一种机电一体控制的岩石试样自动夹持装置的制作方法

1.本实用新型涉及自动化控制技术领域，特别是一种机电一体控制的岩石试样自动夹持装置。


背景技术：

2.现有岩石圆柱试样做劈裂试验时，通常为人工放置试样对中，用肉眼观察试样是否在压力机压头的中心位置，实际上这种方法控制位置并不准确，而且当使用圆柱形试样时，加载时容易造成试样滚动，从而偏离加载中心，为了使加载力通过圆形试样的圆心，加载前要先把试样对准上下加载头的中心，必须采用人工方法进行扶持，待加载力达到一定值时松开试样进行下一步加载实验，实际操作过程中很容易因为夹偏而导致实验结果不准确，造成废样，另外，由于加载中心与试样中心不重合，而且由于岩石或者属于典型脆性材料，当试样在竖向压力作用下破坏时，试样碎片容易崩出，严重时还会使试样弹出，从而对实验仪器损坏及人身安全造成一定威胁，因此，其改进和创新势在必行。


技术实现要素：

3.针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本实用新型之目的就是提供一种机电一体控制的岩石试样自动夹持装置，可有效解决圆柱状试样固定和对中的问题。
4.本实用新型解决的技术方案是：
5.一种机电一体控制的岩石试样自动夹持装置，包括夹持平台和压力机，夹持平台包括水平设置的台面，台面上表面中心设置有下传压板，压力机固定在夹持平台上，压力机的压头下端同轴连接有上传压板且上传压板位于传压板的正上方，下传压板两侧的台面上分别固定有对称的电机，两侧电机的转轴上分别装有朝向对方水平伸出的丝杠，两侧的丝杠呈同轴设置，两侧的丝杠远离电机的一端均旋装有滑动套管，滑动套管远离电机的一端经力传感器装有试样夹持板，两试样夹持板正对面之间的下传压板上表面构成待测圆柱状试样的夹持空间，下传压板与两侧电机之间的台面上设置有对侧的轨道，轨道的长度方向与丝杠的轴向平行，轨道上设置有沿其长度方向前后滑动的滑块，滑动套管经连接柱与滑块固定连接，构成试样夹持板沿丝杠轴向的位置调节结构，台面上设置有用于检测试样夹持板沿丝杠轴向滑动距离的位移传感器。
6.优选的，所述的台面中心开有与下传压板相对应的安装槽，当下传压板固定在安装槽内时，下传压板的轴线与压力机加载中心轴线重合，上传压板与压力机下端的压头安装连接后，上传压板沿竖直方向的轴线与下传压板沿竖直方向的轴线重合。
7.优选的，两侧试样夹持板的正对面相互平行，且丝杠的轴线与两侧试样夹持板的正对面垂直。
8.优选的，所述下传压板两侧的台面上分别设置有用于固定电机的电机固定座，对应侧的电机分别固定在同侧的电机固定座上，丝杠的轴线位置高于下传压板的上表面。
9.优选的，所述夹持平台上设置有用于固定压力机的安装定位孔，压力机通过安装
定位孔固定在夹持平台上，压力机固定在夹持平台后，下传压板的轴线穿过压力机压头的加载中心。
10.优选的，所述岩石试样自动夹持装置还包括控制器，控制器的输出端分别与电机的信号输入端和压力机驱动部件的信号输入端相连，控制器的输入端分别与力传感器的输出端和位移传感器的输出端相连。
11.本实用新型结构新颖独特，简单合理，易生产，易操作，比现有夹持装置更安全，通过电机驱动滑动套管带动试样夹持板对待测试样进行夹持，无需人工扶持，将待测试样放置在下传压板上表面的夹持空间内即可，可有效减少机械及试样对实验人员的伤害，通过位移传感器进行试样位置定位，试样对中位置更精确，大大提高了岩石圆柱试样劈裂试验的成功率，同时大大提高了实验效率，大幅减少人为因素造成的误差，可重复使用，其使用方便，效果好，是岩石试样自动夹持装置上的创新。
附图说明
12.图1为本实用新型的剖面主视图。
13.图2为本实用新型夹持平台台面的主视图。
14.图3为本实用新型夹持平台台面的俯视图。
15.图4为本实用新型电路原理框式图。
具体实施方式
16.以下结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细说明。
17.由图1
‑
4给出，本实用新型包括夹持平台和压力机12，夹持平台包括水平设置的台面9，台面9上表面中心设置有下传压板8，压力机12固定在夹持平台上，压力机12的压头下端同轴连接有上传压板7且上传压板7位于传压板8的正上方，下传压板8两侧的台面9上分别固定有对称的电机4，两侧电机4的转轴上分别装有朝向对方水平伸出的丝杠6，两侧的丝杠呈同轴设置，两侧的丝杠远离电机的一端均旋装有滑动套管17，滑动套管17远离电机的一端经力传感器3装有试样夹持板2，两试样夹持板2正对面之间的下传压板8上表面构成待测圆柱状试样1的夹持空间，下传压板8与两侧电机之间的台面9上设置有对侧的轨道11，轨道11的长度方向与丝杠的轴向平行，轨道11上设置有沿其长度方向前后滑动的滑块5，滑动套管17经连接柱18与滑块固定连接，构成试样夹持板沿丝杠轴向的位置调节结构，台面9上设置有用于检测试样夹持板沿丝杠轴向滑动距离的位移传感器10。
18.为保证使用效果，所述的台面9中心开有与下传压板8相对应的安装槽(图中未给出)，当下传压板8固定在安装槽内时，下传压板8的轴线与压力机12加载中心轴线重合，上传压板7与压力机12下端的压头安装连接后，上传压板7沿竖直方向的轴线与下传压板8沿竖直方向的轴线重合。
19.所述下传压板8为立方体，立方体的上表面作为待测圆柱试样的放置面，台面9上表面中心开有与下传压板下部相匹配的矩形卡槽，下传压板8卡装在矩形卡槽内，可通过螺栓压紧固定。
20.两侧试样夹持板2的正对面相互平行，且丝杠的轴线与两侧试样夹持板2的正对面垂直。
21.所示试样夹持板2的正对面呈矩形，矩形的高度大于或等于待测圆柱状试样1的直径且矩形下沿高于下传压板8的上表面，保证试样夹持板夹持面的覆盖范围能够对不同直径的待测圆柱状试样进行夹持。如当待测圆柱状试样直径减小时，试样夹持板夹持面的下部可以对待测圆柱状试样进行夹持。
22.所述下传压板8两侧的台面9上分别设置有用于固定电机4的电机固定座14，对应侧的电机分别固定在同侧的电机固定座上，丝杠的轴线位置高于下传压板8的上表面，电机固定座14用于固定电机，电机与电机固定座的装配固定方式可以为螺栓连接、法连连接等常规连接方式，电机固定座将电机固定在高于下传压板的位置，保证试样夹持板正对面的覆盖范围能够将待测圆柱状试样夹持。
23.所述的位移传感器10固定在电机固定座14上，滑动套管17上固定连接有与位移传感器10相对应的检测面15，检测面随滑动套管沿丝杠轴向前后滑动，位移传感器10的检测线朝向检测面15发射，实时检测二者的间距，由于检测面到同侧试样夹持板的端面距离是一定的，因此通过位移传感器即可检测试样夹持板端面到位移传感器的间距。
24.所述的台面9底部设置有竖直设置的支撑腿16，支撑腿用于支撑台面。
25.所述夹持平台上设置有用于固定压力机12的安装定位孔13，压力机12通过安装定位孔13固定在夹持平台上，压力机固定在夹持平台后，下传压板8的轴线穿过压力机12压头的加载中心，如图1所示，安装定位孔13设置在台面底部，压力机12的立柱插装在安装定位孔13内，可通过上下两端的螺母19压紧固定，从而将压力机安装在夹持平台上，使下传压板8竖直方向的轴线与压力机加载中心线重合。
26.所述岩石试样自动夹持装置还包括控制器，控制器的输出端分别与电机的信号输入端和压力机12驱动部件的信号输入端相连，控制器的输入端分别与力传感器3的输出端和位移传感器10的输出端相连。
27.所述的压力机12用于对待测圆柱状试样1施加竖向加载力，如图1所示，其包括立柱20以及固定在立柱上端的驱动部件电机、液压缸等，驱动部件的伸缩杆23竖直向下，压力机的压头22固定在伸缩杆的下端，上传压板7可同轴安装在压头下端，二者的装配方式为现有技术，如螺纹连接、螺栓连接等，同样的伸缩杆与压头之间设置有用于检测竖向加载力大小的加载力传感器21，加载力传感器的输出端与控制器的输入端相连，以上压力机为现有技术。
28.所述控制器用于接收力传感器和位移传感器的检测数据，并通过该检测数据对电机和压力机进行对应操作，该控制器为现有技术，如plc控制器、单片机控制器、又如美国微芯科技公司生产的型号为dspic33fj64gp706的微处理器等等，实际应用时配套与其相连的显示器和操作按键，显示器用于显示检测结果，操作按键用于对各个元器件进行对应操作。
29.本实用新型使用时，首先将压力机12通过安装定位孔13固定在夹持平台上，将下传压板8固定在台面上，上传压板7与压力机12下端的压头安装连接，此时压力机的机加载中心线与传压板8竖直方向的轴线重合，将待测圆柱状试样1直接放置在下传压板8上，启动两侧电机转动，带动丝杆转动，滑动套管在轨道和滑块的束缚下，朝向待测圆柱状试样方向滑动，通过位移传感器实时检测试样夹持板端面到位移传感器的间距，从而将测圆柱状试样定位在压力机的机加载中心线上(两侧间距相等)，进行对中，对中完成后，通过同时驱动两侧的电机转动，根据设定好的夹持力以及反映侧向夹持的力传感器3反馈控制，保持稳定
的侧向夹持力，当夹持力达到设定值后夹持电机停止运行；驱动压力机进行竖向加载，上传压板7通过油缸带动向下运动，直到上传压板7与待测圆柱状试样接触，竖向加载力通过装置底部的加载力传感器21测得，直至达到预设压力；当达到预设压力值后，两侧电机启动同时反向转动，两侧的试样夹持板退回原位，与待测圆柱状试样脱离接触；试样夹持板松开退回的过程中不影响竖向力施加的连续性，两侧试样夹持板与待测圆柱状试样脱离后，竖向加载力通过上传压板7继续施加，直至达到实验目标，实验完成，与现有有技术相比，本实用新型更安全，通过电机驱动滑动套管带动试样夹持板对待测试样进行夹持，无需人工扶持，将待测试样放置在下传压板上表面的夹持空间内即可，可有效减少机械及试样对实验人员的伤害，通过位移传感器进行试样位置定位，试样对中位置更精确，大大提高了岩石圆柱试样劈裂试验的成功率，同时大大提高了实验效率，大幅减少人为因素造成的误差，可重复使用，其使用方便，效果好，是岩石试样自动夹持装置上的创新。