[实用新型]高精度无级调速材料拉伸试验机

说明书

技术领域

本实用新型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领域。

背景技术

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。

发明内容

本实用新型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。

本实用新型是这样实现的：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10MS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0～2000N；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。

本实用新型的软件运行在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0.01s，每0.01s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。

本实用新型的操作方法：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，本实用新型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。

本实用新型具有以下特点：

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；