CN204405467U - 一种耐磨测试仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种耐磨测试仪，属于物理性质检测设备技术领域。本实用新型的耐磨测试仪，包括移动控制平台、安装架、样品安装机构、摩擦组件及数据检测装置，样品安装机构包括升降机构和样品夹持机构；样品夹持机构用于固定待测样品，升降机构用于调节样品夹持机构的竖直高度；摩擦组件包括摩擦部件，摩擦组件安装在安装架上且摩擦部件位于直线导轨的上方，检测时，摩擦部件与待测样品接触。本实用新型的耐磨测试仪，通过样品升降台和导向组件的配合，可以精确调节待测样品上表面的力，其施加在样品上表面的压力可达到传感器能测量的最小值，可用于薄镀层（纳米级至微米级厚度的镀层）的耐磨性测试，扩大了耐磨测试仪的应用范围。

Description

一种耐磨测试仪

技术领域

本实用新型涉及一种耐磨测试仪，特别是一种可用于纳米至亚微米级镀层的耐磨测试仪，属于物理性质检测设备技术领域。

背景技术

随着表面改性技术的发展，在其进行工业化转化时，通常需要一种简便的测试方法来检验其实际应用价值。磨损实验室对表面层附着物（镀膜）抗磨损性能及粘着性能的一种简便的测试方法。已经有大量的磨损试验机存在。但传统的磨损试验机通常是对大面积、厚度较厚的镀层进行磨损测试，其磨损机通常较大，施力也重，无法对厚度较薄的镀层进行耐磨测验。传统的磨损试验机，当测试表面厚度增大，需要较为不便的操作过程去重新施力部件位置，以补偿厚度造成的力变化；特别是，对于表面极端不平的情况，存在一个较大的施压波动，造成测试结果失真。同时，在我们面临的某些特定应用测试中，针对受磨表面进行来回磨损测试时，我们需要允许该表面有一定的恢复时间而更加符合实际情况要求。而现阶段这类测试仪器还比较缺乏，或者通常价格昂贵，不利于实际推广和相应的实验测试研究。

实用新型内容

本实用新型的第一发明目的在于：针对现有技术存在的大型磨损机无法对厚度较薄的镀层进行耐磨测验问题，提供一种可用于测量纳米至微米级厚度镀层的磨损测试仪。

进一步地，本实用新型的第二发明目的在于：针对待测镀层厚度发生变化、表面不平整需要重新确定施力部位的问题，提供一种用使摩擦部件自动适应待测样品表面的耐磨测试仪。

本实用新型的第三发明目的在于：提供一种可以实现耐磨测试过程中，摩擦表面具有一定恢复时间的耐磨测试仪。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：

一种耐磨测试仪，包括移动控制平台、安装架、样品安装机构、摩擦组件及数据检测装置，所述移动控制平台包括驱动装置和直线导轨，所述直线导轨安装在所述安装架上；所述样品安装机构安装在所述直线导轨上，所述驱动装置驱动所述样品安装机构沿所述直线导轨来回移动；所述样品安装机构包括升降机构和样品夹持机构；所述样品夹持机构用于固定待测样品，所述升降机构用于调节所述样品夹持机构的竖直高度；所述摩擦组件包括摩擦部件，所述摩擦组件安装在所述安装架上且所述摩擦部件位于所述直线导轨的上方，检测时，所述摩擦部件与待测样品接触；所述数据检测装置用于检测耐磨测试仪工作的次数和摩擦组件施加在待测样品上的压力。上述结构的耐磨测试仪，驱动装置驱动样品安装机构沿直线导轨来回移动，实现待测样品与摩擦部件之间的摩擦测试。本实用新型的耐磨测试仪，将所述样品安装机构设置成样品台高度可调的结构，通过调节所述样品台的高度可以调节待测样品和所述摩擦部件之间的间距，从而调节摩擦部件施加在待测样品表面的压力。摩擦部件施加在待测样品表面的压力改变可以改变待测样品表面所受的摩擦力大小。当摩擦部件施加在待测样品表面的压力趋于无限小的时候，待测样品表面所受摩擦力也趋于无限小，可以用于检测纳米至亚微米级厚度的镀层的耐磨性能。与现有技术中只能进行毫米、厘米级镀层厚度耐磨性能测试的耐磨测试仪相比，本实用新型的耐磨测试仪应用范围更广。

作为本实用新型的优选方案，所述升降机构包括升降台、升降螺钉和定位螺钉；所述升降台安装在所述直线导轨上并能沿所述直线导轨来回移动，所述升降螺钉和所述定位螺钉安装在所述升降台上；所述样品夹持机构包括样品台和样品夹持部件，所述样品夹持部件用于将待测样品固定在所述样品台上；所述样品台位于所述升降台的上方，所述升降台和所述样品台通过所述升降螺钉连接；旋转所述升降螺钉可以调节所述样品台在竖直方向上的高度，旋转所述定位螺钉可以使所述定位螺钉接触或离开所述样品台底部。上述结构的样品安装机构，升降螺钉调节样品台高度到位后，旋转所述定位螺钉上端与所述样品台下表面接触，测验过程中，样品台受摩擦部件向下的压力时，所述定位螺钉限制所述样品台向下的运动。本实用新型的样品安装机构。本实用新型的样品安装机构，结构简单、操作简单且成本低。

作为本实用新型的优选方案，所述样品夹持部件为压板和螺钉；所述压板包括两块，分别安装在所述样品台上表面的两侧，所述压板通过所述螺钉固定在所述样品台上。上述结构的样品夹持部件，结构简单、生产成本低且压板与待测样品接触面积大，待测样品固定稳固，测试过程控制更精确。

作为本实用新型的优选方案，所述摩擦组件包括导向组件和转向组件，所述导向组件安装在所述安装架上，所述转向组件安装在所述导向组件上，所述转向组件在竖直方向上可以自由移动；所述摩擦部件设置在所述转向组件上。所述转向组件设置为沿竖直方向可上下移动的结构可以是多种多样，如，将所述转向组件通过弹簧悬挂在所述导向组件上并轴向定位装置限制转向组件在水平方向上的位移；或者通过在导向装置的上下两端各设一个限位部件，限制转向组件只能在这两个限位部件之间的部位移动，同时限制转向部件在水平方向上的位移。上述结构的耐磨测试仪，将所述转向组件设置为在竖直方向上可上下移动的结构，可以适用于在测试表面不平的待测样品，摩擦部件会一直紧贴待测样品表面，对待测样品表面进行检测，避免待测样品厚度变化时，重新确定施力部位等不便的操作，简化了操作步骤，同时这种自动适应的镀层表面的装置检测结果更准确和接近实际情况。

作为本实用新型的优选方案，所述摩擦部件为摩擦旋轮。摩擦部件选为摩擦旋轮，可以进一步减小摩擦部件与待测样品之间的摩擦力，且摩擦滚施加在镀层表面的力更均匀、测量结果更准确；同时滚动摩擦可以进一步减小同一时刻摩擦部件与待测表面的接触面，用于检测表面不平、厚度有变化的镀层表面，摩擦旋轮更贴近待测样品表面，测量结果更准确。

作为本实用新型的优选方案，所述转向组件包括转动轴、轴承、轴承座和摩擦旋轮，所述轴承座连接在所述导向组件上；所述摩擦旋轮安装在所述转动轴上，所述转动轴通过所述轴承安装在所述轴承座上，所述摩擦旋轮可以绕自身轴线旋转。上述结构的转向组件，结构简单、安装方便，生产成本低。

作为本实用新型的优选方案，所述导向组件包括套筒、滑杆和周向定位块，所述导向组件沿竖直方向上设置，套筒的上端安装在安装架上；滑杆和套筒内外套接，滑杆安装在套筒的内部，滑杆在套筒内上下自由移动；所述周向定位块安装在所述套筒内侧，并位于所述套筒和所述滑杆之间，所述周向定位块用于限制滑竿相对套筒的周向运动；所述滑杆的下端连接所述转向组件的轴承座。上述结构的导向组件，通过套筒和滑杆的配合可以限制转向组件在水平方向上的移动，测验过程中，转向组件中只有摩擦旋轮相对待测样品的滚动运动，测量结果更准确。

优选的，所述周向定位块可以是以下两种结构：一、周向定位块为底面呈弓形的柱形结构体，轴向定位块的另一面为平面；所述滑杆与所述周向定位块通过所述平面接触，所述周向定位块和所述滑杆在所述套筒内组成圆柱体。二、所述周向定位块与所述套筒内壁的接触面为圆柱弧面，所述周向定位块的另一面为凸起，所述滑杆上设有定位凹槽，所述凸起与所述定位凹槽配合。上述两种结构的周向定位块与所述滑杆的配合方式，结构简单，加工方便，加工成本低。进一步，所述周向定位块可以一体加工在所述套筒内；也可以通过螺栓等外固定装置固定在所述套筒内。

作为本实用新型的优选方案，所述套筒的内部上端设有限位台阶一，所述滑杆的上端设有与套筒内限位台阶一相配合的限位台阶二，所述限位台一、所述套筒顶部的安装架和限位台阶二三者配合用于限制所述滑杆相对所述套筒轴向运动范围；所述数据检测装置包括力传感器，所述力传感器安装在所述限位台阶一上。上述结构导向组件，结构简单、操作方便，装置生产成本低。通过将力传感器安装在所述限位台阶一上，可以精确测量所述摩擦部件施加在所述待测样品上的压力。

作为本实用新型的优选方案，所述滑杆与所述轴承座通过双头螺钉连接，并通过转动螺母锁紧定位。通过双头螺钉连接所述轴承座，可以方便转向组件的拆卸，方便装置的维修和部件更换，装置维修成本低。

作为本实用新型的优选方案，所述驱动装置为步进电机。步进电机带动样品台沿直线导轨来回移动，通过设定步进电机的工作参数可以精确调节样品台的运动幅度和移动速度，进而控制样品台与摩擦旋轮的摩擦间隔时间和条件摩擦旋轮和样品台的摩擦持续时间。通过摩擦间隔时间和摩擦持续时间两个参数的设定和调节，可以使测试时的模拟摩擦过程更符合实际的摩擦情况，测量结果更准确。

作为本实用新型的优选方案，所述安装架包括底板和龙门架，所述龙门架的两侧立柱为支架，连接两支架的顶部为机架；所述龙门架的支架底部固定在所述底板的中部两侧，所述直线导轨安装在所述底板上并穿过所述龙门架，所述套筒上端固定在所述机架上；所述数据监测装置包括力传感器和红外传感器，所述红外传感器安装在所述支架上，所述力传感器安装在所述限位台阶一上。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型具有以下技术效果：

1、通过样品升降机构和导向组件的配合，可以精确调节摩擦旋轮施加在待测样品上表面的力，其施加在样品上表面的压力可达到传感器能测量的最小值，耐磨测试仪，测试精度高，可用于薄镀层（纳米级至微米级厚度的镀层）的耐磨性测试。

2、将转向组件连接在滑杆上，试验过程中滑杆可以沿套筒轴向自由的上下移动。这样即使待测样品上表面出现上下波动、厚度变化（增大或减小）等不平的问题，摩擦旋轮仍然可以随待测样品的上表面的上下起伏而移动，并保持摩擦旋轮一直紧贴待测样品的上表面，补偿因待测样品厚度变化引起的对试验造成的不利因素，完成样品的耐磨测试实验。这种设计，测试仪可以应用于待测样品上表面不平的测试，扩大了耐磨测试仪的应用范围；同时简化了因待测样品厚度变化需要重复调整测量仪的施力部位的步骤，且测量结果更准确。

3、步进电机带动样品台沿直线导轨来回移动，通过调节样品台的运动幅度，可以调节样品台与摩擦旋轮的摩擦间隔时间；通过调节样品台的移动速度，可以条件摩擦旋轮和样品台的摩擦持续时间。通过摩擦间隔时间和摩擦持续时间两个参数的设定和调节，可以使测试时的模拟摩擦过程更符合实际的摩擦情况，测量更准确。

附图说明

图1为本实用新型实施例1的立体结构示意图；

图2为本实用新型实施例1的主视图（导向组件内部、导向组件与机架连接部位局部剖视）；

图3为本实用新型实施例1的左视图；

图4为本实用新型实施例1的内部连接示意图；

图5为本实用新型实施例1的导向组件立体结构示意图一；

图6为本实用新型实施例1的导向组件立体结构示意图二；

图7为本实用新型实施例1的导向组件内部连接示意图。

图中标记：1-底板，2-联轴器，3-步进电机，4-直线导轨，5-升降螺钉，6-定位螺钉，7-升降台，8-样品台，9-支架，10-机架，11-导向组件，12-力传感器，13-套筒，14-滑杆，15-转动螺母，16-双头螺钉，17-转向组件，18-转动轴，19-摩擦旋轮，20-轴承，21-轴承座，22-压板，23-红外传感器，24-限位台阶一，25-限位台阶二，26-待测样品，27-螺栓二，28-周向定位块.29-螺栓一。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型作详细的说明。

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例1

一种耐磨测试仪，包括移动控制平台、安装架、样品安装机构、导向组件11、转向组件17及数据检测装置。

如图1，移动控制平台包括步进电机3和直线导轨4，直线导轨4通过螺栓安装在底板1上，并与步进电机3通过联轴器2相连。

安装架包括底板1和龙门架，龙门架包括支架9和机架10。如图1所示，支架9包括两个，两个支架9的下端分别固定在底板1中间的两侧，机架10安装在支架9的上端，用于连接两个支架9。移动控制平台的直线导轨4安装在底板1上并穿过龙门架，导向组件11安装在机架10上并位于直线导轨4的正上方。

样品安装机构安装在直线导轨4上并能沿导轨来回移动，步进电机3驱动样品安装机构沿直线导轨4来回移动。样品安装机构包括升降机构和样品夹持机构。如图1、图2所示，升降机构包括升降台7、升降螺钉5和定位螺钉6。升降台7安装在直线导轨4上并能沿直线导轨4来回移动，步进电机3驱动升降台7沿直线导轨4来回移动。升降螺钉5和定位螺钉6安装在升降台7上。样品夹持机构包括样品台8和压板22，样品台8通过升降螺钉5与升降台7连接。旋转升降螺钉5可以实现样品台8在竖直方向上的位置调节。样品台8在竖直方向上的位置调节到位后，再调节定位螺钉6上端与样品台8接触，这样可以限制样品台8在竖直方向上相对升降台7的移动。压板22通过螺钉二27安装在样品台8上，将待测样品放置在样品台8上，通过压板22和螺钉可将待测样品固定在样品台8上。

导向组件11的结构如图5至图7所示，包括套筒13、滑杆14和周向定位块28，周向定位块28通过螺栓一29固定在套筒13上，滑杆14套接在套筒13的内部。周向定位块28为底面呈弓形的立柱，弓形立柱的侧面包括圆柱弧面和平面。周向定位块28的圆柱弧面与套筒13的内侧壁配合，周向定位块28的平面与滑杆14面接触。套筒13内，周向定位块28与套筒13组合成一个圆柱体。滑杆14可以沿套筒13自由上下移动，周向定位块28固定在套筒13内不动，周向定位块28用于限制滑竿14相对套筒13的轴向运动。导向组件11的套筒13的顶部固定在支架10上。套筒13的内部上端设有限位台阶一24，滑杆14的上端设有与套筒内限位台阶一24相配合的限位台阶二25。导向组件11安装到位后，限位台阶二25位于限位台阶一24和套筒顶部的支架10之间的位置。限位台一24、支架10和限位台阶二25三者配合用于限制滑杆14相对套筒13轴向运动范围。

转向组件17包括转动轴18、轴承20、轴承座21和摩擦旋轮19。轴承座21与导向组件11的滑杆14下端通过双头螺钉16连接，并通过转动螺母15锁紧定位。摩擦旋轮19安装在转动轴18上，转动轴18通过轴承20安装在轴承座21上，摩擦旋轮19可以绕自身轴线旋转。

数据监测装置包括红外传感器23和力传感器12。红外线传感器安装支架9上，用于读取样品台8与摩擦旋轮19相互发生摩擦的次数，样品台8每经过安装在龙门架底部的红外传感器23一次，红外传感器23记录一次摩擦次数。力传感器12安装在限位台阶一24上并与限位台阶二25接触，用于检测摩擦旋轮19对待测样品表面的压力大小。

上述结构的耐磨检测仪，将待测样品通过压片22固定在样品台8上，然后通过升降螺钉5调节待测样品26和摩擦旋轮19之间的相对位置，即调节摩擦旋轮19施加在待测样品26上表面的压力，待摩擦旋轮19施加在待测样品26上表面的压力达到初始设定值即可。摩擦旋轮19施加在待测样品26上表面的压力通过安装在限位台阶一24上的压力传感器12读取。然后调节定位螺钉6将样品台8和待测样品26定位。随后启动步进电机3，驱动样品安装机构沿直线导轨4来回运动。当样品安装机构穿过龙门架运动时，待测样品上表面与转向组件17的摩擦旋轮19接触，并与摩擦旋轮19直接产生滚动摩擦，实现待测样品26与摩擦旋轮19之间的微力磨损测试。检测过程中，通过安装在龙门架上的红外感应器读取样品与摩擦旋轮19之间的摩擦次数，同时通过安装在限位台阶一24上的力传感器12检测摩擦旋轮19施加在样品上表面的力的变化，实现施加在样品上的力的精确控制。记录力传感器12的数值变化，当力传感器12的数值减小到检测终点设定值时，停止磨损实验并记录磨损次数。然后检测镀层磨损情况，检测镀层的厚度（毫米级及以上）或者检测镀层是否还存在（纳米或亚微米级别）。本实用新型的耐磨测试仪，试验过程中，也可以设定一个摩擦试验次数，试验完成检测镀层的厚度（毫米级及以上）或者检测镀层是否还存在（纳米或亚微米级别）。

本实用新型的耐磨检测仪具有以下优点：

1、通过样品升降机构和导向组件11的配合，可以精确调节摩擦旋轮19施加在待测样品上表面的力，其施加在样品上表面的压力可达到传感器能测量的最小值，耐磨测试仪，测试精度高，可用于薄镀层（纳米级至微米级厚度的镀层）的耐磨性测试。

2、将转向组件17连接在滑杆14上，试验过程中滑杆14可以沿套筒13轴向自由的上下移动。这样即使待测样品上表面出现上下波动、厚度变化（增大或减小）等不平的问题，摩擦旋轮19仍然可以随待测样品的上表面的上下起伏而移动，并保持摩擦旋轮19一直紧贴待测样品26的上表面，补偿因待测样品26厚度变化引起的对试验造成的不利因素，完成样品的耐磨测试实验。这种设计，测试仪可以应用于待测样品26上表面不平的测试，扩大了耐磨测试仪的应用范围，简化了因待测样品厚度变化需要重复调整测量仪的施力部位的步骤，且测量结果更准确。

3、步进电机3带动样品台8沿直线导轨4来回移动，通过调节样品台8的运动幅度，可以调节样品台8与摩擦旋轮19的摩擦间隔时间；通过调节样品台8的移动速度，可以条件摩擦旋轮19和样品台8的摩擦持续时间。通过摩擦间隔时间和摩擦持续时间两个参数的设定和调节，可以使测试时的模拟摩擦过程更符合实际的摩擦情况，测量更准确。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种耐磨测试仪，包括移动控制平台、安装架、样品安装机构、摩擦组件及数据检测装置，其特征在于：

所述移动控制平台包括驱动装置和直线导轨，所述直线导轨安装在所述安装架上；所述样品安装机构安装在所述直线导轨上，所述驱动装置驱动所述样品安装机构沿所述直线导轨来回移动；所述样品安装机构包括升降机构和样品夹持机构；所述样品夹持机构用于固定待测样品，所述升降机构用于调节所述样品夹持机构的竖直高度；

所述摩擦组件包括摩擦部件，所述摩擦组件安装在所述安装架上且所述摩擦部件位于所述直线导轨的上方，检测时，所述摩擦部件与待测样品接触；所述数据检测装置用于检测耐磨测试仪工作的次数和摩擦组件施加在待测样品上的压力。

2.根据权利要求1所述的耐磨测试仪，其特征在于：

所述升降机构包括升降台、升降螺钉和定位螺钉；所述升降台安装在所述直线导轨上并能沿所述直线导轨来回移动，所述升降螺钉和所述定位螺钉安装在所述升降台上；所述样品夹持机构包括样品台和样品夹持部件，所述样品夹持部件用于将待测样品固定在所述样品台上；

所述样品台位于所述升降台的上方，所述升降台和所述样品台通过所述升降螺钉连接；旋转所述升降螺钉可以调节所述样品台在竖直方向上的高度，旋转所述定位螺钉可以使所述定位螺钉接触或离开所述样品台底部。

3.根据权利要求2所述的耐磨测试仪，其特征在于：所述样品夹持部件为压板和螺钉；所述压板包括两块，分别安装在所述样品台上表面的两侧，所述压板通过所述螺钉固定在所述样品台上。

4.根据权利要求1所述的耐磨测试仪，其特征在于：所述摩擦组件包括导向组件和转向组件，所述导向组件安装在所述安装架上，所述转向组件安装在所述导向组件上，所述转向组件在竖直方向上可以自由移动；所述摩擦部件设置在所述转向组件上。

5.根据权利要求4所述的耐磨测试仪，其特征在于：所述摩擦部件为摩擦旋轮。

6.根据权利要求5所述的耐磨测试仪，其特征在于：所述转向组件包括转动轴、轴承、轴承座和摩擦旋轮，所述轴承座连接在所述导向组件上；所述摩擦旋轮安装在所述转动轴上，所述转动轴通过所述轴承安装在所述轴承座上，所述摩擦旋轮可以绕自身轴线旋转。

7.根据权利要求6所述的耐磨测试仪，其特征在于：所述导向组件包括套筒、滑杆和周向定位块，所述导向组件沿竖直方向上设置，套筒的上端安装在安装架上；滑杆和套筒内外套接，滑杆安装在套筒的内部，滑杆在套筒内上下自由移动；所述周向定位块安装在所述套筒内侧，并位于所述套筒和所述滑杆之间，所述周向定位块用于限制滑竿相对套筒的周向运动；所述滑杆的下端连接所述转向组件的轴承座。

8.根据权利要求7所述的耐磨测试仪，其特征在于：所述套筒的内部上端设有限位台阶一，所述滑杆的上端设有与套筒内限位台阶一相配合的限位台阶二，所述限位台一、所述套筒顶部的安装架和限位台阶二三者配合用于限制所述滑杆相对所述套筒轴向运动范围；所述数据检测装置包括力传感器，所述力传感器安装在所述限位台阶一上。

9.根据权利要求7所述的耐磨测试仪，其特征在于：所述滑杆与所述轴承座通过双头螺钉连接，并通过转动螺母锁紧定位。

10.根据权利要求1所述的耐磨测试仪，其特征在于：所述驱动装置为步进电机。