全自动低温冲击试验智能检测系统的试样夹具的制作方法

1.本实用新型涉及一种抓取试样的夹具，尤其是一种用于全自动低温冲击试验智能检测系统的试样夹具，属于试验机用夹具技术领域。


背景技术：

2.夏比冲击试验是用以测定金属材料抗缺口敏感性(韧性)的试验。制备有一定形状和尺寸的金属试样，使其具有u形缺口或v形缺口，在夏比冲击试验机上处于简支梁状态，以试验机举起的摆锤作一次冲击，使试样沿缺口冲断，用折断时摆锤重新升起高度差计算试样的吸收功，即为aku和akv。可在不同温度下作冲击试验。吸收功值(焦耳)大，表示材料韧性好，对结构中的缺口或其他的应力集中情况不敏感。对重要结构的材料近年来趋向于采用更能反映缺口效应的v形缺口试样做冲击试验。目前中国执行的金属夏比冲击试验的标准是gb/t229-2020《金属材料 夏比摆锤冲击试验方法》。
3.现有的冲击试验机做低温试验时，通常需要操作人员手动夹持试样，即人工使用试样夹具从低温槽内取出冷冻后的试样，放在试样支座上，然后进行冲击测试。这种方法对于成批试验时，由于试验需要多次重复进行，因此需要操作人员重复手工夹持试样，劳动强度大，劳动效率低；手工夹取试样再送到试样支座，所花时间也难以保证国标对试样从低温介质中移出至打断的时间的要求；短距离接触低温环境还容易造成操作者冻伤手指现象；而且操作人员手动夹持试样再放置到试验机的试样支座上，存在着物体打击和机械伤害的安全隐患。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种全自动低温冲击试验智能检测系统的试样夹具，以解决背景技术中存在的问题。
5.本实用新型为实现上述目的所采用的技术方案是：
6.一种全自动低温冲击试验智能检测系统的试样夹具，包括可与机器人的手腕相连接的连接盘，连接盘上设置夹具座，夹具座上设置有试样抓取机构，其特征在于：所述的试样抓取机构包括旋转夹紧气缸、导向柱、夹块和夹块连接板，所述旋转夹紧气缸的缸体安装在夹具座上，导向柱的上端与旋转夹紧气缸的缸体相连，下部与夹块连接板相连，夹块滑动连接在导向柱上并位于夹块连接板与旋转夹紧气缸的旋转臂之间，夹块与旋转夹紧气缸的旋转臂配合用于夹取放置在试样架上的试样。
7.通过采用上述技术方案，试样抓取采用机器人代替人工操作，提高了整机的自动化程度，速度快，效率高，能够保证国标对试样从低温介质中移出至打断的时间的要求；操作人员不在直接接触低温环境避免了造成操作者冻伤手指现象；而且操作人员不需要靠近试验机操作，消除了安全隐患。在夹具座上仅需设置旋转夹紧气缸、导向柱和可在导向柱上滑动的压块，即可实现夹取试样的功能，结构简单，制造成本低。
8.上述的全自动低温冲击试验智能检测系统的试样夹具中，所述夹块的两端设有竖
向的导向通孔，夹块连接板的前部对应设有竖向的定位通孔，导向柱的下端穿过定位通孔后插入导向通孔中，可在导向通孔中滑动；夹块连接板的侧壁上设有水平的螺钉孔，螺钉孔中设置紧定螺钉将夹块连接板固定在导向柱上；导向柱上、位于夹块连接板与夹块之间套设有弹簧。
9.通过采用上述技术方案，夹块连接板与夹块之间设有弹簧，可以允许试样有一定的高度误差，另一方面，机器人的机械臂带动夹具移动至试样架上方，然后向下移动，夹块首先接触并压紧被取试样，并与试件表面接触后产生预紧力；旋转夹紧气缸的活塞杆带着旋转臂一边收缩一边旋转至试样下部，然后活塞杆继续收缩，直至旋转臂将试样压紧在夹块上；同样地，机器人的机械臂带动夹具上移离开试样架，移动至试验机的试样支座上方，然后向下移动，将试样放置在试样支座上，夹块始终将试样压紧；旋转夹紧气缸的活塞杆带着旋转臂向下伸出，旋转臂旋转至试样一侧，最后机器人的机械臂带动夹具上移返回原位；夹块连接板与夹块之间设置的弹簧，利于准确地夹取、释放试样，防止夹持、松开试样时试样移动。
10.进一步地，所述的夹块连接板与夹块之间还设有第二导向柱，夹块连接板上设有第二导向通孔，第二导向柱的下端与夹块相连、上端设有螺纹段，第二导向柱的上端穿过第二导向通孔后螺纹段上连接锁紧螺母，第二导向柱可在第二导向通孔中滑动；夹块连接板的后部设有竖向的第二定位通孔，旋转夹紧气缸的活塞杆穿过第二定位通孔，可在第二定位通孔中转动和上下滑动。
11.通过采用上述技术方案，第二导向柱为夹块进一步提供导向，同时还可以通过锁紧螺母调整弹簧的预紧力。
12.上述的全自动低温冲击试验智能检测系统的试样夹具中，所述的连接盘上设有激光位移传感器，激光位移传感器与控制系统相连。
13.具体地，连接盘上设有螺纹孔，螺纹孔中安装激光位移传感器，激光位移传感器与控制系统相连。
14.通过采用上述技术方案，激光位移传感器可对试样夹具是否夹取到试样进行检测，如果试样夹具夹取到试样，则控制系统继续执行下一步程序，如果试样夹具没有夹取到试样，则控制系统报错并停止执行下一步程序，需要人工处置。
15.有益效果：
16.1、在夹具座上仅需设置旋转夹紧气缸、导向柱和可在导向柱上滑动的压块，即可实现夹取试样的功能，结构简单，制造成本低。
17.2、夹块连接板与夹块之间设有弹簧，可以允许试样有一定的高度误差，另一方面，夹块与试件表面接触后产生预紧力，利于准确地夹取试样，防止夹持试样时试样移动。
18.3、采用机器人驱动的夹具代替手工夹持试样，节省人力且提高了劳动效率；可以保证国标对试样从低温介质中移出至打断的时间的要求；操作人员不在短距离接触低温环境，因此不会发生操作者冻伤手指现象；而且采用机器人驱动的夹具代替操作人员夹持试样放置到试验机的试样支座上，也消除了操作人员的安全隐患。
附图说明
19.图1为本实用新型应用于金属材料低温冲击试验智能检测系统的示意图。
20.图2为本实用新型的示意图。
21.图3为本实用新型中试样提供装置的示意图。
22.图4为本实用新型中试样夹具将试样放置在试样支座上的示意图。
23.图中：1机器人，
24.2试样提供装置，21支架，3低温槽，31密闭门，4二维码/条码扫码器，
25.5试验机，51底座，511左砧座，513右砧座，512左试样支座，514右试样支座，
26.6试样定位装置，
27.7试样夹具，71连接盘，72夹具座，73旋转夹紧气缸，731活塞杆，732旋转臂，74导向柱，75锁紧螺母，76夹块连接板，77第二导向柱，78夹块，79弹簧，710紧定螺钉，711激光位移传感器，
28.8皮带输送机a，9皮带输送机b，10试样。
具体实施方式
29.为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过非限定性的实施例并结合附图对本实用新型做进一步的说明。
30.本实用新型所述的前、后、左、右方向是依据附图所示前、后、左、右方向进行的描述。为了便于说明，仅示出了与本实用新型实施例有关的部分。
31.请参考图1至图4，一种全自动低温冲击试验智能检测系统的试样夹具7，连接盘71上设置夹具座72，连接盘71呈法兰盘状，设有多个通孔，通过螺栓与机器人1的手腕固定连接；连接盘71的一侧设置板状的夹具座72，夹具座72上设置试样抓取机构，具体包括旋转夹紧气缸73、导向柱74、夹块78和夹块连接板76，旋转夹紧气缸73缸体的上下端自带螺栓孔，旋转夹紧气缸73的缸体通过沉头螺栓安装在夹具座72的下侧面上，导向柱74的上端螺纹连接在旋转夹紧气缸73缸体下端的螺丝孔上，夹块78的两端各设有1个竖向的导向通孔，夹块连接板76的前部对应设有竖向的定位通孔，夹块78位于夹块连接板76的下部，导向柱74的下端穿过定位通孔后插入夹块78的导向通孔中，可在导向通孔中滑动；夹块连接板76的侧壁上设有水平的螺钉孔，螺钉孔中设置紧定螺钉710将夹块连接板76固定在导向柱74上；导向柱74上、位于夹块连接板76与夹块78之间套设有弹簧79。夹块连接板76与夹块78之间还设有第二导向柱77，夹块连接板76上设有第二导向通孔，第二导向柱77的下端与夹块78相连、上端设有螺纹段，第二导向柱77的上端穿过第二导向通孔后螺纹段上连接锁紧螺母75，第二导向柱77可在第二导向通孔中滑动；夹块连接板76的后部设有竖向的第二定位通孔，旋转夹紧气缸73的活塞杆731向下穿过第二定位通孔，可在第二定位通孔中转动和上下滑动，旋转夹紧气缸73的旋转臂732位于夹块78的下部，夹块78与旋转夹紧气缸73的旋转臂732配合用于夹取放置在试样架上的试样。夹块78与旋转夹紧气缸73的旋转臂732732根据试样的试验温度、材料、表面状态等可以选择塑料或其他非金属材料。
32.本实施例选用hmk旋转夹紧气缸，旋转夹紧气缸73通过电磁阀和气管连接气源，plc控制器与旋转夹紧气缸73的电磁阀电连接，控制电磁阀开启或关闭，从而控制旋转夹紧气缸73，使旋转夹紧气缸73在工作时夹持或松开试件。
33.本实施例中，连接盘71上设有螺纹孔，螺纹孔中安装激光位移传感器711，用螺母固定，激光位移传感器711与控制系统相连。
34.本实施例中控制系统使用plc控制系统。
35.本实施例的工作过程如下：
36.(1)通过连接盘71将试样夹具7与机器人1的手腕相连接；
37.(2)待检试样10按要求规则地码放到试样架上；
38.(3)机器人1驱动试样夹具7移动至试样架上方，然后向下移动；
39.(4)夹块78与试样接触并压紧试样；
40.(5)旋转夹紧气缸73的活塞杆731带着旋转臂732旋转至试样10下部；
41.(6)旋转夹紧气缸73的活塞杆731收缩，旋转臂732将试样10压紧在夹块上；
42.(7)机器人1驱动试样夹具7上移离开试样架，移动至试验机5的试样支座上方，然后向下移动；
43.(8)试样与试验机底座51上的左试样支座512和右试样支座514接触，将试样放置在试样支座上；
44.(9)机器人1驱动试样夹具7继续向下移动，夹块78将试样压紧在试样支座上；
45.(10)旋转夹紧气缸73的活塞杆731带着旋转臂732向下伸出，旋转臂732旋转至试样一侧；
46.(11) 机器人1驱动试样夹具7上移返回原位。
47.在对本实用新型的描述中，需要说明的是，术语
ꢀ“ꢀ
左”、
“ꢀ
右”、
“ꢀ
前”、
“ꢀ
后”、
“ꢀ
上”、
“ꢀ
下”、
“ꢀ
内”、
“ꢀ
外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，上述术语仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
48.除非另有明确的规定和限定，术语
“ꢀ
安装”、
“ꢀ
相连”、
“ꢀ
连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
49.除说明书所述的技术特征外，均为本专业技术人员的已知技术。
50.以上所列举的实施方式仅供理解本实用新型之用，并非是对本实用新型所描述的技术方案的限定，有关领域的普通技术人员，在权利要求所述技术方案的基础上，还可以作出多种变化或变形，所有等同的变化或变形都应涵盖在本实用新型的权利要求保护范围之内。

技术特征：
1.一种全自动低温冲击试验智能检测系统的试样夹具，包括可与机器人的手腕相连接的连接盘，连接盘上设置夹具座，夹具座上设置有试样抓取机构，其特征在于：所述的试样抓取机构包括旋转夹紧气缸、导向柱、夹块和夹块连接板，所述旋转夹紧气缸的缸体安装在夹具座上，导向柱的上端与旋转夹紧气缸的缸体相连，下部与夹块连接板相连，夹块滑动连接在导向柱上并位于夹块连接板与旋转夹紧气缸的旋转臂之间，夹块与旋转夹紧气缸的旋转臂配合夹持试样，用于夹取放置在试样架上的试样。2.根据权利要求1所述的全自动低温冲击试验智能检测系统的试样夹具，其特征在于：所述夹块的两端设有竖向的导向通孔，夹块连接板的前部对应设有竖向的定位通孔，导向柱的下端穿过定位通孔后插入导向通孔中，可在导向通孔中滑动；夹块连接板的侧壁上设有水平的螺钉孔，螺钉孔中设置紧定螺钉将夹块连接板固定在导向柱上；导向柱上、位于夹块连接板与夹块之间套设有弹簧。3.根据权利要求2所述的全自动低温冲击试验智能检测系统的试样夹具，其特征在于：所述的夹块连接板与夹块之间还设有第二导向柱，夹块连接板上设有第二导向通孔，第二导向柱的下端与夹块相连、上端设有螺纹段，第二导向柱的上端穿过第二导向通孔后螺纹段上连接锁紧螺母，第二导向柱可在第二导向通孔中滑动；夹块连接板的后部设有竖向的第二定位通孔，旋转夹紧气缸的活塞杆穿过第二定位通孔，可在第二定位通孔中转动和上下滑动。4.根据权利要求1或2或3所述的全自动低温冲击试验智能检测系统的试样夹具，其特征在于：所述的连接盘上设有激光位移传感器，激光位移传感器与控制系统相连。5.根据权利要求4所述的全自动低温冲击试验智能检测系统的试样夹具，其特征在于：所述的连接盘上设有螺纹孔，螺纹孔中安装激光位移传感器，激光位移传感器与控制系统相连。

技术总结
本实用新型公开了一种全自动低温冲击试验智能检测系统的试样夹具。包括可与机器人的手腕相连接的连接盘，连接盘上设置夹具座，夹具座上设置有试样抓取机构，包括旋转夹紧气缸、导向柱、夹块和夹块连接板，旋转夹紧气缸的缸体安装在夹具座上，导向柱的上端与旋转夹紧气缸的缸体相连，下部与夹块连接板相连，夹块滑动连接在导向柱上并位于夹块连接板与旋转夹紧气缸的旋转臂之间，夹块与旋转夹紧气缸的旋转臂配合用于夹取放置在试样架上的试样。采用机器人代替人工操作，操作人员不再直接接触低温环境避免了手指冻伤；而且不需要靠近试验机操作，消除了安全隐患。夹具座上仅需设置旋转夹紧气缸、导向柱和压块，结构简单，制造成本低。低。低。


技术研发人员：张利凡 田家昊 姚富家 程营超
受保护的技术使用者：济南天辰试验机制造有限公司
技术研发日：2023.02.05
技术公布日：2023/9/1