CN108152144B - 施力检测设备及施力测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种施力检测设备，包括机台、高度调节机构、角度调节机构及施力机构；角度调节机构包括支架及锁紧组件，支架绕一轴线可转动地连接于高度调节机构，高度调节机构用于驱动支架沿竖直方向作升降运动；施力机构包括驱动组件及施力测试元件，施力测试元件穿设于支架并与驱动组件连接，以由驱动组件驱动沿预设方向伸出或缩回。本申请中的施力检测设备，相比传统的手持推拉力计施加压力，采用带刻度的测试指施加推力，施加力的方向、角度、力值大小及施加力的持续时间均可控制，配合不同的工装即可完成一定力值范围内的拉力及压力试验。如此，可实现多次往复的测试功能，且测试精度高、检测数据复现性高。还提供一种施力测试方法。

Description

施力检测设备及施力测试方法

技术领域

本发明涉及测试设备技术领域，特别是涉及一种施力检测设备及施力测试方法。

背景技术

各种压力的施加检测是安全检测标准中不可或缺的检测项目，其是按照安全检测标准中的力值要求把各种压力通过各种不同的测试头施加到样品的指定部位，以检测样品的指定部分的机械强度是否达到要求，从而保证设备的可靠性及使用人员的安全性。

目前，市面的施力检测设备采用手持推拉力计的方式施加压力，采用误差10％以上的带刻度的测试指施加推力，如此，存在误差较大，检测数据随机性强等缺点。

发明内容

基于此，有必要针对传统的施力检测设备误差大、检测数据随机性强的问题，提供一种检测精度高、检测数据复现性高的施力检测设备及施力测试方法。

施力检测设备，包括机台、高度调节机构、角度调节机构及施力机构；

所述角度调节机构包括支架及锁紧组件，所述支架绕一轴线可转动地连接于所述高度调节机构，所述锁紧组件被配置为可操作地将所述支架锁紧或释放于所述高度调节机构，以使所述支架在转动过程中停止于至少一测试位置；

所述高度调节机构，设置于所述机台，用于驱动所述支架沿竖直方向作升降运动；

所述施力机构包括驱动组件及施力测试元件，所述驱动组件设置于所述支架，所述施力测试元件穿设于所述支架并与所述驱动组件连接，以由所述驱动组件驱动沿预设方向伸出或缩回，从而提供作用于待检测样品的预设施加力。

本申请中的施力检测设备，相比传统的手持推拉力计施加压力，采用带刻度的测试指施加推力，施加力的方向、角度、力值大小及施加力的持续时间均可控制，配合不同的工装即可完成一定力值范围内的拉力及压力试验。如此，可实现多次往复的测试功能，且测试精度高、检测数据复现性高。

在其中一实施例中，所述高度调节机构包括两组相对设置于所述机台的导向组件、滑设于对应的所述导向组件的滑动部及用于驱动所述滑动部沿所述导向组件作升降运动的动力组件；

所述支架的两端分别枢转连接于对应的所述滑动部，所述锁紧组件被配置为可操作地将所述支架锁紧或释放于所述滑动部。

在其中一实施例中，所述导向组件包括两个间隔设置的导向杆，所述滑动部可滑动地套设于两个所述导向杆。

在其中一实施例中，所述动力组件包括螺杆及操作件，所述螺杆可转动地设置于所述机台，并与所述滑动部螺纹连接，所述操作件可转动地连接于所述机台一侧，且一端伸入所述机台与所述螺杆相啮合，以由所述操作件驱动所述螺杆绕其轴线旋转，从而驱动所述滑动部沿竖直方向作升降运动。

在其中一实施例中，所述锁紧组件包括锁紧手柄，所述锁紧手柄一端螺纹连接于所述支架，并抵接于所述滑动部，以使所述支架相对所述滑动部固定。

在其中一实施例中，所述驱动组件包括驱动电机、与所述驱动电机的输出端连接的减速组件及与所述施力测试元件连接的传动组件，所述传动组件连接于所述减速组件的输出端，用于将所述驱动电机的旋转输出转化为所述施力测试元件沿预设方向的伸出或缩回运动。

在其中一实施例中，所述施力测试元件包括与所述驱动组件连接的配合部及位于所述配合部一端的施力检测部，所述配合部沿预设方向纵长地延伸，所述施力检测部装设于所述配合部远离所述驱动组件的一端。

在其中一实施例中，所述施力检测部包括力值变送器及施力部，所述力值变送器装设于所述配合部远离所述驱动组件的一端，所述施力部包括连接部、连接于所述连接部一端的缓冲部及连接于所述缓冲部远离所述连接部一端的样品接触部，所述连接部与所述力值变送器可拆卸地连接。

在其中一实施例中，所述施力检测设备还包括控制器，所述控制器分别与所述驱动组件及所述施力测试元件连接。

使用上述的施力检测设备的施力测试方法，包括步骤：

将待测样品置于机台；

驱动支架沿竖直方向运动，并驱动支架旋转预设角度，以使施力测试元件处于预设测试位置；

驱动施力测试元件伸出，并抵接于待测样品，以提供作用于待检测样品的预设施加力。

附图说明

图1为本发明一实施方式中的施力检测设备的结构示意图；

图2为图1所示的施力检测设备的施力检测部的结构示意图；

图3为本发明一实施方式中施力检测设备的显示操作装置的显示操作界面；

图4为本发明一实施方式中的施力测试方法的流程图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳的实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

如图1所示，本发明一实施方式中的施力检测设备10，包括机台12、高度调节机构14、角度调节机构16及施力机构(图未标)。

角度调节机构16包括支架(图未标)及锁紧组件164，支架绕一轴线可转动地连接于高度调节机构14，锁紧组件164被配置为可操作地将支架锁紧或释放于高度调节机构14，以使支架在转动过程中停止于至少一测试位置。高度调节机构14设置于机台12，用于驱动支架沿竖直方向作升降运动。施力机构包括驱动组件(图未标)及施力测试元件(图未标)，驱动组件设置于支架，施力测试元件穿设于支架并与驱动组件连接，以由驱动组件驱动沿预设方向伸出或缩回，从而提供作用于待检测样品的预设施加力。

在实际应用中，将待测样品置于机台12，然后调节高度调节机构14带动支架在竖直方向运动，同时操作支架绕其旋转轴线转动到合适的测试位置，并通过锁紧组件164锁紧。驱动组件驱动施力测试元件沿预设方向伸出，从而以标准要求的预设施加力作用于置于机台12的待测样品，完成测试。

本申请中的施力检测设备10，相比传统的手持推拉力计施加压力，采用带刻度的测试指施加推力，施加力的方向、角度、力值大小及施加力的持续时间均可控制，配合不同的工装即可完成一定力值范围内的拉力及压力试验。如此，可实现多次往复的测试功能，且测试精度高、检测数据复现性高。

应当理解的是，由于施加力的方向、角度、力值大小及施加力的持续时间均可控制，利用相应的工装即可完成多种不同的测试，施力检测设备10使用灵活，适用性高，同时也极大的节省了人力及物力成本。

在一实施例中，高度调节机构14包括两组相对设置于机台12的导向组件142、滑设于对应的导向组件142的滑动部144及用于驱动滑动部144沿导向组件142作升降运动的动力组件。支架的两端分别枢转连接于滑动部144，锁紧组件164被配置为可操作地将支架锁紧或释放于滑动部144。

进一步地，导向组件142包括两个间隔设置的导向杆1422，滑动部144可滑动地套设于两个导向杆1422。具体地，导向组件142还包括直线轴承，滑动部144通过直线轴承可滑动地套设于导向杆1422。具体到实施方式中，导向组件142沿机台12台面的纵长方向相对地设置，每组导向组件142的导向杆1422一端固定于机台12台面，且沿机台12台面的宽度方向间隔开来，滑动部144通过直线轴承滑动套设于两个导向杆1422上。

进一步地，导向组件142还包括固定块1424，固定块1424设置于两个导向杆1422远离机台12的一端。如此，每组导向组件142的两个导向杆1422的上端通过固定块1424连接，下端与机台12连接，保证了导向杆1422可对滑动部144的稳定导向，从而提高了设备在高度方向上的位移精度，进一步地提高了测试精度。

在一实施例中，动力组件包括螺杆1462及操作件1464，螺杆1462可转动地设置于机台12，并与滑动部144螺纹连接，操作件1464可转动地连接于机台12一侧，且一端伸入机台12与螺杆1462相啮合，以由操作件1464驱动螺杆1462绕其轴线旋转，从而驱动滑动部144沿竖直方向作升降运动。进一步地，螺杆1462可旋转地连接于机台12，并位于每组导向组件142中的两个导向杆1422之间，螺杆1462的下端伸入机台12内部，与操作件1464配合，以由操作件1464驱动旋转。如此，则当螺杆1462旋转时，可实现滑动部144可向上或向下运动。

具体到实施方式中，该操作件1464为操作手柄，操作手柄可转动地装设于机台12的一侧，且一端伸入机台12内与螺杆1462相啮合。

在一实施例中，锁紧组件164包括锁紧手柄，锁紧手柄一端螺纹连接于支架，并抵接于滑动部144，以使支架相对滑动部144固定。进一步地，锁紧手柄包括操作部及连接于操作部的抵持部，抵持部螺纹连接于支架，并穿过支架抵压于滑动部144，从而将支架锁紧固定。

进一步地，高度调节机构14还包括固定连接于滑动部144的支架固定盘148，支架的两端枢转连接于支架固定盘148，锁紧组件164被配置为可操作地将支架锁紧或释放于支架固定盘148。具体地，锁紧手柄的抵持部可操作地抵持于支架固定盘148，从而实现支架的固定。具体到实施方式中，该支架固定盘148呈圆形，其一侧固定连接于滑动部144的一侧。

应当理解的是，由于支架绕其枢转轴可转动地连接于支架固定盘148，则锁紧组件164的轨迹为圆周，将支架固定盘148设置为圆形，可稳定地与锁紧组件164配合。

在一实施例中，支架包括支撑部1622及连接于支撑部1622两端并朝向支撑部1622一侧延伸的枢转部1624；驱动组件设置于支撑部1622远离机台12的一侧，施力测试元件穿设于支撑部1622，并与驱动组件传动连接。具体地，该支撑部1622与枢转部1624均呈长板状，支撑部1622用于形成支撑固定驱动组件的支撑面，枢转部1624用于与支架固定盘148枢转连接。如此，形成类似于龙门架的结构，保证了装设于其上的驱动组件与施力测试元件的固定可靠性。

在一实施例中，驱动组件包括驱动电机、与驱动电机的输出端连接的减速组件及与施力测试元件连接的传动组件，传动组件连接于减速组件的输出端，用于将驱动电机的旋转输出转化为施力测试元件沿预设方向的伸出或缩回运动。进一步地，该驱动电机、减速组件及传动组件沿支撑部1622依次设置，施力测试元件纵长的穿设于支撑部1622，并与传动组件连接。

具体地，该驱动电机为步进电机，该驱动电机与减速组件设置于减速箱1822内，该传动组件设置于支撑部1622，且分别与减速组件的输出端及施力测试元件连接。其中，驱动电机的最大可控直线速度为500mm/min。

在一实施例中，传动组件包括与减速组件的输出端连接的传动杆1824及与传动杆1824配合的齿轮组1826，以将驱动电机的旋转输出转化为施力测试元件沿预设方向的伸出或缩回运动。进一步地，该传动组件还包括转轴座1828，该转轴座1828设置于支撑部1622，传动杆1824一端与减速组件的输出端连接，另一端可转动地连接于转轴座1828。

进一步地，齿轮组1826包括一主动齿轮、一输出齿轮及啮合于主动齿轮与输出齿轮之间的至少一中间齿轮，主动齿轮与传动杆1824啮合，输出齿轮与施力测试元件相啮合。

如此，将驱动电机的旋转输出转化为施力测试元件沿预设方向的伸出或缩回运动，从而保证施力检测设备10的多次往复测试。

在一实施例中，施力测试元件包括与驱动组件连接的配合部1842及位于配合部1842一端的施力检测部1844，配合部1842沿预设方向纵长地延伸，施力检测部1844装设于配合部1842远离驱动组件的一端。具体地，该配合部1842呈杆状，其上设有与传动组件的输出齿轮相啮合的齿牙，如此，在输出齿轮转动的作用下，可驱动配合部1842沿预设方向伸出或缩回，从而完成施力动作。

特别指出的是，该配合部1842沿预设方向纵长地延伸，便于伸入待测样品的间隔中，或者伸入待测样品的凹陷部位，如此，进一步地提高了测试的精确性。

进一步地，请一并参阅图2，施力检测部1844包括力值变送器1843及施力部1845，力值变送器1843装设于配合部1842远离驱动组件的一端，施力部1845包括连接部1841、连接于连接部1841一端的缓冲部1846及连接于缓冲部1846远离连接部1841一端的样品接触部1848，连接部1841与力值变送器1843可拆卸地连接。具体地，连接部1841与样品接触部1848通过胶水粘结于缓冲部1846的两端，连接部1841远离缓冲部1846的一端设有连接件1849，连接件1849与力值变送器1843螺纹连接。具体到实施方式中，该缓冲部1846为减振橡胶块，该连接件1849为螺栓。

如此，在适用于不同的测试标准下，更换相应的施力部1845即可，使用便利。

需要指出的是，由于缓冲部1846具有弹性，可起到缓冲作用，在小力值的测试中，能提高控制精度，从而保证测试的精度。

可以理解，力值变送器1843为本领域技术人员所习知的技术，故不在此赘述其具体结构及原理。

在一实施例中，施力检测设备10还包括控制器(图未示)，控制器分别与驱动组件及施力测试元件连接。具体地，该控制器分别与驱动电机及力值变送器1843电连接，用于根据力值变送器1843检测到的力值控制驱动电机。具体到实施方式中，该控制器为PLC。

在施力测试中，首先设定施加的力值、位移、速度、力值保持时间、往复的周期等测试条件。驱动电机及减速组件接收到相应的控制信号后，驱动电机开始工作从而驱动施力测试元件进行单向或往复运动，以提供压力或拉力。力值变送器1843将检测到的实际力值反馈至控制器，控制器将实际力值与预设力值进行比较，再输出相应的控制命令，从而控制驱动电机执行相应的动作。

如此，进一步地实现多次往复的测试功能，且测试精度高、检测数据复现性高。

在一实施例中，该施力检测设备10还包括定位组件(图未示)，该定位组件设置于机台12，形成用于固定待测检测的固定位。具体地，该定位组件包括定位治具，该机台12上开设有若干呈一定规律排布的螺纹孔，便于将定位治具安装于机台12。如此，将待测样品牢靠地固定于机台12台面，进一步地提高了测试精度及测试的可靠性。

在一实施例中，该施力检测设备10还包括显示操作装置11，该显示操作装置11与控制器连接，用于输入操作指令并显示试验的相关数据，具体到实施方式，该显示操作装置11为带有触控功能的LCD屏。图3为一具体实施方式的显示操作装置11的显示操作界面，其中，施加的力值、位移、速度、保持时间、往复周期等测试条件显示于该显示操作装置11，操作人员可触控操作设定相应的标准测试数据，以进行测试。

进一步地，该显示操作装置11还用于显示测试过程中的压力-时间曲线，以更加直观的显示测试过程与测试结果。

在一实施例中，该施力检测设备10还包括脚轮13，该脚轮13均匀地布设于机台12底部，以便于施力检测设备10移动，进一步地，该脚轮13为万象轮。具体到实施方式中，该脚轮13包括四个，四个脚轮13位于机台12的底部的四个拐角处。

在一实施例中，该施力检测设备10还包括固定支撑脚，该固定支撑脚设置于机台12底部。

如图4所示，本申请还提供一种使用上述任一实施例中的施力检测设备10的施力测试方法，该施力测试方法包括以下步骤:

S110:将待测样品置于机台12；

具体地，将待测样品置于机台12，但不用定位治具固定。

S120：驱动支架沿竖直方向运动，并驱动支架旋转预设角度，以使施力测试元件处于预设测试位置；

具体地，操作操作件1464使滑动部144沿竖直方向移动，同时调节支架的角度，并用锁紧组件164锁紧，从而便于精准施力测试。需要说明的是，该预设测试位置是指施力测试元件与待测样品上的测试点对准，具体是施力测试元件的轴线与待测样品的测试点的中心对准。

可以理解的是，步骤S120的调整过程中，亦可移动待测样品的位置，从而实现前述的使施力测试元件处于预设测试位置。

S140：驱动施力测试元件伸出，并抵接于待测样品，以提供作用于待检测样品的预设施加力；

具体地，操作人员通过显示操作装置11设定需要测试的标准，控制器接收到指令后，控制驱动电机执行相应的动作，从而使施力测试元件对待测样品施加预设的施加力。

在一实施例中，该步骤S140之前还包括步骤S130：

将待测样品固定于机台12；

具体地，通过定位治具将待测样品固定，以保证测试的正常进行。

上述的施力检测设备10，相比现有技术，具有以下优点：

1)施加力的方向、角度、力值大小及施加力的持续时间均可控制，配合不同的工装即可完成一定力值范围内的拉力及压力试验；

2)可实现多次往复的测试功能，且测试精度高、检测数据复现性高；

3)施力测试元件沿预设方向纵长地延伸，便于伸入待测样品的间隔中，或者伸入待测样品的凹陷部位，进一步地提高了测试的精确性；

4)施力测试元件设有缓冲部1846，可起到缓冲作用，在小力值的测试中，能提高控制精度。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.施力检测设备，其特征在于，包括机台、高度调节机构、角度调节机构及施力机构；

所述角度调节机构包括支架及锁紧组件，所述支架绕一轴线可转动地连接于所述高度调节机构，所述锁紧组件被配置为可操作地将所述支架锁紧或释放于所述高度调节机构，以使所述支架在转动过程中停止于至少一测试位置；

所述高度调节机构，设置于所述机台，用于驱动所述支架沿竖直方向作升降运动；

所述施力机构包括驱动组件及施力测试元件，所述驱动组件设置于所述支架，所述施力测试元件穿设于所述支架并与所述驱动组件连接，以由所述驱动组件驱动沿预设方向伸出或缩回，从而提供作用于待检测样品的预设施加力。

2.根据权利要求1所述的施力检测设备，其特征在于，所述高度调节机构包括两组相对设置于所述机台的导向组件、滑设于对应的所述导向组件的滑动部及用于驱动所述滑动部沿所述导向组件作升降运动的动力组件；

所述支架的两端分别枢转连接于对应的所述滑动部，所述锁紧组件被配置为可操作地将所述支架锁紧或释放于所述滑动部。

3.根据权利要求2所述的施力检测设备，其特征在于，所述导向组件包括两个间隔设置的导向杆，所述滑动部可滑动地套设于两个所述导向杆。

4.根据权利要求2所述的施力检测设备，其特征在于，所述动力组件包括螺杆及操作件，所述螺杆可转动地设置于所述机台，并与所述滑动部螺纹连接，所述操作件可转动地连接于所述机台一侧，且一端伸入所述机台与所述螺杆相啮合，以由所述操作件驱动所述螺杆绕其轴线旋转，从而驱动所述滑动部沿竖直方向作升降运动。

5.根据权利要求2所述的施力检测设备，其特征在于，所述锁紧组件包括锁紧手柄，所述锁紧手柄一端螺纹连接于所述支架，并抵接于所述滑动部，以使所述支架相对所述滑动部固定。

6.根据权利要求1所述的施力检测设备，其特征在于，所述驱动组件包括驱动电机、与所述驱动电机的输出端连接的减速组件及与所述施力测试元件连接的传动组件，所述传动组件连接于所述减速组件的输出端，用于将所述驱动电机的旋转输出转化为所述施力测试元件沿预设方向的伸出或缩回运动。

7.根据权利要求1所述的施力检测设备，其特征在于，所述施力测试元件包括与所述驱动组件连接的配合部及位于所述配合部一端的施力检测部，所述配合部沿预设方向纵长地延伸，所述施力检测部装设于所述配合部远离所述驱动组件的一端。

8.根据权利要求7所述的施力检测设备，其特征在于，所述施力检测部包括力值变送器及施力部，所述力值变送器装设于所述配合部远离所述驱动组件的一端，所述施力部包括连接部、连接于所述连接部一端的缓冲部及连接于所述缓冲部远离所述连接部一端的样品接触部，所述连接部与所述力值变送器可拆卸地连接。

9.根据权利要求1～8任一项所述的施力检测设备，其特征在于，所述施力检测设备还包括控制器，所述控制器分别与所述驱动组件及所述施力测试元件连接。

10.使用权利要求1～9任一项所述的施力检测设备的施力测试方法，其特征在于，包括步骤：

将待测样品置于机台；

驱动支架沿竖直方向运动，并驱动支架旋转预设角度，以使施力测试元件处于预设测试位置；

驱动施力测试元件伸出，并抵接于待测样品，以提供作用于待检测样品的预设施加力。

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