一種瓦楞紙箱戳穿試驗儀的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于測試固體材料的強度特性的儀器領(lǐng)域，尤其涉及一種瓦楞紙箱戳穿試驗儀。
【背景技術(shù)】
[0002]瓦楞紙板的戳穿強度是指以特定形狀的角錐戳穿頭穿過紙板所需的功，屬于動態(tài)強度，是影響瓦楞紙板受到碰撞、擠壓而發(fā)生破損的重要性能指標。目前針對進出口瓦楞紙箱包裝戳穿性能檢測，主要依據(jù)現(xiàn)行中國國家標準GB/T 2679.7-2005《紙板戳穿強度的測定》和我國檢驗檢疫行業(yè)標準SN/T 0262-1993《出口商品運輸包裝瓦楞紙箱檢驗規(guī)程》執(zhí)行。戳穿試驗時，角錐戳穿頭穿透紙板試樣的過程由三個連續(xù)動作組成，即:刺穿、撕裂和彎折。戳穿強度測試數(shù)據(jù)低于標準值，即判定此項目不合格，則此批抽樣產(chǎn)品質(zhì)量即判定為不合格。采用的紙板戳穿強度測試儀一般由擺系試樣夾持裝置、指針刻度盤、角錐體(戳穿頭)、操作系統(tǒng)等部分組成，根據(jù)其功能原理，即在一個特殊形狀的擺體上安裝一個按標準幾何體設計生產(chǎn)的三角棱形角錐，借助擺體的能量使三角錐體穿透試樣時所需的能量。自上世紀90年代至今，傳統(tǒng)瓦楞紙箱戳穿強度測試儀已沿用多年，在檢測過程中存在檢測精度低、穩(wěn)定性差、人為因素影響大、自動化程度低、安全防護不足等缺點，目前在國內(nèi)外相關(guān)文獻中尚未見任何關(guān)于瓦楞紙箱新型戳穿檢測儀的研發(fā)報道。因此，利用現(xiàn)代控制和偵測技術(shù)，通過對傳統(tǒng)紙板戳穿強度測試儀進行重新設計、改進，以提高檢測的精度和穩(wěn)定性，實現(xiàn)檢測結(jié)果的客觀化，避免了人工讀數(shù)的誤差，同時也增強了對人員操作的安全防護，是對現(xiàn)有瓦楞紙箱戳穿檢測設備研發(fā)的有益探索，有利于檢測機構(gòu)提供更為穩(wěn)定、準確、可靠的檢測數(shù)據(jù)，不斷促進我國瓦楞紙箱行業(yè)整體質(zhì)量提升。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為克服傳統(tǒng)瓦楞紙箱戳穿檢測設備存在的檢測精度低、穩(wěn)定性差、自動化程度低和安全防護等方面不足，本實用新型旨在提供一種檢測精度高、操作簡單、自動化程度高、安全防護的瓦楞紙箱戳穿儀。
[0004]本實用新型解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下:
[0005]一種瓦楞紙箱戳穿試驗儀，包括基座，在基座上設置角錐和用于角錐滑行的導軌，所述導軌左端設置向角錐提供動能的加速機構(gòu)，所述導軌右端間隔設置兩個測速裝置，所述兩個測速裝置之間設置固定試驗樣品的固定夾。固定夾與導軌垂直設置，確保角錐運動方向與實驗樣品垂直。實驗時，操作員可以根據(jù)測速裝置測出的角錐穿過樣品前后的速度，已知角錐質(zhì)量，可計算得出穿過樣品所需要的功，進一步得出樣品的戳穿強度。
[0006]進一步的，所述角錐包括錐頭、垂直機械固定塊和水平連接塊，所述錐頭背部與水平連接塊為固定連接，所述水平連接塊底部與垂直機械固定塊為固定連接，所述垂直機械固定塊與導軌為滑動連接。錐頭和水平連接塊可以采用螺紋連接方式固定，便于更換磨損的錐頭。
[0007]進一步的，所述垂直機械固定塊底部設有凸臺限位件，所述基座上設有與凸臺限位件卡位連接配合的機械限位銷。
[0008]進一步的，所述測速裝置由2個位移傳感器構(gòu)成，所述2個位移傳感器之間間隔設置。
[0009]進一步的，加速機構(gòu)包括兩個反向旋轉(zhuǎn)的摩擦輪和旋轉(zhuǎn)電機，所述旋轉(zhuǎn)電機通過齒輪與摩擦輪轉(zhuǎn)動連接，所述摩擦輪套設橡膠套，所述摩擦輪與水平連接塊為夾接連接。旋轉(zhuǎn)電機高速旋轉(zhuǎn)帶動摩擦輪旋轉(zhuǎn)再帶動角錐運動。
[0010]進一步的，所述兩個摩擦輪底部設有同步運動反饋器，所述同步運動反饋器包括編碼器、脈沖計數(shù)器、制動器和報警器。摩擦輪旋轉(zhuǎn)時帶動編碼器輸出脈沖，脈沖計數(shù)器計量單位時間內(nèi)脈沖數(shù)量，系統(tǒng)MCU比較兩個摩擦輪在單位時間內(nèi)的脈沖數(shù)量是否一致，如果偏差超過允許范圍即關(guān)閉電機，同時啟動制動器并發(fā)出聲光報警。
[0011 ] 進一步的，所述旋轉(zhuǎn)電機為高速直流無刷電機設置。直流無刷電機軸向旋轉(zhuǎn)帶動摩擦輪實現(xiàn)轉(zhuǎn)速最高達3000rpm、扭矩50N的高速運動，可以給角錐提供最高60J的初始動會K。
[0012]進一步的，所述加速機構(gòu)和測速裝置通過信號線連接控制終端，所述控制終端包括用于控制加速機構(gòu)能量的控制器、用于接受傳感信號的采集器、分析信號的處理器。實驗過程中，控制終端中的控制器中設有控制電路，可以調(diào)控電機的轉(zhuǎn)速，同時采集器可以自動采集測速裝置的信號，信號輸送到處理器中進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化和分析得出角錐速度和戳穿能量，進一步得出紙板戳穿強度，操作員可以從顯示屏中直觀地看出實驗數(shù)據(jù)。
[0013]進一步的，所述基座上設置頂罩，所述頂罩上設置透蓋板，所述蓋板上設置拉手，所述導軌一端部設置防護板。防護板與導軌垂直設置，可以使角錐能量損失最大化。
[0014]本實用新型的原理是:角錐在兩個高速反向旋轉(zhuǎn)的摩擦輪擠壓下加速，沿導軌導向迅速射向待測紙箱，在角錐運動方向上，待測紙箱的兩端，分別安裝2對位移傳感器，將自動偵測角錐的速度，從而獲得角錐戳穿紙箱前、后角錐的速度，并通過處理器實現(xiàn)數(shù)字化顯示，由此可檢測出瓦楞紙箱戳穿強度值。摩擦輪的轉(zhuǎn)速由旋轉(zhuǎn)電機控制，旋轉(zhuǎn)電機轉(zhuǎn)速通過控制器控制，摩擦輪與角錐接觸后將旋轉(zhuǎn)運動變換成直線運動，角錐初始速度與摩擦輪的線速度相等，角錐在導軌的導向下迅速向待測紙板射出。通過測量紙板同側(cè)2個傳感器的信號時間差，測量出角錐運動速度，由于角錐質(zhì)量是固定的，從而處理器可計算出角錐的瞬時能量值。
[0015]本實用新型的有益效果如下:
[0016]1.加速機構(gòu)和導軌配合，可以實現(xiàn)角錐高速直線運動，將傳統(tǒng)的勢能轉(zhuǎn)化為動能的過程變成直接動能的碰撞形式，減少了能量損耗；
[0017]2.同步運動反饋器的設置，主要偵測2個摩擦輪運動速度的一致性，用于保障角錐初始射出方向與目標保持垂直，減少滑軌兩側(cè)阻力差異帶來的動能損失；
[0018]3.每組位移傳感器不斷偵測角錐的實時位移變化，確保了角錐速度測量的精確性；
[0019]4.導軌的設置，引導角錐作直線運動，確保角錐錐頭軸向與紙板平面始終呈垂直角度，保證戳穿效果；
[0020]5.凸臺限位件和限位銷的設置，實現(xiàn)限位件和限位銷的限位卡死，避免角錐速度過快滑出導軌，造成不必要的損失；
[0021]6.位移傳感器和加速機構(gòu)與控制終端配合連接，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)記錄、角錐速度控制等的自動化，整個測量過程減少了人為因素的干擾，檢測結(jié)果也更為準確；
[0022]7.導軌末端安裝防護板，吸收角錐剩余能量，保證操作人員的安全。
[0023]綜上所述，本實用新型采用了新型能量傳遞機構(gòu)和末端能量偵測裝置，實現(xiàn)對瓦楞紙箱戳穿強度測試的自動化控制和數(shù)字化測量，同時具有自動校對功能和雙重安全保護裝置，克服了傳統(tǒng)瓦楞紙箱戳穿儀必須人工手動操作、結(jié)果穩(wěn)定性差、易受人為因素影響、安全防護不足等缺陷；整個實驗過程安全可控，操作界面更加人性化，減少了人為干擾和機械損耗，能夠更加準確客觀地獲取實驗數(shù)據(jù)。
【附圖說明】
[0024]圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖2為本實用新型平面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖3為角錐結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖4為加速機構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖5本實用新型局部結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]其中:1.頂罩；2.固定夾拉手；3.固定夾；4.位移傳感器；5.拉手；6.蓋板；7.角錐；71.水平連接塊；72.錐頭；73.垂直機械固定塊；8.凸臺限位件；9.摩擦輪；10.角錐運行管；11.齒輪；12.旋