[發(fā)明專利]一種全自動(dòng)的洛氏硬度計(jì)及控制方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510229134.5
• 申請(qǐng)日: 2015-05-07
• 公開（公告）號(hào): CN104807708A
• 公開（公告）日: 2015-07-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 梁為超;丁乃平;楊慶明;陳天斌
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 濟(jì)南時(shí)代試金儀器有限公司
• 主分類號(hào): G01N3/44
• 分類號(hào): G01N3/44
• 代理公司: 濟(jì)南圣達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37221
• 代理人: 趙敏玲

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明公開了一種全自動(dòng)的洛氏硬度計(jì)及控制方法。

背景技術(shù)

目前的洛氏硬度計(jì)采用大多采用的是杠桿和砝碼結(jié)構(gòu)，在實(shí)驗(yàn)時(shí)需手動(dòng)加載初始力值和選擇保載力值，這種操作方式不方便且容易引入人工誤差。

在專利【201120303713.7】中公開了一種全自動(dòng)洛氏硬度計(jì)，但是該專利的機(jī)械結(jié)構(gòu)安裝零件較多且復(fù)雜笨重，同時(shí)光柵尺對(duì)于微小變形的測(cè)量效果不如LVDT精確,此主機(jī)下壓盤移動(dòng)需要手動(dòng)操作。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)缺陷，本發(fā)明公開了一種全自動(dòng)的洛氏硬度計(jì)。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種全自動(dòng)的洛氏硬度計(jì)，包括用于支撐試樣的載物臺(tái)、對(duì)試樣施加壓力的動(dòng)力傳遞系統(tǒng)、對(duì)壓痕深度測(cè)量的壓痕測(cè)量結(jié)構(gòu)、對(duì)動(dòng)力傳遞系統(tǒng)的負(fù)荷進(jìn)行采集的負(fù)荷采集裝置和控制系統(tǒng)，所述的載物臺(tái)在驅(qū)動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)下上下運(yùn)動(dòng)，所述的動(dòng)力傳遞系統(tǒng)包括一個(gè)伺服電機(jī)和加力杠桿，所述的伺服電機(jī)通過減速機(jī)及連接機(jī)構(gòu)帶動(dòng)加力杠桿使壓頭對(duì)試樣進(jìn)行下壓，所述的負(fù)荷采集裝置實(shí)時(shí)的采集加力杠桿的加力大小，且負(fù)荷采集裝置與控制系統(tǒng)相連，所述的控制系統(tǒng)根據(jù)采集的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)的控制加力杠桿的加力大小。

所述的負(fù)荷采集裝置為應(yīng)變片式負(fù)荷傳感器，其采集加力杠桿前段壓頭的加力大小，并將采集的信號(hào)發(fā)送給控制系統(tǒng)，所述的控制系統(tǒng)根據(jù)應(yīng)變片式負(fù)荷傳感器采集的信號(hào)控制伺服電機(jī)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)加載初始力值和保載力值。

所述的壓痕測(cè)量結(jié)構(gòu)為差動(dòng)變壓器(LVDT)，所述的差動(dòng)變壓器采集壓頭壓入深度并通過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換及計(jì)算得到相應(yīng)實(shí)驗(yàn)硬度值。

所述的驅(qū)動(dòng)裝置，包括一個(gè)步進(jìn)電機(jī)，載物臺(tái)，升降絲杠和同步帶輪；所述的步進(jìn)電機(jī)的輸出端固定同步齒輪，所述的同步齒輪通過同步帶連接同步帶輪，所述的同步帶輪內(nèi)側(cè)連接升降絲杠螺母，在絲杠的下端安裝有推力球軸承，所述的推力軸承保證同步帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)絲杠螺母轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)阻力最小，且在絲杠的底部安裝有導(dǎo)向塊，所述的導(dǎo)向塊保證絲杠螺母回轉(zhuǎn)時(shí)絲杠做直線升降運(yùn)動(dòng)，在絲杠上方連接載物臺(tái)帶動(dòng)試樣移動(dòng)。

所述的動(dòng)力傳遞系統(tǒng)，包括一個(gè)加力杠桿，負(fù)荷傳感器，伺服電機(jī)、減速機(jī)和減速帶輪；所述的伺服電機(jī)與減速機(jī)相連，所述的減速機(jī)另一端固定小同步帶輪，所述的小同步帶輪通過同步帶連接大同步帶輪，大同步帶輪與絲杠螺母連接，在絲杠上端通過連接桿連接負(fù)荷傳感器，負(fù)荷傳感器另一側(cè)連接加力杠桿，加力杠桿一端固定，另一端伸出主機(jī)，在其頭部安裝試驗(yàn)壓頭。

所述的加力杠桿的固定端安裝在洛氏硬度計(jì)的主機(jī)機(jī)身上。

所述的控制系統(tǒng)的輸出端連接有觸摸屏和打印機(jī)。

本發(fā)明的控制方法，如下：

按下觸摸屏的試驗(yàn)按鈕，控制器控制步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)，步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)升降絲桿上升，當(dāng)壓頭接觸到試樣后停止；

伺服電機(jī)啟動(dòng)，伺服電機(jī)通過減速機(jī)及連接機(jī)構(gòu)帶動(dòng)加力杠桿使壓頭下壓進(jìn)行試驗(yàn)，控制器實(shí)時(shí)的采集應(yīng)變片式負(fù)荷傳感器的數(shù)據(jù)，且根據(jù)其采集的數(shù)據(jù)控制伺服電機(jī)，伺服電機(jī)通過控制絲杠的運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)加力杠桿的加力大小的調(diào)整，實(shí)現(xiàn)加力桿的自動(dòng)加載初始力值和保載力值；同時(shí)差動(dòng)變壓器采集壓頭壓入深度并通過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換及計(jì)算得到相應(yīng)實(shí)驗(yàn)硬度值，并在觸摸屏上實(shí)時(shí)的進(jìn)行顯示；

試驗(yàn)完成后加力杠桿上移復(fù)位，步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)升降絲桿下降使試樣脫離壓頭，試驗(yàn)完成。

本發(fā)明的有益效果如下：

本發(fā)明采用伺服電機(jī)與步進(jìn)電機(jī)結(jié)合，應(yīng)變片式傳感器的負(fù)荷反饋控制模式，自動(dòng)加載初始力值和保載力值，實(shí)驗(yàn)過程無需人工干預(yù)，一鍵操作，自動(dòng)完成實(shí)驗(yàn)并得出實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

附圖說明

圖1本發(fā)明的主視圖；

圖2本發(fā)明的俯視圖；

圖3本發(fā)明的側(cè)視圖；

圖中：1觸摸屏，2差動(dòng)變壓器，3壓頭，4試樣，5載物臺(tái)，6升降絲杠，7同步帶輪，8控制按鈕，9步進(jìn)電機(jī)，10上殼，11加力杠桿，12轉(zhuǎn)換板，13軸承，14控制器，15負(fù)荷傳感器，16伺服電機(jī)，17減速機(jī)，18打印機(jī)，19電源，20同步帶，21主機(jī)，22地腳螺栓。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明；

一種全自動(dòng)的洛氏硬度計(jì)，包括用于支撐試樣4的載物臺(tái)5、對(duì)試樣施加壓力的動(dòng)力傳遞系統(tǒng)、對(duì)壓痕深度測(cè)量的壓痕測(cè)量結(jié)構(gòu)、對(duì)動(dòng)力傳遞系統(tǒng)的負(fù)荷進(jìn)行采集的負(fù)荷采集裝置和控制系統(tǒng)，所述的載物臺(tái)5在驅(qū)動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)下上下運(yùn)動(dòng)，所述的動(dòng)力傳遞系統(tǒng)包括一個(gè)伺服電機(jī)和加力杠桿，所述的伺服電機(jī)通過減速機(jī)及連接機(jī)構(gòu)帶動(dòng)加力杠桿使壓頭3對(duì)試樣進(jìn)行下壓.