CN1963446A - 硬度计自动加卸荷及测量单元 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于金属、非金属的硬度测试和研究的硬度计自动加卸荷及测量单元，包括支承构架、步进驱动机构、主轴加卸荷机构、主轴机构、夹紧机构、压痕深度测量机构及电控系统。本发明能够自动跟踪测量出压痕的实际深度，消除机架变形、试件变形对压痕深度测量的影响；在缓慢无冲击的状态下，用自动施加初试验力、主试验力代替传统的手动施加初试验力，并且不受试件大小形状和重量的影响；能够自动夹紧试件，不再需要手工调节工作台的高度适应试件的不同高度；扩大了压头的移动范围，在50mm范围内可自动上下移动。本发明具有结构紧凑、体积小、示值精确、操作容易方便、自动化程度高、试验力精度高、重复精度高等特点。

Description

硬度计自动加卸荷及测量单元

一、技术领域：

本发明涉及用于金属、非金属的硬度测试和研究的硬度计，更详细地讲是硬度计自动加卸荷及测量单元。

二、背景技术：

(1)常规的硬度计是将加于主轴上的试验力通过压头施加到试件上，形成压痕，然后根据压痕的大小深浅计算金属及非金属的硬度值。

(2)常规的硬度计试验力的施加和卸除是通过一套复杂的机械系统由标准重量的砝码配合缓冲系统进行升降，并通过杠杆进行放大，使砝码产生的力作用在压头上；这样就使得加卸荷机构变得结构复杂，体积庞大，精度也得不到可靠保证，同时不同试验力之间的转换，需要由复杂的变荷机构来控制实施。

(3)传统硬度计的压痕深度测量机构通常固定在刚性机架上，不能实现跟踪测量。压痕深度测量机构与装配了压头的主轴相接触，压痕深度测量机构测量到的数据实际是压头相对于机架的位移，所以当承载试件的工作台机构刚性不足、试件变形或机架刚性不足而在试验力施加及卸除前后产生相对变形量时，压痕深度测量机构测量出的数据包括了这些变形量，会给压痕的实际深度测量带来很大误差，因而对这种结构通常会提出极高的刚度要求，使得加工与装配变得复杂和困难。

(4)到目前为止，各种类型的硬度计都还没有有效的夹紧机构，因而不能对试件进行有效地夹紧，难以测量薄壁件、异型件，限制了硬度计的使用。

(5)传统硬度计施加初试验力，需要由操作者用手旋转承载工作台的手轮，通过位移指示表度量主轴位移量来完成，操作复杂，人为误差大，重复性差，精度低。

(6)压头主轴的移动范围小，只有不到1mm，每点测试都需要人工调整工作台的高度来适应试件的高度变化，完成初试验力，因而劳动强度大，工作效率低。

三、发明内容：

本发明的目的就是要提供一种能够自动夹紧试件；能够缓慢无冲击地自动施加初试验力、主试验力；能够自动跟踪测量出压痕实际深度，消除机架变形和试件变形对压痕深度测量的影响；扩大压头的移动范围，压头在50mm范围内可自动上下移动的硬度计自动加卸荷及测量单元，本发明结构紧凑，体积小，自动化程度高，试验力精度高，重复精度高。

为了达到上述目的，本发明的技术解决方案是：硬度计自动加卸荷及测量单元包括支承构架、步进驱动机构、主轴机构、夹紧机构、主轴加卸荷机构、压痕深度测量机构和电控系统；该步进驱动机构中的步进电机上固装小齿轮，该小齿轮与固装在滚珠丝母上的大齿轮相啮合，滚珠丝母与滚珠丝杠相配合并通过轴承设置在支承构架内腔中，该轴承的上、下端分别由轴承锁紧帽、轴承挡圈锁定；在滚珠丝杠上设有防止滚珠丝杆转动机构；该主轴机构包括主轴导向结构，该主轴导向结构中的主轴上部通过上直线轴承、主轴上导向座设置在滚珠丝杠内腔中，该主轴下部穿过夹紧机构中的夹紧吊筒内腔并通过下直线轴承和下导向座与夹紧吊筒、夹紧导向筒的下部固装在一起；该夹紧机构设置在支承构架内腔中，该机构中被压缩的夹紧弹簧设置在由夹紧吊筒与夹紧导向筒构成的环形内腔中，其上端与轴承挡圈相接触，下端与夹紧导向筒的上端台阶面相接触；该夹紧吊筒悬挂在主轴下端，在夹紧导向筒上固装有保护套，该保护套上设有压头可以从其中伸出的通孔；该主轴加卸荷机构设置在滚珠丝杠内腔中，该机构中的初试验力弹簧套在主轴上，其上端靠在上直线轴承上，其下端靠在主轴的第一个台阶面上；在初试验力弹簧上又套有主试验力弹簧，其上端与活动地套装在初试验力弹簧上的主试验力隔套相接触，其下端与活动地套装在主轴上的主试验力弹簧座相接触；在主轴的第一个台阶的下方设有当初试验力弹簧被压缩一定长度后，可与主试验力弹簧座相接触的第二个台阶；在主轴的最下部设有压力传感器，该压力传感器上设有压头；该压头的端部与保护套的下端面之间有一定距离；该压痕深度测量机构包括位移传感器、杠杆机构；该位移传感器通过传感器安装座设置在夹紧导向筒上，该传感器安装座上装有轴承并可在支承构架上设有的轴向导向槽中上下移动；该杠杆机构中小杠杆的回转支点活动连接在夹紧导向筒上，小杠杆的中间触点与设置在主轴上的测量杠杆调整螺钉的触头形成点接触，小杠杆的尾端与位移传感器的测头形成点接触。

所述的主轴机构还包括平衡主轴重力机构；上述机构中的主轴上导向座的内腔中装有的平衡弹簧座，在平衡弹簧座上设有带平衡弹簧挡圈的平衡弹簧，长螺钉穿过平衡弹簧挡圈、平衡弹簧座而固定在主轴上端。

所述的主轴机构还包括防止主轴转动机构，上述机构中套有轴承的螺钉设置在压力传感器安装座上，该轴承可与夹紧导向筒上设有的长孔相配合。

所述的夹紧导向筒上固装有导向键，可与夹紧吊筒上设有的长孔相配合。

所述的防止滚珠丝杠转动机构中的滚珠丝杠下端面夹紧帽旋入滚珠丝杠下端的内腔中且活动地套在主轴上，该滚珠丝杠下端面夹紧帽上装有传动端盖，在传动端盖上固装制转挡销，可插入滚珠丝杠下端设有的键槽中。

所述的上、下直线轴承均是由主轴上滚珠架、主轴下滚珠架和位于二者之间的钢球构成。

所述的主试验力弹簧的外径略小于滚珠丝杠的内径，但其内径大于初试验力弹簧的外径，而初试验力弹簧的内径略大于主轴的外径。

所述的主轴上设有横向通孔、与横向通孔相通的轴向通孔；该轴向通孔中旋入测量杠杆调整螺钉的下部，还旋入与测量杠杆调整螺钉下端面相接触的顶丝，该测量杠杆调整螺钉的触头伸入上述横向通孔中并与位于上述横向通孔中的小杠杆的中间触点相接触；该小杠杆的尾端穿过夹紧吊筒和夹紧导向筒上的通孔以及支承构架上的轴向导向槽并伸出到支承构架外面。

所述的滚珠丝杠的上端内腔中且在主轴上导向座的上面旋入滚珠丝杠上锁紧帽，该滚珠丝杠上锁紧帽上设有通孔。

所述的支承构架的内部为圆形空腔，外部为方形结构；本单元除了步进电机、小齿轮、位移传感器和电控系统以外的其它结构全部封装在上述圆形空腔中。

本发明与已有技术相比，具有以下显著特点和积极效果：

(1)本发明摒弃传统的砝码杠杆加载方式，采用步进驱动机构、高精度压力传感器及电控系统，由步进电机驱动齿轮传动机构，从而带动滚珠丝杠向下做直线运动，通过依次压缩初试验力弹簧、主试验力弹簧而产生初试验力、主试验力，最终在试件的测试表面上精确地施加试验力。上述试验力并不包括被主轴平衡重力机构消除的主轴自身重力，而且是在缓慢无冲击的状态下自动施加的。本发明产生的试验力可以包容1-187.5kgf之间的所有的硬度计试验力级数。

(2)不存在杠杆装置放大载荷，测力是按1∶1的比例直接地缓慢地在轴向施加到压头，无摩擦、无转换偏差，无砝码杠杆加载系统带来的冲击现象，本发明试验力精度高，重复精度高。

(3)摒弃传统的将压痕深度测量机构固装在机架上的方式，而采用一种全新的自动跟踪测量方式，即压痕深度测量机构的固装位置即为试件表面，并且在整个试验过程中始终保持不变，也就是说当试件表面位置变动时，压痕深度测量机构也同时会自动跟随其等量变动。

(4)本单元带有自动夹紧机构，压头在接触试件之前会首先夹紧试件，消除机架变形，使首次测量即为有效测量，该功能尤其对异型零件、易变形零件的测试提供极大方便，同时提高测量精度。

(5)压头可在50mm范围内自动上下移动，以适应试件的不同高度，不再需要手工调节工作台。只需一个电控指令，压头将自动向下移动来执行整个测试过程，中间无需中断，无需人工干预，自动夹紧试件、施加试验力、执行测量，结束时压头抬起、松开试件、自动复位。

(6)本单元采用外方内圆的支承构架，很方便与机架的连接；该支承构架内有一个圆形空腔，除步进电机、小齿轮、位移传感器和电控系统外的其它结构全部紧凑地封装在其空腔内。

四、附图说明：

图1为本发明硬度计自动加卸荷及测量单元的主视剖视图

图2为图1的A-A剖视图

五、具体实施方式：

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细地说明。

本发明的设计构思是：

(1)为了方便与机架的连接，采用外方内圆的支承构架。

(2)采用步进驱动机构、高精度压力传感器和电控系统，由步进电机驱动齿轮传动机构，从而带动滚珠丝杠进行试件夹紧、试验力的施加与卸除。步进驱动机构带动滚珠丝杠的另一个作用是实现压头的上下移动，以适应试件的不同高度。

(3)采用由滚珠丝杠运动压缩试验力弹簧，并通过试验力弹簧将试验力传递到主轴压头上；试验力的施加是在缓慢无冲击的状态下实现的。

(4)通过在压头保护套上加装初始状态即被压缩的夹紧弹簧，由同一步进电机驱动实现对试件的夹紧定位，这种状态在整个试验过程中能够保持一致，提高测试精度。

(5)为避免机架及试件刚性不足引起测量误差，同时保持试件与硬度计工作台之间的良好接触，本发明将压痕深度测量机构安装在能够自动跟踪试件表面的夹紧导向筒上，实现了试件表面在整个试验过程中始终为深度测量基准。

(6)本发明采用高精度位移传感器配合杠杆机构进行压痕深度测量，并采用高精度压力传感器及其电控系统对试验力进行精确地控制。

(7)初试验力与主试验力的施加与卸除，全部由本单元自动完成，不需人工干预。

由图1、图2可知，本发明包括步进驱动机构、主轴机构、夹紧机构、主轴加卸荷机构、压痕深度测量机构和电控系统，除了步进电机、小齿轮、位移传感器及电控系统外的其它结构全部紧凑地封装在支承构架的内腔中；该步进驱动机构、主轴加卸荷机构和夹紧机构均采用同一个步进电机驱动；其中：

(一)步进驱动机构：实现滚珠丝杠的上下直线运动。

安装在支承构架32上的步进电机21输出轴上固装小齿轮23，该小齿轮与固装在滚珠丝母24上的大齿轮20相啮合；该滚珠丝母与滚珠丝杠16相配合，又通过两个轴承7定位于支承构架32的内腔中，在轴承的上、下端分别设有轴承锁紧帽22、轴承挡圈26；滚珠丝母依靠轴承锁紧帽紧固并保持同心。

当然，也可采用其它结构的步进驱动机构，例如，结构一是：在步进电机输出轴上装有带轮，通过皮带与设置在滚珠丝母上的带轮相连接，该滚珠丝母与滚珠丝杠相配合。结构二是：在步进电机输出轴上装有蜗杆，蜗杆与设置在滚珠丝母上的蜗轮相啮合，该滚珠丝母与滚珠丝杠相配合。

防止滚珠丝杠转动机构：在滚珠丝杠16下端面夹紧帽上装有传动端盖4，在传动端盖上对称地固装了两个制转挡销27，可插入滚珠丝杠下端设有的两个键槽中，从而将滚珠丝母的旋转运动转变为滚珠丝杠的直线运动。

(二)主轴机构：包括主轴导向机构、平衡主轴重力机构、防止主轴转动机构，其中：

(1)主轴导向机构：能够保证主轴在滚珠丝杠内腔中的安装、导向，并将试验力传递到压头上，同时侧向力及摩擦力也会变得很小。

主轴28的上部装有上直线轴承18，而上直线轴承安装在旋入滚珠丝杠内腔中的主轴上导向座11上；该主轴的下部穿过夹紧机构中的夹紧吊筒29的内腔，并设有安装在主轴下导向座33上的下直线轴承41，该下导向座又与夹紧机构中的夹紧吊筒29和夹紧导向筒30的下部固装在一起。该上、下直线轴承均是由主轴上滚珠架、主轴下滚珠架及钢球构成。

(2)平衡主轴重力机构：能够消除主轴自身重力，保证施加到主轴上的试验力全部是由试验力弹簧产生的。

平衡主轴重力机构设置在滚珠丝杠16的上部内腔中。在主轴上导向座11内腔中的台阶面上设置呈倒扣杯形的平衡弹簧座13，在平衡弹簧座上环绕平衡弹簧17，在平衡弹簧的上端装有平衡弹簧挡圈14；内六角圆柱头螺钉15穿过平衡弹簧挡圈、平衡弹簧座的内腔后又固定在主轴28的上端。

另外，为了消除螺纹间隙，又在滚珠丝杠16的上部内腔中旋入带有通孔的滚珠丝杠上锁紧帽12，该滚珠丝杠上锁紧帽位于主轴上导向座11的上方。该平衡弹簧挡圈的外径要小于主轴上导向座及滚珠丝杠上锁紧帽12的内径。

(3)防止主轴转动机构：能够有效地防止主轴的转动。

在主轴的最下部固装压力传感器安装座34，在压力传感器安装座上设有螺钉，该螺钉上套有由弹性轴承挡圈锁定的轴承42，该轴承可与夹紧导向筒30上设有的长孔相配合，即轴承在沿长孔上下移动的同时也可以转动。该轴承向上或向下的移动的距离要大于压头37的最大位移量。

(三)主轴加卸荷机构：在主轴上施加试验力、保持试验力和卸除试验力，并且上述试验力的施加、卸除都是在缓慢无冲击的状态下自动完成的。

主轴加卸荷机构设置在滚珠丝杠内腔中，它包括滚珠丝杠16、初试验力弹簧10、主试验力弹簧9、主试验力隔套19、主试验力弹簧座25、主轴28、滚珠丝杠下端面夹紧帽5。该主轴28为台阶轴，从上向下依次设有第一个台阶、第二个台阶。

该初试验力弹簧10套在主轴上部，其内径要大于主轴28的外径，其上端靠在位于主轴上的上直线轴承18上，其下端靠在主轴的第一个台阶面上。

该主试验力弹簧9又套在初试验力弹簧10上，其内径要大于初试验力弹簧的外径但其外径要小于滚珠丝杠16的内径。该主试验力弹簧9的上端靠在主试验力隔套19上，该主试验力隔套与上直线轴承18相接触且又活动地套在初试验力弹簧上，该主试验力弹簧9的下端靠在主试验力弹簧座25上，该主试验力弹簧座又与旋入滚珠丝杠下端内腔中且活动地套在主轴上的滚珠丝杠下端面夹紧帽的上端相接触。该主试验力弹簧座与主轴的第二个台阶面之间距离应大于初试验力弹簧被压缩的长度，也就是说当初试验力弹簧被压缩了一定长度后，该主试验力弹簧座才与主轴的第二个台阶面相接触。

在主轴28最下部装有压力传感器安装座34并由安装座锁紧帽38锁定，该压力传感器39又通过内六角圆柱头螺钉固定在压力传感器安装座上。压头37通过压头轴36固装在压力传感器上，该压头可从保护套35上的通孔中伸出。压头端部与保护套下端面之间要保持一定距离，例如0.5mm。

(四)夹紧机构：可在支承构架内腔中向下移动，实现对试件的夹紧定位。

夹紧机构包括夹紧弹簧6、夹紧导向筒30、夹紧吊筒29、保护套35。该夹紧吊筒悬挂在主轴加卸荷机构中的传动端盖4的上端面上。夹紧吊筒与夹紧导向筒及主轴下导向座33固装在一起，而保护套35则通过顶丝固装在夹紧导向筒的下端。该保护套35呈空心锥形体，其下端与压头相对应的部位设有通孔。由夹紧吊筒与夹紧导向筒构成的环形内腔中设有被压缩的夹紧弹簧6，该夹紧弹簧的上端与轴承挡圈26相接触，其下端与夹紧导向筒的上端台阶面相接触。

在夹紧导向筒30上固装有导向键43，该导向键与夹紧吊筒29上设有的长孔相配合，从而能够有效地防止夹紧吊筒的转动。

另外，为了方便装调，在支承构架32上还设有定位螺钉。

(五)压痕深度测量机构：能够实现自动跟踪测量，准确地测量出试件的实际压痕深度。

该压痕深度测量机构包括位移传感器1、传感器安装座2、杠杆机构。该位移传感器的伸出轴插入传感器安装座的内孔中，并由锥端顶丝紧固；而传感器安装座通过螺纹旋合在夹紧导向筒30上，轴承3套在传感器安装座上并由夹紧导向筒防转轴承隔圈进行锁定。在夹紧导向筒30的带动下，该传感器安装座2及其轴承可在支承构架32上的轴向导向槽中上下移动。

该杠杆机构中小杠杆的回转支点活动连接在夹紧导向筒30上的固定座上；小杠杆31的尾端穿过夹紧吊筒和夹紧导向筒上的通孔及支承构架上的轴向导向槽并与位于支承构架外面的位移传感器1的测头形成点接触。

在主轴28下部设有横向通孔，小杠杆的中间触点与测量杠杆调整螺钉40的顶端在上述横向通孔中形成点接触；该主轴上还设有与上述横向通孔相通的轴向通孔，在上述轴向通孔中旋入测量杠杆调整螺钉40的下部，还旋入与测量杠杆调整螺钉下端面相接触的顶丝，目的是消除螺纹间隙。杠杆系统的作用是将压头位移放大一定倍数后由位移传感器测量。

将位移传感器1和杠杆机构的回转支点都固定在夹紧导向筒30上，就是为了实现自动跟踪测量。

另外，在主轴28上设有测量杠杆调整螺钉40，其作用是适应位移传感器的量程，调整小杠杆31的初始位置。

(六)电控系统：控制本单元的所有动作、数据采集。

整个硬度计的所有操作和控制都设置在控制面板8上，该控制面板8设置在支承构架32的外壁上。

通过键盘可设置试验条件，每点测量结束可同时显示其它硬度标尺，试验力保持时间为1-99秒可调，可设置硬度上下限，并自动进行测试、分检、并具有声光提示。通过RS232连接打印或电脑传输数据。可对试验数据进行各种数理统计、输出要求的数据和图表。

(七)本发明的全自动测试过程如下：

(1)发送试验命令，夹紧导向筒自动向下移动，最大移动范围为50mm：

发送试验命令之后，电控系统将指令步进电机21以一定速度正转，并通过小齿轮23与大齿轮20的啮合、滚珠丝母24与滚珠丝杠16的配合将转动传递给滚珠丝杠。由于设置在滚珠丝杠下端的制转挡销27的作用，使得滚珠丝杠将进行向下地直线运动，并带动主轴加卸荷机构、主轴机构、夹紧机构、压痕深度测量机构及电控系统同时向下移动，直到夹紧机构中的保护套35接触试件。

(2)保护套夹紧试件：

保护套35接触试件之后，由于受到试件的阻挡，且由于压头37端部与保护套下端面有一定距离，因而保护套将首先停止向下移动；又由于夹紧导向筒30、夹紧吊筒29与保护套35固装在一起，因而夹紧导向筒、夹紧吊筒也会停止运动。此时，滚珠丝杠16带动传动端盖4继续向下运动，使传动端盖上端面与夹紧吊筒29下端面脱离接触，则夹紧弹簧6的作用力将会通过夹紧导向筒、夹紧吊筒和保护套传递到试件上，完成夹紧动作。

(3)压头接触测试表面，完成系列动作：

滚珠丝杠继续向下运动——施加初试验力——测量装置置“0”——加主试验力——保持试验力——卸主试验力——读压痕深度——显示硬度值——卸初试验力——复位。

压头37开始接触试件表面，滚珠丝杠16带动上直线轴承18、主试验力隔套19等继续向下运动，将依次对初试验力弹簧10、主试验力弹簧9开始压缩。即只有当初试验力弹簧被压缩了一定长度且初试验力达到规定值时，主轴才停止向下运动；在位移传感器1清零后，主轴28继续向下运动，开始施加主试验力，此时主试验力弹簧座25与主轴的第二个台阶相接触，主试验力弹簧9开始被压缩；并通过主轴上的第一、二个台阶将压力传递到压头37上，从而在试件表面上依次加上初试验力、主试验力，产生压痕。当主试验力达到规定值时，主轴28将停止向下运动，按规定时间保持试验力。试验力的施加是在缓慢无冲击的状态下实现的。当达到试验力保持时间时，步进电机21开始反转，滚珠丝杠16开始向上运动，被压缩的主试验力弹簧9将复原，当回到初试验力值时，滚珠丝杠停止运动，位移传感器1度量压痕深度，系统计算硬度值，并显示硬度值，同时滚珠丝杠继续向上运动将初试验力卸除。

(4)整个测试过程执行完毕之后，步进电机21继续反转，夹紧机构松开试件，此时夹紧弹簧6恢复到初始状态，一个工作循环结束，整个系统恢复初始状态。

(5)硬度计自动加卸荷及测量单元的技术参数如下：

初试验力	98.07N(10Kgf)、29.42N(3kgf)
		主试验力	洛氏490.3、882.6、1373 N(50、90、140kgf)表面洛氏117.7、264.8、411.9N(12、27、42kgf)维氏9.807～980N(1～100kgf)布氏9.807～1839N(1～187.5kgf)
操作模式	自动
		测试项目	HRC、A、D、B、F、G、L、M、R、N、THBW、HV
读数	数显
		读数分辨率	0.1HR，0.1HB、0.1HV
精度	符合标准EN-ISO 6506/6507/6508/ASTM-E18GB
		测头移动范围	50mm
RS 232 C输出	内置
		电源	220V 50/60Hz-200VA
适用范围	所有金属：铁，钢，回火钢，铸铁，青铜，铝，铜，合金，厚度大于0.6mm的软硬材料

Claims (10)

1、硬度计自动加卸荷及测量单元，其特征在于：

a、包括支承构架、步进驱动机构、主轴机构、夹紧机构、主轴加卸荷机构、压痕深度测量机构和电控系统；

b、该步进驱动机构中的步进电机(21)上固装小齿轮(23)，该小齿轮与固装在滚珠丝母(24)上的大齿轮(20)相啮合，滚珠丝母与滚珠丝杠(16)相配合并通过轴承(7)设置在支承构架(32)内腔中，该轴承的上、下端分别由轴承锁紧帽(22)、轴承挡圈(26)锁定；在滚珠丝杠上设有防止滚珠丝杆转动机构；

c、该主轴机构包括主轴导向结构，该主轴导向结构中的主轴(28)上部通过上直线轴承(18)、主轴上导向座(11)设置在滚珠丝杠(16)内腔中，该主轴下部穿过夹紧机构中的夹紧吊筒(29)内腔并通过下直线轴承(41)和下导向座(33)与夹紧吊筒、夹紧导向筒(30)的下部固装在一起；

d、该夹紧机构设置在支承构架(32)内腔中，该机构中被压缩的夹紧弹簧(6)设置在由夹紧吊筒与夹紧导向筒构成的环形内腔中，其上端与轴承挡圈相接触，下端与夹紧导向筒的上端台阶面相接触；该夹紧吊筒(29)悬挂在主轴下端，在夹紧导向筒(30)上固装有保护套(35)，该保护套上设有压头可以从其中伸出的通孔；

e、该主轴加卸荷机构设置在滚珠丝杠(16)内腔中，该机构中的初试验力弹簧(10)套在主轴(28)上，其上端靠在上直线轴承(18)上，其下端靠在主轴的第一个台阶面上；在初试验力弹簧上又套有主试验力弹簧(9)，其上端与活动地套装在初试验力弹簧上的主试验力隔套(19)相接触，其下端与活动地套装在主轴上的主试验力弹簧座(25)相接触；在主轴的第一个台阶的下方设有当初试验力弹簧被压缩一定长度后，可与主试验力弹簧座相接触的第二个台阶；在主轴的最下部设有压力传感器(39)，该压力传感器上设有压头(37)；该压头的端部与保护套的下端面之间有一定距离；

f、该压痕深度测量机构包括位移传感器(1)、杠杆机构；该位移传感器通过传感器安装座(2)设置在夹紧导向筒(30)上，该传感器安装座(2)上装有轴承(3)并可在支承构架上设有的轴向导向槽中上下移动；该杠杆机构中小杠杆(31)的回转支点活动连接在夹紧导向筒上，小杠杆的中间触点与设置在主轴(28)上的测量杠杆调整螺钉(40)的触头形成点接触，小杠杆的尾端与位移传感器的测头形成点接触。

2、根据权利要求1所述的硬度计自动加卸荷及测量单元，其特征在于所述的主轴机构还包括平衡主轴重力机构；上述机构中的主轴上导向座(11)的内腔中装有的平衡弹簧座(13)，在平衡弹簧座上设有带平衡弹簧挡圈(14)的平衡弹簧，长螺钉(15)穿过平衡弹簧挡圈、平衡弹簧座而固定在主轴(28)上端。

3、根据权利要求1或2所述的硬度计自动加卸荷及测量单元，其特征在于所述的主轴机构还包括防止主轴转动机构，上述机构中套有轴承(42)的螺钉设置在压力传感器安装座(2)上，该轴承可与夹紧导向筒(30)上设有的长孔相配合。

4、根据权利要求3所述的硬度计自动加卸荷及测量单元，其特征在于所述的夹紧导向筒(30)上固装有导向键(43)，可与夹紧吊筒(29)上设有的长孔相配合。

5、根据权利要求4所述的硬度计自动加卸荷及测量单元，其特征在于所述的防止滚珠丝杠转动机构中的滚珠丝杠下端面夹紧帽(5)旋入滚珠丝杠下端的内腔中且活动地套在主轴(28)上，该滚珠丝杠下端面夹紧帽上装有传动端盖(4)，在传动端盖上固装制转挡销(27)，可插入滚珠丝杠(16)下端设有的键槽中。

6、根据权利要求5所述的硬度计自动加卸荷及测量单元，其特征在于所述的上、下直线轴承(18)(41)均是由主轴上滚珠架、主轴下滚珠架和位于二者之间的钢球构成。

7、根据权利要求1所述的硬度计自动加卸荷及测量单元，其特征在于所述的主试验力弹簧(9)的外径略小于滚珠丝杠(16)的内径，但其内径大于初试验力弹簧(10)的外径，而初试验力弹簧的内径略大于主轴(28)的外径。

8、根据权利要求6所述的硬度计自动加卸荷及测量单元，其特征在于所述的主轴(28)上设有横向通孔、与横向通孔相通的轴向通孔；该轴向通孔中旋入测量杠杆调整螺钉(40)的下部，还旋入与测量杠杆调整螺钉下端面相接触的顶丝，该测量杠杆调整螺钉(40)的触头伸入上述横向通孔中并与位于上述横向通孔中的小杠杆的中间触点相接触；该小杠杆的尾端穿过夹紧吊筒和夹紧导向筒上的通孔以及支承构架上的轴向导向槽并伸出到支承构架(32)外面。

9、根据权利要求2所述的硬度计自动加卸荷及测量单元，其特征在于所述的滚珠丝杠(16)的上端内腔中且在主轴上导向座(11)的上面旋入滚珠丝杠上锁紧帽(12)，该滚珠丝杠上锁紧帽上设有通孔。

10、根据权利要求8所述的硬度计自动加卸荷及测量单元，其特征在于所述的支承构架(32)的内部为圆形空腔，外部为方形结构；本单元除了步进电机、小齿轮、位移传感器和电控系统以外的其它结构全部封装在上述圆形空腔中。

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