CN105092399B - 组合式硬度测量仪 - Google Patents
组合式硬度测量仪 Download PDFInfo
- Publication number
- CN105092399B CN105092399B CN201410216926.4A CN201410216926A CN105092399B CN 105092399 B CN105092399 B CN 105092399B CN 201410216926 A CN201410216926 A CN 201410216926A CN 105092399 B CN105092399 B CN 105092399B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- qualimeter
- cavity
- main body
- displacement
- combined type
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Landscapes
- Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)
Abstract
本发明提供了一种组合式硬度测量仪，由一测量主体和一组不同的框架组成，测量主体具有空腔和定位槽，用户根据测量需要选择不同的框架并把框架安装在测量主体的定位槽上；在测量主体的空腔内装有测头，在测头内装有端面设有通孔的测力传感器，传动销的一端与位移测量套接触，另一端贯穿通孔与传动板接触；在测量主体的空腔的另一端安装与减速器相连的电机，该减速器降低电机的速度并驱动安装在轴承座上的螺杆以带动测头移动。采用上述结构，使用户可根据被测工件来选择对应的框架，并与测量主体组装成特定的硬度测量仪，可以对形状复杂的被测工件进行硬度测量，提高了组合式硬度测量仪的适用范围，极大地满足了用户测试的要求。
Description
技术领域
本发明涉及一种材料硬度检测装置，尤其涉及一种组合式硬度测量仪。
背景技术
众所周知，为了保证产品的质量，工厂和试验室都要对金属产品的硬度进行测试和分析，以控制产品的硬度使其适合产品的质量要求。为此NIST(National Institute ofStandards and Technology)和ASTM(American Society for Testing and Materials)都规定了金属材料的硬度标准、硬度的载体的传递标准以及硬度测试的试验仪器标准。
以传统的洛氏硬度测量仪为例，它包括一个框架，在框架上装有压头和千分表，框架内装有砝码，通过杠杆将砝码的力传递给压头，该压头对被测工件进行压迫，然后千分表测量压痕的深度，求出被测工件的硬度。这种硬度测量仪仅能进行垂直测量，并且，在机械传递的过程，由于存在摩擦力不能准确地把力传递到压头，所以硬度计的精度较差。例如，洛氏测量仪要求150千克力，对实验室仪器来说，150千克力的称重太重了，因此设计者使用15千克力通过杠杆来为测量仪提供150千克力的称重。随着时间的推移，这些机械部件会发生摩擦和磨损，最终产生的力值将是不准确的。
压痕硬度测量仪是通过测量压头压入测量样品的深度或位移来确定被测样品的硬度。在现有的压痕硬度测量仪中都有可在实际位移和实测位移之间做相对移动的位移传递机械部件。如此，这些机械的相对移动导致在位移测量点和测量样品之间发生了摩擦和位移误差，由此导致硬度测量的重复性和准确性被破坏。
随着时间的推移，这些称重式硬度测量仪，由于它们的机械型不精密性导致现代的反馈控制闭环系统的使用，该系统包括一个作为测量手段的一部分的称重传感器以用于测量被施加于被测工件上的力的大小。
美国专利4435976描述了一种用称重传感器测量和调整施力大小的布氏硬度仪，该专利采用了一种反馈回路用于自动补偿诸如温度等因素对测量精度的影响。
另外一种例子是美国专利6142010，该专利介绍了一个用称重传感器测量施力的控制闭环系统在洛氏测量仪中的使用。
另外一个例子是美国专利6247356，该专利介绍了一个用称重传感器测量施力的控制闭环系统在显微硬度测量仪中的使用。
另外一个例子是美国专利8132447，该专利介绍了一种通用测量仪，采用一个框架上可以选择不同的测量装置进行硬度和力的测量。
以上的的硬度测量仪都是采用垂直测量结构，仅能用于试验室，不适合生产环境，对于形状复杂的工件无能为力。
另外一个例子是美国专利7066013，该专利介绍了一种便携式硬度测量仪。在实施这个专利时，由于传感器的分布位置不正确和手动驱动的方式，产生非线性的测量结果，并测量精度较差。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于，提供一种允许使用者利用多种类型的硬度试验来检测和得到高度精确的材料硬度的组合式硬度测量仪。这种硬度测量仪是一种适用于工厂车间使用的硬度测量仪。该测量仪可以放置在任何环境，任何位置，该测量仪可以在任何方向对各种形状的工件进行硬度测量，并且具有高的工作效率，降低测试成本。
本发明的另一目的是提供一种操作简便、高度精确的并能够自动进行测量操作的硬度测量仪。
本发明的另一目的是提供一种结构简单、造价低廉、维护方便的硬度测量仪。
为达到上述目的，本发明提出了一种组合式硬度测量仪，包括一测量主体和一组不同的框架，该测量主体具有一个空腔和一个定位槽，其中，定位槽用于安装用户根据被测工件所选择的相对应的框架；在所述空腔内收装有测头，该测头包括位移测量套、置于该位移测量套上方的测力传感器、位于该测力传感器上方的传动板，在测力传感器的端面上设有供传动销穿过的通孔，该传动销的一端与位移测量套接触，其另一端穿过通孔与传动板接触；在空腔内还收装有电机、与该电机连接的减速器、由该减速器减速并驱动安装在轴承座上的螺杆，该螺杆与测头连接并驱动其移动。
采用上述结构，由于组合式硬度测量仪包括一个硬度测量主体和多种框架部分，使用户可根据被测工件来选择对应的框架，并同硬度测量主体组装成特定的硬度测量仪，可以对形状复杂的被测工件进行硬度测量，提高了组合式硬度测量仪的适用范围，极大地满足了用户测试的要求。
优选的，测量主体的空腔与定位槽相互垂直，定位槽用于安装不同的框架，在空腔内固定有电机、与该电机连接的减速器、由该减速器减速并驱动的螺杆，由安装在测头后部的螺母将螺杆的旋转运动转换成直线运动。
优选的，减速器是行星式减速器，电机与该减速器连接，由减速器减速并驱动螺杆。
优选的，测量主体的测头包括测头壳体、测力传感器、位移传感器、螺母、位移测量套、导套和压头。
优选的，在测量主体内设有采用电池供电的电子系统，由于该电子系统采用电池供电，方便用户携带和使用。
优选的，测量仪的测量主体还包括装有电子系统的控制电路箱，该电子系统包括移动控制和驱动系统、数据处理系统、数据显示系统和数字通信系统，其中，移动控制和驱动系统是一种闭环的数字自动控制系统，它根据测力传感器的测量使测头上的压头对被测工件施压以及使主轴前进和后退；数据处理系统根据位移传感器对压头所产生的压痕进行测量并计算和分析以求出测试的硬度；显示系统显示所测的结果；通信系统通过有线或者无线把数据送往计算机。
优选的，所述测力传感器是圆盘式电阻型传感器。
优选的，所述测力传感器的端面以120度的夹角分布有三个通孔，在每个通孔内设有可相对其作轴向移动的传动销，该传动销的一端与位移测量套接触，其另一端与传动板接触。
优选的，位移传感器是电容型传感器、光栅型传感器或线性差动可变变压器式位移传感器，位移传感器可直接测量压头在被测工件表面所形成的压痕深度。
采用这种结构，由于位移传感器可直接测量压头与被测工件表面的位移，这就减少了位移传递过程中所导致的位移误差，有利于保证测试精度。
优选的，在导套内沿其轴向设有一内孔，位移测量套装在该内孔中，在导套内装有一个垂直于其轴向设置并顶丝头部可伸入内孔内的顶丝；在位移测量套外圆周表面上沿其周向形成一个环形槽，在位移测量套的后端部有一个与该环形槽贯通的缺口，顶丝头部仅能经过该缺口进入环形槽，旋转一定的角度，位移测量套可锁在导套内；环形槽的宽度大于顶丝头部的宽度，使位移测量套可进行小距离的轴向移动。
优选的，位移测量套具有一空腔，压头收装在该空腔内，在该压头的前端形成第一台阶；在位移测量套的空腔内形成第二台阶，压头在位移测量套内作轴向移动时，第一台阶抵接在第二台阶上避免压头从位移测量套脱出；在压头的后端形成一台阶来安装第二弹簧，该第二弹簧使压头的前端在常态下从位移测量套中突出。
优选的，位移传感器包括传动板、置于该传动板上并与其接触的传感器轴和一对圆形钢片，这一对圆形钢片的外缘通过螺母被固定在位移传感器的空腔内壁，它们的芯部通过自身带有的孔被固定在传感器轴上，通过被固定于传感器空腔内缘的一对圆形钢片和其上的孔洞结构限定传感器轴仅作轴向移动，传感器轴的一端与传动板接触，其另一端与弹簧座接触。
优选的，位移传感器还包括两个被固定在其空腔内的固定电极和一个固定在传感器轴上的活动电极，当传感器轴作轴向移动时，该活动电极可在两个固定电极之间移动，由上述固定电极和活动电极形成两个电容，这两个电容的值随传感器轴的位置移动而变化，并这两个电容之间的差值与传感器轴在轴向上的位移成一定比例，又与压头在被测工件的压痕的深度成正比。
优选的，位移传感器还包括一位于其空腔内、可将电容信号转化为放大的模拟信号的电容调制电路板。
优选的，在测头的测头壳体的后端装有螺母，在该螺母内设有一空腔，在该空腔内收装有一第一弹簧和一弹簧座，该弹簧座的后端与第一弹簧接触，其前端与传感器轴接触，第一弹簧依次通过弹簧座、传感器轴、传动板、传动销来推动位移测量套。
优选的，框架为柱形框架，该柱形框架由箱形构件、连接板、螺丝、砧台、第二螺母和底座组成，测量主体通过连接板固定在柱形框架上；在箱形构件上形成等距槽，连接板上的定位键可插入任意等距槽内并通过螺丝固定在箱形构件上；砧台用于支撑被测工件，它的一端旋入固定在底座上的第二螺母。
采用上述结构，可以短距离调整被测工件与压头之间的距离，长距离调整被测工件与压头之间的距离通过连接板在箱形构件变换位置完成。柱型框架不但可以相对于地平面垂直地安放和测量，也可以相对于地平面平行的安放和测量或任意的方向安放。这极大地满足了用户测试的要求。而传统的硬度测量仪采用了长螺杆升降系统，使测量仪的物理尺寸超长且仅能垂直安放，给用户带来很大的不便。
优选的，框架为具有定位键的弓形框架，该定位键插入测量主体的定位槽并通过螺丝固定在一起，弓形框架具有一与测量主体同轴的空腔，在该空腔内装有一自定心砧台，该自定心砧台由一半球和一平台组成。
优选的，框架为由圆柱和L形框架组成的薄壁管测量框架，其中，圆柱通过螺钉固定在L形框架上，在L形框架上有一定位键，该定位键插入测量主体的定位槽并通过螺丝固定在一起。
另外，本发明还提供了一种通过组合式硬度测量仪来测量被测工件方法，该方法包括如下步骤：
(a)用户根据被测工件选择一种合适的框架，将该框架与硬度测量主体组合成一种特定的硬度测量仪；
(b)把被测工件放在硬度测量仪的压头与砧台之间，起动硬度测量仪；
(c)控制和驱动系统驱动电机和螺杆，根据ASTM标准规定的测试程序，测头向被测工件移动，压头对被测工件施压并得到压痕；
(d)位移传感器对压头所产生的压痕进行测量，数据处理系统根据位移传感器测量进行计算和分析，求出测试的硬度；
(e)数据显示系统把所测的结果显示,数字通信系统通过有线例如USB或者无线例如Bluetooth把数据送往计算机。
附图说明
图1为硬度测量仪与柱形框架的安装示意图，为第一实施例；
图2为图1所示硬度测量仪的测量主体的剖面视图；
图3为图1所示硬度测量仪的的测量主体的测头安装视图；
图4为图1所示硬度测量仪的测头内的位移测量套、导套和压头的视图；
图5为硬度测量仪的测量主体的测头在测试前的状态示意图；
图6为硬度测量仪的测量主体的测头在预备测试状态的示意图；
图7为硬度测量仪的测量主体的测头对被测工件施加一个初始试验力的示意图；
图8为硬度测量仪的测量主体的测头对被测工件施加一个附加试验力的示意图；
图9为具有弓型框架的硬度测量仪的示意图，为第二实施例。
图10为具有薄壁管测量框架的硬度测量仪的示意图，为第三实施例。
图11为具有柱型框架并水平放置的硬度测量仪测量大型工件的示意图，为第四实施例。
图12为硬度测量仪的测量主体的电子电路模块和原理示意图。
为了视图方便，下面列出图中的所有原件的名称和代码。
测量主体-10、柱型框架-20、被测工件-30、空腔-100、测头-101、电机-102、减速器-103、轴承座-104、螺杆-105、控制电路箱-106、箱形构件-201、连接板-202、螺丝-203、砧台-204、第二螺母-205、底座-206、弓形框架-400、空腔-401、定位键-402、自定心砧台-403、半球-404、砧台-405、薄壁管测量框架-500、圆柱-501、L形框架-502、定位键-503、定位槽-114、测头壳体-51、测力传感器-52、位移传感器-53、第一螺母-54、位移测量套-55、压头-56、导套-57、第二弹簧-58、顶丝-59、顶丝头部-61、传动销-62、传动板-63、传感器轴-64、圆钢片-65、固定电极-66、活动电极-67、弹簧座-68、第一弹簧-69、电容调制电路板-49、第二台阶-41、缺口-42、环形槽-43、前端面-44、压头前端-45、第一台阶-46、压头后端-47、等距槽-48。
具体实施方式
下面参照图1～图12对本发明所述的组合式硬度测量仪的具体实施方式进行详细的说明。
本发明组合式硬度测量仪包括一测量主体10和能与该测量主体10连接的一组框架。图1所示为由测量主体10和柱形框架20所组成的一种硬度测量仪。如图1所示，柱形框架20由箱形构件201、连接板202、螺丝203、砧台204、第二螺母205和底座206组成。测量主体10通过连接板202固定在框架20上。在箱形构件201上形成有等距槽48，在连接板202设有一定位键，连接板202通过定位键插入任意等距槽48并利用螺丝203固定在箱形构件201上。砧台204用于支撑被测工件30，它通过其一端的螺纹旋入固定在底座206上的第二螺母205，采用这种结构可以短距离调整被测工件30与压头56之间的距离，长距离调整被测工件30与压头56之间的距离通过连接板202在箱形构件201上变换位置来完成。
如图2所示，测量主体10包括一空腔100和定位槽114，空腔100与定位槽114件相互垂直。其中，定位槽114用于安装用户根据被测工件所选择的不同的框架。测量主体10还包括测头101、电机102、减速器103、轴承座104、螺杆105，其中，电机102、减速器103、轴承座104固定在空腔100内。电机102连接减速器103，降速后，驱动螺杆105，测头101后部的第一螺母54将驱动螺杆105的旋转运动转换成直线运动。测头101可在空腔100前端内自由移动。减速器103是行星式减速器。测量主体10还包括控制电路箱106，在控制电路箱106内装有移动控制和驱动系统电路，数据处理系统电路，数据显示系统电路和数字通信系统电路。
如图3所示，测头101包括测头壳体51、测力传感器52、位移传感器53、第一螺母54、位移测量套55、导套57和压头56。在测头壳体51内有一与压头56同轴的空腔，在空腔内收装有导套57，在该导套57上安装有一个顶丝59，在导套57内形成有内孔，位移测量套55安装在该内孔上。
如图4所示，在位移测量套55的外圆周表面上沿其周向设有一环形槽43。在位移测量套55的后端部形成一个与环形槽43贯通的缺口42，顶丝头部61仅能经过该缺口42进入环形槽43，旋转一定的角度，位移测量套55锁在导套57内。由于环形槽43的宽度大于顶丝头部61的宽度，位移测量套55可以进行小距离的轴向移动，但顶丝头部61防止位移测量套55从导套57内脱落。位移测量套55内也有一空腔，压头56装在位移测量套55的空腔内。在压头56前端形成第一台阶46，在位移测量套55的空腔内形成第二台阶41，通过第一台阶46抵接在第二台阶41的台阶面上使压头56可在位移测量套55内作轴向移动，防止压头56从位移测量套55脱落。压头56的后端具有一台阶，在该台阶上套装有一第二弹簧58，在常态下，该第二弹簧58使压头前端45从位移测量套55中突出。压头前端45是金刚石120度的圆锥体尖或硬质合金球，并压头56与测头101同轴。
如图3所示，测头壳体51内具有一个与测头101同轴的空腔，在该空腔内设有测力传感器52，该测力传感器52是一种圆盘式电阻型传感器。这种测力传感器是众所周知的技术，这里不再叙述。沿着轴向，在测力传感器52的端面上以120度的夹角分布有三个通孔，在每个传通孔中设有一可作轴向移动的传动销62，该传动销62的一端与位移测量套55接触，其另一端与传动板63接触。
测头壳体51内具有一个与测头101同轴的空腔，在该空腔内设有位移传感器53，在该位移传感器53上设有传动板63、传感器轴64和两个圆形钢片65，这两个圆形钢片65的外缘通过螺母被固定在传感器53的空腔内壁，它们的芯部通过自身带有的孔被固定在传感器轴64上。通过被固定于传感器空腔内缘的圆形钢片65和其上的孔洞结构防止传感器轴64做径向运动从而确保传感器轴64仅作轴向的位移，采用这种结构保证了位移传感器53的精度。传感器轴64的一端与传动板63接触，其另一端与弹簧座68接触。
位移传感器53进一步包括两个被固定在传感器空腔内的固定电极66和一个固定在传感器轴64上活动电极67。当传感器轴64作轴向移动时，活动电极67可在两个固定电极66之间移动。由这两个固定电极66和活动电极67形成两个电容，这两个电容的值随传感器轴64的位置移动而产生变化，它们之间的差值与传感器轴64在轴向上的位移成一定比例。同时，两个电容之间的差值又与压头前端45在被测工件30上的压痕的深度成正比。
位移传感器53进一步包括一个位于传感器空腔内的电容调制电路板49，电容调制电路板49可将电容信号转化为放大的模拟信号。此外，上述位移传感器53也可用光栅测长传感器或使用线性差动变压器式位移传感器来代替。
测头壳体51的后端设有与测头101同轴的第一螺母54，该第一螺母54内具有一空腔，在该空腔内设有第一弹簧69和弹簧座68，该弹簧座68的后端与第一弹簧69接触，其前端与传感器轴64接触。第一弹簧69推动弹簧座68，弹簧座68推动传感器轴64，传感器轴64推动传动板63，传动板63推动传动销62，传动销62推动位移测量套55。在没有测量时，位移测量套55移出导套57一定的距离，通过顶丝头部61防止位移测量套55从导套57内脱落，使位移测量套55保持常态。
图5～图8是测量仪执行ASTM E-18洛氏硬度测试方法标准的测量过程示意图。
图5是硬度测量仪的测量主体10的测头101在没有测试前的状态示意图。在第二弹簧58的推动下，压头前端45突出位移测量套55。在第一弹簧69的推动下，经过弹簧座68、位移传感器轴64、传动板63、传动销62，位移测量套55最大距离的从导套57轴向移出，这个距离由顶丝头部61所限制。
图6是硬度测量仪的测量主体10的测头101在预备测试的状态的示意图。当电机102通过减速器103驱动螺杆105反时针旋转时，测头101的第一螺母54使测头101向被测工件30移动。压头56、位移测量套55、传动销62、传动板63、传感器轴64、弹簧座68、第一弹簧69与测头101一起移动。当压头前端45接触到被测工件30时，压头56不再移动。随着测头101继续移动，位移测量套55继续向被测工件30移动，直到位移测量套55的前端面44与压头前端45在一个平面，此时，位移测量套55和压头56不再继续移动。随着测头101向被测工件30移动，传动销62接触不再移动的位移测量套55，传动销62、传动板63、传感器轴64、弹簧座68均停止移动，并压缩第一弹簧69。由于第一弹簧69的反作用力，位移测量套55的前端面44夹紧被测工件30，此时，压头后端47接触测力传感器52。
根据ASTM E-18洛氏硬度测试方法标准，先对被测工件30施加一个初始试验力F0。
图7是硬度测量仪的测量主体10的测头101对被测工件30施加一个初始试验力F0的示意图。电机102继续通过减速器103驱动螺杆105反时针旋转，通过测头101的压头56继续对被测工件30施力，压头后端47应用一个相等的反作用力对测力传感器52施压，测力传感器52测量了这个反作用力并反馈到移动控制和驱动系统，根据测力传感器52的反馈，电机102通过压头56继续对被测工件30施力并使作用力达到F0。电机102停止驱动，根据ASTME-18洛氏硬度测试方法标准，稳定一个确定的时间。位移传感器53测量压头前端45在被测工件30上的压痕深度。
根据ASTM E-18洛氏硬度测试方法标准，再对被测工件30施加一个附加试验力F1，使总试验力F＝F0+F1。
图8是硬度测量仪的测量主体10的测头101对被测工件30施加一个附加试验力F1的示意图。电机102继续通过减速器103驱动螺杆105反时针旋转，通过测头101的压头56继续对被测工件30施力，压头后端47应用一个相等的反作用力对测力传感器52施压，测力传感器52测量了这个反作用力并反馈到移动控制和驱动系统。根据测力传感器52的反馈，电机102通过压头56继续对被测工件30施力并使作用力达到F＝F0+F1。电机102停止驱动，根据ASTM E-18洛氏硬度测试方法标准，稳定一个确定的时间。
根据ASTM E-18洛氏硬度测试方法标准，然后对被测工件30减压并减到初始试验力F0。
电机102反转，通过减速器103驱动螺杆105正时针旋转，测头101的第一螺母54使测头101向被测工件30反方向移动。通过测头101的压头56对被测工件30减压，压头后端47应用一个相等的反作用力对测力传感器52减压，测力传感器52测量了这个反作用力并反馈到移动控制和驱动系统，根据测力传感器52的反馈，电机102通过压头56继续对被测工件30减压，并使作用力达到F0。电机停止驱动，根据ASTM E-18洛氏硬度测试方法标准，稳定一个确定的时间。位移传感器53再一次测量压头前端45在被测工件30上的压痕深度。这个压痕深度是力F＝F0+F1形成的。
电机102继续通过减速器103驱动螺杆105正时针旋转，测头101的第一螺母54使测头101向被测试的被测工件30反方向移动。测头101恢复到最初的位置并停止移动，准备下一次的测试。
数据处理系统根据位移传感器53两次测量值进行计算和分析,求出测试的硬度。数据显示系统把所测的结果显示,数字通信系统通过有线例如USB或者无线例如Bluetooth把数据送往计算机和打印机。
值得注意的是，本发明所示硬度测量仪是组合式的，它包括一组不同的框架，该框架有很多种，用户可以根据不同的被测工件选择相应的框架。例如长形的工件、短的工件、内孔形工件、薄壁管工件等等。
图9所示为具有弓形框架400的硬度测量仪。如图9所示，测量主体10与弓形框架400组成便携式硬度测量仪。弓形框架400有一个定位键402，弓形框架400的定位键402插入测量主体10的定位槽114并通过螺丝固定在一起。弓形框架400还具有一个空腔401，该空腔401与测量主体10的测头101同轴。在空腔401内装有一个自定心砧台403，不管被测工件30的背部的形状如何，自定心砧台403都能保证被测工件30的被测表面与位移测量套55的前端面44平行且紧密接触，有利于保证测试精度。自定心砧台403由一个半球404和一个平台405组成。根据被测工件30的大小，弓形框架400有不同的尺寸。
图10所示为具有薄壁管测量框架500的硬度测量仪。如图10所示，测量主体10与薄壁管测量框架500组成便携式管形工件硬度测量仪。薄壁管测量框架500由圆柱501和L形框架502组成，圆柱501通过螺钉固定在L形框架502上。L形框架502具有一定位键503，该定位键503插入测量主体10的定位槽114内并通过螺丝固定在一起。
图11所示为具有柱形框架的硬度测量仪，如对本创造性测量仪的的柱形框架图11所示，柱型的框架不但可以相对于地面垂直地安放和测量，也可以相对于地面平行的安放和测量，或者任意的方向安放。采用这种结构，极大地满足了用户测试的要求，方便了使用。
图12是硬度测量仪的电路模块原理图。如图12所示，单片计算机根据测力传感器的测量驱动电机。位移传感器对压头所产生的压痕进行测量，单片计算机根据位移传感器测量进行计算和分析,求出测试的硬度。数据显示系统把所测的结果显示,数字通信系统通过有线例如USB或者无线例如Bluetooth把数据送往计算机。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (17)
1.一种组合式硬度测量仪，其特征在于，包括一测量主体(10)和一组不同的框架，该测量主体(10)具有一个空腔(100)和一个定位槽(114)，其中，定位槽(114)用于安装用户根据被测工件(30)所选择的相对应的框架，
在所述空腔(100)内收装有测头(101)，该测头(101)包括位移测量套(55)、置于该位移测量套(55)上方的测力传感器(52)、位于该测力传感器(52)上方的传动板(63)，在测力传感器(52)的端面上设有供传动销(62)穿过的通孔，该传动销(62)的一端与位移测量套(55)接触，其另一端穿过通孔与传动板(63)接触，
在空腔(100)内还收装有电机(102)、与该电机(102)连接的减速器(103)、由该减速器(103)减速并驱动安装在轴承座(104)上的螺杆(105)，该螺杆(105)与测头(101)连接并驱动其移动；
在测头(101)的测头壳体(51)的后端装有第一螺母(54)，在该第一螺母(54)内设有一空腔，在该空腔内收装有一第一弹簧(69)和一弹簧座(68)，该弹簧座(68)的后端与第一弹簧(69)接触，其前端与传感器轴(64)接触，第一弹簧(69)依次通过弹簧座(68)、传感器轴(64)、传动板(63)、传动销(62)来推动位移测量套(55)。
2.根据权利要求1所述的组合式硬度测量仪，其特征在于，测量主体(10)的空腔(100)与定位槽(114)相互垂直，定位槽(114)用于安装不同的框架，
在空腔(100)内固定有电机(102)、与该电机(102)连接的减速器(103)、由该减速器(103)减速并驱动的螺杆(105)，由安装在测头后部的第一螺母(54)将螺杆(105)的旋转运动转换成直线运动。
3.根据权利要求2所述的组合式硬度测量仪，其特征在于，减速器(103)是行星式减速器，电机(102)与该减速器(103)连接，由减速器(103)减速并驱动螺杆(105)。
4.根据权利要求2所述的组合式硬度测量仪，其特征在于，测量主体(10)的测头(101)包括测头壳体(51)、测力传感器(52)、位移传感器(53)、第一螺母(54)、位移测量套(55)、导套(57)和压头(56)。
5.根据权利要求2所述的组合式硬度测量仪，其特征在于，在测量主体(10)内设有采用电池供电的电子系统。
6.根据权利要求1所述的组合式硬度测量仪，其特征在于，测量仪的测量主体(10)还包括装有电子系统的控制电路箱，该电子系统包括移动控制和驱动系统、数据处理系统、数据显示系统和数字通信系统，其中，移动控制和驱动系统是一种闭环的数字自动控制系统，它根据测力传感器(52)的测量使测头(101)上的压头(56)对被测工件(30)施压以及使主轴前进和后退，
数据处理系统根据位移传感器(53)对压头(56)所产生的压痕进行测量并计算和分析以求出测试的硬度，
显示系统显示所测的结果，
通信系统通过有线或者无线把数据送往计算机。
7.根据权利要求6所述的组合式硬度测量仪，其特征在于，所述测力传感器(52)是圆盘式电阻型传感器。
8.根据权利要求6所述的组合式硬度测量仪，其特征在于，所述测力传感器(52)的端面以120度的夹角分布有三个通孔，在每个通孔内设有可相对其作轴向移动的传动销(62)，该传动销(62)的一端与位移测量套(55)接触，其另一端与传动板(63)接触。
9.根据权利要求4所述的组合式硬度测量仪，其特征在于，位移传感器(53)是电容型传感器、光栅型传感器或线性差动可变变压器式位移传感器，位移传感器(53)可直接测量压头(56)在被测工件(30)表面所形成的压痕深度。
10.根据权利要求4所述的组合式硬度测量仪，其特征在于，在导套(57)内沿其轴向设有一内孔，位移测量套(55)装在该内孔中，在导套(57)内装有一个垂直于其轴向设置并顶丝头部(61)可伸入内孔内的顶丝(59)，
在位移测量套(55)外圆周表面上沿其周向形成一个环形槽(43)，在位移测量套(55)的后端部有一个与该环形槽(43)贯通的缺口(42)，顶丝头部(61)仅能经过该缺口(42)进入环形槽(43)，旋转一定的角度，位移测量套(55)可锁在导套(57)内，
环形槽(43)的宽度大于顶丝头部(61)的宽度，使位移测量套(55)可进行小距离的轴向移动。
11.根据权利要求10所述的组合式硬度测量仪，其特征在于，位移测量套(55)具有一空腔，压头(56)收装在该空腔内，在该压头(56)的前端形成第一台阶(46)，
在位移测量套(55)的空腔内形成第二台阶(41)，压头(56)在位移测量套(55)内作轴向移动时，第一台阶(46)抵接在第二台阶(41)上避免压头(56)从位移测量套(55)脱出，
在压头(56)的后端形成一台阶来安装第二弹簧(58)，该第二弹簧(58)使压头(56)的前端在常态下从位移测量套(55)中突出。
12.根据权利要求4所述的组合式硬度测量仪，其特征在于，位移传感器(53)包括传动板(63)、置于该传动板(63)上并与其接触的传感器轴(64)和一对圆形钢片(65)，这一对圆形钢片(65)的外缘通过螺母被固定在位移传感器(53)的空腔内壁，它们的芯部通过自身带有的孔被固定在传感器轴(64)上，通过被固定于传感器空腔内缘的一对圆形钢片(65)和其上的孔洞结构限定传感器轴(64)仅作轴向移动，传感器轴(64)的一端与传动板(63)接触，其另一端与弹簧座(68)接触。
13.根据权利要求12所述的组合式硬度测量仪，其特征在于，位移传感器(53)还包括两个被固定在其空腔内的固定电极(66)和一个固定在传感器轴(64)上的活动电极(67)，当传感器轴(64)作轴向移动时，该活动电极(67)可在两个固定电极(66)之间移动，
由上述固定电极(66)和活动电极(67)形成两个电容，这两个电容的值随传感器轴(64)的位置移动而变化，并这两个电容之间的差值与传感器轴(64)在轴向上的位移成一定比例，又与压头在被测工件(30)的压痕的深度成正比。
14.根据权利要求12所述的组合式硬度测量仪，其特征在于，位移传感器(53)还包括一位于其空腔内、可将电容信号转化为放大的模拟信号的电容调制电路板(49)。
15.根据权利要求1所述的组合式硬度测量仪，其特征在于，框架为柱形框架(20)，该柱形框架(20)由箱形构件(201)、连接板(202)、螺丝(203)、砧台(204)、第二螺母(205)和底座(206)组成，测量主体(10)通过连接板(202)固定在柱形框架(20)上，
在箱形构件(201)上形成等距槽(48)，连接板(202)上的定位键可插入任意等距槽(48)内并通过螺丝(203)固定在箱形构件(201)上，
砧台(204)用于支撑被测工件(30)，它的一端旋入固定在底座(206)上的第二螺母(205)。
16.根据权利要求1所述的组合式硬度测量仪，其特征在于，框架为具有定位键(402)的弓形框架(400)，该定位键(402)插入测量主体(10)的定位槽(114)并通过螺丝固定在一起，
弓形框架(400)具有一与测量主体(10)同轴的空腔(401)，在该空腔(401)内装有一自定心砧台(403)，该自定心砧台(403)由一半球(404)和一平台(405)组成。
17.根据权利要求1所述的组合式硬度测量仪，其特征在于，框架为由圆柱(501)和L形框架(502)组成的薄壁管测量框架(500)，其中，圆柱(501)通过螺钉固定在L形框架(502)上，在L形框架(502)上有一定位键(503)，该定位键(503)插入测量主体(10)的定位槽(114)并通过螺丝固定在一起。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201410216926.4A CN105092399B (zh) | 2014-05-21 | 2014-05-21 | 组合式硬度测量仪 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201410216926.4A CN105092399B (zh) | 2014-05-21 | 2014-05-21 | 组合式硬度测量仪 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN105092399A CN105092399A (zh) | 2015-11-25 |
| CN105092399B true CN105092399B (zh) | 2018-02-06 |
Family
ID=54573323
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201410216926.4A Active CN105092399B (zh) | 2014-05-21 | 2014-05-21 | 组合式硬度测量仪 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN105092399B (zh) |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105571963B (zh) * | 2016-01-25 | 2018-05-04 | 湘潭大学 | 一种电化学和基底效应共同作用下电极材料硬度的表征方法 |
| CN105699228A (zh) * | 2016-03-08 | 2016-06-22 | 苏州天键衡电子信息科技有限公司 | 一种智能型硬度测试仪 |
| CN106323780A (zh) * | 2016-11-04 | 2017-01-11 | 上海奥龙星迪检测设备有限公司 | 机头移动式维氏硬度计 |
| CN108267374A (zh) * | 2016-12-31 | 2018-07-10 | 绩溪县徽洋车桥有限责任公司 | 一种通用硬度计测量工件内壁硬度的检测工具 |
| CN107247004B (zh) * | 2017-06-12 | 2019-06-28 | 浙江农林大学 | 木材硬度测量仪 |
| CN107356216B (zh) * | 2017-09-05 | 2024-03-22 | 机科发展科技股份有限公司 | 可动自定位自动测量机构 |
| CN109507054A (zh) * | 2017-09-15 | 2019-03-22 | 南京麒麟科学仪器集团有限公司 | 金属块表面硬度检测方法 |
| CN108152159B (zh) * | 2017-12-28 | 2020-11-20 | 哈尔滨锅炉厂有限责任公司 | 电站锅炉用不锈钢弯管的性能表征方法 |
| CN108444701A (zh) * | 2018-03-12 | 2018-08-24 | 中国航空工业集团公司北京长城计量测试技术研究所 | 一种采用精密气浮轴承技术的静重式洛氏硬度机 |
| CN109323942A (zh) * | 2018-10-15 | 2019-02-12 | 浙江染化宝检测服务有限公司 | 一种皮革软硬度测试仪 |
| CN113640160A (zh) * | 2021-08-10 | 2021-11-12 | 池州市九华明坤铝业有限公司 | 一种轮盘式多铝合金管材硬度自动测量装置及其使用方法 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1556387A (zh) * | 2004-01-06 | 2004-12-22 | 武汉大学 | 便携式全数字直接测试通用硬度计 |
| CN1624449A (zh) * | 2003-12-01 | 2005-06-08 | 吴绍明 | 硬度计 |
| CN101082556A (zh) * | 2006-05-30 | 2007-12-05 | 宝山钢铁股份有限公司 | 便携式汽车外覆盖件变形刚度测试仪 |
| CN102213661A (zh) * | 2010-04-09 | 2011-10-12 | 吴绍明 | 通用测量仪 |
| CN102393341A (zh) * | 2011-08-03 | 2012-03-28 | 湘潭大学 | 压痕法测试脆性材料的硬度、断裂韧性和残余应力的装置 |
| CN202661346U (zh) * | 2012-05-15 | 2013-01-09 | 西安陕鼓动力股份有限公司 | 一种洛氏硬度检测通用工装 |
| CN203849120U (zh) * | 2014-05-21 | 2014-09-24 | 吴绍明 | 组合式硬度测量仪 |
-
2014
- 2014-05-21 CN CN201410216926.4A patent/CN105092399B/zh active Active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1624449A (zh) * | 2003-12-01 | 2005-06-08 | 吴绍明 | 硬度计 |
| CN1556387A (zh) * | 2004-01-06 | 2004-12-22 | 武汉大学 | 便携式全数字直接测试通用硬度计 |
| CN101082556A (zh) * | 2006-05-30 | 2007-12-05 | 宝山钢铁股份有限公司 | 便携式汽车外覆盖件变形刚度测试仪 |
| CN102213661A (zh) * | 2010-04-09 | 2011-10-12 | 吴绍明 | 通用测量仪 |
| CN102393341A (zh) * | 2011-08-03 | 2012-03-28 | 湘潭大学 | 压痕法测试脆性材料的硬度、断裂韧性和残余应力的装置 |
| CN202661346U (zh) * | 2012-05-15 | 2013-01-09 | 西安陕鼓动力股份有限公司 | 一种洛氏硬度检测通用工装 |
| CN203849120U (zh) * | 2014-05-21 | 2014-09-24 | 吴绍明 | 组合式硬度测量仪 |
Non-Patent Citations (4)
| Title |
|---|
| 万能硬度计的设计;葛云燕等;《工程与试验》;20140331;第56，57，71页 * |
| 关于洛氏硬度计的调整;江东;《科技研究》;20131231;第88页 * |
| 各种便携式硬度计的性能比较;张久龙;《热处理技术与装备》;20060831;第27卷(第4期);第52-55页 * |
| 自动布氏硬度计计算机在线检测与控制系统;石奋苏;《计算机应用研究》;20041231(第7期);第155-157页 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN105092399A (zh) | 2015-11-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN105092399B (zh) | 组合式硬度测量仪 | |
| CN202471531U (zh) | 一种便携式数显硬度计 | |
| US9581533B2 (en) | Modular hardness testing machine | |
| CN203849120U (zh) | 组合式硬度测量仪 | |
| CN102213661B (zh) | 通用测量仪 | |
| CN201892642U (zh) | 通用测量仪 | |
| CN103954262A (zh) | 一种圆柱形试件径向变形测量装置 | |
| CN201628535U (zh) | 气缸体缸孔环槽同轴度检具 | |
| CN103308405B (zh) | 便携式数显硬度测量装置 | |
| CN103148982A (zh) | 拉压一体传感器标定装置 | |
| CN203949656U (zh) | 一种圆柱形试件径向变形测量装置 | |
| CN202486006U (zh) | 一种便携式数显硬度测量装置 | |
| CN103575933B (zh) | 振动式发动机转速测量仪校准装置及方法 | |
| CN204758421U (zh) | 一种全自动洛氏硬度计 | |
| CN207180613U (zh) | 非接触式轴承套圈外径测量装置 | |
| CN105136037A (zh) | 一种被动齿轮端面跳动测量装置 | |
| CN202216684U (zh) | 传动轴总成轴向间隙测量装置 | |
| CN205002738U (zh) | 一种被动齿轮端面跳动测量装置 | |
| CN202471533U (zh) | 一种用于便携式数显硬度计的压痕深度测量装置 | |
| CN212843316U (zh) | 长台阶高度量具 | |
| CN202304795U (zh) | 内孔槽直径测量机构 | |
| CN207964223U (zh) | 一种新型精密压缩弹簧标定仪 | |
| CN201569393U (zh) | 简易厚薄测量仪 | |
| CN103884259A (zh) | 一种轴承游隙测量装置 | |
| CN104280301A (zh) | 一种便携式模具硬度测量装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |