专利名称：全自动洛氏硬度计的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种全自动洛氏硬度计，更具体的说，尤其涉及一种压痕测量结构与压头座直接相固定的全自动洛氏硬度计。
背景技术：
洛氏硬度测量是目前最为普遍的硬度检测方法之一，洛氏硬度测量是在洛氏硬度计上进行的。洛氏硬度测量分为金属洛氏硬度测量和金属表面洛氏硬度测量。目前，大部分的洛氏硬度计只能测量一种，且硬度计的结构较为复杂，大多为杠杆砝码式，测量精度不
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发明内容本实用新型为了克服上述技术问题的缺点，提供了一种压痕测量结构与压头座直接相固定的全自动洛氏硬度计。本实用新型的全自动洛氏硬度计，包括起承载和支撑作用的机架、对测试工件施压的动力传递系统、对压痕深度测量的压痕测量结构以及对整个硬度计起运算和控制作用的控制系统，所述动力传递系统包括伺服电机、减速器、带轮以及与带轮相固定的滚珠丝杠，所述减速器与带轮通过同步带相连接，其特别之处在于所述滚珠丝杠的丝母上固定有筒状主轴，该筒状主轴的端部固定有用于固定压头的压头座，所述压头座通过压力传感器与筒状主轴相连接。支架用于对动力传递系统、压痕测量结构、控制系统以及待测工件的支撑作用，其中的动力传递系统用于把伺服电机输出的作用力作用在测试工件上，并产生压痕；压痕测量结构实现压痕深度的测量。控制系统实现信号的采集、数据的运算和控制信号的输出。筒状主轴的一端固定在滚珠丝杠的丝母上，另一端固定在压头座上，实现了压头座随着滚珠丝杠的转动而直线移动，实现了对测试工件的施压。本实用新型的全自动洛氏硬度计，所述压痕测量结构包括沿滚珠丝杠的轴线方向固定在机架上的光栅尺支架、与压头座相固定的光栅尺读数头以及设置在光栅尺支架上的光栅尺；光栅尺读数头固定在读数头底座上，筒状主轴的内部设置有与压头座相固定的固定筒，所述读数头底座与固定筒相固定。由于固定光栅尺的支架固定在机架上，与光栅尺相配合的读数头通过读数头底座、固定筒与压头座固定连接；这就使得光栅尺读数头的移动位移与压头的移动位移是相等的，实现了对压头所产生的压痕的精准测量。这种压痕测量结构改变了现有的杠杆式的测量原理，避免了由于对压痕深度的放大所带来的误差。本实用新型的全自动洛氏硬度计，所述控制系统包括起运算和控制作用的微处理器、用于信号采集的数据采集模块、对外部对象进行控制的信号输出模块以及进行信息显示和参数输入的液晶触摸屏。微控制器可以采用PLC控制器或单片机，用于实现信号的处理、数据运算以及控制信号的输出；数据采集模块包括模拟信号采集和数字信号采集，例如压力传感器输出信号的采集。信号输出模块用于控制外围的对象，如伺服电机的工作状态； 液晶触摸屏可以显示有关信息以及输入相应的控制参数。[0007]本实用新型的全自动洛氏硬度计，所述压头座下方的机架上设置有样品台、与样品台相固定的梯形丝杠以及用于调节梯形丝杠升降的手轮。样品台用于放置待测试的工件或产品，通过手轮对梯形丝杠的调节，可实现样品台的上升和下降。本实用新型的全自动洛氏硬度计，所述同步带为圆弧齿同步带。采用圆弧齿同步带，有利于保证减速器与带轮之间的传动刚性。本实用新型的有益效果是本实用新型通过把内部为空腔的筒状主轴的一端固定在滚珠丝杠的丝母上，另一端固定设置在压头座上，有效地实现了压头随滚珠丝杠的转动而进行直线运动，并在待测试工件上产生压痕；本实用新型通过把固定光栅尺的支架固定在机架上，把与光栅尺相配合的读数头通过底座和固定筒直接与压头座相连接，实现了对压头座移动位移的精准测量，避免了现有通过杠杆来对压痕放大测量所带来的弊端。
图1为本实用新型的全自动洛氏硬度计主视结构示意图；图2为本实用新型的全自动洛氏硬度计右视结构示意图；图3为本实用新型的全自动洛氏硬度计的局部放大图。图中1光栅尺支架，2光栅尺，3 U形底座，4光栅尺读数头，5伺服电机，6减速器， 7同步带，8带轮，9轴承，10控制系统，11滚珠丝杠，12固定环，13筒状主轴，14压力传感器， 15压头座，16压头，17液晶触摸屏，18样品台，19梯形丝杠，20保护套，21手轮，22机架，23 固定筒，24读数头底座，25固定连接部。
具体实施方式
以下结合附图与实施例对本实用新型作进一步说明。如图1、图2和图3所示，分别给出了本实用新型的全自动洛氏硬度计的主视图、右视图和局部放大结构示意图，其包括机架22、手轮21、保护套20、梯形丝杠19、样品台18 ； 伺服电机5、减速器6、同步带7、带轮8、滚珠丝杠11、轴承9、固定环12、筒状主轴13、压力传感器14、压头座15、压头16 ；光栅尺支架1、光栅尺2、光栅尺读数头4、读数头底座24、U 形底座3、固定连接部25、固定筒23 ；控制系统10、液晶触摸屏17。所示的机架22为半工字形，机架22的内部为空腔，以便固定相应的零部件。所示的伺服电机5固定在机架22上， 伺服电机5输出动力经过减速器6的减速之后，在经由同步带7传递到带轮8上，带轮8可以采用圆弧齿同步带，以便保证由伺服电机5到带轮8的刚性传递。滚珠丝杠11与带轮8 相固定，以便在带轮8的驱动下，滚珠丝杠11可以进行转动；内部为空腔的筒状主轴13的上端通过固定环12固定在滚珠丝杠的丝母上，筒状主轴13的下端与压力传感器14相固定，压头座15固定在压力传感器14的下方，压头16固定设置在压头座(15)上，压头16用于在待测工件上产生压痕，压力传感器14用于检测压头16对待测工件所施加的压力大小。 这样，通过动力传动系统的动力传递作用，就可把伺服电机输出的力矩传递到压头16上， 并在测试工件上产生压痕。由光栅尺支架1、光栅尺2、光栅尺读数头4、读数头底座24、U形底座3、固定连接部25、固定筒23构成了压痕测量结构，所示的光栅尺支架1固定设置在机架22上，光栅尺 2固定在光栅尺支架上；这样就使得光栅尺2相对于机架22来说是固定不动的。与光栅尺
42相配合的光栅尺读数头4固定设置在读数头底座M上，读数头底座M固定在U形底座3 上，光栅尺支架1和光栅尺2贯穿于U形底座3的U形孔；固定筒23为设置在筒状主轴13 内的筒状结构，固定筒23的下端贯穿于压力传感器后与压头座15相固定，U形底座3通过固定连接部25固定在固定筒23的上端位置处。这样就实现了光栅尺读数头4与压头座15 的固定连接，使得光栅尺读数头4的移动位移与压头16的移动位移相等，通过光栅尺2与光栅尺读数头4的配合，实现了对压头16所产生压痕深度的精准测量，改变了现有通过杠杆结构来扩大压痕深度比例的形式，使得测量数据更加精准。在压头16下方的机架22上设置有样品台18，该样品台18通过梯形丝杠19与机架22相连接，梯形丝杠19的外围设置有保护套20，手轮21设置在梯形丝杠19上，用于调节梯形丝杠的伸缩，进而实现样品台18的上下移动，以便本实用新型的全自动洛氏硬度计适合测试外形尺寸在较宽范围内的工件。控制系统10由微处理器、数据采集模块、信号输出模块和液晶触摸屏17组成，微处理器实现信号的采集、数据运算和控制信号的输出，数据采集模块用于采集外部的数字和模拟信号，信号输出模块实现控制信号的输出；液晶触摸屏17即可实现信息参数的显示，也可实现测量控制参数的输入。通过控制系统的控制作用，实现了整个洛氏硬度计的全自动操作，提高了实验效率。为了实现测量信息显示的更加直观，还可以设置受控制系统10控制的打印机，以便对测量结果进行打印。本实用新型的全自动洛氏硬度计结构新颖，使用方便可靠，结合现代的力加载方式和光栅尺测量单元，使其自动化水平更高，特别是主轴升降位移能达100mm，可满足生产的快速硬度测试。只要工件尺寸在一定范围内(极限范围是工件硬度测量面与样品台的接触面间距是0至100mm，配合升降机构工件最大竖直高度可达225mm)，配合工件自动上下料机构，便可实现全自动化测量，大副提高试验效率，特别适合于现代大型钢厂的硬度测量需求。本实用新型可进行 HRA、HRB、HRC、HRD、HRE、HRF、HRG、HRH、HRK、HR15N、HR30N、HR45N、 HR15T、HR30T、HR45T硬度标尺的测量。试样种类范围广泛，包括铸铁、有色金属、硬质合金、 淬火钢、工程塑料、复合材料等。本实用新型可自动切换洛氏和表面洛氏模式，自动控制加卸载，控制试验力保持时间。在试验过程中可实时显示试验力与时间曲线图，形象直观。可设定自动打印、自动存储数据等功能。本实用新型具有上、下限设置、屏幕显示报警、标尺转换、数据统计、曲面修正等功能，非常便于生产现场的质量控制。本实用新型的全自动洛氏硬度计的使用方法首先，通过人工或自动上下料结构将待测试工件放置到样品台18上，并通过手轮21调整样品台18的高度，使得工件距离压头16的距离在检测范围内；然后通过控制系统10启动伺服电机5，并通过压力传感器14的反馈作用，使压头16对工件以初始试验力的大小对工件进行施压；接着再以大于初始试验力的主试验力对工件进行施压，并保持一段时间；然后，在令压头16施加的试验力由主试验力变为初始试验力，并保持一段时间，采集数据后卸除初始试验力即可完成测试。
权利要求1.一种全自动洛氏硬度计，包括起承载和支撑作用的机架(22)、对测试工件施压的动力传递系统、对压痕深度测量的压痕测量结构以及对整个硬度计起运算和控制作用的控制系统(10)，所述动力传递系统包括伺服电机(5)、减速器(6)、带轮(8)以及与带轮相固定的滚珠丝杠(11)，所述减速器与带轮通过同步带(7)相连接，其特征在于所述滚珠丝杠 (11)的丝母上固定有筒状主轴(13)，该筒状主轴的端部固定有用于固定压头(16)的压头座(15)，所述压头座通过压力传感器(14)与筒状主轴(13)相连接。
2.根据权利要求1所述的全自动洛氏硬度计，其特征在于所述压痕测量结构包括沿滚珠丝杠(11)的轴线方向固定在机架(22)上的光栅尺支架(1)、与压头座(15)相固定的光栅尺读数头(4)以及设置在光栅尺支架上的光栅尺(2);光栅尺读数头固定在读数头底座 (24)上，筒状主轴(13)的内部设置有与压头座(15)相固定的固定筒(23)，所述读数头底座与固定筒相固定。
3.根据权利要求1或2所述的全自动洛氏硬度计，其特征在于所述控制系统(10)包括起运算和控制作用的微处理器、用于信号采集的数据采集模块、对外部对象进行控制的信号输出模块以及进行信息显示和参数输入的液晶触摸屏(17)。
4.根据权利要求1或2所述的全自动洛氏硬度计，其特征在于所述压头座(15)下方的机架(22)上设置有样品台(18)、与样品台相固定的梯形丝杠(19)以及用于调节梯形丝杠升降的手轮(21)。
5.根据权利要求1或2所述的全自动洛氏硬度计，其特征在于所述同步带(7)为圆弧齿同步带。
专利摘要本实用新型的全自动洛氏硬度计，包括机架、动力传递系统、压痕测量结构以及控制系统，动力传递系统包括伺服电机、减速器、带轮以及与带轮相固定的滚珠丝杠，减速器与带轮通过同步带相连接，其特征在于所述滚珠丝杠的丝母上固定有筒状主轴，该筒状主轴的端部固定有用于固定压头的压头座，所述压头座通过压力传感器与筒状主轴相连接。本实用新型实现了压头随滚珠丝杠的转动进行直线运动，并在待测试工件上产生压痕；实现了对压头座移动位移的精准测量，避免了现有通过杠杆来对压痕放大测量所带来的弊端。具有自动化程度高、检测精度高和实验效率高的优点。
文档编号G01B11/04GK202210064SQ20112030371
公开日2012年5月2日 申请日期2011年8月19日 优先权日2011年8月19日
发明者徐会正, 楚万慧, 王健, 金晓龙 申请人:济南试金集团有限公司