一种铅笔芯硬度检测仪夹块及铅笔芯硬度检测仪的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种铅笔芯硬度检测仪夹块及铅笔芯硬度检测仪，所述铅笔芯硬度检测仪，包括：机体壳，包括底座、主架及梁架，所述主架连接所述底座和所述梁架；试件台，位于所述底座上，包括升降机构和安装在所述升降机构上的所述铅笔芯硬度检测仪夹块；加卸荷机构，包括压头，用于对所述铅笔芯施加或卸载试验力；光学系统，包括物镜，用于对所述铅笔芯上的压痕进行数据采集；转塔台，位于所述梁架上，所述压头和所述物镜固定在所述转塔台上且能进行自动切换；微机控制机构，控制所述转塔台的运动，计算硬度值。本发明实现自动化控制操作，操作便捷，位置切换定位准确，自动计算得到铅笔芯的硬度值，自动出具硬度值检测报告，提高了工作效率。
【专利说明】
一种铅笔芯硬度检测仪夹块及铅笔芯硬度检测仪
技术领域
[0001] 本发明涉及一种铅笔芯硬度检测仪夹块及铅笔芯硬度检测仪，属于铅笔芯的硬度 测试设备，用于铅笔的质量检测。
【背景技术】
[0002] 我国是铅笔制造和出口大国，铅笔芯的硬度是否合格直接影响铅笔的质量，铅笔 芯的硬度是检测铅笔质量的一个重要物理指标之一。国家标准《GB/T26704-2011铅笔》对铅 笔的质量检测和检验作出了规范要求，其中包括铅笔芯的硬度检测。目前，现有技术采用的 铅笔硬度检测设备主要是从外国进口，由于进口的铅笔硬度检测设备价格昂贵，且售后服 务困难，铅笔及铅笔芯生产企业拥有该设备的为数不多，远远不能满足我国铅笔及铅笔芯 生产企业的检测需求，直接影响铅笔产品硬度是否合乎标准的及时检测，也不利于第三方 检测机构的检验、检定。现有技术中，铅笔硬度检测设备的操作全部需要由人工来完成，在 压头施加试验力后，需要人工手动转换压头和物镜，测量完成后，需要自行按照硬度的定义 公式计算或查表得到铅笔芯测试点的硬度值，人工记录所有的测试点硬度值，根据硬度值 数据出具铅笔芯的硬度值检测报告。因此，存在操作繁琐、消耗人力和时间、工作效率低、无 法自动处理硬度值数据的缺陷。
【发明内容】
[0003] 本发明所要解决的技术问题是提供一种操作便捷、工作效率高、自动化完成硬度 值检测和计算操作的铅笔芯硬度检测仪，还公开了一种铅笔芯硬度检测仪夹块。
[0004] 为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案予以实现：
[0005] -种铅笔芯硬度检测仪夹块，包括:上夹块、夹具及与所述上夹块连接的下夹块， 所述上夹块的侧面沿竖直方向开设有铅笔槽，所述夹具与所述铅笔槽对应设置，所述下夹 块内部设置有弹性支撑结构，铅笔芯通过所述夹具固定在所述铅笔槽内、下端抵持在所述 弹性支撑结构上。
[0006] 优选的，所述铅笔槽采用圆弧导槽。
[0007] 优选的，所述下夹块内部设置有贯穿孔，所述弹性支撑结构包括:在所述贯穿孔内 从上至下依次设置的上支撑块、弹性件、紧固件，所述铅笔芯下端抵持在所述上支撑块上， 所述紧固件固定在所述贯穿孔底部。
[0008] 优选的，所述弹性件采用弹簧或弹片。
[0009] 优选的，还包括连接件，所述下夹块的底部设置有连接孔，所述连接件从所述连接 孔进入，将所述下夹块与所述上夹块固定连接。
[0010] 优选的，所述夹具包括:夹板和设置在所述夹板上的两个螺钉，所述螺钉和设置在 所述铅笔槽两侧的内螺纹结构对应。
[0011] -种铅笔芯硬度检测仪，包括：
[0012] 机体壳，包括底座、主架及梁架，所述主架连接所述底座和所述梁架；
[0013] 试件台，位于所述底座上，包括升降机构和安装在所述升降机构上的所述铅笔芯 硬度检测仪夹块，铅笔芯固定在所述铅笔芯硬度检测仪夹块上；
[0014] 加卸荷机构，包括压头，用于对所述铅笔芯施加或卸载试验力；
[0015] 光学系统，包括物镜，用于对所述铅笔芯上的压痕进行数据采集；
[0016] 转塔台，位于所述梁架上，所述压头和所述物镜固定在所述转塔台上且能进行自 动切换；
[0017] 微机控制机构，控制所述转塔台的运动，根据所述光学系统采集的数据，计算硬度 值。
[0018] 优选的，所述压头采用努氏硬度压头。
[0019] 优选的，所述光学系统，还包括与所述物镜连接的摄像头，所述摄像头对所述铅笔 芯上的压痕进行图像采集。
[0020] 优选的，还包括计算机系统，所述计算机系统与所述摄像头连接，对采集的图像进 行处理，获得铅笔芯的硬度值。
[0021] 与现有技术相比，本发明的技术方案:通过所述铅笔芯硬度检测仪夹块中的弹性 支撑结构调节所述铅笔芯的位置、夹具固定所述铅笔芯在目标位置，所述微机控制机构对 转塔台上的压头和物镜进行自动切换，在测量时实现自动化控制操作，操作便捷，位置切换 定位准确，工作效率高，节省人力和时间。通过微机控制机构根据所述光学系统采集的数 据，自动计算得到铅笔芯的硬度值，自动出具硬度值检测报告，相对于人工计算方式，节省 了时间，提高了工作效率。
【附图说明】
[0022] 图1是本发明实施例1中所述铅笔芯硬度检测仪的结构示意图；
[0023] 图2是本发明实施例1中所述压头打压痕的工作示意图；
[0024] 图3是本发明实施例1中所述铅笔芯硬度检测仪夹块的结构示意图；
[0025] 图4是本发明实施例1中所述下夹块的仰视图；
[0026] 图5是本发明实施例1中图4的A-A剖面图；
[0027] 图6是本发明实施例1中所述上夹块的仰视图；
[0028] 图7是本发明实施例1中所述上夹块的结构示意图。
[0029]图中所示：10、机体壳；11、梁架；12、主架；13、底座；100、试件台；101、升降机构； 200、加卸荷机构；201、加卸砝码装置;202、压头；300、光学系统；301、物镜；302、目镜；303、 摄像头;400、转塔台；500、铅笔芯;600、夹块;601、上夹块;611、铅笔槽;612、内螺纹结构； 602、夹具;621、夹板;622、螺钉;603、下夹块;631、贯穿孔;632、上支撑块;633、弹簧;634、紧 固件;635、连接孔;604、连接件;641、上螺纹孔;642、下螺纹孔;cb、压痕较长的对角线;d 2、压 痕较短的对角线;h、压痕最大深度。
【具体实施方式】
[0030]下面将参照附图对本发明进行更详细的描述，其中表示了本发明的优选实施例， 应该理解本领域技术人员可以修改在此描述的本发明而仍然实现本发明的有利效果。因 此，下列描述应当被理解为对于本领域技术人员的广泛知道，而并不作为对本发明的限制。
[0031] 为了清楚，不描述实际实施例的全部特征。在下列描述中，不详细描述公知的功能 和结构，因为它们会使本发明由于不必要的细节而混乱。应当认为在任何实际实施例的开 发中，必须作出大量实施细节以实现开发者的特定目标，例如按照有关系统或有关商业的 限制，由一个实施例改变为另一个实施例。另外，应当认为这种开发工作可能是复杂和耗费 时间的，但是对于本领域技术人员来说仅仅是常规工作。
[0032] 为使本发明的目的、特征更明显易懂，下面结合附图对本发明的【具体实施方式】作 进一步的说明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比率，仅用以方 便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
[0033] 实施例1
[0034] 如图1所示，本发明的铅笔芯硬度检测仪，包括：
[0035] 机体壳10,包括底座13、主架12及梁架11，所述主架12连接所述底座13和所述梁架 11，所述梁架11位于所述底座13上方；
[0036]试件台100，位于所述底座13上，包括升降机构101和位于所述升降机构101上的夹 块600，铅笔芯500固定在所述夹块600上；
[0037]加卸荷机构200，包括压头202，用于对所述铅笔芯500施加或卸载试验力；
[0038]光学系统300,包括物镜301，用于对所述铅笔芯500上的压痕进行数据采集；
[0039]转塔台400,位于所述梁架11上，所述加卸荷机构200和所述光学系统300固定在所 述转塔台400上，且能进行自动切换，即，所述砖塔台400可以根据实际需要转换所述加卸荷 机构200和所述光学系统300位置，进而使加卸荷机构200或所述光学系统300与升降机构 101的位置对应；
[0040] 微机控制机构，控制所述转塔台400的运动，根据所述光学系统300采集的数据，计 算硬度值。
[0041] 如图2所示，所述铅笔芯硬度检测仪的压头202在所述铅笔芯500上产生的压痕，其 中，cU为压痕较长的对角线;d2为压痕较短的对角线;h为压痕最大深度。
[0042]本发明的铅笔芯硬度检测仪通过微机控制机构对转塔台400上的压头202和物镜 301进行自动切换，在测量时实现自动化控制操作，操作便捷，位置切换定位准确，工作效率 高，节省人力和时间。通过微机控制机构根据所述光学系统300采集的数据，自动计算得到 铅笔芯500的硬度值，自动出具硬度值检测报告，相对于人工计算方式，节省了时间，提高了 工作效率。
[0043]优选的，所述微机控制机构内设有控制程序，所述控制程序对所述转塔台400进行 自动控制。
[0044]优选的，所述控制程序采用C语言编程。
[0045]采用上述技术，所述微机控制机构严格按照国家标准《GB/T26704-2011铅笔》的检 测方法，对数据进行处理，自动剔除超差的压痕，使铅笔芯500的硬度值检测流程更加快捷， 提高了工作效率。在测试时，所述微机控制机构自动控制压头202和物镜301的相互切换，使 测试点的定位更加准确。
[0046] 具体的，所述加卸荷机构200还包括加卸砝码装置201，所述加卸砝码装置201加卸 砝码到所述压头202上对所述铅笔芯500施加或卸载试验力。
[0047] 优选的，所述砝码采用规格(单位:N)如下：0.098、0.196、0.245、0.49、0.98、1.96、 2.45、4.90、9.8。所述砝码的测量力值范围更大，可测所有硬度范围的不同直径的铅笔芯 500,对于特别硬的或特别软的铅笔芯500,都可以覆盖和测量。
[0048]具体的，所述压头202采用努氏硬度压头。
[0049] 采用上述技术，努氏硬度压头使用较小的力以特殊形状的压头进行试验，测量压 痕对角线的长度求得硬度值，具有较高的测量精度。
[0050] 所述光学系统300，还包括目镜302，所述目镜302对所述铅笔芯500上的压痕进行 测量。所述目镜302上设置有与硬度值对应的刻线板。
[0051] 优选的，所述铅笔芯硬度检测仪还包括数据存储单元，所述数据存储单元与微机 控制机构连接，存储所述硬度值的数据。
[0052] 优选的，所述数据存储单元采用U盘或硬盘。所述微机控制机构计算得到的硬度值 数据，自动以表格的形式如EXCEL格式保存在所述U盘或硬盘中，便于对硬度值数据进行查 阅、处理，实现测试数据的自动存储和处理。
[0053]优选的，所述铅笔芯硬度检测仪采用触摸屏，通过所述触摸屏进行控制和显示，更 加方便灵活，显示清晰，同时，简化了设备构造。
[0054] 参照图3-7,所述夹块600安装在所述升降机构101上，包括:上夹块601、夹具602及 与所述上夹块601连接的下夹块603,所述上夹块601的侧面沿竖直方向开设有铅笔槽611， 所述夹具6〇2与所述铅笔槽611对应设置，所述下夹块603内部设置有弹性支撑结构，铅笔芯 500通过所述夹具602固定在所述铅笔槽611内、下端抵持在所述弹性支撑结构上。
[0055]采用上述技术，通过所述铅笔芯硬度检测仪夹块600中的弹性支撑结构调节所述 铅笔芯500的位置、夹具602将所述铅笔芯500固定在目标位置，所述夹块600安装在所述升 降机构101上，通过所述夹块600对铅笔芯500进行固定，便于磨样和硬度测量。通过升降机 构101对铅笔芯500的测试面进行调节，以使铅笔芯500的测试面处于所述压头202、物镜301 的目标位置。然后，配合所述铅笔芯硬度检测仪的其他部件完成对铅笔芯500的试验测试， 使铅笔芯500的安装和调节更加便捷，使铅笔芯硬度检测仪的操作更加便捷、高效。
[0056]重点参照图6-7,优选的，所述铅笔槽611采用圆弧导槽，所述夹块600共包括2个不 同半径的圆弧导槽。根据不同规格的铅笔芯500,选择对应的圆弧导槽，扩展了所述铅笔槽 611的适用性和实用性，所述夹块600具有多个圆弧导槽，节省了材料，提高了所述夹块600 的利用率。
[0057]优选的，所述下夹块603内部设置贯穿孔631，所述弹性支撑结构包括:在所述贯穿 孔631中，从上至下依次设置的上支撑块632、弹性件、紧固件634,所述铅笔芯下端抵持在所 述上支撑块632上，所述紧固件634固定在所述贯穿孔631底部。
[0058]优选的，所述弹性件采用弹簧633或弹片，所述紧固件634采用内六角外螺纹结构。 [0059] 优选的，重点参照图3，所述夹具602包括:夹板621和设置在所述夹板621上的两个 螺钉622,所述螺钉622和设置在所述铅笔槽611两侧的内螺纹结构612对应。
[0060] 采用上述技术，通过弹性件可以在安装铅笔芯500时，调节铅笔芯500的位置，通过 夹具602将所述铅笔芯500固定在目标位置，具有方便、快捷安装铅笔芯500的优点。通过调 节所述紧固件634的位置可以调节弹力的大小，适用于不同硬度和测试需要的铅笔芯500。 [0061 ]优选的，本发明还包括连接件604，所述下夹块603的底部设置有连接孔635，所述 连接件604从所述连接孔635进入，将所述下夹块603与所述上夹块601固定连接。其中，所述 连接件635连接所述上夹块601底端面的上螺纹孔641，连接所述下夹块603上端面的下螺纹 孔642,所述下螺纹孔642与所述连接孔635连通。
[0062] 采用上述技术，将所述下夹块603和上夹块601分离式设置，通过所述连接件604连 接固定在一起，便于所述下夹块603和上夹块601分开加工，提高了生产效率，具有组装便捷 的特点。
[0063] 现结合图1-2简要说明本发明铅笔芯硬度检测仪的工作过程：
[0064] 步骤1:按照国家标准《GB/T26704-2011铅笔》，取测得芯尖受力最高和最低的铅笔 芯500各一支作为试样。用金相砂纸把试样端面磨平，在所述铅笔芯硬度检测仪的物镜301 下观察，以试样端面纹路精细为准。
[0065]步骤2:将所述铅笔芯500安装在所述夹块600上，调整其位置后夹紧固定。按试验 要求选择载荷、保荷时间和放大倍数，并选定保荷时间。调节升降机构101，将试样的高度调 整到聚焦面。以从目镜302中观察到试样端面纹路基本与即将印上的压痕较长对角线方向 垂直为准。
[0066] 步骤3 :按下加载按钮，对试样加载并保持至选定的时间。压头202自动加载打压 痕，加载完成后自动旋转转塔台400，切换到物镜301位置，将相应倍数的物镜301移动到测 量线的位置，直到压痕顶端，按下确认按钮，对压痕进行测量。
[0067] 步骤4:每支试样加载5次，每次加载后移动试样相对于压头202的位置。取5次试验 中压痕对角线长度较接近的3个值平均后用于计算。所述微机控制机构自动剔除超差的压 痕。但若该3个值之间的差超过ΙΟμπι时，应重新试验取值。
[0068] 步骤5:所述铅笔芯硬度检测仪按下式计算硬度值，计算结果表示到个位。
[0070]式中：
[0071] ΗΚ:硬度，单位为兆帕；
[0072] F:载荷，单位为牛；
[0073] 7.028:修正系数；
[0074] 1:压痕较长的对角线cb的长度，单位为微米。
[0075] 步骤6:计算得到的铅笔芯硬度值数据自动保存在U盘中。
[0076] 本实施例通过所述铅笔芯硬度检测仪夹块600中的弹性支撑结构调节所述铅笔芯 500的位置、夹具602固定所述铅笔芯500在目标位置，所述微机控制机构对转塔台上的压头 202和物镜301进行自动切换，在测量时实现自动化控制操作，操作便捷，位置切换定位准 确，工作效率高，节省人力和时间。通过微机控制机构根据所述光学系统300采集的数据，自 动计算得到铅笔芯500的硬度值，自动出具硬度值检测报告，相对于人工计算方式，节省了 时间，提高了工作效率。
[0077] 实施例2
[0078] 在图1中同时给出了实施例2的结构示意，实施例2作为本发明的另一种实施例，其 与实施例1的不同之处在于，所述光学系统300包括:所述物镜301及与所述物镜301连接的 摄像头303,所述摄像头303对所述铅笔芯500上的压痕进行图像采集。
[0079] 优选的，本实施例还包括计算机系统，所述计算机系统与所述摄像头303连接，对 采集的图像进行处理，获得铅笔芯500的硬度值。
[0080] 采用上述技术，通过所述摄像头303时时测量，自动保存采集的图像，便于对压痕 图像进行后续处理和分析。通过计算机系统控制铅笔芯硬度检测仪的测量操作，自动计算 铅笔芯500的硬度值，根据用户定制的试验报告，自动生成硬度值报告，便于对铅笔芯500的 硬度值进行分析。
[0081] 显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精 神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围 之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
【主权项】
1. 一种铅笔芯硬度检测仪夹块，其特征在于，包括:上夹块、夹具及与所述上夹块连接 的下夹块，所述上夹块的侧面沿竖直方向开设有铅笔槽，所述夹具与所述铅笔槽对应设置， 所述下夹块内部设置有弹性支撑结构，铅笔芯通过所述夹具固定在所述铅笔槽内、下端抵 持在所述弹性支撑结构上。2. 根据权利要求1所述的铅笔芯硬度检测仪夹块，其特征在于，所述铅笔槽采用圆弧导 槽。3. 根据权利要求1所述的铅笔芯硬度检测仪夹块，其特征在于，所述下夹块内部设置有 贯穿孔，所述弹性支撑结构包括:在所述贯穿孔内从上至下依次设置的上支撑块、弹性件、 紧固件，所述铅笔芯下端抵持在所述上支撑块上，所述紧固件固定在所述贯穿孔底部。4. 根据权利要求3所述的铅笔芯硬度检测仪夹块，其特征在于，所述弹性件采用弹簧或 弹片。5. 根据权利要求1所述的铅笔芯硬度检测仪夹块，其特征在于，还包括连接件，所述下 夹块的底部设置有连接孔，所述连接件从所述连接孔进入，将所述下夹块与所述上夹块固 定连接。6. 根据权利要求1所述的铅笔芯硬度检测仪夹块，其特征在于，所述夹具包括:夹板和 设置在所述夹板上的两个螺钉，所述螺钉和设置在所述铅笔槽两侧的内螺纹结构对应。7. -种铅笔芯硬度检测仪，其特征在于，包括： 机体壳，包括底座、主架及梁架，所述主架连接所述底座和所述梁架； 试件台，位于所述底座上，包括升降机构和安装在所述升降机构上的权利要求1-6中任 一项所述的铅笔芯硬度检测仪夹块，铅笔芯固定在所述铅笔芯硬度检测仪夹块上； 加卸荷机构，包括压头，用于对所述铅笔芯施加或卸载试验力； 光学系统，包括物镜，用于对所述铅笔芯上的压痕进行数据采集； 转塔台，位于所述梁架上，所述压头和所述物镜固定在所述转塔台上且能进行自动切 换； 微机控制机构，控制所述转塔台的运动，根据所述光学系统采集的数据，计算硬度值。8. 根据权利要求7所述的铅笔芯硬度检测仪，其特征在于，所述压头采用努氏硬度压 头。9. 根据权利要求7所述的铅笔芯硬度检测仪，其特征在于，所述光学系统，还包括与所 述物镜连接的摄像头，所述摄像头对所述铅笔芯上的压痕进行图像采集。10. 根据权利要求9所述的铅笔芯硬度检测仪，其特征在于，还包括计算机系统，所述计 算机系统与所述摄像头连接，对采集的图像进行处理，获得铅笔芯的硬度值。
【文档编号】G01N3/04GK105865903SQ201610177781
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年3月25日
【发明人】章利球, 盛耀兴, 顾克维
【申请人】特视检测技术（上海）有限公司