一种基于力矩平衡的划痕二向力测量装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术专利公开一种基于力矩平衡的划痕二向力测量装置，包括连接板和传感器连接块，连接板的截面为L形，连接板的水平部上端面上竖向凸出安装有回转轴，传感器连接块一端上贯通开设有配合回转轴安装的回转孔，回转轴和回转孔之间安装有回转轴承，传感器连接块与连接板的竖直部之间安装有第二微型称重传感器；传感器连接块另一端开设有安装槽，安装槽内安装有第一微型称重传感器和划痕刮头连接件，划痕刮头连接件一端紧压第一微型称重传感器，划痕刮头连接件另一端穿过安装槽伸出传感器连接块外；本实用新型专利技术满足在划痕过程中同时测量法向力与切向力，装置成本低，结构简单稳定，测量精度高，且易于更换。且易于更换。且易于更换。

【技术实现步骤摘要】
一种基于力矩平衡的划痕二向力测量装置


[0001]本技术涉及力学以及划痕仪器的法向力与切向力的测量领域，具体涉及一种基于力矩平衡的划痕二向力测量装置。

技术介绍

[0002]目前，一些划痕仪器中，采用相互独立的法向力模块和切向力模块来测量划痕过程中的法向力和切向力，需要划痕刮头与样品夹持台有其单独的测力模块。对于需要结构紧凑的划痕仪器，例如加载高温条件的划痕仪器，需要一种可以同时用来测量法向力与切向力的装置。目前已有的同时测量法向力与切向力的专利技术专利，申请号为201610184676.X的专利一种带有二向力测量功能的刮擦实验刮头，采用的是超静定结构设计，存在一定的误差，且不易计算误差的影响。本技术提出一种用于测量划痕过程中法向力与切向力的装置，将法向力与切向力解耦，法向力的测量不会影响切向力的测量，并分析了装置中静摩擦力对于切向力测量的影响。

技术实现思路

[0003]本技术专利目的是为解决上述问题，能实现划痕过程中法向力与切向力的精确测量，提出一种基于力矩平衡的划痕二向力测量装置，实时测量、记录划痕过程中的法向力与切向力；便于更换微型称重传感器以满足不同载荷的需求。
[0004]为达到上述目的所采取的技术方案是：
[0005]一种基于力矩平衡的划痕二向力测量装置，其特征在于，包括连接板和传感器连接块，所述连接板的截面为L形，所述连接板的水平部上端面上竖向凸出安装有回转轴，所述传感器连接块一端上贯通开设有配合回转轴安装的回转孔，所述回转轴和回转孔之间安装有回转轴承，所述传感器连接块与连接板的竖直部之间安装有第二微型称重传感器；工作时，连接板的L形截面朝下放置；所述传感器连接块另一端开设有安装槽，所述安装槽内安装有第一微型称重传感器和划痕刮头连接件，所述划痕刮头连接件一端紧压第一微型称重传感器，所述划痕刮头连接件另一端穿过安装槽伸出传感器连接块外。
[0006]进一步，所述回转轴承为直线轴承。
[0007]进一步，所述传感器连接块的安装槽为方形槽，所述方形槽背向回转孔一端法向贯通设置有用于划痕刮头连接件伸出的条形槽，所述条形槽宽度小于方形槽宽度。
[0008]进一步，所述划痕刮头连接件包括限位压板和连接部，所述连接部一端安装在限位压板上，所述连接部另一端穿过条形槽伸出传感器连接块外，所述限位压板插装在方形槽内，并压紧第一微型称重传感器。
[0009]进一步，所述划痕刮头连接件的连接部背向限位压板一端开设有安装划痕刮头的安装孔。
[0010]进一步，所述划痕刮头连接件的连接部与划痕刮头通过螺钉连接。
[0011]进一步，所述第二微型称重传感器法向安装在回转轴与划痕刮头连接件的连接部
之间。
[0012]进一步，所述第二微型称重传感器与连接板的竖直部通过螺钉连接，并且第二微型称重传感器安装在靠近划痕刮头连接件的连接部一端。
[0013]进一步，所述连接板的水平部下端面通过螺钉安装有电机模组。
[0014]本技术专利所具有的有益效果为：
[0015]本技术为一种基于力矩平衡的划痕二向力测量装置，用于测量划痕过程中的法向力与切向力，满足在划痕过程中同时测量法向力与切向力，并能方便的更换微型称重传感器和划痕刮头，并且零件间产生的静摩擦力对切向力的测量影响较小，本装置成本低，结构简单稳定，测量精度高，且易于更换。
附图说明
[0016]图1为本技术结构整体结构示意图；
[0017]图2为本技术的连接板结构示意图；
[0018]图3为本技术的传感器连接块结构示意图；
[0019]图4为本技术的划痕刮头连接件结构示意图；
[0020]图5为测量切向力和法向力的原理图。
具体实施方式
[0021]下面结合附图对本技术专利进一步描述。
[0022]如图1
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4所示，一种基于力矩平衡的划痕二向力测量装置，包括连接板1和传感器连接块2，所述连接板1的截面为L形，所述连接板1的水平部13上端面上竖向凸出安装有回转轴11，所述传感器连接块2一端上贯通开设有配合回转轴11安装的回转孔23，所述回转轴11和回转孔23之间安装有回转轴承6，本技术中，所述回转轴承6为直线轴承；所述传感器连接块2与连接板1的竖直部12之间安装有第二微型称重传感器3。
[0023]如图1
‑
4所示，所述传感器连接块2另一端开设有安装槽，所述安装槽内安装有第一微型称重传感器4和划痕刮头连接件5，所述划痕刮头连接件5一端紧压第一微型称重传感器4，使得第一微型称重传感器4有一定的预应力，所述划痕刮头连接件5另一端穿过安装槽伸出传感器连接块2外。
[0024]工作时，连接板1的L形截面朝下放置，将划痕刮头通过M4螺丝固定在划痕刮头连接件5上，当划痕刮头承受法向力时，会使划痕刮头连接件5与第一微型称重传感器4紧密接触而产生力，将此时的力减去之前的预应力，则为划痕过程中的划痕刮头承受的法向力，需要注意的是法向力需要大于划痕刮头连接件5的重力(约0.2N)，并且法向力的测量与切向力无关；将第二微型称重传感器3通过M3螺丝固定在连接板1的竖直部12上，并与传感器连接块2接触，当划痕刮头受到切向力时，第二微型称重传感器3会有一个测量力，此时测量力并不等于划痕刮头受到的切向力，需要通过力矩平衡来计算划痕刮头受到的切向力。
[0025]如图1
‑
4所示，为了实现第一微型称重传感器4的安装，本技术中所述传感器连接块2的安装槽为方形槽22，所述方形槽22背向回转孔23一端法向贯通设置有用于划痕刮头连接件5伸出的条形槽21，所述条形槽21宽度小于方形槽22宽度，方形槽22与条形槽21的高度相同，实现划痕刮头连接件5一部分位于方形槽22内预压第一微型称重传感器4，划
痕刮头连接件5另一部分穿过条形槽21伸出传感器连接块2外。
[0026]如图1
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4所示，为了实现划痕刮头安装在本装置上，本实施例中，所述划痕刮头连接件5包括限位压板51和连接部52，所述连接部52一端安装在限位压板51上，所述连接部52另一端穿过条形槽21伸出传感器连接块2外，所述限位压板51插装在方形槽22内，并压紧第一微型称重传感器4。优选的，所述划痕刮头连接件5的连接部52背向限位压板51一端开设有安装划痕刮头的安装孔53；所述划痕刮头连接件5的连接部52与划痕刮头通过螺钉连接，所述划痕刮头连接件5的连接部52上开设有M4的螺丝孔，用来螺钉固定划痕刮头。
[0027]如图1
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4所示，为了更好的测量法向力，所述第二微型称重传感器3法向安装在回转轴11与划痕刮头连接件5的连接部52之间；所述第二微型称重传感器3与连接板1的竖直部12通过螺钉连接，并且第二微型称重传感器3安装在靠近划痕刮头连接件5的连接部52一端。
[0028]本实施例中，所述连接板1的水平部13下端面通过螺钉安装有电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于力矩平衡的划痕二向力测量装置，其特征在于，包括连接板和传感器连接块，所述连接板的截面为L形，所述连接板的水平部上端面上竖向凸出安装有回转轴，所述传感器连接块一端上贯通开设有配合回转轴安装的回转孔，所述回转轴和回转孔之间安装有回转轴承，所述传感器连接块与连接板的竖直部之间安装有第二微型称重传感器；工作时，连接板的L形截面朝下放置；所述传感器连接块另一端开设有安装槽，所述安装槽内安装有第一微型称重传感器和划痕刮头连接件，所述划痕刮头连接件一端紧压第一微型称重传感器，所述划痕刮头连接件另一端穿过安装槽伸出传感器连接块外。2.根据权利要求1所述的一种基于力矩平衡的划痕二向力测量装置，其特征在于，所述回转轴承为直线轴承。3.根据权利要求2所述的一种基于力矩平衡的划痕二向力测量装置，其特征在于，所述传感器连接块的安装槽为方形槽，所述方形槽背向回转孔一端法向贯通设置有用于划痕刮头连接件伸出的条形槽，所述条形槽宽度小于方形槽宽度。4.根据权利要求3所述的一种基于力矩平衡的划痕二向力测量装置，其特征在于，所述划痕刮头连...

【专利技术属性】
技术研发人员：李元鑫，王云磊，张建伟，孙廷威，张晨辰，
申请(专利权)人：郑州大学，
类型：新型
国别省市：