一种电动便携式硬度计的制作方法

[0001]
本实用新型属于硬度计技术领域，特别涉及一种电动便携式硬度计。


背景技术：

[0002]
硬度计通常采用在规定的压头上加载规定的试验力并测量压痕的方法测得硬度值。从使用场所区分，硬度计可以分为台式硬度计和便携式硬度计，其中，台式硬度计主要是安装在固定场所例如实验室使用，便携式硬度计是可以携带的，主要在车间或工程现场使用。台式硬度计通常需要将被测工件放到测量台上，向压头施加试验力，使压头压入工件表面进行硬度测量，与此不同的是，便携式磁力硬度计利用磁力吸盘吸附在钢铁材料表面，或利用c型架夹住工件进行硬度测量，可用于测量大型的或不便移动的工件。
[0003]
申请号为cn200820231921.9的实用新型公开了一种机械式便携磁力硬度计。该实用新型利用两个磁力吸盘将硬度计测量头固定在钢铁工件表面，硬度计有一个由手轮、精密测微螺纹副和读数鼓轮组成的试验力加载、压痕深度测量及硬度值指示系统，利用u型弹性体和指示表指示试验力的大小，硬度值在读数鼓轮上读出。但是，该实用新型存在操作较繁琐、效率低、精度低以及分辨率低的问题，同时存在人为读数误差较大以及力值不能校正的问题。
[0004]
针对上述不足之处，申请号为cn201210065120.0的发明公开了一种便携式数显磁力硬度计，该发明主要包括由手轮、旋转编码器、测微螺纹副组成的加力与压痕深度测量装置，还包括支承座、测力装置、压头、电子电路板和显示器；该发明利用力传感器测量试验力的大小，利用测微螺纹副和旋转编码器测量压痕深度，通过旋转手轮实现试验力的加载，在电子显示屏上显示试验力值和测得的洛氏硬度值。该发明提高了力值测量、深度测量和硬度测量的精度，提高了显示分辨率和读数的方便性，简化了测量步骤，提高了检测效率。但是，该发明由于利用人工旋转手轮的方式施加试验力，利用目视显示器显示的力值人工调整试验力的大小，因此，劳动强度大，检测效率低，且手轮驱动测微螺杆随手轮的转动做轴向移动，作为动力源的手轮本身也在做轴向移动，所以试验力加载受人为因素的影响较大，加力精度不高，一致性不好，导致硬度测量精度受到影响。此外，该发明旋转编码器整体安装在支撑座上，还要将其空心旋转轴通过轴套，即旋转编码器转动轴套装在测微螺杆上，占用了40～50mm的高度空间，增加了整机的高度和重量。该发明在说明书中也提到，该发明的手轮可用电机替代，电机输出轴与套筒相连，由电机驱动套筒、测微螺杆及旋转编码器转动轴转动。但是，如果简单地采用该发明所述用电机替代手轮的结构，则存在以下两个主要问题，第一，由于电机加减速机至少有50mm的高度，势必还要再增加整机的高度和重量，与便携式硬度计小型化与轻量化的设计要求相悖；第二，由于在测量时，测微螺杆不仅要转动，还要在转动的同时做轴向移动，如果作为动力源的电机位置也象手轮那样随着测微螺杆发生轴向移动，势必会增加结构的复杂性和增加制造成本，并使硬度计的高度与重量增加，使硬度测量精度受到影响。如何使作为动力源的电机在位置不变的条件下驱动测微螺杆在转动的同时做轴向移动是一个需要解决的技术难题。
[0005]
申请号为cn201610795144.x的发明公开了一种手提洛氏硬度计，该发明包括一侧开口的外部壳体，壳体内设置支撑结构、推动机构以及大带轮、小带轮和步进电机等组成。由于该发明由电机驱动且没有采用电池供电，硬度计的便携性就会受到很大影响，使用场所会大大受限。此外，该发明采用的结构是电机与测量主轴平行而非同轴的布置方式，因此结构不够紧凑，导致外形体积较大，不利于现场灵活携带使用。特别是如该发明的附图所示，该发明采用皮带传动方式，大带轮安装在支撑件上，小带轮连接步进电机，大带轮与小带轮之间通过皮带配合转动，而皮带是个弹性体，在受力时会有一定的变形，因此将电机扭矩转换为压头移动的响应速度不够快，当进行试验力闭环调整时，调整的周期较长，试验力的准确度会受影响。


技术实现要素：

[0006]
本实用新型所要解决的问题是，克服现有技术的不足之处，提供采用电机驱动，电池供电，降低劳动强度和劳动成本，提高试验力加载的一致性和稳定性，并解决作为动力源的电机在位置不变的条件下驱动测微螺杆在转动同时做轴向移动的一种电动便携式硬度计，同时通过紧凑合理的结构设计，实现硬度计整机的小型化和轻量化，以便适合更广泛的应用场所。
[0007]
本实用新型采用的技术方案包括主框架、电机、测微螺杆、测微螺母、滑动连接套、轴套、力传感器、压头、电子电路模块、显示器和电池，在所述主框架上固定安装电机，所述电机的输出轴上固定安装有第一联轴器，所述第一联轴器的外圆柱面设有第一轴向键槽，在第一联轴器外套装有第二联轴器，在第二联轴器的内壁上安装有第一连接键，所述第一连接键可在第一联轴器的第一轴向键槽中滑动，并在滑动同时带动第二联轴器与电机同速转动，所述测微螺杆固定安装在所述第二联轴器的下端，在所述第一联轴器上还安装有码盘安装座，在码盘安装座的下部安装有由码盘座和码盘片组成的旋转码盘，所述旋转码盘与所述第一联轴器同步转动，在所述主框架上还安装有码盘读数头，所述旋转码盘的码盘片探入码盘读数头的读数缺口内。
[0008]
在所述第二联轴器的下端设有内楔形凹槽，在所述测微螺杆上端设有外楔形凸出头并在外楔形凸出头上设有轴向螺纹孔，所述第二联轴器与所述测微螺杆通过第二联轴器的内楔形凹槽与测微螺杆的外楔形凸出头相互连接，并通过在轴向螺纹孔中安装的沉头螺钉锁紧固定。
[0009]
所述主框架包括上平台和下平台，在上平台上设有上平台通孔，在下平台上对应上平台通孔的位置设有下平台通孔，所述下平台通孔为二阶阶梯孔，在所述主框架的下平台上开设的下平台通孔的第一阶梯孔中固定安装测微螺母，在所述主框架的下平台上开设的下平台通孔的第二阶梯孔中固定安装轴套。
[0010]
在所述主框架下端后侧设有凹槽，在该凹槽中安装电源电路板，在电源电路板上安装有电池座，在电池座中安装电池。
[0011]
所述第一联轴器为t形联轴器，在第一联轴器的小直径外圆柱面上设有第一轴向键槽。
[0012]
在所述主框架下端的两侧对称安装有磁力吸盘。
[0013]
所述力传感器、显示器、码盘读数头、电池和电机分别与电子电路模块连接。
[0014]
所述电池与电源电路板连接，所述电池通过电源电路板与电机连接。
[0015]
在所述主框架的上端还安装有提手。
[0016]
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
[0017]
（1）本实用新型采用电机代替手轮自动施加试验力，并采用2个联轴器实现电机与测微螺杆的连接，其中，第一联轴器与第二联轴器通过第一连接键连接，且第一连接键可在第一联轴器的第一轴向键槽中滑动，并在滑动同时带动第二联轴器与电机同速转动，由于测微螺杆固定安装在所述第二联轴器的下端，所以，这样，就保证了作为动力源的电机的位置固定不变的条件下实现了测微螺杆在与电机同速转动的同时做轴向移动，提高了加力一致性和稳定性，从而提高了加力精度和检测效率，改善了劳动强度，排除了人为因素对测量精度的影响。
[0018]
（2）本实用新型在第一联轴器上安装有码盘安装座，在码盘安装座的下部安装有由码盘座和码盘片组成的旋转码盘，旋转码盘与第一联轴器同步转动，在主框架上还安装有码盘读数头，旋转码盘的码盘片探入码盘读数头的读数缺口内，也就是通过旋转码盘与码盘读数头的配合结构替代了现有技术中整体安装在支撑座上的旋转编码器，其中码盘安装座套装在第一联轴器上，不占用高度空间，同时对滑动连接套进行了改进，省略了测微螺杆下端的压帽及两个半环，并由第一联轴器和第二联轴器的配合使用替代现有技术中与测微螺杆上端连接的固定在手轮的内孔中的套筒，通过上述一系列紧凑合理的结构设计，减少了许多高度空间和整机重量，在采用电机加减速机作为动力源替代作为动力源的手轮之后，硬度计整机的高度和重量没有增加，实现了硬度计整机的小型化和轻量化。
[0019]
（3）本实用新型所述主框架包括上平台和下平台，在上平台上设有上平台通孔，在下平台上对应上平台通孔的位置设有下平台通孔，所述下平台通孔为二阶阶梯孔，在下平台通孔的第一阶梯孔中固定安装测微螺母，在下平台上开设的下平台通孔的第二阶梯孔中固定安装轴套，使得本实用新型主框架的结构更加稳定，保证了测量精度，并使得结构更加紧凑。
[0020]
（4）本实用新型所述第一联轴器为t形联轴器，在第一联轴器的小直径外圆柱面上设有第一轴向键槽，同时，t形的第一联轴器的大直径外圆柱面的下端面形成码盘安装座的定位面对码盘安装座起到同轴定位作用，使得结构更加紧凑。
[0021]
（5）本实用新型采用电池作为供电电源，且电池不仅为电子电路模块供电，还为电机供电，电机不需要外接交流电源，更便于硬度计的携带，扩大了电动便携式硬度计的应用场所。
附图说明
[0022]
图1是本实用新型的结构示意图，
[0023]
图2是图1的左视图，
[0024]
图3是图1的a-a剖视放大图，
[0025]
图4是图1的b处局部放大图，
[0026]
图5是本实用新型安装磁力吸盘和提手后的结构示意图，
[0027]
图6是本实用新型的电路原理框图。
[0028]
图中
[0029]
1.主框架，1-1.上平台，1-2.上平台通孔，1-3.下平台，
[0030]
1-4.下平台通孔
[0031]
2.电机，3.第一联轴器，3-1.第一轴向键槽，
[0032]
4-1.第一连接键，4-2.第二连接键，
[0033]
5.第二联轴器，5-1.内楔形凹槽，
[0034]
6-1.编码器模块，6-2.编码器码盘，
[0035]
7.测微螺杆，7-1.外楔形凸出头，7-2.第一球形槽，
[0036]
7-3.环形槽，
[0037]
8.沉头螺钉，9.测微螺母，10.钢球，
[0038]
11.滑动连接套，11-1.第二球形槽，11-2.第二轴向键槽
[0039]
12.卡板，13.轴套，14.力传感器，
[0040]
15.压头座，16.压头，17.磁力吸盘，
[0041]
18.码盘安装座,19.电子电路模块，
[0042]
20.显示器，21.电池，22.顶丝，
[0043]
23.电源电路板，24.电池座，25.提手。
具体实施方式
[0044]
下面结合附图对本实用新型的技术方案作进一步说明。
[0045]
如图1～图5所示，本实用新型采用的技术方案包括主框架1，所述主框架1包括上平台1-1和下平台1-3，在上平台1-1上设有上平台通孔1-2，在下平台1-3上对应上平台通孔1-2的位置设有下平台通孔1-4，所述下平台通孔1-4为二阶阶梯孔，在所述主框架1的上平台1-1的上表面固定安装有电机2，所述电机2的输出轴穿过主框架1的上平台通孔1-2，在所述主框架1的下平台1-3上开设的下平台通孔1-4的第一阶梯孔中固定安装有测微螺母9，在所述主框架1的下平台1-3上开设的下平台通孔1-4的第二阶梯孔中固定安装有轴套13，在所述电机2的输出轴上套装有第一联轴器3，所述第一联轴器3与所述电机2的输出轴同步转动；所述第一联轴器3为t形联轴器，在第一联轴器3的小直径外圆柱面上设有第一轴向键槽3-1，在第一联轴器3的下端外套装有第二联轴器5，所述第二联轴器5与所述第一联轴器3为间隙配合，在第二联轴器5的内壁上安装有第一连接键4-1，所述第一连接键4-1由长方体和在长方体的一侧的圆柱形凸起组成，所述第一连接键4-1的圆柱形凸起插入所述第二联轴器5的内壁上设有的圆孔中，所述第一连接键4-1可在所述第一联轴器3的第一轴向键槽3-1中滑动，并在滑动同时带动第二联轴器5与电机2同速转动，在所述第二联轴器5的下端安装有测微螺杆7，所述第二联轴器5的下端设有内楔形凹槽5-1，所述测微螺杆7上端设有外楔形凸出头7-1并在外楔形凸出头7-1上设有轴向螺纹孔，所述第二联轴器5与所述测微螺杆7通过第二联轴器5的内楔形凹槽5-1与测微螺杆7的外楔形凸出头7-1相互连接，并通过在轴向螺纹孔中安装的沉头螺钉8锁紧固定；所述测微螺杆7的中间部分加工有外螺纹，所述测微螺杆7的中间部分螺纹段与测微螺母9的内螺纹段组成螺纹副，测微螺杆7的下端穿过测微螺母9进入主框架1的下平台通孔1-4的第二阶梯孔与所述轴套13中安装的滑动连接套11连接，在所述测微螺杆7的下端设有第一球形槽7-2，所述测微螺杆7下端高于端面处设有环形槽7-3，所述滑动连接套11的上端设有第二球形槽11-1，所述滑动连接套11的外圆柱面上
开设有平行于轴线的第二轴向键槽11-2，在所述测微螺杆7的下端的第一球形槽7-2与滑动连接套11上端的第二球形槽11-1之间安装有钢球10，通过这样的结构设计，使得当所述测微螺杆7在所述测微螺母9中旋转向下移动时推动所述钢球10，进而推动所述滑动连接套11向下移动；所述测微螺杆7下端高于端面处的环形槽7-3内设有一个单侧开口的圆形片状的卡板12，该卡板12安装在所述滑动连接套11上，所述卡板12的开口略大于环形槽7-3底部的直径且小于环形槽7-3顶部边缘的直径，所述卡板12的厚度小于所述环形槽7-3的宽度，通过这样的结构设计，使得当所述测微螺杆7在所述测微螺母9中旋转向上移动时，带动所述卡板12，进而带动所述滑动连接套11向上移动，在所述轴套13的内壁安装有第二连接键4-2，所述第二连接键4-2位于所述滑动连接套11外圆柱面上开设的平行于轴线的第二轴向键槽11-2内，使所述滑动连接套11在所述轴套13内部轴向滑动时不会发生转动，在所述滑动连接套11的下端安装有力传感器14，在所述力传感器14的下端安装有压头座15，在所述压头座15的下端安装有压头16，所述压头16的测量尖头方向垂直向下。
[0046]
所述电机2的输出轴、第一联轴器3、第二联轴器5、测微螺杆7、测微螺母9、滑动连接套11、轴套13、力传感器14、压头座15和压头16同轴。
[0047]
在所述第一联轴器3上还安装有码盘安装座18，该码盘安装座1通过t形的第一联轴器3的大直径外圆柱面的下端面进行同轴定位，在码盘安装座18的下部安装有由码盘座和码盘片组成的旋转码盘6-1，并用顶丝22顶紧固定，所述旋转码盘6-1与所述第一联轴器3同步转动，在所述主框架1上还安装有码盘读数头6-2，所述旋转码盘6-1的码盘片探入码盘读数头6-2的读数缺口内。
[0048]
在所述主框架1下端的两侧对称安装有磁力吸盘17。
[0049]
在所述主框架1的左侧磁力吸盘17的上面安装有电子电路模块19，在所述主框架1的前侧安装有显示器20，在所述主框架1的下端后侧设有凹槽，在该凹槽中安装有电源电路板23，在电源电路板23上安装有电池座24，在电池座24中安装电池21。
[0050]
在所述主框架1的上端还安装有提手25。
[0051]
如图6所示，所述力传感器14、显示器20、码盘读数头6-2、电池21和电机2分别与电子电路模块19连接；或者将所述电池21与电源电路板23连接，所述电池21通过电源电路板23与电机2连接。
[0052]
本实用新型的工作原理是：
[0053]
开机后将整机通过磁力吸盘17吸附在待测试样表面，或者通过c型架将本实用新型固定在待测试样表面，点击测量键，电机2启动并通过电机2的输出轴带动第一联轴器3同步转动，第一联轴器3在带动旋转码盘6-1同步转动的同时，通过第一连接键4-1带动第二联轴器5同步转动，第二联轴器5带动测微螺杆7同步转动，由于测微螺杆7和测微螺母9组成螺纹副，因此测微螺杆7在测微螺母9中向下移动推动钢球10，钢球10推动滑动连接套11、力传感器14、压头座15、压头16向下垂直移动，当压头16的测量尖头接触待测试样表面后，会在力传感器14上产生相应的力值电信号，对于洛氏硬度测量，电子电路模块19会根据这些电信号读取码盘读数头6-2采集到的旋转码盘6-1的位置信号，该位置信号体现的是测微螺杆7的旋转角度，再根据已知的螺纹副导程，计算出压头16的位移量，即压痕深度值，由此可以计算出待测试样的洛氏硬度值并在显示器20上显示，然后电机2反转，将压头16退回至设定位置；对于布氏硬度测量，只需要电子电路模块19读取力传感器14的力值信号并在显示器
20上显示，达到规定的试验力值后保持10秒钟，然后电机2反转，将压头16退回至设定的位置，取下硬度计，使用光学仪器测量压痕直径，经计算得到布氏硬度值。