CN109900583A - 一种布氏硬度计标准机 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种布氏硬度计标准机，包括机架，机架上设置有由加载机构驱动而能够上下移动的滑轨座，滑轨座上设置有导向方向沿水平方向延伸的直导轨，直导轨上导向移动装配有安装座，安装座上并列布置有布氏压头和拍摄装置，滑轨座与安装座之间设置有驱动安装座往复直线移动的安装座驱动机构。本发明解决了现有技术中人工通过显微目镜来观察压痕深度导致的劳动强度大的问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于对金属材料硬度检测及标准硬度块计量校准的布氏硬度计标准机。
背景技术
布氏硬度计主要用于铸铁、钢材、有色金属及软合金等材料的硬度测定，布氏硬度试验是所有硬度试验中压痕最大的一种试验法，它能反映出材料的综合性能，不受试样组织显微偏析及成分不均匀的影响，所以它是一种精度较高的硬度试验法。通常布氏硬度计由标准硬度块进行校准，而能够对标准硬度块进行校准的布氏硬度计称为布氏硬度计标准机或者标准布氏硬度计。
现有的布氏硬度计如中国专利CN101587050A公开的“新型高精度电动式电子布氏硬度计”，该布氏硬度计包括C型的机体、实验平台、安装座及可更换的压头，安装座上接滚珠花键，滚珠花键上套装复位弹簧，滚珠花键的上部连接压力传感器，压力传感器的上部连接一个高硬度平台，高硬度平台连接一个驱动滚珠花键做垂直方向直线运动的高刚度杠杆，杠杆的另一端安装有带有精确导向装置的精密滚珠丝杠副，滚珠丝杠副由伺服电机驱动。
使用时，将待试验工件或标准硬度块放置到实验平台上，待试验工件和标准硬度块可以统称为待压件，压头对待压件施压，压力传感器测量压头所受到的压力即压头给待压件的压力，施压结束后，手动移动待压件，压头压另外一个位置，这样进行多次施压后，通过人工通过显微镜观察压痕的深度，来判断待压件的硬度。现有的这种布氏硬度计存在的问题在于：通过人工观察压痕深度的方法，人工劳动强度大，对操作人员的操作经验要求较高，稍微不慎就会出现深度误判的情况。
发明内容
本发明的目的在于提供一种布氏硬度计标准机，以解决现有技术中人工通过显微目镜来观察压痕深度导致的劳动强度大的问题。
为解决上述技术问题，本发明中的技术方案如下：
布氏硬度计标准机，包括机架，机架上设置有由加载机构驱动而能够上下移动的滑轨座，滑轨座上设置有导向方向沿水平方向延伸的直导轨，直导轨上导向移动装配有安装座，安装座上并列布置有布氏压头和拍摄装置，滑轨座与安装座之间设置有驱动安装座往复直线移动的安装座驱动机构。
所述拍摄装置为竖向布置的工业相机。
机架包括底座，设置于底座上的左立柱、右立柱以及固定于左立柱、右立柱顶部的长度沿左右方向延伸的横梁，加载机构设置于所述横梁上，滑轨座倾斜布置于左立柱、右立柱之间。
滑轨座的前端前凸于所述右立柱前侧，滑轨座的后端后凸于所述左立柱的后侧。
所述加载机构具有能够上下移动的直线动作输出杆，所述滑轨座设置于所述直线动作输出杆的底部，布氏压头在移动过程中具有移动至与所述直线动作输出杆同轴线位置的施压工位，拍摄装置在移动过程中具有移动至所述直线动作输出杆同轴线位置的拍照工位。
滑轨座与所述安装座之间设置有用于将对应布氏压头定位于施压工位、将拍摄装置定位于拍照工位的定位机构，定位机构包括设置于安装座上的分别与压头和拍摄装置位置对应的定位孔，定位机构还包括竖向布置于所述滑轨座上的定位气缸，定位气缸具有用于伸入到对应定位孔中的气缸活塞杆。
本发明的有益效果为：使用时， 安装座在安装座驱动机构驱动下可以沿直导轨往复移动，需要对待试验工件或标准硬度块等待压件施压时，安装座带动布氏压头移动至待压件的上方，加载机构带动布氏压头下行而对待压件施压，施压结束后，加载机构带动布氏压头上行，安装座驱动机构驱动安装座移动，安装座带着拍摄装置移动至待压件的上方，通过拍摄装置对待压件拍摄从而获取压痕的深度信息，相比现有技术中，手动将待压件拿到显微镜下去观察而言，劳动强度得到降低。
进一步的，滑轨座倾斜布置于左立柱、右立柱之间，滑轨座的前端前凸于右立柱前侧，滑轨座的后端后凸于左立柱的后侧，这样既保证了滑轨座有足够的长度，又保证了整机的宽度布置于过宽。
进一步的，压头在施压工位上均保持与直线动作输出杆同轴线的位置，这样直线动作输出杆通过压头对待压试件施压时，不会出现偏载问题，保证力传感器的测力精度；拍摄装置在对压痕拍摄时，也能处于压痕的正上方，从而避免倾斜拍摄而带来的深度信息误差问题。
附图说明
图1是本发明的一个实施例的结构示意图；
图2是图1的后视图；
图3是图2的立体图；
图4是图1的俯视图；
图5是图1的侧视图；
图6是图1中的A处放大图；
图7是图1中工件放置台的结构示意图。
具体实施方式
布氏硬度计标准机的实施例如图1~7所示：包括机架，机架包括底座20，底座20上设置有工件放置台6，底座上于工件放置台的左右两侧设置有左右并列布置的左立柱7和右立柱19，左立柱7、右立柱19的顶部固定设置有长度沿左右方向延伸的横梁15。
横梁上设置有加载机构，加载机构包括水平放置的加载电机14和能够上下平移动的直线动作输出杆13，本实施例中直线动作输出杆为丝杆，加载电机通过传动丝母与丝杆传动连接，具体的，传动丝母与丝杆同轴线布置，传动丝母的外周设置有丝母传动锥齿轮，加载电机14的电机轴上设置有轴线沿前后方向延伸的与丝母传动锥齿轮啮合传动的电机轴传动锥齿轮，直线动作输出杆构成加载机构的加载力输出端。直线动作输出杆的底部固定有长条形结构的滑轨座16，滑轨座16倾斜布置于左立柱7、右立柱19之间，滑轨座的前端前凸于右立柱19前侧，滑轨座的后端后凸于左立柱7的后侧。滑轨座上于直线动作输出杆的右前方和左后方对称布置有导向杆12，其中位置靠左的导向杆称为左导向杆，位置靠右的导向杆称为右导向杆，横梁上设置有供左导向杆、右导向杆上端导向穿装的左导向孔和右导向孔。
滑轨座16上设置有导向方向沿水平方向延伸的直导轨17，直导轨的延伸方向与滑轨座的延伸方向一致，直导轨17上导向移动装配有安装座18，安装座上沿直导轨导向方向并列布置有三个直径不同的布氏压头2，各布氏压头2与安装座18之间均设置有力传感器1。在各布氏压头2的一侧还布置有与各压头并列布置的工业相机3，工业相机3的轴线沿上下方向延伸设置。滑轨座16与安装座18之间设置有驱动安装座往复移动的安装座驱动机构，本实施例中，安装座18包括安装底板5和位于滑轨座一侧的连接侧板4，工业相机3和各布氏压头2均安装于安装底板上，安装座驱动机构包括设置于滑轨座一侧的安装座驱动电机9，安装座驱动电机9的电机轴上固定有安装座滚珠丝杠10，连接侧板4上设置有与安装座滚珠丝杠10螺纹传动配合的安装座丝母11，安装座18与滑轨座16之间设置有安装座定位光栅尺，各布氏压头2均具有移动至与直线动作输出杆13同轴线位置的施压工位，同时工业相机3也具有移动至与直线动作输出杆同轴线位置的拍照工位，工业相机可以采集压痕的深度信息和位置信息。在本实施例中，滑轨座16与安装座18之间设置有用于将工业相机3和对应布氏压头2定位于施压工位的定位机构，定位机构包括设置于安装座18上的分别与工业相机和各压头位置对应的压头定位孔，定位机构还包括竖向布置于滑轨座上定位气缸22，定位气缸22具有用于伸入到对应压头定位孔中以实现将工业相机和对应压头定位于施压工位的气缸活塞杆21，定位气缸22和安装座驱动电机9分别安装于安装底板的相对两侧面上。
工件放置台6包括十字滑台和转动轴线沿上下方向延伸的转盘24，转盘上设置有实现待压件定位放置的工件放置槽40，十字滑台包括左右移动台27和设置于左右移动台上端的前后移动台25，左右移动台与前后移动台之间设置有第一光栅尺，左右移动台与底座间设置有第二光栅尺，左右移动台由左右方向移动驱动机构驱动，前后移动台由前后方向移动驱动机构驱动，在本实施例中，左右方向移动驱动机构和前后方向移动驱动机构均为滑台驱动电机28和丝杠丝母配合式驱动机构（图7因角度问题，前后方向移动驱动机构的滑台驱动电机未显示），具体的，丝母固定于对应的移动台上，丝杠与丝母传动连接，丝杠固定于对应滑台驱动电机的电机轴上，图中项29表示供左右移动台导向移动装配的第一导轨，第一导轨固定于底座上，项26表示供前后移动台导向移动装配的第二导轨，第二导轨固定于左右移动台上。转盘转动装配于前后移动台上，转盘由转盘电机驱动，转盘电机的电机轴上设置有轴线沿前后方向延伸的小锥齿轮，转盘上同轴线布置有与小锥齿轮啮合传动的大锥齿轮。图中项30表示移动台定位杆，移动台定位杆30通过螺纹装配于左右移动台上，第一导轨29上设置有多个用于与移动台定位杆配合的导轨定位孔31，在左右移动台27移动到位后，手动旋转移动台定位杆30，移动台定位杆30下行可以插入到对应的导轨定位孔中，实现对左右移动台的位置固定，布氏硬度计标准机还包括与转盘电机、左右方向移动驱动机构和前后方向移动驱动机构的电机控制连接的控制器，控制器同时与工业相机采样连接，也就是说工业相机采集到的数据可以传输至控制器上，具体的控制形式为，工业相机对压痕拍照后，不仅能够获取压痕的深度信息，同时也能获取压痕的位置信息，位置信息的数据传输给控制器，压痕的深度信息和位置信息还可以在显示器8上显示，控制器控制左右方向移动驱动机构和前后方向移动驱动机构的电机动作，从而改变待压件的位置，保证下一个压痕的距离与上一个压痕的距离之间满足相应的试验要求，光栅尺可以反应对应移动台的移动距离，并将该移动距离反馈给控制器，。
使用时，将待试验工件或标准硬度块等待压件23放置于转盘上，安装座驱动机构驱动安装座5直线移动，选择合适的布氏压头2至施压工位，气缸活塞杆21的活塞杆伸出，将该布氏压头2定位于施压工位，加载机构通过直线动作输出杆13带动安装座下行，对应的压头对待压件施压，压头的受力与直线动作杆同轴，保证不会有偏载力的出现，加载力的大小有力传感器配合加载电机控制，在施压结束，产生压痕后，气缸活塞杆的活塞杆缩回，安装座驱动机构驱动安装座移动，将工业相机移动至拍照工位，此时工业相机的镜头正对着压痕，拍照可以获取压痕数据，工业相机正对压痕，这样可以获得更准确的压痕数据，避免斜光导致的数据不准确问题。在需要改变压痕位置时，如果需要的测试点较少，仅需转动转盘即可，如果需要的测试点较多，则可以通过十字滑台与转盘配合，来改变待压件的位置。
在本发明的其它实施例中：机械式的定位机构也可以不设，此时通过安装座驱动机构的丝杠丝母所具备的自定位功能，也可以实现将相应的压头定位于施压工位，将工业相机定位于拍照工位；加载机构也可以不是电机式的加载机构，比如说液压缸或电动推杆式的加载机构，只要能够带动滑轨座上下移动即可；压头的个数也可以根据需要进行设置，比如说一个、两个、四个或其它个数；用于采集压痕深度信息和位置信息的工业相机还可以被其它拍摄装置所替代，比如说摄像机、扫描仪等；左右方向移动驱动机构、前后方向移动驱动机构还可以不是滑台驱动电机与丝杠丝母配合，比如说左右方向移动驱动机构、前后方向移动驱动机构为驱动缸或电动推杆，通过驱动缸、电动推杆来实现驱动对应的移动台移动；第一导轨上的导轨定位孔也可以不设，此时可以利用丝杠丝母之间的自锁来实现对应移动台的定位。
Claims (6)
1.布氏硬度计标准机，包括机架，其特征在于：机架上设置有由加载机构驱动而能够上下移动的滑轨座，滑轨座上设置有导向方向沿水平方向延伸的直导轨，直导轨上导向移动装配有安装座，安装座上并列布置有布氏压头和拍摄装置，滑轨座与安装座之间设置有驱动安装座往复直线移动的安装座驱动机构。
2.根据权利要求1所述的布氏硬度计标准机，其特征在于：所述拍摄装置为竖向布置的工业相机。
3.根据权利要求1或2所述的布氏硬度计标准机，其特征在于：机架包括底座，设置于底座上的左立柱、右立柱以及固定于左立柱、右立柱顶部的长度沿左右方向延伸的横梁，加载机构设置于所述横梁上，滑轨座倾斜布置于左立柱、右立柱之间。
4.根据权利要求3所述的布氏硬度计标准机，其特征在于：滑轨座的前端前凸于所述右立柱前侧，滑轨座的后端后凸于所述左立柱的后侧。
5.根据权利要求3所述的布氏硬度计标准机，其特征在于：所述加载机构具有能够上下移动的直线动作输出杆，所述滑轨座设置于所述直线动作输出杆的底部，布氏压头在移动过程中具有移动至与所述直线动作输出杆同轴线位置的施压工位，拍摄装置在移动过程中具有移动至所述直线动作输出杆同轴线位置的拍照工位。
6.根据权利要求5所述的布氏硬度计标准机，其特征在于：滑轨座与所述安装座之间设置有用于将对应布氏压头定位于施压工位、将拍摄装置定位于拍照工位的定位机构，定位机构包括设置于安装座上的分别与压头和拍摄装置位置对应的定位孔，定位机构还包括竖向布置于所述滑轨座上的定位气缸，定位气缸具有用于伸入到对应定位孔中的气缸活塞杆。
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