一种回弹仪的制作方法

1.本发明涉及混凝土强度检测设备，尤其涉及一种回弹仪。


背景技术：

2.回弹仪是一种用于检测混凝土强度的检测设备，其工作原理是，利用弹簧驱动弹击锤，弹击锤通过弹击杆撞击混凝土表面，混凝土表面产生顺势的弹性变形以吸收能量，弹击锤回弹，根据能量损失来表征混凝土的硬度。混凝土越硬，混凝土产生弹性变形吸收的能量就越少，那么弹击锤撞击回弹过程中损失的能量就越少。
3.回弹仪的工作过程如图10所示：为了清楚的表明问题，第1状态、第2状态、第3状态、第4状态和第5状态是按时间顺序发生的，工作时，首先提升弹击锤21的高度，通过挂钩机构（图中未示出）保持弹击锤21的高度，如第1状态所示，弹击锤弹簧22储能，弹击杆20远离弹击锤的一端与混凝土表面接触。随后挂钩机构松开弹击锤21，弹击锤在导杆23导向作用下，朝弹击杆运动，如第2状态所示；再随后，弹击锤的下端面24撞击到弹击杆20，弹击杆对混凝土撞击，如第3状态所示；紧接着，如第4状态，弹击锤开始朝远离弹击杆方向回弹；最后，如第5状态所示，弹击锤到达回弹最高位置。
4.现有技术中，基本有两种测量方式来表征弹击锤的能量损失，第1种方式，测量第1状态和第5状态下弹击锤的高度差，通过两个状态下能量的变化来计算回弹值，第1状态下弹击锤的重力势能、第1状态下弹簧的弹性势能之和与第5状态下弹击锤的重力势能、第5状态下弹簧的弹性势能之和的差值即为两个状态下能量的变化。该方式明显具有以下缺点：1），由第1状态到第5状态的变化，并不仅仅是重力势能和弹性势能的变化，弹击锤与导杆之间有滑动摩擦力，该摩擦力也会带来能量的损失，这个摩擦力不可忽略，会影响会回弹值表征的精度；2），由于要考虑弹击锤的重力势能，因此弹击杆撞击混凝土表面的弹击角度就非常关键，对整个操作过程要求较为严格。
5.第2种方式，测量弹击锤撞击弹击杆时刻的撞击速度v0，测量弹击锤刚脱离撞击杆时刻的回弹速度vr，通过撞击前后，弹击锤的动能损失来表征弹击锤的能量损失，进而计算回弹值。该方式具有以下缺点，弹击锤弹簧13始终与弹击锤21相连，1）、由于弹击锤弹簧的存在，导致在撞击前后的两个状态下，并非是完全的动能损失，只有撞击时刻，弹击锤弹簧22的弹性势能正好是势能零点时，动能损失才能精准的表征弹击锤的能量损失，而如何保证在撞击时刻，弹簧正好处于势能零点比较困难，因为弹簧零势能点受重力、姿态、弹簧疲劳等诸多因素影响；2）、弹击锤与弹击杆之间的摩擦力，仍然是能量计算过程中一个不能忽略的能量损失因素。
6.中国专利cn2021221258413公开了一种“摆锤式回弹仪”，其通过摆动的摆锤来实现撞击，摆锤的重心位于摆锤的转动轴线上，因此摆锤撞击前后，重力势能不做功，这就减少了重力势能对摆锤撞击前后的影响，但是其仍然存在这摆锤弹簧始终与摆锤相连的问题，也就是说撞击前后，摆锤弹簧始终作用于摆锤上。那么要想用动能来表征撞击损失的话，还是需要寻找摆锤弹簧的零势能点，需要多一次间接撞击才可以，使用起来比较麻烦。


技术实现要素：

7.本发明的目的在于提供一种回弹仪，以解决现有技术中由于摆锤弹簧始终作用于摆锤上，导致摆锤发生撞击时，如果摆锤弹簧不是零势能位置，就会影响摆锤撞击前后依靠动能损失来表征回弹值准确性的技术问题。
8.为解决上述技术问题，本发明中一种回弹仪的技术方案如下：一种回弹仪，包括回弹仪支架和转动轴线沿前后方向延伸的用于正向转动时实现对外撞击的摆锤，摆锤具有摆锤撞击部，回弹仪支架上转动装配有与摆锤同轴线设置挂钩支架，挂钩支架具有用于扭矩输入以带动挂钩支架转动的支架扭矩输入结构，摆锤上设置有摆锤挂钩配合部，挂钩支架上设置有用于与摆锤挂钩配合部钩挂配合的挂钩机构，回弹仪支架上还设置有用于与挂钩机构顶推配合以实现挂钩机构与摆锤挂钩配合部解锁的解锁触发装置，回弹仪支架上还设置有弹簧装置，弹簧装置具有用于在挂钩机构带动摆锤反向转动时被摆锤顶推而实现储能的势能触发部，弹簧装置与摆锤独立设置，摆锤对外撞击时摆锤与所述势能触发部间隔设置，回弹仪支架上还设置有用于检测摆锤转动速度的速度检测装置。
9.进一步的，回弹仪支架上设置有行走轮。
10.进一步的，摆锤的重心位于摆锤的转动轴线上。
11.进一步的，挂钩机构包括转动装配于挂钩支架上的转动轴线沿前后方向延伸的挂钩杆，挂钩杆的一端设置有用于实现与摆锤挂钩配合部钩挂配合的挂钩，挂钩杆的另外一端设置有用于与解锁触发装置接触顶推配合的顶推头，挂钩杆或顶推头与挂钩支架之间设置有挂钩复位弹簧。
12.进一步的，支架扭矩输入结构包括转动轴线沿前后方向延伸的传动轴，回弹仪支架上设置有驱动传动轴转动的驱动电机。
13.进一步的，支架上固定有轴线沿前后方向延伸的固定轴，固定轴、摆锤和挂钩支架同轴线设置，挂钩支架、摆锤转动套连于固定轴上，挂钩支架位于摆锤的前侧。
14.进一步的，速度检测装置包括固定于摆锤上的磁环和固定于回弹仪支架上的与磁环配合使用的磁性编码器。
15.进一步的，摆锤挂钩配合部位于摆锤的前侧，挂钩支架上设置有至少两个所述的挂钩机构，各挂钩机构沿周向间隔设置，挂钩支架带着各挂钩机构反向转动，各挂钩机构顺序与所述摆锤钩挂配合部钩挂配合。
16.进一步的，弹簧装置包括一端固定在固定轴上、另一端连接有挡杆的盘簧，挡杆构成所述势能触发部，挡杆的长度沿前后方向延伸设置，盘簧的轴线与摆锤的转动轴线同轴线设置，盘簧位于摆锤的前侧或后侧，挡杆位于摆锤的上侧。
17.本发明的有益效果为：在使用时，挂钩机构与摆锤上的摆锤挂钩配合部钩挂配合，挂钩支架转动，挂钩机构通过挂钩配合部带着摆锤反向转动，摆锤转动一定角度后，摆锤与弹簧装置的势能触发部接触而压缩弹簧装置，弹簧装置开始储能，随着挂钩支架的继续反向转动，当挂钩机构触发倒解锁触发装置后，挂钩机构解除与摆锤挂钩配合部的钩挂，弹簧装置释放能量，摆锤正向转动，摆锤与弹簧装置的势能触发部脱离后，摆锤的摆锤撞击部才会对外撞击，速度检测装置检测倒摆锤撞击前后的速度，通过动能变化从而计算出因为撞击而导致的能量损失，以表征相应混凝土的硬度，本发明中，摆锤脱离弹簧装置后才会对外
撞击，因此在撞击时刻，弹簧装置与摆锤是脱离的，在撞击时刻，弹簧的势能不会作用到摆锤上，撞击前后的速度变化，可以准确的反应出因撞击而导致的能量损失。
附图说明
18.通过参考附图阅读下文的详细描述，本公开示例性实施方式的上述以及其他目的、特征和优点将变得易于理解。在附图中，以示例性而非限制性的方式示出了本公开的若干实施方式，并且相同或对应地标号表示相同或对应地部分，其中：图1是本发明中一种回弹仪的实施例1的结构示意图；图2是图1的俯视图；图3是实施例1中挂钩支架通过挂钩机构带着摆锤反向转动时的状态示意图图4是实施例1中挂钩机构与解锁触发装置接触后的状态示意图；图5是图1中摆锤的结构示意图；图6是图1中的a处放大图；图7是本发明中一种回弹仪的实施例2的结构示意图；图8是实施例2中弹击轮与回弹仪支架的配合示意图；图9是本发明中一种回弹仪的实施例3的结构示意图；图10是本发明背景技术中回弹仪的使用原理图；附图标记说明：1、摆锤；1-1、摆锤挂钩配合部；2、挂钩机构；2-1、挂钩杆；2-2、挂钩；3、弹簧装置；3-1、盘簧；3-2、挡杆；4、解锁触发装置；5、磁环；6、磁性编码器；7、驱动电机；8、行走轮；9、回弹仪支架；10、固定轴；11、摆锤撞击部；12、被测试物体表面；13、传动轴；14、挂钩支架；15、挂钩复位弹簧；16、顶推头；17、弹击轮；18、弹击轮轮轴；19、轮轴复位弹簧；20、弹击杆；21、弹击锤；22、弹击锤弹簧；23、导杆；24、弹击锤的下端面。
具体实施方式
19.为了便于理解本发明，下面结合附图和具体实施例，对本发明进行更详细的说明。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，并不限于本说明书所描述的实施例。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。
20.需要说明的是，除非另有定义，本说明书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。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，不是用于限制本发明。
21.本发明中一种回弹仪的实施例1如图1~6所示：包括回弹仪支架9，回弹仪支架9为一个壳体结构，图中并没有把回弹仪支架9完全绘制出来，回弹仪支架9的底部设置有行走轮8，行走轮8可以没有动力源，使用时，工作人员手推着回弹仪支架移动，或者，设置驱动行走轮的行走轮驱动电机，回弹仪支架由电动驱动移动。
22.回弹仪支架上固定有轴线沿前后方向延伸的固定轴10，固定轴10上同轴线转动套连有用于正向转动时实现对外撞击的摆锤1，摆锤1的重心位于摆锤的转动轴线上，因此摆锤往复摆动过程中，摆锤中的重力不做功。摆锤具有用于撞击被测试物体12表面的摆锤撞击部11，摆锤撞击部11为一个球头结构，因此摆锤撞击部与被测试物体表面为点接触形式。
本发明中的正向、反向是相对而言的，即摆锤转动时，超一个方向的转动为正向，朝另外一个方向的转动为反向，在本实施例中，以图1视角，逆时针转动成为正向，顺时针转动成为反向。
23.固定轴的前端还同轴线转动套连有挂钩支架14，挂钩支架14上固定有传动轴13，传动轴13套连于固定轴的前端，传动轴构成用于扭矩输入以带动挂钩支架转动的支架扭矩输入结构，本实施例中，回弹仪支架上设置有驱动传动轴转动的驱动电机7。
24.挂钩支架为长度沿固定轴径向延伸的杆状结构，挂钩支架的两端均设置有挂钩机构2，摆锤1上设置有用于与挂钩机构的挂钩钩挂配合的摆锤挂钩配合部1-1，挂钩配合部包括一个挂钩配合槽，挂钩配合槽位于摆锤的前侧，挂钩机构2位于摆锤1的前侧，挂钩机构包括转动装于挂钩支架上的转动轴线沿前后方向延伸的挂钩杆2-1，挂钩杆2-1的一端设置有用于实现与挂钩配合草钩挂配合的挂钩2-2，挂钩杆的另外一端设置有顶推头16，顶推头16与挂钩支架14之间设置有挂钩复位弹簧15，挂钩弹簧用于对顶推头施加作用力以使得挂钩杆具有顺时针转动趋势。
25.回弹仪支架上还设置有用于与挂钩机构顶推配合以实现挂钩机构与摆锤挂钩配合部解锁的解锁触发装置4，本实施例中，解锁触发装置为固定于回弹仪支架上的固定块，当挂钩支架顺时针转动时，顶推头触及到解锁触发装置，挂钩杆逆时针转动，挂钩2-2可以由挂钩配合槽中脱出，同时，随着挂钩支架14的继续顺时针转动，顶推头16可以越过解锁触发装置，这样，挂钩支架只需维持顺时针单向转动，各挂钩机构2可以顺次与挂钩配合部配合，挂钩支架不需要往返转动，控制更加简单。
26.回弹仪支架上还设置有弹簧装置3，弹簧装置3具有用于在挂钩机构带动摆锤反向转动时被摆锤顶推而实现储能的势能触发部，弹簧装置与摆锤独立设置，摆锤对外撞击时摆锤与所述势能触发部间隔设置，回弹仪支架上还设置有用于检测摆锤转动速度的速度检测装置。
27.本实施例中，速度检测装置包括固定于摆锤上的磁环5和固定于回弹仪支架上的与磁环配合使用的磁性编码器6，通过磁性编码器可以测量摆锤的转动角速度。
28.弹簧装置3包括内端固定在固定轴上、外端连接有挡杆3-2的盘簧3-1，挡杆3-2构成势能触发部，挡杆的长度沿前后方向延伸设置，盘簧的轴线与摆锤的转动轴线同轴线设置，盘簧3-1位于摆锤1和挂钩支架14之间，挡杆位于摆锤的上侧。
29.使用时，初始状态时，如图2所示，摆锤的摆锤撞击部与被测试物体表面接触，挂钩机构的挂钩与摆锤上的摆锤挂钩配合部钩挂配合，弹簧装置的盘簧处于自由状态（零势能状态），摆锤与弹簧装置的挡杆在周向上间隔设置；驱动电机驱动挂钩支架顺时针转动，挂钩支架通过挂钩机构带着摆锤顺时针方向转动，当摆锤与挡杆接触时，如图3所示，弹簧装置的盘簧开始储能，随着挂钩支架、摆锤的继续顺时针方向转动，挂钩机构的顶推头与回弹仪支架上的解锁触发装置接触，挂钩机构的挂钩杆逆时针方向转动，挂钩机构的挂钩与摆锤挂钩配合部脱离，盘簧开始释放能量，摆锤在盘簧的作用下逆时针方向即正向转动，当摆锤与挡杆脱离时，摆锤撞击部没有与被测试物体表面接触，随着摆锤的继续逆时针方向转动，摆锤的摆锤撞击部与被测试物体表面接触撞击，撞击后，摆锤回弹，磁性编码器测量摆锤撞击前后的速度，摆锤撞击前后的速度方向相反，因此这个速度很容易测量，通过撞击前后的速度，计算出撞击前后的动能损失，由于在本发明中，撞击时，摆锤与弹簧装置是脱离
的，在撞击时刻，弹簧装置并不作用于摆锤，撞击前后的动能损失即为所有能量损失，可以准确的表征被测试物体表面的吸收能量，从而准确的判断被测试物体表面的硬度。
30.需要连续撞击测试时，挂钩支架继续顺时针转动，另外一个挂钩机构与摆锤挂钩配合部配合即可。
31.在本发明的其它实施例中：挂钩机构也可以只有一个，此时，挂钩支架可以通过往复摆动，而实现对被测试物体表面的多次撞击；弹簧装置也可以是螺旋弹簧，螺旋弹簧可以呈弧形也可以呈直线型，只要保证摆锤反向转动过程中，可以压缩螺旋弹簧储能即可。
32.一种回弹仪的实施例2如图7~8所示：实施例2与实施例1不同的是，本实施例中，摆锤的摆锤撞击部11并非直接撞击被测试物体表面12，而是，摆锤通过弹击轮17撞击被测试物体表面，弹击轮的外周面为球面，弹击轮的弹击轮轮轴18沿上下方向导向移动装配于回弹仪支架9上，弹击轮的弹击轮轮轴上套连有轴承，轴承上端与回弹仪支架之间设置有轮轴复位弹簧19，轮轴复位弹簧保证弹击轮始终与被测试物体表面接触。
33.一种回弹仪的实施例3如图9所示：实施例3与实施例1不同的是，本实施例中，摆锤的摆锤撞击部11并非直接撞击被测试物体表面12，而是，摆锤通过弹击杆20撞击被测试物体表面12，弹击杆沿上下方向导向移动装配于回弹仪支架9上，弹击杆的下端面为球面。
34.在本说明书的上述描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“固定”、“安装”、“相连”或“连接”等术语应该做广义的理解。例如，就术语“连接”来说，其可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，或者可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。因此，除非本说明书另有明确的限定，本领域技术人员可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
35.根据本说明书的上述描述，本领域技术人员还可以理解如下使用的术语，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”、“中心”、“纵向”、“横向”、“顺时针”或“逆时针”等指示方位或位置关系的术语是基于本说明书的附图所示的方位或位置关系的，其仅是为了便于阐述本发明的方案和简化描述的目的，而不是明示或暗示所涉及的装置或元件必须要具有所述特定的方位、以特定的方位来构造和进行操作，因此上述的方位或位置关系术语不能被理解或解释为对本发明方案的限制。
36.另外，本说明书中所使用的术语“第一”或“第二”等用于指代编号或序数的术语仅用于描述目的，而不能理解为明示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”或“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本说明书的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个或更多个等，除非另有明确具体的限定。
37.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

技术特征：
1.一种回弹仪，包括回弹仪支架和转动轴线沿前后方向延伸的用于正向转动时实现对外撞击的摆锤，摆锤具有摆锤撞击部，其特征在于：回弹仪支架上转动装配有与摆锤同轴线设置挂钩支架，挂钩支架具有用于扭矩输入以带动挂钩支架转动的支架扭矩输入结构，摆锤上设置有摆锤挂钩配合部，挂钩支架上设置有用于与摆锤挂钩配合部钩挂配合的挂钩机构，回弹仪支架上还设置有用于与挂钩机构顶推配合以实现挂钩机构与摆锤挂钩配合部解锁的解锁触发装置，回弹仪支架上还设置有弹簧装置，弹簧装置具有用于在挂钩机构带动摆锤反向转动时被摆锤顶推而实现储能的势能触发部，弹簧装置与摆锤独立设置，摆锤对外撞击时摆锤与所述势能触发部间隔设置，回弹仪支架上还设置有用于检测摆锤转动速度的速度检测装置。2.根据权利要求1所述的回弹仪，其特征在于：回弹仪支架上设置有行走轮。3.根据权利要求1所述的回弹仪，其特征在于：摆锤的重心位于摆锤的转动轴线上。4.根据权利要求1所述的回弹仪，其特征在于：挂钩机构包括转动装配于挂钩支架上的转动轴线沿前后方向延伸的挂钩杆，挂钩杆的一端设置有用于实现与摆锤挂钩配合部钩挂配合的挂钩，挂钩杆的另外一端设置有用于与解锁触发装置接触顶推配合的顶推头，挂钩杆或顶推头与挂钩支架之间设置有挂钩复位弹簧。5.根据权利要求1所述的回弹仪，其特征在于：支架扭矩输入结构包括转动轴线沿前后方向延伸的传动轴，回弹仪支架上设置有驱动传动轴转动的驱动电机。6.根据权利要求1~5任意一项所述的回弹仪，其特征在于：支架上固定有轴线沿前后方向延伸的固定轴，固定轴、摆锤和挂钩支架同轴线设置，挂钩支架、摆锤转动套连于固定轴上，挂钩支架位于摆锤的前侧。7.根据权利要求6所述的回弹仪，其特征在于：速度检测装置包括固定于摆锤上的磁环和固定于回弹仪支架上的与磁环配合使用的磁性编码器。8.根据权利要求6所述的回弹仪，其特征在于：摆锤挂钩配合部位于摆锤的前侧，挂钩支架上设置有至少两个所述的挂钩机构，各挂钩机构沿周向间隔设置，挂钩支架带着各挂钩机构反向转动，各挂钩机构顺序与所述摆锤钩挂配合部钩挂配合。9.根据权利要求6所述的回弹仪，其特征在于：弹簧装置包括一端固定在固定轴上、另一端连接有挡杆的盘簧，挡杆构成所述势能触发部，挡杆的长度沿前后方向延伸设置，盘簧的轴线与摆锤的转动轴线同轴线设置，盘簧位于摆锤的前侧或后侧，挡杆位于摆锤的上侧。

技术总结
本发明涉及一种回弹仪，包括回弹仪支架和摆锤，回弹仪支架上转动装配有挂钩支架，摆锤上设置有摆锤挂钩配合部，挂钩支架上设置有用于与摆锤挂钩配合部钩挂配合的挂钩机构，回弹仪支架上还设置有解锁触发装置，回弹仪支架上还设置有弹簧装置，弹簧装置具有用于在挂钩机构带动摆锤反向转动时被摆锤顶推而实现储能的势能触发部，弹簧装置与摆锤独立设置，摆锤对外撞击时摆锤与所述势能触发部间隔设置，回弹仪支架上还设置有用于检测摆锤转动速度的速度检测装置。解决现有技术中由于摆锤弹簧始终作用于摆锤上，导致摆锤发生撞击时，如果摆锤弹簧不是零势能位置，就会影响摆锤撞击前后依靠动能损失来表征回弹值准确性的技术问题。依靠动能损失来表征回弹值准确性的技术问题。依靠动能损失来表征回弹值准确性的技术问题。


技术研发人员：尚廷东 邵景干 邓苗毅 宋晓慧 史俊俊 杨波 侯雪宾
受保护的技术使用者：郑州东辰科技有限公司
技术研发日：2023.06.12
技术公布日：2023/9/22