邵氏橡胶硬度计检定装置的改造更新

　　1　前言

　　随着科技的发展，作为再生资源的橡胶得到了大量应用。而衡量橡胶品质的重要指标之一——橡胶硬度——也日益得到重视。作为检测橡胶硬度的主要仪器邵氏橡胶硬度计的使用也日趋广泛。

　　在国外，邵氏橡胶硬度计的量值传递主要依靠标准橡胶硬度块来实现的，但是橡胶硬度块的硬度时效性使得量值传递无法得到保证。而根据邵氏橡胶硬度计试验法中通过标定硬度计弹簧力与刻度值的关系来实现量传是目前主要使用的手段和方法。《JJG304-2003 A型邵氏硬度计检定规程》和最新的《JJGXXX-2007 D型邵氏硬度计检定规程》也是通过标定力值来做为主要的检定依据的。

　　目前我院使用的邵氏橡胶硬度计检定装置系上海六中量仪厂制造的LX-A-2型橡胶硬度计检定装置，结构简陋，设计老化，主要工作原理是采用当量砝码加载，只能适合单一规格的邵氏A型硬度计检定，而且携带不便，不适用于在线检测，同时在日常检定中发现，力值在加载过程中并不能准确地施加在被检仪器上，无法保证准确的检定。目前随着国内外各种类型橡胶硬度计的大量使用——比较知名的有国内的TH系列橡胶硬度计、日本的ASKER系列橡胶硬度计、意大利的GIBITRE系列橡胶硬度计等——其工作原理和测量方法基本相同，但结构和外形同国内传统LX-A型橡胶硬度计大相径庭，而且采用的力值标准又主要分为欧洲标准和美国标准两大类。因此采用目前的橡胶硬度计检定装置已经无法满足检定需求。

　　目前国内外公开的资料尚没有相关的自主知识产权产品进行销售，因此，研制一台结构合理、携带方便、适用于在线检定、能够检定同类型多种规格的橡胶硬度计检定装置便成了当务之急。

　　2　技术关键

　　本项目研制的橡胶硬度计检定装置采用微机控制高精度测力传感器，力值测量范围0.01N~50N，加载的力值准确度可达到0.1%FS。技术关键是如何准确控制力值的加载和荷荷稳定性，因此控制系统采用全数字式交流伺服电机作为执行电动机，其控制精度主要由电机轴后端的角度编码器保证，采用带标准2500线编码器的电机，驱动器内部采用了四倍频技术，其脉冲当量为360°/10000=0.036°。交流伺服电机运转非常平稳，即使在低速时也不会出现振动现象。交流伺服系统具有共振抑制功能，可涵盖机械的刚性不足，并且系统内部具有频率解析机能(FFT)，可检测出机械的共振点，便于系统调整。交流伺服系统的加速性能好，从静止加速到其额定转速3000RPM仅需几毫秒，非常适用于力值加载要求快速启停的控制场合。由于交流伺服驱动系统为闭环控制，驱动器可直接对电机编码器反馈信号进行采样，内部构成位置环和速度环，一般不会出现电机的丢步或过冲现象，控制性能更为可靠，以达到加载力值平稳可靠和力值保荷稳定的目的。进而可以准确标定出硬度计力值与刻度值的关系。控制系统可通过触摸屏操作进行控制，利用控制卡可分别控制伺服电机的动作和测力传感器的力值的采集，最终在触摸屏上显示结果。仪器的最小分辨力可达0.1mN或0.01HA/HD。