高精度无级调速材料拉伸试验机制造技术

本实用新型专利技术为一种高精度无级调速材料拉伸试验机，包括导向定位机构、传动机构、测量机构和控制系统，其特征在于：所述的导向定位机构由两个直线滑轨组成，通过线性导轨间的顺次相对运动，保障试验机的横向和纵向跳动，通过调整间距保证两个X轴方向受力平衡；传动机构主要由T型丝杠、轴承座和螺母组成，T型丝杠承受大负载，大力矩，螺母副采用铜衬套防止卡死现象，采用伺服电机和行星减速机作为动力源，保证精度和无级调速；测量机构主要包括力传感器和电子引伸计，力传感器测量拉力数据，电子引伸计测量位置数据；控制系统主要利用IPC平台，包括上位机、光电编码器和以太网模块。本实用新型专利技术完全满足特种材料拉伸试验力和形变速度的研究。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

High precision stepless speed regulation material tensile testing machine

The utility model relates to a high precision stepless speed tensile material testing machine, including the guide positioning mechanism, a transmission mechanism, a measuring mechanism and a control system, which is characterized in that the orientation of the positioning mechanism is composed of two linear slide, relative movement through the linear guide rail between the sequential dynamic testing machine, guarantee the horizontal and vertical. Two, to ensure the direction of X axis force balance by adjusting the spacing; transmission mechanism mainly consists of a T type bearing seat and a screw, nut, screw type T under high load, large torque, and nut using copper bushing to prevent the blocking phenomenon of the servo motor and reducer as a power source, to ensure the accuracy of measurement and stepless speed regulation; the main mechanism comprises a force sensor and electronic extensometer, tensile force sensor data, electronic extensometer measurement location data; control system mainly uses the IPC platform It includes host computer, photoelectric encoder and Ethernet module. The utility model fully meets the test force and deformation speed of the special material.

【技术实现步骤摘要】
高精度无级调速材料拉伸试验机
本技术涉及一种材料性能测试试验机，特别是公开一种高精度多功能无级调速材料拉伸试验机，属于机器人自动化
。
技术介绍
众所周知，材料的试验具有复杂性、多样性、材料的性能决定了产品质量的好坏，而材料的塑性变形、拉伸极限对材料性能起决定作用。尽管我国现行拉伸试验标准和国际标准都对拉伸速率做了规定，但不同实验室即使采用了相同的拉伸速率，测得的屈服强度仍会有较大分散性，这主要大部分试验机采用手动加载，属于开环控制，拉力通过液压表来读取，不能实时保存和分析数据，通常液压表读取的数据和实际拉力误差比较大。对国内外现有的机器人行业进行检索，可以发现大部分机器人都应用于焊接和搬运行业，国内的材料拉伸试验装置都是比较简单，对普通的材料拉伸试验能满足普通的要求，而通常高校和研究院所的试验均比较复杂，对材料的稳定性.精度和运算等要求比较苛刻，因此现有技术的材料拉伸试验机明显不能满足使用要求。
技术实现思路
本技术的目的是解决现有技术的缺陷，设计一种高精度多功能无级调速材料拉伸试验机，实现全程全自动拉伸控制测试和保存分析数据，也是一种高效、可靠、稳定的材料拉伸试验机器人。本技术是这样实现的:一种高精度无级调速材料拉伸试验机，包括导向定位机构、传动机构、测量机构和控制系统，其特征在于:所述的导向定位机构由两个直线滑轨组成，通过线性导轨间的顺次相对运动，保障试验机的横向和纵向跳动，通过调整间距保证两个X轴方向受力平衡；传动机构主要有由T型丝杠、轴承座和螺母组成，T型丝杠承受大负载，大力矩，螺母副采用铜衬套防止卡死现象，采用伺服电机和行星减速机作为动力源，保证精度和无级调速；测量机构主要包括力传感器和电子引伸计，力传感器测量拉力数据，电子引伸计测量位置数据；控制系统主要利用IPC平台，包括上位机、光电编码器和以太网模块。所述的T型丝杠左右旋同时两个方向运动，拉力负荷的产生是通过同一个T型丝杠的左右旋运动，来产生拉力，T型丝杠可以承受高的负荷，铜套螺母副传动相现对于滚珠丝杠产生的轴向力和径向力更大。所述测量机构的力传感器通过MODBUS通讯，力传感器用于检测系统的拉力变化，通过RS232端口传输给上位机，上位机每IOMS扫面和更新一次，并交给数据库保存，以进行下一个周期的分析和运算。所述试验机的行程通过光电编码器和电子引伸计全闭环控制，一方面通过光电编码器控制伺服电机转动的速度和精度，从而保证材料拉伸的精度，另一方面将电子引伸计与待测物件的两端并联，实时测量待测物件的拉伸和形变，实现了全程全闭环控制和试验。所述试验机的测力范围为O?2000N ;测量精度:±0.1% ;速度精度:1% ;形变测量精度:0.5% ;测试样件宽度:300 mm ;最大行程:500mm ;安全装置:自动诊断、定时测量、过载保护、超负检查等异常安全保护、通过台式机或笔记本上位机控制。本技术的软件运行在Windows环境下,用visual basic软件编写运算代码，通过MODBUS通讯协议控制伺服电机的运行。程序的扫描周期是0.0ls,每0.0ls读取和保存一次数据，然后通过电脑运算，控制电机下一个扫描周期的位移和速度，真正做到实时控制，实时监控。本技术的操作方法:整套试验装置通过T形丝杠安装在两端的轴承座上，力传感器外接数字显示仪表，以显示测得的载荷值，将待检测的样品用压块固定在两端的夹具上，两端的夹具分别固定在丝杠两端的螺母上，通过左右旋对拉丝杠，试件两端受力拉伸，另一位移传感器(电子引伸计)安装试件两端的夹具上，当试件拉伸时，位移传感器实时传输到电脑上。设定好拉伸的曲线和实验要求，电机拉伸或压缩按钮，电机通过行星减速机增大力矩，带动丝杠转动，因为丝杠是左右旋，则丝杠螺母往两侧移动，从而带动试件左右向两端拉伸。实验结果表明，本技术能够很好地完成试件拉伸，拉伸效果良好，得到了用户的一致好评，拥有非常广阔的使用前景和市场前景。本技术具有以下特点:1、关键零部件，采用松下伺服系统等品牌产品，全程力传感器控制，光电编码器和电子引伸计全闭环控制行程等；2、行星减速机控制系统，具有效率高、寿命长、噪音低、免维护的优点。采用纯数字的锁相环位置脉冲控制模式，无零飘、无失调；3、采用高精度T型丝杠加载，加载平稳，试验机的寿命长，长期稳定性好且节能；4、多种保护措施。如:功率环节的各种电气保护，软件部分的超载，超位移保护，机械强制安全限位保护等；5、简单，可靠，功能强大的软件操作系统；6、开放的数据结构，无论是结果参数还是过程数据都允许用户随机调用，对科研与教学非常有利；7、用户自编辑报告功能，数据可方便的导入Excel表格，方便用户后期处理。本技术的有益效果是:1、本技术的试验速度可调，试验速度可达0.001mm/min?1000mm/min,速度比可达100万倍之多；2、试验机的试验行程可按需要而定，更灵活，精度可达到±0.01mm，完全可以满足各种拉伸试验要求；3、本技术引入数据库理念，可随时保存和分析数据，拥有高精度、无级调速和全闭环控制，拥有远程操作和IPC联网等特点。【附图说明】图1是本技术的正视结构示意图。图2是图1的俯视图。图3是图1的后视图。图4是图1的右侧视图。图中:1、光电编码器；2、伺服电机；3、法兰支座；4、安装底板；5、滑块；6、传感器安装支架；7、T型丝杠；8、上底板；9、行星减速机；10、左上压片；11、右上压片；12、右下压片；13、主体安装板；14、联轴器；15、力传感器；16、力传感器固定块；17、轻滑轨；18、试件；19、右轴承座；20、右丝杠螺母；21、左丝杠螺母；22、右轴承座；23、直线滑轨；24、力传感器固定螺丝；25、滑块垫高块；26、左轴承座。【具体实施方式】下面结合附图对本技术作进一步描述。根据附图1?附图4，本技术是一种高精度无级调速材料拉伸试验机，包括导向定位机构、传动机构、测量机构和控制系统。导向定位机构由两个直线滑轨23组成，通过滑块5间的顺次相对运动，保障试验机的横向和纵向跳动，通过调整右丝杠螺母20和左丝杠螺母21的间距保证两个X轴方向受力平衡。传动机构主要有由T型丝杠7、右轴承座22、左轴承座次6、右丝杠螺母20和左丝杠螺母21组成，T型丝杠7承受大负载和大力矩，右丝杠螺母20和左丝杠螺母21采用铜衬套防止卡死现象，采用伺服电机2和行星减速机9作为动力源，保证精度和无级调速。本技术的控制系统主要利用IPC平台，包括上位机、光电编码器I和以太网模块。本技术分为两部分实现材料拉伸试验:测量机构和加载机构。测量机构主要包括力传感器15和电子引伸计，力传感器15测量拉力数据，电子引伸计测量位置数据。其中力传感器15和右上压片11之间通过力传感器固定块16连接，力传感器15和力传感器固定块16之间通过螺栓连接。本技术测量机构的安装方式:将左右两个主体安装板13安装在直线滑轨23的滑块5上，中间通过内六角螺丝连接，把左下压片和右下压片12安装在主体安装板13上，力传感器15的两端分别安装在两个下压片的两端。加载机构的主要零部件有:伺服电机2、行星减速机9、T型丝杠7、左丝杠螺母21、右丝杠螺母20本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高精度无级调速材料拉伸试验机，包括导向定位机构、传动机构、测量机构和控制系统，其特征在于：所述的导向定位机构由两个直线滑轨组成，通过线性导轨间的顺次相对运动，保障试验机的横向和纵向跳动，通过调整间距保证两个X轴方向受力平衡；传动机构主要有由T型丝杠、轴承座和螺母组成，T型丝杠承受大负载，大力矩，螺母副采用铜衬套防止卡死现象，采用伺服电机和行星减速机作为动力源，保证精度和无级调速；测量机构主要包括力传感器和电子引伸计，力传感器测量拉力数据，电子引伸计测量位置数据；控制系统主要利用IPC平台，包括上位机、光电编码器和以太网模块。

【技术特征摘要】
1.一种高精度无级调速材料拉伸试验机，包括导向定位机构、传动机构、测量机构和控制系统，其特征在于:所述的导向定位机构由两个直线滑轨组成，通过线性导轨间的顺次相对运动，保障试验机的横向和纵向跳动，通过调整间距保证两个X轴方向受力平衡；传动机构主要有由T型丝杠、轴承座和螺母组成，T型丝杠承受大负载，大力矩，螺母副采用铜衬套防止卡死现象，采用伺服电机和行星减速机作为动力源，保证精度和无级调速；测量机构主要包括力传感器和电子引伸计，力传感器测量拉力数据，电子引伸计测量位置数据；控制系统主要利用IPC平台，包括上位机、光电编码器和以太网模块。2.根据权利要求1所述的高精度无级调速材料拉伸试验机，其特征在于:所述的T型丝杠左右旋同时两个方向运动，拉力负荷的产生是通过同一个T型丝杠的左右旋运动，来产生拉力，T型丝杠可以承受高的负荷，铜套螺母副传动相对于滚珠丝杠产生的轴向力和径向力...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴跃新，
申请(专利权)人：上海博信机器人科技有限公司，
类型：实用新型
国别省市：