CN102645386B - 硬度测量装置和用于调节硬度测量装置的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种硬度测量装置，其包含：至少一个设置在保持装置(15)上的硬度计压头(9)，该硬度计压头用于在试样(3)中形成压痕(27)；和至少一个用于检测试样(3)中的压痕(27)的至少一个尺寸的物镜(12)，所述硬度计压头和物镜可交替地在试样(3)上方定位。所述保持装置(15)如此安装在硬度测量装置(6)上，使得保持装置能够围绕其纵轴线旋转。

Description

硬度测量装置和用于调节硬度测量装置的方法

技术领域

本发明涉及一种硬度测量装置，其包含：至少一个设置在保持装置上的硬度计压头，该硬度计压头用于在试样中形成压痕；和至少一个用于检测试样中的压痕的至少一个尺寸的物镜，所述硬度计压头和物镜可交替地在试样上方定位。

此外，本发明还涉及一种用于调节硬度测量装置的被接纳在保持装置上的硬度计压头的转动位置的方法。

背景技术

已知这样的硬度测量装置，其既具有硬度计压头又具有光学装置，以便能够立即测量由硬度计压头形成的压痕。硬度计压头和光学装置、尤其是其物镜在此设置在旋转体或转台上，由此压痕在通过硬度计压头形成后可以通过旋转体或转台的转动被直接测量。

常常出现下述情况：在试样上应当不止进行一次测量，而是进行一系列测量，该测量顺序必须相对于试样具有特定的定向、如竖直于某一试样边缘。用于形成非圆形的、尤其是方形或菱形压痕的硬度计压头在此通常也必须相对于试样边缘具有特定的定向。

在这种情况下需要旋转工件或者说试样，使得压痕的位置对应于给定或者说要求的位置。这在试样未精确定向的情况下不仅费时而且还伴随不精确性。

发明内容

因此，本发明的任务在于提供一种硬度测量装置，由此不再费时而且避免了不准确性。

该任务在开头所提类型的硬度测量装置中以如下方式得以解决：所述保持装置如此安装在硬度测量装置上，使得保持装置能够围绕其纵轴线旋转。

此外，该任务在开头所提类型的方法中以如下方式得以解决：将保持装置上的硬度计压头围绕该保持装置的纵轴线如此程度地旋转，直至硬度计压头的定向对应于目标位置。

本发明开辟了这样的途径，即，并非使试样、而是使硬度计压头在其保持装置上旋转，直至硬度计压头或者说由其在试样中形成的压痕对应于给定的定向或者说目标位置，在该给定的定向或者说目标位置时能够精确测量压痕的至少一个尺寸。在后续的过程中，该测量顺序地所有的由硬度计压头形成的压痕都位于正确的位置中，由此不再需要为了精确测量而继续对试样进行定位。

当硬度计压头在其保持装置上被固定在定义的或已知的位置上并且保持装置自身被定位在硬度测量装置、尤其是旋转体或转台上的定义或已知的位置上时，则硬度计压头的定向是已知的并且可手动或优选由硬度测量装置电子控制地将硬度计压头转动到所要求的位置。

但当不知道硬度计压头在其保持装置上的转动位置和/或保持装置在硬度测量装置上处于未定义的转动位置时，则必须确定或者说调节硬度计压头在保持装置上的转动位置，以便能够以简单的方式手动或电子控制地使其相对于试样转动到正确的位置。

为了调节或者说确定硬度计压头在硬度测量装置上的转动位置，在本发明的一种优选的实施方式中规定：在保持装置上设置基准点，为该基准点配设位置固定地设置在硬度测量装置上的基准点。

在本发明的该实施方式中，硬度计压头借助其保持装置这样安装于硬度测量装置上，使得所述两个基准点彼此具有定义的位置、例如彼此精确相对置。在后续的过程中，例如通过测试压入来确定硬度计压头的实际定向或者说转动位置并确定校正转动角度，硬度计压头必须以该校正转动角度进行旋转才可进入规定的位置。该校正转动角度可以被加入一个角度(硬度计压头为实际测量必须以该角度定向)中。该角度可以例如通过在测量时给定的或者说定义的试样位置来规定或者在测量前手动或通过硬度测量装置、更确切地说通过其光具与软件相结合自动地求出，所述软件可检测和分析由光具记录的试样位置。

当然理论上也可以的是：在硬度测量装置之外来确定硬度计压头相对于其在保持装置上的基准点的位置和由此产生的校正转动角度并且在随后将硬度计压头装入硬度测量装置中时将其相应纳入考虑。

在自动或者说电子地考虑校正转动角度的情况下，该校正转动角度被相应于特定的硬度计压头地存储在控制装置中并且当应当利用该硬度计压头实施测量时被自动考虑。因为在电子控制的硬度测量装置中常常将整个测量顺序预编程，所以在第一次确定校正转动角度之后可对较大规模的不同的试样进行全自动测量，无需手动调节或考虑试样相对于硬度计压头转动位置的位置。

通过这种类型的基准点，即使在硬度计压头被从硬度测量装置上曲线并且在后来又被重新安装的情况下，也可随时重新在硬度测量装置上精确定位硬度计压头。

作为代替获得校正转动角度(该角度在每次测量时都必须被考虑)的替换方案，根据本发明，基准点设置在一个支架上并且以在保持装置的转动方向上可移动和可被固定的方式固定在保持装置上。在本发明的该实施方式中，可通过下述方式一次性地考虑校正转动角度，即，将保持装置上的基准点旋转该该校正转动角度并且而后安装在保持装置上，使得各基准点在硬度计压头的初始位置或基础位置中彼此精确地相对置，因此在后面的过程中无须再考虑校正转动角度或者说校正转动角度为零。

本发明其它优选的实施方式构成其余的从属权利要求的技术方案。

本发明的其它优点可在参考附图的情况下从下面的本发明的优选实施方式说明中得出。

附图说明

附图如下：

图1为具有根据本发明的硬度测量装置的硬度试验机的一种实施方式的斜视图；

图2为硬度测量装置的一种实施方式的剖面图；

图3为图2的硬度测量装置的细节放大图；

图4为图2的硬度测量装置的另一细节图；

图5为试样的显微镜图像。

具体实施方式

图1所示的硬度试验机包括具有工作台2的机架1，在工作台上放置试样3，其在所示实施例中为管。在工作台2下方设置电动机，电动机通过丝杆传动装置驱动竖直定向的丝杆4。丝杆4与丝杆螺母5共同作用，丝杆螺母与硬度测量装置6连接。此外，硬度测量装置6可通过未详细示出的、竖直的引导装置7在机架1上向上和向下(即朝向试样3和离开该试样地)移动。另外，在硬度测量装置6上可以设置夹具8，其用于将试样3固定在机器工作台2上，以便能够进行精确的测量。

在硬度测量装置6上设置至少一个硬度计压头9，根据所使用的测量方法，硬度计压头例如可以是用于维氏、布氏或洛氏硬度测量的硬度计压头。根据本发明的机器不局限于特定的硬度测量形式，而可用于所有可能或者说公知的硬度测量形式，但优选用于这样的硬度计压头，即，硬度计压头形成非圆形的(例如方形和尤其是菱形的)压痕。

在根据图1的实施方式中示出旋转体形式的测量头10，在根据图2和3的实施方式中示出转台11形式的测量头，硬度计压头9和物镜12位于该测量头上，硬度计压头和物镜相对于所述测量头的转动轴线13以45°角定向并且根据待使用的测量方法旋转到其工作位置中。在图2和3所示的实施例中，硬度计压头9位于工作位置中。

硬度计压头9固定在支架14上，支架可轴向移动但不可旋转地保持在保持装置15中。在保持装置15上安装销钉16形式的支架，销钉在其自由的端部上具有第一基准点18。第一基准点18可构造为例如销钉16端部上的磁性的或可磁化的、例如销钉形的嵌件。为第一基准点18配设固定在硬度测量装置6上的第二基准点19。第二基准点19构造为例如用于销钉16上的嵌件的传感器，该传感器可识别第一基准点18是否精确位于其对面。也可考虑其它识别系统、如光学识别系统，其例如包括作为第一基准点18的反射镜和作为第二基准点19的光学发射器/接收器。

保持装置15通过滚动轴承20围绕该保持装置15的纵轴线17可旋转地支承在所述转台11上。为了使保持装置15旋转，在其上固定齿轮21，该齿轮借助蜗杆22转动。设置马达23以驱动蜗杆22，该马达固定在硬度测量装置6上。

当硬度测量装置6通过丝杆驱动装置即丝杆4与丝杆螺母5的驱动被向下、即朝向试样3运动且硬度计压头9贴靠在试样3上时，支架14可在保持装置15中相对于保持装置向上运动，由此可通过力测量装置24来测量硬度计压头9压向试样3上的力。

在未确切了解硬度计压头9在其支架14上的精确的转动位置和/或支架14在保持装置15中的转动位置和/或保持装置15在所述转台11上的转动位置的情况下，为了确定硬度计压头9的精确的转动位置，可首先在测试物体上进行测试压入，在测试压入时，第一基准点18、第二基准点19精确地相对置。接着，可借助测试物体上的测试压痕相对于基准位置或者说基准线的转动角度求出校正转动角度，硬度计压头9必须在其保持装置15上旋转该校正转动角度才可进入其初始位置或基准位置。假设硬度计压头9相对于其初始位置或基准位置逆时针旋转了15°，则在后面的每一次调节时都必须考虑该15°的校正转动角度。

在图5中示出试样3的显微镜图像，其具有试样边缘25，在图像中，借助菱形的硬度计压头9沿线26进行例如三次测量，所述线与试样边缘25成90°角，该硬度计压头形成图5所示的菱形压痕27。

当试样边缘25例如相对于竖直的基准线或者说基准位置逆时针旋转45°角时，则硬度计压头9在校正转动角度例如为上述15°的情况下只须从这样的位置(在该位置第一基准点18、第二基准点19彼此精确相对置)起逆时针旋转30°就可进入其目标位置。

因为已知硬度计压头9的精确转动位置或者说校正转动角度，所以在应利用由硬度计压头9所形成的压痕的规定的定向或目标位置对试样3实施测量的情况下，可以将该校正转动角度输入到硬度测量装置6的控制装置中、必要时存储在该控制装置中并且在后续的过程中被自动纳入考虑。在此，试样3的位置可以或者在高度自动进行的测量中已经在控制装置中被预定义，或被电子地输入控制装置中，或根据具体情况具体确定并被输入到控制装置中，这可以通过计算机辅助的识别系统半自动地或者手动地进行。

图1中示出控制装置的显示屏28。通过该被构造为触屏的显示屏或通过键盘可输入或输出对测量来说重要的数据、例如校正转动角度。也可通过适合的接口，数字地输入和输出对测量来说重要的数据。

Claims (13)

1.硬度测量装置，其包含：至少一个设置在保持装置(15)上的硬度计压头(9)，该硬度计压头用于在试样(3)中形成压痕(27)；和至少一个物镜(12)，该物镜用于检测试样(3)中的压痕(27)的至少一个尺寸，所述硬度计压头和物镜能够交替地在试样(3)上方定位，其特征在于，所述保持装置(15)如此安装在硬度测量装置(6)上，使得保持装置能够围绕该保持装置的纵轴线(17)旋转。

2.根据权利要求1所述的硬度测量装置，其特征在于，在保持装置(15)上设置第一基准点(18)，为该第一基准点配设位置固定地设置在硬度测量装置(6)上的第二基准点(19)。

3.根据权利要求1或2所述的硬度测量装置，其特征在于，所述硬度测量装置(6)具有用于保持装置(15)的马达驱动装置(23)。

4.根据权利要求2所述的硬度测量装置，其特征在于，保持装置(15)的所述第一基准点(18)设置在一个支架上并且经由该支架以在保持装置(15)的转动方向上不可运动的方式与保持装置(15)连接。

5.根据权利要求2所述的硬度测量装置，其特征在于，保持装置(15)的所述第一基准点(18)设置在一个支架上并且经由该支架以在保持装置(15)的转动方向上可运动和可被固定的方式固定在保持装置(15)上。

6.根据权利要求2所述的硬度测量装置，其特征在于，设有具有存储器的控制装置，在存储器中为至少一个带有特定硬度计压头(9)的保持装置(15)存储用于保持装置(15)的旋转角度的设定值。

7.根据权利要求1或2所述的硬度测量装置，其特征在于，所述保持装置(15)和物镜(12)设置在一个旋转体上。

8.根据权利要求1或2所述的硬度测量装置，其特征在于，所述保持装置(15)和物镜(12)设置在一个转台(11)上。

9.用于调节硬度测量装置(6)的被接纳在保持装置(15)上的硬度计压头(9)的转动位置的方法，其特征在于，将保持装置(15)上的硬度计压头(9)围绕该保持装置的纵轴线(17)如此程度地旋转，直至硬度计压头(9)的定向对应于目标位置。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，确定硬度计压头(9)相对于基准位置的转动并且将所确定的硬度计压头(9)相对于基准位置的转动角度作为校正转动角度进行存储。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，当保持装置(15)转动时，为了将保持装置置入目标位置，将校正转动角度加入到转动角度中。

12.根据权利要求9至11之一所述的方法，其特征在于，为了基础调节，将在转动方向上固定在保持装置上的第一基准点相对于位置固定地设置在硬度测量装置上的第二基准点置入初始位置，接着将保持装置连同硬度计压头一起转动，直至硬度计压头的定向对应于基准位置并且将所确定的硬度计压头(9)相对于基准位置的转动角度作为校正转动角度进行存储。

13.根据权利要求9至11之一所述的方法，其特征在于，为了基础调节，将保持装置上的第一基准点相对于位置固定地设置在硬度测量装置上的第二基准点置入初始位置，接着将保持装置连同硬度计压头一起转动，直至硬度计压头的定向对应于基准位置，并且将保持装置上的第一基准点旋转所确定的硬度计压头(9)相对于基准位置的转动角度并且而后将该第一基准点固定在保持装置(15)上。