硬度計測量單元制造技術

本實用新型專利技術公開了一種硬度計測量單元，其包括：負荷傳感器；測量機構；保護套；其中所述測量機構包括豎直設置的光柵尺和使該光柵尺與所述壓頭座跟隨運動的光柵尺架，所述光柵尺下部設置的觸頭與光柵尺架軸孔配合而形成對光柵尺徑向和向下運動的限位，且所述觸頭與所述保護套配合跟隨保護套運動。基于本實用新型專利技術技術方案的硬度計測量單元可以最大限度地消除硬度計自身結構變形所帶來的測量誤差的硬度計測量單元，且其結構緊湊，制造成本低。（*該技術在2019年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及一種硬度計測量單元，其包括安裝于硬度計的主軸與壓頭座之間的負荷傳感器和用于壓頭作用于試件所形成壓痕深度的測量機構，以與硬度計的主軸、主 軸驅動機構和控制系統配合對試件硬度進行精確測量。
技術介紹
公知的硬度計，普遍通過主軸施加主試驗力并使裝置在主軸端部的壓頭作用于試 樣表面形成壓痕，然后通過安裝在機架上的測量單元進行壓痕深度的測量。其中壓痕測量 單元安裝在剛性機架上，測量單元觸點與主軸相接觸，對主軸在上述試驗過程中的位移進 行測量。從而使測量單元測出的壓痕深度實際是壓頭相對于機架的位移，但該位移并不是 實際的壓痕深度，它還包括了機架、主軸和升降臺的變形，測量精度無法保證。如果考慮硬 度計本身變形所產生誤差的補償，因試件硬度不一樣，很難從理論計算上解決誤差補償的 問題。此外，為了減少因硬度計自身結構所產生的上述測量誤差，本領域的技術人員通常采 用增加機架剛性的方式來解決測量精度問題。不僅增加了制造成本，而且也不能從根本上 解決因此所造成的測量精度偏低的問題。 本領域的技術人員在解決測量單元的測量精度低的問題上進行了很多有益的探 索，其中一種方式是把測量單元中的負荷傳感器設置在主軸的最下端，且測量單元對位移， 也就是所說深度的測量的測量對象轉移到壓頭的壓頭座上，以克服目前硬度計本身變形所 帶來的負面影響。但顯見的是，這種測量位置的變動并沒有從根本上解決上述問題，原因 在于，測量的對象為壓頭座，其位移原則上應當是所說壓痕的深度，但因機架的變形，該位 移是小于所述壓痕深度的。此外，目前對壓頭座位移的測量，通常是通過杠桿機構把對壓頭 座的位移的測量轉換到該杠桿機構另一端位移的測量，且通常是兩個杠桿機構相串聯的方 式，結構復雜，還會出現因杠桿機構的基本運動是轉動，為了把轉動轉換成直線運動，還需 要再增加轉動和直線運動相互轉換的環節，傳動的中間環節太多，造成其自身累積的誤差 偏大，本身是為了消除誤差，卻又增加了測量誤差，得不償失。
技術實現思路
因此，本技術為了克服現有硬度計測量單元無法消除硬度計自身結構變形所帶來的測量誤差的問題，提出了一種可以最大限度地消除硬度計自身結構變形所帶來的測量誤差的硬度計測量單元，且其結構緊湊，制造成本低。 本技術采用以下技術方案 該技術硬度計測量單元，包括 負荷傳感器，安裝于硬度計的主軸與壓頭座之間； 測量機構，用于壓頭作用于試件所形成壓痕深度的測量； 保護套，與壓頭同軸地設置以對壓頭在非工作狀態下形成保護，并通過與該保護 套軸孔滑動配合的空心的保護套螺母安裝在機架下端，使保護套螺母的上端面對該保護套上端設置的凸環形成支撐，對保護套形成徑向和向下運動的限位； 其中所述測量機構包括豎直設置的光柵尺和使該光柵尺與所述壓頭座跟隨運動 的光柵尺架，所述光柵尺下部設置的觸頭與光柵尺架軸孔配合而形成對光柵尺徑向和向下 運動的限位，且所述觸頭與所述保護套配合跟隨保護套運動。 根據本技術技術方案的硬度計測量單元包括了保護套，自然，現有的硬度計 很多也包含了保護套，但他們僅用于壓頭的保護，在本方案中，保護套還作為硬度計測量單 元的組成部分。據此，通過將負荷傳感器設置在硬度計的主軸與壓頭座之間，而光柵尺則跟 隨壓頭座運動，光柵尺所測量的是壓頭的位移，主軸和負荷傳感器的變形以及光柵尺架連 接部位以上的壓頭座變形可以被消除；當然，僅此還不能消除硬度計本身所產生的變形，這 也是目前所采用的技術手段，所以進一步地，本方案中所述保護套采用了浮動設置的技術 手段，并隨機架下端運動，而浮動的保護套又驅動了光柵尺的運動，從而使得機架的變形被 補償，光柵尺所記錄的位移只包含了壓頭的位移和部分壓頭座和壓頭自身的變形，該變形 已經非常小，在硬度測量中，壓頭自身硬度很大，壓頭座軸向尺寸很小，該變形基本上是可 以忽略的。綜上，本方案可以最大限度地消除硬度計自身變形對測量結果的影響，測量的準 確度高。 此外，本方案中各活動構件的運動形式都是直線運動，結構簡單，且傳動精度易于 保證。且中間環節少，累積誤差也少。 上述硬度計測量單元一種優選的結構，所述保護套與所述觸頭配合的部位為一端 頂持在所述觸頭頂部的調節螺釘，用于在非測量狀態下對所述光柵尺的調零。 上述的硬度計測量單元，還包括設置在機架上的對所述觸頭導向的光柵尺擋板。 上述硬度計測量單元，還包括用于設定所述保護套向上運行極限的限位開關。 上述硬度計測量單元，所述限位開關的觸頭與在所述保護套軸向設置的鎖緊螺釘相應。上述硬度計效單元，所述保護套包括下端的錐臺部，該部位開有過其軸線并延 至其底部的貫穿側面的縫，用于提供壓頭的鎖緊螺釘裝配的活動空間。 上述硬度計測量單元，所述保護套螺母通過與其螺紋配合的保護套座固裝于機架 上。 上述硬度計測量單元，所述保護套座與機架配合的面設有凸臺，所述機架則相應 設有沉孔，且配合端面間設有調整墊片。附圖說明下面結合說明書附圖本技術的技術方案作進一步的闡述，使本領域的技術人 員更好的理解本技術，其中 圖1為本技術硬度計測量單元優選實施例使用狀態的主視結構示意圖。圖2為相應于圖1的俯視結構示意圖。圖3為相應于圖1的右視結構示意圖。 圖4為相應于圖1的左視結構示意圖。 圖5. 1-5. 3為測量過程狀態圖。 圖中1保護套2壓頭座3鎖緊螺釘4保護套螺母 5限位開關觸頭 9限位開關座6螺釘 10主軸 14螺釘 18薄鋼板7導向螺母 ll負荷傳感器 15光柵尺架 19保護套座 23壓頭8薄螺母 12螺母 13光柵尺 17機架 21螺釘22鎖緊螺釘16光柵尺擋板 20調節螺釘 24限位開關 25螺釘 26螺釘 27試件 28升降臺具體實施方式參照說明書附圖l，其示出了基于本技術技術方案的一種硬度計測量單元的 使用狀態，該硬度計測量單元包括 負荷傳感器ll，安裝于硬度計的主軸與壓頭座2之間； 測量機構，用于壓頭23作用于試件27所形成壓痕深度的測量； 保護套1，與壓頭同軸地設置以對壓頭在非工作狀態下形成保護，并通過與該保護套軸孔滑動配合的空心的保護套螺母安裝在機架17下端，使保護套螺母的上端面對該保護套上端設置的凸環形成支撐，對保護套形成徑向和向下運動的限位； 其中所述測量機構包括豎直設置的光柵尺13和使該光柵尺與所述壓頭座跟隨運 動的光柵尺架15，所述光柵尺下部設置的觸頭與光柵尺架軸孔配合而形成對光柵尺徑向和 向下運動的限位，且所述觸頭與所述保護套配合跟隨保護套運動。 所說的光柵尺架的結構因直線跟隨運動對結構的要求不高，只要其具有一定的剛 性，采用固定連接就可以。當然，考慮到光柵尺要與主軸平行設置，那么光柵尺架需要以折 線尺架的方式引出，即便如此，由于加載過程硬度計的運動很平緩，光柵尺架的在加載過程 中不會產生形變。 基于所述保護套螺母的作用，本領域的技術人員還可以采用其他的替代方式，比如設置一個具有作用的軸套，軸套固定在機架上。這些都是基于本方案容易想到的，因此，類似于這種等同替代方式和明顯變形方式也應當落入本技術的保護范圍之內。 為了更好的調整光柵尺架的初始狀態，所述保護套與所述觸頭配合的部位為一端頂持在所述觸頭頂部的調節螺釘20，用于在非測量狀態下對所述光柵尺的調零。 為了控制光柵尺的運動本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種硬度計測量單元，包括：負荷傳感器（１１），安裝于硬度計的主軸與壓頭座（２）之間；測量機構，用于壓頭（２３）作用于試件（２７）所形成壓痕深度的測量；其特征在于其還包括：保護套（１），與壓頭同軸地設置以對壓頭在非工作狀態下形成保護，并通過與該保護套軸孔滑動配合的空心的保護套螺母安裝在機架（１７）下端，使保護套螺母的上端面對該保護套上端設置的凸環形成支撐，對保護套形成徑向和向下運動的限位；其中所述測量機構包括豎直設置的光柵尺（１３）和使該光柵尺與所述壓頭座跟隨運動的光柵尺架（１５），所述光柵尺下部設置的觸頭與光柵尺架軸孔配合而形成對光柵尺徑向和向下運動的限位，且所述觸頭與所述保護套配合跟隨保護套運動。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：孫善燁，徐會正，王金陽，王健，
申請(專利權)人：濟南試金集團有限公司，
類型：實用新型
國別省市：88[中國|濟南]