结构的皮革取样装置与方法，用于解决现有技术中切割皮革试样的装置多为大型装置，且切割过程中需要施加较大的力。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种基于偏心轮结构的皮革取样装置，包括固定底板和上动板，固定底板和上动板之间固定设置有两个支撑柱，所述支撑柱的上端穿过上动板，两个支撑柱的上端共同固定连接有转轴，转轴的一端固定连接有驱动装置；支撑柱上套装有复位弹簧，复位弹簧的上端抵住上动板，下端固定设置在固定底板上；

转轴上固定设置有两个偏心轮，两个偏心轮垂直于转轴，偏心轮的下端抵住上动板的上表面，转轴和上动板之间的距离小于偏心轮的半径；

固定底板上放置耐摩擦垫板，耐摩擦垫板上放置有刀具，刀具的下表面固定设置有刀片；刀具和耐摩擦垫板的高度之和为h，当上动板位于低位时，上动版和固定底板之间的距离为h。

本发明的进一步改进在于：

优选的，支撑柱在上动板上部的部分套装在支撑环中。

优选的，支撑环的上部固定设置有套环，套环和转轴同轴，转轴套装在套环中。

优选的，所述驱动装置为手柄或电机。

优选的，所述电机的输出端固定连接有主动齿轮，主动齿轮啮合有被动齿轮，被动齿轮的中心和转轴固定连接。

优选的，上动板的高位和低位之间的距离为8-10mm。

优选的，所述h为28.8mm。

优选的，所述刀具包括固定连接的挤压部和切割部，切割部在挤压部的下部；切割部的下表面固定设置有刀片，刀片首尾相接形成切割槽，所述切割槽的形状和尺寸为标准皮革试样的形状和尺寸。

优选的，所述挤压部为硬质材料，切割部为软质耐摩材料；所述耐摩擦垫板为尼龙材质。

一种基于上述装置的皮革取样方法，包括以下步骤：

步骤1，将皮革试样放置在耐摩擦垫板上，将皮革试样和耐摩擦垫板放置在固定底板上；将刀具放置在皮革试样上；

步骤2，通过驱动装置驱动转轴转动，转轴带动两个偏心轮转动，偏心轮下压上动板向下运动；

步骤3，上动板向下压住刀具，刀具切割皮革试样，切割结束后，复位弹簧使得上动板在向上运动，取出刀具和皮革试样，本次切割完成。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明公开了一种基于偏心轮结构的皮革取样装置，该装置将皮革试样设置在上动板和固定底板之间，采用偏心轮加杠杆结构，在驱动装置的带动下，既提供了所需要的压力，又自然的通过弹簧获得了复位，而且上动板高度的最低高度等于刀模的高度，在很好的在保护刀刃的同时，完全切割开试样。同时调节使得动上板下行到最低位置时到固定下板的最小正好等于刀具和尼龙板的整体高度，很好的实现了既切割开试样，又有效保护刀口的目标。

进一步的，通过垫板缓冲固定底板或上动板和固定弹簧之间的压力。

进一步的，支撑柱外套装支撑环，支撑环用于给予套环一定的支撑力。

进一步的，驱动方式有手动和电动两种方式，手动和电动二种取样器与刀模配合，实现了方便快捷制作试样的目标，而且一次性制作的带有挂孔的试样尺寸标准，边缘整齐，为后面的真空浸润及性能检测做好了准备。

进一步的，刀具的底部刀片为标准皮革试样的形状，使得一次切割成型。

本发明还公开了一种皮革取样方法，该方法只需要简单的转动转轴，即可完成切割过程，该方法实现了方便快捷制作试样的目标。

【附图说明】

图1为本发明的手动装置的结构主视图；

图2为本发明的手动装置的结构侧视图；

图3为本发明的电动装置的结构主视图；

图4为本发明的电动装置的结构侧视图；

图5为本发明的刀具结构图。

其中：1-固定底板；2-上动板；3-支脚；4-下垫板；5-上垫板；6-支撑柱；7-支撑环；8-转轴；9-手柄；10-套环；11-偏心轮；12-挤压部；13-切割部；14-刀片；15-切割槽；16-刀具；17-复位弹簧；18-被动齿轮；19-主动齿轮；20-电机；21-耐摩擦垫板。

【具体实施方式】

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制；术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；此外，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明公开了一种基于偏心轮结构的皮革取样装置与方法，参见图1、图2和图3，包括固定底板1、上动板2、支脚3、下垫板4、上垫板5、支撑柱6、支撑环7、转轴8、手柄9、套环10、偏心轮11、挤压部12、切割部13、刀片14、切割槽15和刀具16。

固定底板1为矩形板，固定底板1的下部固定安装有四个可调节长度的支脚3，用于调节固定底板1的平面，保证固定底板1为水平面，固定底板1上固定设置有两个下垫板4，每一个下垫板4上固定设置有一个支撑柱6，支撑柱6的上端穿过上动板2；支撑柱6上套装有复位弹簧17，复位弹簧17的上端固定设置有上垫板5，上垫板5上支撑有上动板2。每一个支撑柱6在上动板2以上的部分套装有支撑环7，支撑柱6的上端固定连接有套环10的外边部，两个套环10同轴线，两个套环10共同固定连接有一个转轴8，转轴8的一端固定设置在一个套环10中，另一端穿过另一个套环10，穿过套环10的端部固定连接有手柄9。手柄9的长度为400mm长度，通过手柄9向偏心轮11为上动板2提供了120公斤以上的足够压力。

转轴8上固定设置有两个偏心轮11，当整个机构静止时，转轴8的轴线和上动板2之间的距离小于偏心轮11的半径；假设两个支撑柱6相对于整个装置的竖直方向中心线对称，则两个偏心轮11相对于整个装置的竖直方向中心线对称，使得当转轴8转动时，在上动板2和固定底板1之间的刀具16能够均匀受力。

在切割时，在上动板2和固定底板1之间的刀具16，参见图5为刀具的结构图，刀具包括挤压部12和切割部13，挤压部12为硬质材料，如硬塑料或钢材质，切割部13为软质材料，如海绵或尼龙材质等，以缓冲切割时的压力，防止破坏皮革试样。切割部13固定设置在挤压部12的下部，切割部13的底部设置有刀片14，所述刀片14设置成目标皮革的尺寸和形状，形成切割槽15，所述切割槽15的中间为矩形，两边为圆形。切割时，整个皮革试样放置在耐摩擦垫板21上，使得切割下来皮革试样时，耐摩擦垫板21能够保护刀口。耐摩擦垫板21优选为尼龙材质，通常刀具16的高度23.8mm，如果尼龙垫板厚度5mm，则凸轮机构旋转过程中导致上动板2到固定底板1最小距离就是28.8mm，外力通过凸轮下压上动板的最低位置，减小旋转又开始上升。

偏心轮11的提升动板的行程8-10mm，完全满足≤5mm厚度皮样的放入需要高度；同时调节使得动上板下行到最低位置时到固定下板的最小正好等于刀模中刀刃的高度，很好的实现了既切割开试样，又有效保护刀口的目标。

切割后的复位弹簧17复位简化了操作过程，手动操作手柄旋转大约120度时，上动板2下行到最低位置，下垫板4下表面已经与刀具16接触，刀具16的刀片14与皮革接触，皮样被切割开来，手松开后复位弹簧17使得上升复位，从其空间取出来刀具16，再从切割槽15中取出试样即可，一次取样结束。

该装置整个重量大约2公斤，但是避免了千斤顶手杆的反复抬起压下以及切割好后还需要旋转千斤顶控制阀门，消除压力后才能够取出试样。

本实施例中手动式皮革取样器制作轻巧、操作方便，适用于实验室、企业检测化验室质量监督检测部门使用，配套的刀具16的锋利为顺利完成切割创造了条件。

本实施例装置的操作方法：

1)试样准备及插入：

把皮样放置在尼龙垫板上，将尼龙垫板放置在下垫板4上，再根据要求的部位和方向将刀具16放置在皮样上，整个刀具16处于整个装置的中心位置，使得切割时受力均匀；

2)切割：

左手稳住取样器，右手握住手柄向内方向旋转，直到水平偏上15度左右时，刀片14接触到皮样，此时施加力量切割试样，待切割结束后即使再继续旋转，上动板2到达最低点后又开始向上运动了；所以此时手松开手柄9后上动板2在复位弹簧17作用下自然弹起来，并停止在最高位置，一方面方便把下垫板4与上面的刀具16以及切割好的试样一起取出来，另外也为下一次切割做好准备。

实施例2

参见图3和图4，本实施例中的转轴8连接手柄9的一端固定连接有被动齿轮18，被动齿轮18啮合有主动齿轮19，主动齿轮19的转轴和电机20的输出端连接，电机20和电源按钮电连接。电动式取样器的仍然偏心轮16具有的加大推力、固定行程利于通过调节动板高度保护刀口、复位弹簧复位和连续切割功能，体积进一步小型化。本实施例未提及的部分与实施例1相同。除此之外，电动式取样器还有以下优势：

1)使用大推力交流调速电机作为动力源提供足够压力，直接驱动偏心轮组慢速度旋转(t＝2--∞)；

2)可连续切割，适宜与大型实验室及学生批量制作试样。

电动式取样器操作方法：

1)打开电源开关，根据需要通过调速器调节适当的切割速度，便于操作；

2)试样准备及插入：

与手动式准备相同，首先把皮样放置在尼龙垫板上，再把刀具16放置在皮样切取试样的位置，且注意方向；然后手持尼龙垫板，并注意指示灯显示，当绿灯亮时表示上动板2上行到最高位置附近期间，手工操作尼龙垫板水平放入上动板2的正下方即可；等待绿灯第二次亮起时，手持垫板连带切割好的试样与刀模一起从切割空间抽出来；取下试样，并重复再一次如此操作进行下一次取样。

前面以皮革收缩温度参数检测前试样制作过程为例进行了说明，但是不限于应用于此。实际上该装置作为柔性材料物理性能实验室的一个基本配置，还可以配套不同形状的刀模切割成其它参数检测的要求试样；另外还能够扩展到生物医学工程中胶原蛋白材质的收缩温度参数的检测。

本发明装置的设计原理：

压强取决于压力和接触面积，压力越大压强越大，刀刃越锋利，压强越大。首先采用新技术把原来的通过机械加工热处理后的刀模改变为专门的刀片通过数控机床加工成为需要的图形并嵌入模具中的方法，使得刀刃的锋利程度大幅度提高，为减小压力创造了条件，然后根据制作试样的操作过程，采用偏心轮加杠杆结构(手动式或电动式)，既提供了所需要的压力，又自然的通过复位弹簧获得了复位，而且调节动板高度最低高度等于刀模的高度又很好的在保护刀刃的同时，完全切割开试样。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。