CN109682673A - 一种材料表面性能试验用的台阶仪组件 - Google Patents
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Abstract
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。
Description
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。
Claims (9)
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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