申请/专利权人：兰州华汇仪器科技有限公司

申请日：2019-01-29

公开（公告）日：2024-04-12

公开（公告）号：CN109682673B

主分类号：G01N3/02

分类号：G01N3/02;G01N3/42;G01N3/56;G01N19/02;G01N19/04;G01B21/30;G01B21/08

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.12#授权;2019.05.21#实质审查的生效;2019.04.26#公开

摘要：本发明涉及材料表面性能试验设备，具体涉及一种材料表面性能试验用的台阶仪组件，通过机架连接在材料表面性能试验仪机座上，配合材料表面性能试验仪即可完成硬度检测、结合力检测、摩擦性能和耐磨强度检测、粗糙度检测、弹性模量检测、厚度检测等，从而解决了更换实验设备的问题，通过机架、活塞装置和机头的相互配合，及其特殊的结构关系，保证了实验数据的稳定和准确性，通过丁字键和扇形凹槽的配合，实现机头的转动，方便在改变实验项目时，实验设备的转换工作，省时省力，通过锁紧手轮能有效的调整位移传感器的位置，使实验数据更加准确。

主权项：1.一种材料表面性能试验用的台阶仪组件，其特征在于：包括机架（1）、活塞装置（2）和机头（3），活塞装置（2）纵向布设，活塞装置（2）连接机架（1）和机头（3），机架（1）连接在材料表面性能试验仪机座上；所述机架（1）包括连接部（101）和活塞安装部（102），连接部（101）设置在活塞安装部（102）下方，活塞安装部（102）内开设有安装孔（103）和导向孔（104），导向孔（104）设置在安装孔下端，安装孔（103）和导向孔（104）之间设有台阶Ⅰ（105），活塞装置（2）设置在安装孔（103）和导向孔（104）内，连接部（101）连接在材料表面性能试验仪机座上；所述安装孔（103）内设有台阶Ⅱ（109），台阶Ⅱ（109）上方为活塞缸（106），台阶Ⅱ（109）下方为传动室（107），传动室（107）上端设有螺纹（108）；所述活塞装置（2）包括步进电机（201）、蜗杆（202）、涡轮（203）、丝杠（204）、轴承（205）、调整螺母（206）和活塞（207），步进电机（201）连接在机架（1）外，蜗杆（202）与步进电机（201）输出轴连接，蜗杆（202）和涡轮（203）相互啮合，涡轮（203）两端设有轴承（205），调整螺母（206）连接在螺纹（108）上，调整螺母（206）将涡轮（203）和轴承（205）固定在传动室（107）内，涡轮（203）中心开设有螺纹通孔（208），丝杠（204）与螺纹通孔（208）活动连接，丝杠（204）下端设置在导向孔（104）内，丝杠（204）上端连接活塞（207），活塞（207）设置在活塞缸（106）内，活塞（207）上部伸出机架（1），活塞（207）上端与机头（3）连接；所述机头（3）包括机头体（301）、盖（302）、传感器套（303）、位移传感器（304）和限位套（305），机头体（301）下端设有活塞安装孔（306），活塞装置（2）连接在活塞安装孔（306）内，机头体（301）右端开设有传感器安装孔（307），传感器安装孔（307）两端设有螺纹，限位套（305）连接在传感器安装孔（307）下端螺纹上，传感器套（303）设置在传感器安装孔（307）内，位移传感器（304）设置在传感器套（303）内，位移传感器（304）的接触头（308）穿过传感器套（303），接触头（308）伸出限位套（305），盖（302）连接在传感器安装孔（307）上端螺纹上，所述位移传感器（304）的型号为：京海泉牌GA0.2型高精度位移传感器；所述活塞装置（2）还包括丁字键（209），活塞缸（106）内开设有孔（110），丁字键（209）连接在孔（110）内，活塞（207）外缘开设有扇形凹槽（211），扇形凹槽（211）设置在活塞（207）下部，丁字键（209）设置在扇形凹槽（211）和活塞缸（106）之间。

全文数据：一种材料表面性能试验用的台阶仪组件技术领域本发明涉及材料表面性能试验设备，具体涉及一种材料表面性能试验用的台阶仪组件。背景技术近十多年来,材料表面的研究在国防、科技、工业、农业领域得到广泛应用,特别是离子镀涂层在工具、模具、仪器部件、装饰等方面的应用,收到了很大的经济效益和社会效益；因此，涂层的各项机械性能的检测是当前涂层产品开发的关键，涂层产品的各项技术指标也成为供需双方首先关注的焦点；当前硬质涂层机械性能的常规检测有硬度检测、结合力检测、摩擦性能和耐磨强度检测、粗糙度检测、弹性模量检测、厚度检测等。目前现有技术中所公开的检测仪器存在以下缺点：一是做不同的实验需要使用不同仪器设备，费时费力，同时来回更换实验设备，被测试件在装夹过程中会发生装夹位置的偏移，导致实验选择的基准面和基准点发生变化，从而影响实验数据的准确性；二是多功能的实验设备在各实验功能转化过程较为繁琐，浪费时间，同时因为其机械结构设计不合理导致实验过程中的数据采集不准确，影响实验结果。以上两点问题均会造成实验数据产生偏差，无法准确体现被检测件的机械性能。发明内容为克服上述现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种材料表面性能试验用的台阶仪组件，避免了更换实验设备的问题，同时优化了机械结构，省时省力，检测结果更加准确，解决了现有技术中存在的问题。本发明所采用的技术方案是：一种材料表面性能试验用的台阶仪组件包括机架、活塞装置和机头，活塞装置纵向布设，活塞装置连接机架和机头，机架连接在材料表面性能试验仪机座上。进一步所述机架包括连接部和活塞安装部，连接部设置在活塞安装部下方，活塞安装部内开设有安装孔和导向孔，导向孔设置在安装孔下端，安装孔和导向孔之间设有台阶Ⅰ，活塞装置设置在安装孔和导向孔内，连接部连接在材料表面性能试验仪机座上。进一步所述安装孔内设有台阶Ⅱ，台阶Ⅱ上方为活塞缸，台阶Ⅱ下方为传动室，传动室上端设有螺纹。进一步所述活塞装置包括步进电机、蜗杆、涡轮、丝杠、轴承、调整螺母和活塞，步进电机连接在机架外，蜗杆与步进电机输出轴连接，蜗杆和涡轮相互啮合，涡轮两端设有轴承，调整螺母连接在螺纹上，调整螺母将涡轮和轴承固定在传动室内，涡轮中心开设有螺纹通孔，丝杠与螺纹通孔活动连接，丝杠下端设置在导向孔内，丝杠上端连接活塞，活塞设置在活塞缸内，活塞上部伸出机架，活塞上端与机头连接。进一步所述机头包括机头体、盖、传感器套、位移传感器和限位套，机头体下端设有活塞安装孔，活塞装置连接在活塞安装孔内，机头体右端开设有传感器安装孔，传感器安装孔两端设有螺纹，限位套连接在传感器安装孔下端螺纹上，传感器套设置在传感器安装孔内，位移传感器设置在传感器套内，位移传感器的接触头穿过传感器套，接触头伸出限位套，盖连接在传感器安装孔上端螺纹上。进一步所述活塞装置还包括丁字键，活塞缸内开设有孔，丁字键连接在孔内，活塞外缘开设有扇形凹槽，扇形凹槽设置在活塞下部，丁字键设置在扇形凹槽和活塞缸之间，进一步所述活塞装置还包括锁紧手轮，锁紧手轮设有固定连接杆，活塞上端开设有固定孔，固定连接杆穿过活塞安装孔，固定连接杆与活塞安装孔活动连接，固定连接杆插在固定孔内。进一步所述机头还包括固定杆，传感器安装孔的孔壁上开设有条形台阶孔，传感器套上开设有连接孔，固定杆穿过条形台阶孔，固定杆连接在连接孔内，固定杆上设有凸台，凸台与条形台阶孔上的台阶Ⅲ表面贴合。进一步所述活塞装置还包括导向柱，导向柱连接在丝杠下端，导向柱设置在导向孔内，导向柱与外缘与导向孔内壁贴合。本发明的有益效果是：通过机架连接在材料表面性能试验仪机座上，配合材料表面性能试验仪即可完成硬度检测、结合力检测、摩擦性能和耐磨强度检测、粗糙度检测、弹性模量检测、厚度检测等，从而解决了更换实验设备的问题，通过机架、活塞装置和机头的相互配合，及其特殊的结构关系，保证了实验数据的稳定和准确性，通过丁字键和扇形凹槽的配合，实现机头的转动，方便在改变实验项目时，实验设备的转换工作，省时省力，通过锁紧手轮能有效的调整位移传感器的位置，使实验数据更加准确。附图说明图1是本发明局部剖结构示意图；图2是本发明左视局部剖结构示意图；图3是机架局部剖结构示意图；图4是图2蜗轮蜗杆A-A截面局部剖结构示意图；图5是活塞装置去除电机和蜗杆结构示意图；图6是机头半剖结构示意图；图7是图2活塞B-B截面局部剖结构示意图；图8是图1机头A处局部放大结构示意图；图9是本发明表面粗糙度实验的数据曲线图。其中：1.机架，101.连接部，102.活塞安装部，103.安装孔，104.导向孔，105.台阶Ⅰ，106.活塞缸，107.传动室，108.螺纹，109.台阶Ⅱ，110孔，2.活塞装置，201.步进电机，202.蜗杆，203.涡轮，204.丝杠，205.轴承，206.调整螺母，207.活塞，208.螺纹通孔，209.丁字键，210.锁紧手轮，211.扇形凹槽，212.固定连接杆，213.固定孔，214.导向柱，3.机头，301.机头体，302.盖，303.传感器套，304.位移传感器，305.限位套，306.活塞安装孔，307.传感器安装孔，308.接触头，309.固定杆，310.条形台阶孔，311.连接孔，312.凸台，313.台阶Ⅲ。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明：一种材料表面性能试验用的台阶仪组件，包括机架1、活塞装置2和机头3，活塞装置2纵向布设，活塞装置2连接机架1和机头3，机架1连接在材料表面性能试验仪机座上，通过机架1的设置，使得本发明整体结构更为稳定，通过活塞装置2实现机架1的上下运动。进一步所述机架1包括连接部101和活塞安装部102，连接部101设置在活塞安装部102下方，活塞安装部102内开设有安装孔103和导向孔104，导向孔104设置在安装孔下端，安装孔103和导向孔104之间设有台阶Ⅰ105，活塞装置2设置在安装孔103和导向孔104内，连接部101连接在材料表面性能试验仪机座上，通过连接部101和材料表面性能试验仪机座连接，进一步增加了本发明的稳定性，同时设置活塞安装部102，限定了活塞装置2的工作区域，台阶Ⅰ105为活塞装置2的安装固定面。进一步所述安装孔103内设有台阶Ⅱ109，台阶Ⅱ109上方为活塞缸106，台阶Ⅱ109下方为传动室107，传动室107上端设有螺纹108，将安装孔103分成活塞缸106和传动室107，使传动部件与活塞207相互隔离，避免工作工程中两者之间相互干扰，同时台阶Ⅱ109为活塞207的限位部位。进一步所述活塞装置2包括步进电机201、蜗杆202、涡轮203、丝杠204、轴承205、调整螺母206和活塞207，步进电机201连接在机架1外，蜗杆202与步进电机201输出轴连接，蜗杆202和涡轮203相互啮合，涡轮203两端设有轴承205，调整螺母206连接在螺纹108上，调整螺母206将涡轮203和轴承205固定在传动室107内，涡轮203中心开设有螺纹通孔208，丝杠204与螺纹通孔208活动连接，丝杠204下端设置在导向孔104内，丝杠204上端连接活塞207，活塞207设置在活塞缸106内，活塞207上部伸出机架1，活塞207上端与机头3连接，通过蜗杆202和涡轮203将水平方向的旋转运动与动力传递为垂直方向，再通过涡轮203将动力传递给丝杠204，同时丝杠204带动活塞207上下运动，进一步带动机头3上下运动，通过调整螺母206将涡轮203压紧，防止其在工作过程中发生跳动，避免实验数据产生误差，通过电脑控制步进电机201的正反转实现机头3的上下运动，完成了自动控制及调节工作，避免了手动调节，节约时间，并且使机头3的位置控制更加精准。进一步所述机头3包括机头体301、盖302、传感器套303、位移传感器304和限位套305，机头体301下端设有活塞安装孔306，活塞装置2连接在活塞安装孔306内，机头体301右端开设有传感器安装孔307，传感器安装孔307两端设有螺纹，限位套305连接在传感器安装孔307下端螺纹上，传感器套303设置在传感器安装孔307内，位移传感器304设置在传感器套303内，位移传感器304的接触头308穿过传感器套303，接触头308伸出限位套305，盖302连接在传感器安装孔307上端螺纹上，所述位移传感器304的型号为：京海泉牌GA0.2型高精度位移传感器，设置活塞安装孔306，方便机头3与活塞装置2之间的拆卸与安装，同时可增加活塞装置2与机头3之间的稳定性，在位移传感器304外套装限位套305，一方面起到保护位移传感器304的作用，另一方面方便对位移传感器304的位置进行调整，避免在操作过程中对位移传感器304造成损伤影响实验数据。进一步所述活塞装置2还包括丁字键209，活塞缸106内开设有孔110，丁字键209连接在孔110内，活塞207外缘开设有扇形凹槽211，扇形凹槽211设置在活塞207下部，丁字键209设置在扇形凹槽211和活塞缸106之间，扇形凹槽211和丁字键209相互配合，实现了机头1在左右转动和上下运动过程中的限位功能。进一步所述活塞装置2还包括锁紧手轮210，锁紧手轮210设有固定连接杆212，活塞207上端开设有固定孔213，固定连接杆212穿过活塞安装孔306，固定连接杆212与活塞安装孔306活动连接，固定连接杆212插在固定孔213内，通过锁紧手轮210将机头1和活塞207连接成一整体，使机头1在运动过程中与活塞207始终保持同步，同时消除连接部位的间隙，保证机械结构的稳定，防止设备抖动，使实验数据更加精准。进一步所述机头3还包括固定杆309，传感器安装孔307的孔壁上开设有条形台阶孔310，传感器套303上开设有连接孔311，固定杆309穿过条形台阶孔310，固定杆309连接在连接孔311内，固定杆309上设有凸台312，凸台312与条形台阶孔310上的台阶Ⅲ313表面贴合，通过固定杆309将位移传感器304和传感器套303固定在机头1上，使位移传感器304和机头1连接成为一体，增加了测量数据的准确性和稳定性，同时可通过固定杆309在条形台阶孔310内的上下移动，实现对位移传感器304的上下位置的调整。所述活塞装置2还包括导向柱214，导向柱214连接在丝杠204下端，导向柱214设置在导向孔104内，导向柱214与外缘与导向孔104内壁贴合，导向柱214与导向孔104相互配合，为活塞装置2的升降提供导向作用，增加机械结构的稳定性。因为材料表面不可能为完全平整的平面，表面会有微小的凹凸不平，因此通过本发明即可准确的测量到材料表面的平面性能曲线，由图9可看出本发明在表面粗糙度性能实验时位移变化的曲线，本发明旨在通过精准的位移变化曲线结合其它测量的数据，即可完成多种材料表面性能实现的目的。使用时，将本发明安装至带有一种材料表面性能试验用的测力机头（以下简称测力机头）的材料表面性能试验仪上，此时机头1在测力机头上方，通过上下调整机头的位置，使接触头308与测力机头接触，被测试件在材料表面性能试验仪上与测力机头相接触并且相对运动，从而将垂直方向的微小距离波动传递至位移传感器304，进而完成实验数据的采集，通过以上方法即可完成图层厚度、表面粗糙度、材料磨损量、弹性模量等相关实验。

权利要求：1.一种材料表面性能试验用的台阶仪组件，其特征在于：包括机架（1）、活塞装置（2）和机头（3），活塞装置（2）纵向布设，活塞装置（2）连接机架（1）和机头（3），机架（1）连接在材料表面性能试验仪机座上。2.根据权利要求1所述的一种材料表面性能试验用的台阶仪组件，其特征在于：所述机架（1）包括连接部（101）和活塞安装部（102），连接部（101）设置在活塞安装部（102）下方，活塞安装部（102）内开设有安装孔（103）和导向孔（104），导向孔（104）设置在安装孔下端，安装孔（103）和导向孔（104）之间设有台阶Ⅰ（105），活塞装置（2）设置在安装孔（103）和导向孔（104）内，连接部（101）连接在材料表面性能试验仪机座上。3.根据权利要求2所述的一种材料表面性能试验用的台阶仪组件，其特征在于：所述安装孔（103）内设有台阶Ⅱ（109），台阶Ⅱ（109）上方为活塞缸（106），台阶Ⅱ（109）下方为传动室（107），传动室（107）上端设有螺纹（108）。4.根据权利要求3所述的一种材料表面性能试验用的台阶仪组件，其特征在于：所述活塞装置（2）包括步进电机（201）、蜗杆（202）、涡轮（203）、丝杠（204）、轴承（205）、调整螺母（206）和活塞（207），步进电机（201）连接在机架（1）外，蜗杆（202）与步进电机（201）输出轴连接，蜗杆（202）和涡轮（203）相互啮合，涡轮（203）两端设有轴承（205），调整螺母（206）连接在螺纹（108）上，调整螺母（206）将涡轮（203）和轴承（205）固定在传动室（107）内，涡轮（203）中心开设有螺纹通孔（208），丝杠（204）与螺纹通孔（208）活动连接，丝杠（204）下端设置在导向孔（104）内，丝杠（204）上端连接活塞（207），活塞（207）设置在活塞缸（106）内，活塞（207）上部伸出机架（1），活塞（207）上端与机头（3）连接。5.根据权利要求1所述的一种材料表面性能试验用的台阶仪组件，其特征在于：所述机头（3）包括机头体（301）、盖（302）、传感器套（303）、位移传感器（304）和限位套（305），机头体（301）下端设有活塞安装孔（306），活塞装置（2）连接在活塞安装孔（306）内，机头体（301）右端开设有传感器安装孔（307），传感器安装孔（307）两端设有螺纹，限位套（305）连接在传感器安装孔（307）下端螺纹上，传感器套（303）设置在传感器安装孔（307）内，位移传感器（304）设置在传感器套（303）内，位移传感器（304）的接触头（308）穿过传感器套（303），接触头（308）伸出限位套（305），盖（302）连接在传感器安装孔（307）上端螺纹上，所述位移传感器（304）的型号为：京海泉牌GA0.2型高精度位移传感器。6.根据权利要求5所述的一种材料表面性能试验用的台阶仪组件，其特征在于：所述活塞装置（2）还包括丁字键（209），活塞缸（106）内开设有孔（110），丁字键（209）连接在孔（110）内，活塞（207）外缘开设有扇形凹槽（211），扇形凹槽（211）设置在活塞（207）下部，丁字键（209）设置在扇形凹槽（211）和活塞缸（106）之间。7.据权利要求6所述的一种材料表面性能试验用的台阶仪组件，其特征在于：所述活塞装置（2）还包括锁紧手轮（210），锁紧手轮（210）设有固定连接杆（212），活塞（207）上端开设有固定孔（213），固定连接杆（212）穿过活塞安装孔（306），固定连接杆（212）与活塞安装孔（306）活动连接，固定连接杆（212）插在固定孔（213）内。8.根据权利要求5所述的一种材料表面性能试验用的台阶仪组件，其特征在于：所述机头（3）还包括固定杆（309），传感器安装孔（307）的孔壁上开设有条形台阶孔（310），传感器套（303）上开设有连接孔（311），固定杆（309）穿过条形台阶孔（310），固定杆（309）连接在连接孔（311）内，固定杆（309）上设有凸台（312），凸台（312）与条形台阶孔（310）上的台阶Ⅲ（313）表面贴合。9.根据权利要求5所述的一种材料表面性能试验用的台阶仪组件，其特征在于：所述活塞装置（2）还包括导向柱（214），导向柱（214）连接在丝杠（204）下端，导向柱（214）设置在导向孔（104）内，导向柱（214）外缘与导向孔（104）内壁贴合。

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