机头移动式维氏硬度计技术领域
本发明涉及一种材料硬度检测设备，特别是涉及一种机头移动式维氏硬度计。
背景技术
在我国材料维氏硬度检测中所使用的硬度计，都是被检测件放在下工作台上，工
作台安装在下端的升降丝杠上，由于丝杠直径比较小，工作台不可能很大，因此用户在检测
较大零件的材料维氏硬度时无法进行检测。
在维氏硬度的检测中，要对维氏硬度计打出的压痕尺寸进行测量，在测量过程中，
压痕最大的放大倍数400倍。由于丝杠与丝杠套间存在滑动间隙，在被检测压痕放大400倍
时，压痕偏离检测中心，造成检测误差，直接影响维氏硬度的检测精度。
发明内容
本发明是发明人基于以下事实作出的：相关技术中的维氏硬度计，机头都是固定
的，工作台通过下端的升降丝杠实现升级，以在被测件上进行检测。由于升级丝杠的直径比
较小，工作台不可能很大，因此只能对较小的被测件进行硬度检测，而用户在检测较大零件
的材料维氏硬度时无法进行检测。
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
为此，本发明的一个目的在于提出一种工作平台固定而机头可移动的机头移动式
维氏硬度计。
根据本发明实施例的一种机头移动式维氏硬度计，包括：
机架；
工作平台，所述工作平台设在所述机架上；
竖直滑轨，所述竖直滑轨设在所述机架上；
机头，所述机头可上下移动地与所述竖直滑轨相连；
第一驱动机构，所述第一驱动机构与所述机头相连以驱动所述机头上下移动。
有利地，所述第一驱动机构包括第一电机和第一滚珠丝杆，所述第一滚珠丝杠的
一端与所述第一电机相连且所述第一滚珠丝杠的另一端与所述机头相连。
有利地，所述第一电机为伺服电机。
有利地，所述机头包括：
安装平台，所述安装平台可上下移动地设在所述竖直滑轨上且与所述第一滚珠丝杠的
另一端与所述安装平台相连；
转塔，所述转塔设在所述安装平台的下面并以竖直方向为轴线可转动；
压头和镜头，所述压头和所述镜头中心对称地设在所述转塔上；
第二驱动机构，所述第二驱动机构与所述安装平台相连以选择性地驱动所述压头上下
移动；
目镜，所述目镜与所述安装平台相连以选择性地与所述镜头相连。
有利地，所述第二驱动机构包括第二电机和第二滚珠丝杠，所述第二电机安装在
所述安装平台上，所述第二滚珠丝杠的一端与所述第二电机相连且所述第二滚珠丝杠的另
一端与所述压头相连。
有利地，所述机头还包括压力传感器，所述压力传感器设在所述压头的上端。
有利地，所述竖直滑轨为平行设置的两个。
当采用根据本发明实施例的机头移动式维氏硬度计进行硬度检测时，被检测件与
压头的间隙是由机头上下移动完成的。由于去除了丝杠升降系统，因此，工作平台面积增
大，承载能力很强。用户在完成较大体积和重量的被检测件的维氏硬度的检测中能够顺利
完成。由于机头的上下移动是沿着两个高精度滑轨运动的，客服了丝杠系统配合精度效低，
工艺难度较大的问题，大幅度地提高了维氏硬度的检测精度。由于高精度直线滑轨是制式
产品，市场获取容易，维氏硬度的工艺更容易保证。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变
得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
图1是根据本发明一个实施例的一种机头移动式维氏硬度计的示意图；
图2是图1中A的局部放大示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终
相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附
图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
下面参考附图来详细描述根据本发明实施例的一种机头移动式维氏硬度计。
如图1和图2所示，根据本发明实施例的一种机头移动式维氏硬度计，包括：机架
100，工作平台200，竖直滑轨300，机头，第一驱动机构，
具体地说，工作平台200设在机架100上。
竖直滑轨300设在机架100上。有利地，竖直滑轨300可以为平行设置的两个。
所述机头可上下移动地与竖直滑轨300相连。
所述第一驱动机构与所述机头相连以驱动所述机头上下移动。有利地，所述第一
驱动机构包括第一电机510和第一滚珠丝杆520，第一滚珠丝杠520的一端与第一电机510相
连且第一滚珠丝杠520的另一端与所述机头相连。有利地，第一电机510可以为伺服电机。
有利地，所述机头包括：安装平台410，转塔420，压头430，镜头440，第二驱动机构，
目镜460。
安装平台410可上下移动地设在竖直滑轨300上且与第一滚珠丝杠520的另一端与
安装平台410相连。
转塔420设在安装平台410的下面并以竖直方向为轴线可转动。
压头430和镜头440中心对称地设在转塔420上。
所述第二驱动机构与安装平台410相连以选择性地驱动压头430上下移动。
目镜460与安装平台410相连以选择性地与镜头440相连。
这里需要说明的是，为了保证被测件600表面的检测点一致，因此压头430和镜头
440中心对称地设在转塔420上。当需要对被测件600进行观察时，则转动转塔420以使镜头
440位于被测件600表面的检测点上面，此时目镜460与镜头440相连，用户可以对被测件600
表面的检测点进行观察。而当需要进行压痕测试时，则转动转塔420以使压头430位于被测
件600表面的检测点上面，所述第二驱动机构可以驱动压头430在被测件600表面的检测点
压出压痕。
有利地，所述第二驱动机构包括第二电机451和第二滚珠丝杠452，第二电机451安
装在安装平台410上，第二滚珠丝杠452的一端与第二电机451相连且第二滚珠丝杠452的另
一端与压头430相连。有利地，所述机头还包括压力传感器470，压力传感器470设在压头430
的上端。
下面介绍根据本发明实施例的机头移动式维氏硬度计进行硬度检测的工作过程。
将被测件600放到工作平台200，使被测件600的检测点对准镜头440。启动第一电
机510使所述机头下降。当镜头440靠近被测件600时，操作人员可以通过目镜460观察被测
件600表面的清晰度。通过控制机头的升降，选择通过目镜460观测到的最清晰的图像，第一
电机510停机。然后转塔420转动，将压头430与镜头440互换位置，使压头430对准被测件600
的检测点。启动第二电机451，带动第二滚珠丝杠452沿其中心轴旋转并下移，下压到压力传
感器470和压头430，对被测件600表面的检测点施加作用力。当压力传感器470检测到预定
力值时，第二电机451停机，保持上述预定力值预定时间。第二电机451反向转动以使压头
430抬升至初始位置后停机，转动转塔使镜头440旋转到被测件600的检测点，操作人员（或
者相机）观察和测量压痕的大小，以获取该次硬度检测的硬度值。最后第一电机510反向转
动，使机头抬升至初始位置。
当采用根据本发明实施例的机头移动式维氏硬度计进行硬度检测时，被检测件与
压头的间隙是由机头上下移动完成的。由于去除了丝杠升降系统，因此，工作平台面积增
大，承载能力很强。用户在完成较大体积和重量的被检测件的维氏硬度的检测中能够顺利
完成。由于机头的上下移动是沿着两个高精度滑轨运动的，客服了丝杠系统配合精度效低，
工艺难度较大的问题，大幅度地提高了维氏硬度的检测精度。由于高精度直线滑轨是制式
产品，市场获取容易，维氏硬度的工艺更容易保证。
另外需要说明的是，根据本发明实施例的机头移动式维氏硬度计，第一电机、第二
电机、转塔以及压力传感器等，均可以采用自动控制，这对于本领有技术人员来说，是可以
理解的。
本发明的有益效果在于：
由于采用直线滑轨、滚珠丝杠和伺服电机结构，实现了平稳、精准地机头上下移动调整
压头和被测件的间隙，达到了机头上下移动高精度的目的，从而可大幅度地提高维氏硬度
的检测精度。由于工作平台面积大、空间大，可放置更大体积和重量的被测件，同时在工作
平台平面可设置更大XY方向和多种专用夹具，实现维氏硬度的检测。
由于高精度直线滑轨的精度很高，机头沿直线滑轨方向做上下直线运动，在压痕
放大400倍或1000倍时，压痕在显微镜视内的位置一致，提高了维氏硬度测量压痕尺寸的精
度。
压力传感器设置在压头上方，加荷时压力传感器反馈力值可以为1:1输出，使得传
感器离职输出精度更高。
加载系统可以采用直线轴承和光杠匹配，步进电机和滚珠丝杠系统，实现了加荷
过程摩擦力最小化，加荷与卸荷更精准更平稳。
根据本发明实施例的机头移动式维氏硬度计，所采用的部件精度高、耐用性好，工
艺性好，性能稳定，故障率低，制造更快捷。
根据本发明实施例的机头移动式维氏硬度计，测量精准、高效、耐用、实用性广，使
用范围广，偏差小，精度更高，工艺优良，外形美观。用户操作方便，使用寿命长，适用于批量
生产，是一种精准高效的维氏硬度计。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、
“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时
针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或
位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必
须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性
或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者
隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另
有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等
术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连
接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内
部的连通或两个元件的相互作用关系。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发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征 “上”或“下”可以
是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在
第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示
第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第
一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、 “示例”、“具体示
例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特
点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不
必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任
一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技
术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结
合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例
性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述
实施例进行变化、修改、替换和变型。