CN221174256U - 一种手持便携式洛氏硬度计 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及硬度测量技术领域，尤其是一种手持便携式洛氏硬度计，包括：壳体，内部用于安装下压驱动机构；下压驱动机构，其底部安装压头并在外力作用下驱动压头做竖直下降动作以及无外力作用时使压头做复位回弹动作；压头，其向下动作与被测工件接触以在被测工件上产生压痕；位移测量机构，该位移测量机构安装于下压驱动机构上用于检测压头竖直方向的位移；下压行程调节机构，其设置于下压驱动机构上并用于对下压驱动机构的行程进行限位，用于解决现有技术中的洛氏硬度计携带不方便、检测精度差以及适用范围窄的技术问题。

Description

一种手持便携式洛氏硬度计

技术领域

本实用新型涉及硬度测量技术领域，尤其是一种手持便携式洛氏硬度计。

背景技术

洛氏硬度是以残余压痕深度来确定硬度值，压头一般采用金刚石圆锥体或钢球，一般用于对淬火钢、硬质合金、钢材薄板、铸铁等材料的硬度测量，测量过程对工件损伤较小，属于无损检测一类，现有技术中的洛氏硬度计一般为台式，体积大，且不方便携带；另授权公告号为CN106290032B，专利名称为一种手提洛氏硬度计的发明专利，包括一侧开口的外部壳体，壳体内设置支撑结构，包括由支撑件连接的底板、主轴套，中部形成腔体，底板与壳体开口连接，表面设置主轴座与内外轴承；以及推动机构，位于腔体内，包括固定在主轴座上并轴向贯穿主轴套与底板的主轴，其表面设置上部啮合大带轮的螺母，所述螺母呈凸型，底部内凹，套装在主轴座外轴承上，大带轮安装在支撑件上，与腔体一侧的小带轮配合转动，小带轮连接步进电机，虽然该专利公开的技术方案达到了便于携带的效果，但是包括上述专利在内的现有技术仍然存在多个技术问题，如：①驱动方式采用电机驱动，由电机驱动螺杆，由螺旋运动转换为直线运动，另外还需要设置电磁铁或固定夹具之类的辅具，目的是为产品提供一个额外的辅助固定点，所以整体重量较大，携带并不太方便；②传统硬度计都是采用力值传感器进行测量，采用力值传感器的话，当检测时下压速度过快，采集的信号是不稳定的，会影响测量的精确性；③传统测量适用范围较窄，因为需要借助磁力对被测工件进行固定，所以一般只能测量磁性材料，对于非磁性材料，适用性较差。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种手持便携式洛氏硬度计，用于解决现有技术中的洛氏硬度计携带不方便、检测精度差以及适用范围窄的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种手持便携式洛氏硬度计，包括：

壳体，内部用于安装下压驱动机构；

下压驱动机构，其底部安装压头并在外力作用下驱动压头做竖直下降动作以及无外力作用时使压头做复位回弹动作；

压头，其向下动作与被测工件接触以在被测工件上产生压痕；

位移测量机构，该位移测量机构安装于下压驱动机构上用于检测压头竖直方向的位移；

下压行程调节机构，其设置于下压驱动机构上并用于对下压驱动机构的行程进行限位。

进一步的，所述下压驱动机构包括：

压柱，该压柱滑动安装在外壳上且其顶部用于接收竖直方向的外力；

上连接杆，该上连接杆的杆上端滑动安装在压柱底端且上连接杆与压柱底面之间设置第一弹性部件；

下连接杆，该下连接杆的顶端与上连接杆的杆下端连接，下连接杆与外壳之间设置对下连接杆产生向上压力的第二弹性部件，所述下连接杆底端安装压头。

进一步的，所述下压行程调节机构包括：

上盖帽，该上盖帽安装位于压柱顶端，且设置用于供调节螺钉穿过的通孔；

调节螺钉，其底端穿过上盖帽后与调节螺母固定安装；

调节螺母，其外部设置外螺纹且通过外螺纹安装于压柱的上螺孔内，其在压柱上螺孔内的位置由调节螺钉进行调节；

调距螺母，该调距螺母螺纹安装在上连接杆的杆下端，所述上连接杆的杆下端设置外螺纹，下连接杆的顶端设置用于供杆下端螺纹插入的内螺纹孔，所述调距螺母位于下连接杆上方；

定位块，该定位块安装于外壳内壁，对压柱的定位法兰进行竖直方向的限位。

进一步的，所述位移测量机构采用精度分辨率为0.1微米的位移传感器，该位移传感器通过位移固定板竖直安装，所述位移固定板安装在下连接杆上。

进一步的，所述定位块上设置两个安装孔，两个安装孔分别安装机械限位和霍尔接近开关，压柱的定位法兰底面与定位块接触时同时触发机械限位和霍尔接近开关。

进一步的，所述外壳内壁设置环形凸台，该环形凸台设置供下连接杆穿过的通孔，所述第一弹性部件顶端与位移固定板的底面顶紧接触，第一弹性部件底端与环形凸台的上表面顶紧接触，所述环形凸台的下表面安装定位套，该定位套内部轴向安装直线轴承，该直线轴承套装在下连接杆的外径上。

进一步的，所述上连接杆的杆上端穿过压柱的下通孔后安装固定螺钉，该固定螺钉的外径大于下通孔的直径小于上螺孔的直径。

进一步的，所述外壳底面安装固定盘，该固定盘设置供保护套的底端无接触穿过的通孔，保护套的内孔与定位套的外径滑动安装，保护套的顶端大于固定盘的通孔且保护套顶端的顶面与定位套之间安装对保护套产生竖直向下压力的第三弹性部件。

进一步的，所述位移传感器与线路板电信号连接，所述线路板与控制芯片电信号连接，所述外壳外部安装显示屏，显示屏与控制芯片电信号连接。

与现有技术相比，本实用新型的技术方案具有以下有益效果：

(1).本实用新型通过设置下压驱动机构、位移测量机构和下压行程调节机构，实现对压头的下压驱动，通过下压行程调节机构对下压驱动机构的下压行程进行调节，借助精度为0.1微米的位移测量机构对压头的残余压痕深度进行闭环测量，进行测量时所需施加的预负荷和主负荷比较小，不需使用电机驱动即可完成硬度检测，结构重量较小，便于携带且下压速度较大时也能保证信号的稳定性，同时由于便携式测量为小型工件，且所需主负荷比较小，因此不需对被测材料进行磁性固定，所以被测材料的适用范围更大；

(2).本实用新型通过设置压柱、上连接杆和下连接杆，形成串联连接，实现对压头竖直方向的驱动，借助第二弹性部件对压头产生预负荷压力，借助第一弹性部件和第二弹性部件以及外力对压头产生主负荷压力，从而实现快速对被测材料的硬度测量；

(3).本实用新型通过设置下压形成调节机构，借助调节螺钉对调节螺母在压柱中的位置进行调节，从而实现对压柱的下行行程进行限位，从而对压头的主负荷进行调节控制，借助调距螺母对位移固定板与环形凸台之间的距离进行调节，从而对压头的预负荷进行调节控制，通过借助定位块且设置机械限位和霍尔接近开关，实现双重限位，提高信号的准确性；

(4).本实用新型通过设置固定盘和保护套，以及在保护套和定位套之间设置第三弹性部件，实现未检测时，保护套凸出压头对其进行保护，检测时，保护套顶紧在被测工件表面，保护套在第三弹性部件的弹性作用下向上运动，从而压头凸出接触被测工件，产生预负荷。

附图说明

图1为本实用新型正面方向的立体结构示意图；

图2为本实用新型俯视结构示意图；

图3为图2中A-A处的剖视结构示意图；

图4为图2中B-B处的剖视结构示意图；

图5为上连接杆的立体结构示意图；

图6为图5沿轴线的剖视结构示意图；

图7为下连接杆的立体结构示意图；

图8为图7沿轴线的剖视结构示意图；

图9为压柱的立体结构示意图；

图10为图9沿轴线的剖视结构示意图；

图11为定位块的立体结构示意图。

图中1、上盖帽；2、壳体；2-1、环形凸台；3、显示屏；4、保护套；5、调节螺母；6、压柱；6-1、定位法兰；6-2、下通孔；6-3、上螺孔；7、调节弹簧；8、上连接杆；8-1、杆上端；8-2、上杆托台；8-3、杆下端；9、位移固定板；10、下连接杆；10-1、下杆顶板；10-2、下杆中部；10-3、下杆底部；11、复位弹簧；12、直线轴承；13、固定盘；14、定位套；15、压头；16、定位块；17、调距螺母；18、位移传感器。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；

在本申请实施例使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请实施例。在本申请实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序，也不能理解为指示或暗示相对重要性。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

此外，在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。以下结合附图和实施例对本实用新型做进一步的阐述。

为了解决现有技术的局限性，本实施例提供了一种技术方案，下面结合附图和实施例对本实用新型的技术方案做进一步的说明。

参见附图1-4，本实用新型公开了一种手持便携式洛氏硬度计，包括：壳体2，具体地，该壳体2采用分体设置，便于安装和拆卸维护，且壳体2外表面安装显示屏3，显示屏3与控制芯片电信号连接，控制芯片与线路板电信号连接，线路板与位移传感器18电信号连接，以上控制芯片和线路板均安装在外壳内腔并进行固定，外壳内壁还安装定位块16，参见附图11，定位块16的作用是对压柱6的定位法兰6-1进行竖直方向的限位。定位块16上设置两个安装孔，两个安装孔分别安装机械限位和霍尔接近开关，压柱6的定位法兰6-1底面与定位块16接触时同时触发机械限位和霍尔接近开关。

参见附图3和4，壳体2内部安装下压驱动机构，下压驱动机构的底部安装压头15并在外力作用下驱动压头15做竖直下降动作以及无外力作用时使压头15做复位回弹动作；具体地，下压驱动机构包括：压柱6、上连接杆8、下连接杆10、压头15和位移测量机构，参见附图9和10，其中压柱6设置为中空的圆筒状且外部设置定位法兰6-1，同时内部为阶梯孔，阶梯孔包括上螺孔6-3和下通孔6-2，上螺孔6-3直径大于下通孔6-2的直径，压柱6定位法兰6-1上方的圆筒滑动安装在外壳顶部的通孔上且压柱6顶部用于接收竖直方向的外力，压柱6定位法兰6-1上方的圆筒与外壳之间只能滑动不能转动；参见附图5和6，上连接杆8包括杆上端8-1、杆下端8-3和位于两者连接处的上杆托台8-2，其中上杆托台8-2的外径大于杆上端8-1和杆下端8-3，杆上端8-1滑动安装在压柱6底端且上连接杆8的杆上托台上表面与压柱6底面之间设置第一弹性部件即调节弹簧7；具体地，杆上端8-1穿过压柱6的下通孔6-2后螺纹安装固定螺钉，该固定螺钉的外径大于压柱6下通孔6-2的直径小于压柱6上螺孔6-3的直径，目的是保证上连接杆8的顶端不会脱离出压柱6底端且可以使上连接杆8的顶端在压柱6的上螺孔6-3内往复移动。参见附图7和8，下连接杆10包括顺次连接的下杆顶板10-1、下杆中部10-2和下杆底部10-3，下杆底部10-3可拆卸安装压头15，压头15向下动作与被测工件接触以在被测工件上产生压痕，下杆顶板10-1尺寸大于下杆中部10-2尺寸，下杆中部10-2尺寸大于下杆底部10-3的尺寸，下杆顶板10-1的顶端与上连接杆8的杆下端8-3通过螺纹连接，具体地，杆下端8-3设置外螺纹，下杆顶板10-1顶面设置与杆下端8-3的外螺纹配合的内螺纹，下连接杆10与外壳之间设置对下连接杆10产生向上压力的第二弹性部件即复位弹簧11，具体地，外壳内壁设置环形凸台2-1，该环形凸台2-1设置供下连接杆10的下杆底部10-3穿过的通孔，复位弹簧11顶端与位移固定板9的底面顶紧接触，复位弹簧11底端与环形凸台2-1的上表面顶紧接触，环形凸台2-1的下表面安装定位套14，该定位套14内部轴向安装直线轴承12，该直线轴承12套装在下连接杆10的下杆底部10-3的外径上。

参见附图4，位移测量机构，该位移测量机构安装于下压驱动机构上用于检测压头15竖直方向的位移；位移测量机构采用精度分辨率为0.1微米的位移传感器18，该位移传感器18通过位移固定板9竖直安装，位移固定板9安装在下连接杆10上。

参见附图3，下压行程调节机构，其设置于下压驱动机构上并用于对下压驱动机构的行程进行限位。具体地，下压行程调节机构包括：上盖帽1、调节螺钉、调节螺母5和定位块16，其中上盖帽1接触安装位于压柱6顶端，且设置用于供调节螺钉穿过的锥形通孔，调节螺钉底端穿过上盖帽1后与调节螺母5固定安装，调节螺母5外部设置外螺纹且通过外螺纹安装于压柱6的上螺孔6-3内，调节螺母5在压柱6上螺孔6-3内的位置由调节螺钉进行调节，具体地，旋转调节螺钉，则调节螺母5同步旋转，因调节螺母5与压柱6为螺纹连接，但是压柱6不能旋转，所以调节螺钉旋转会驱动调节螺母5上下移动；调距螺母17螺纹安装在上连接杆8的杆下端8-3的外螺纹上，调距螺母17位于下连接杆10的下杆顶板10-1上方且与其接触，旋转调距螺母17调整你在杆下端8-3上的位置，从而调整杆下端8-3伸入下连接杆10的深度，进而调整复位弹簧11的作用力。

参见附图3，外壳底面安装固定盘13，该固定盘13设置供保护套4的底端无接触穿过的通孔，保护套4的内孔与定位套14的外径滑动安装，保护套4的顶端大于固定盘13的通孔且保护套4顶端的顶面与定位套14之间安装对保护套4产生竖直向下压力的第三弹性部件，第三弹性部件为弹簧。

使用本实用新型的洛氏硬度计进行测量时，手持该硬度计将其置于水平放置的被测工件上表面，使保护套4底端与被测工件接触，在第三弹性部件的弹力作用下，保护套4上升，使压头15与被测工件接触，此时在调节弹簧7和复位弹簧11的共同作用下，压头15对被测工件产生的压力为预负荷，此时位移传感器18接收到位移信号后归零，然后用手按压上盖帽1使下压驱动机构下行至压柱6的定位法兰6-1触发定位块16的机械限位和霍尔传感器，此时压头15对被测工件产生的压力为主负荷，位移传感器18记录此时的位置深度为H,然后移除对上盖帽1的压力，此时在复位弹簧11的作用下，压头15恢复到对被测工件仅产生预负荷的状态，位移传感器18记录此时的位置深度为h，位移传感器18的位置信息传输至控制芯片后，由控制芯片进行计算得出硬度值在显示屏3上进行显示，基于位移传感器18的精度参数为0.1微米，同时借助下压行程调节机构和下压驱动机构的共同作用，可以将预负荷调整为0.2KGF,将主负荷调整为3KGF，此时预负荷和主负荷均为缩小后的负荷，所以得出的残余深度与实际的残余深度存在特定的对应关系，此对应关系可以通过有限次试验进行统计测得，即不同硬度的材料，在采用标准检测方法时其不同硬度所对应的残余深度是唯一的，当采用本实用新型进行缩小负荷后的测量方法时，对应不同硬度的残余深度也是唯一的，通过有限次试验，可以得出不同硬度下，缩小负荷后的残余深度与标准残余深度的比例关系，通过上述方法测量得出残余深度H-h后，将该深度值通过对应关系比对反推可以得出实际标准的残余深度，进而通过现有的洛氏硬度计算公式得出洛氏硬度值。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

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 (9)

1.一种手持便携式洛氏硬度计，其特征在于，包括：

壳体(2)，内部用于安装下压驱动机构；

下压驱动机构，其底部安装压头(15)并在外力作用下驱动压头(15)做竖直下降动作以及无外力作用时使压头(15)做复位回弹动作；

压头(15)，其向下动作与被测工件接触以在被测工件上产生压痕；

位移测量机构，该位移测量机构安装于下压驱动机构上用于检测压头(15)竖直方向的位移；

下压行程调节机构，其设置于下压驱动机构上并用于对下压驱动机构的行程进行限位。

2.根据权利要求1所述的一种手持便携式洛氏硬度计，其特征在于，所述下压驱动机构包括：

压柱(6)，该压柱(6)滑动安装在外壳上且其顶部用于接收竖直方向的外力；

上连接杆(8)，该上连接杆(8)的杆上端(8-1)滑动安装在压柱(6)底端且上连接杆(8)与压柱(6)底面之间设置第一弹性部件；

下连接杆(10)，该下连接杆(10)的顶端与上连接杆(8)的杆下端(8-3)连接，下连接杆(10)与外壳之间设置对下连接杆(10)产生向上压力的第二弹性部件，所述下连接杆(10)底端安装压头(15)。

3.根据权利要求2所述的一种手持便携式洛氏硬度计，其特征在于，所述下压行程调节机构包括：

上盖帽(1)，该上盖帽(1)安装位于压柱(6)顶端，且设置用于供调节螺钉穿过的通孔；

调节螺钉，其底端穿过上盖帽(1)后与调节螺母(5)固定安装；

调节螺母(5)，其外部设置外螺纹且通过外螺纹安装于压柱(6)的上螺孔(6-3)内，其在压柱(6)上螺孔(6-3)内的位置由调节螺钉进行调节；

调距螺母(17)，该调距螺母(17)螺纹安装在上连接杆(8)的杆下端(8-3)，所述上连接杆(8)的杆下端(8-3)设置外螺纹，下连接杆(10)的顶端设置用于供杆下端(8-3)螺纹插入的内螺纹孔，所述调距螺母(17)位于下连接杆(10)上方；

定位块(16)，该定位块(16)安装于外壳内壁，对压柱(6)的定位法兰(6-1)进行竖直方向的限位。

4.根据权利要求3所述的一种手持便携式洛氏硬度计，其特征在于，所述位移测量机构采用精度分辨率为0.1微米的位移传感器(18)，该位移传感器(18)通过位移固定板(9)竖直安装，所述位移固定板(9)安装在下连接杆(10)上。

5.根据权利要求4所述的一种手持便携式洛氏硬度计，其特征在于，所述定位块(16)上设置两个安装孔，两个安装孔分别安装机械限位和霍尔接近开关，压柱(6)的定位法兰(6-1)底面与定位块(16)接触时同时触发机械限位和霍尔接近开关。

6.根据权利要求5所述的一种手持便携式洛氏硬度计，其特征在于，所述外壳内壁设置环形凸台(2-1)，该环形凸台(2-1)设置供下连接杆(10)穿过的通孔，所述第一弹性部件顶端与位移固定板(9)的底面顶紧接触，第一弹性部件底端与环形凸台(2-1)的上表面顶紧接触，所述环形凸台(2-1)的下表面安装定位套(14)，该定位套(14)内部轴向安装直线轴承(12)，该直线轴承(12)套装在下连接杆(10)的外径上。

7.根据权利要求6所述的一种手持便携式洛氏硬度计，其特征在于，所述上连接杆(8)的杆上端(8-1)穿过压柱(6)的下通孔(6-2)后安装固定螺钉，该固定螺钉的外径大于下通孔(6-2)的直径小于上螺孔(6-3)的直径。

8.根据权利要求7所述的一种手持便携式洛氏硬度计，其特征在于，所述外壳底面安装固定盘(13)，该固定盘(13)设置供保护套(4)的底端无接触穿过的通孔，保护套(4)的内孔与定位套(14)的外径滑动安装，保护套(4)的顶端大于固定盘(13)的通孔且保护套(4)顶端的顶面与定位套(14)之间安装对保护套(4)产生竖直向下压力的第三弹性部件。

9.根据权利要求8所述的一种手持便携式洛氏硬度计，其特征在于，所述位移传感器(18)与线路板电信号连接，所述线路板与控制芯片电信号连接，所述外壳外部安装显示屏(3)，显示屏(3)与控制芯片电信号连接。