[实用新型]具有真空防护性的变温微纳米压痕测试系统

权利要求书

1.一种具有真空防护性的变温微纳米压痕测试系统，其特征在于：包括真空室系统、Z轴方向宏动调整机构、Z轴大行程精密压入驱动单元、Z轴小行程精密压入驱动单元、位移信号检测单元、载荷信号检测单元、温度加载及检测单元和X-Y精密定位平台，其中所述真空室系统（48）为机械加载部分提供真空氛围，Z轴方向宏动调整机构装配在大理石支撑座（1）上；Z轴大行程精密压入驱动单元安装在Z轴方向宏动调整机构上，由伺服电机Ⅱ（19）、蜗杆Ⅰ、Ⅱ（22、29）、蜗轮Ⅰ、Ⅱ（23、28）及丝杠螺母Ⅱ（35）组成；Z轴小行程精密压入驱动单元装配在Z轴大行程精密压入驱动单元上，由压电叠堆（38）带动柔性铰链（37）推动其下部结构实现精密位移；位移信号检测单元通过精密微动平台（39）安装在底板Ⅱ（34）上，载荷信号检测单元串联在柔性铰链（37）与冷却管（46）之间，温度加载及检测单元固定在X-Y精密定位平台上，X-Y精密定位平台连接在大理石基座（2）上。

2.根据权利要求1所述的具有真空防护性的变温微纳米压痕测试系统，其特征在于：所述的Z轴方向宏动调整机构包括伺服电机Ⅰ（27）、电机法兰Ⅰ（30）、联轴器Ⅰ（49）、丝杠支座Ⅰ（53）、导轨滑块组Ⅰ（52）、丝杠螺母Ⅰ（51）、工作平台Ⅰ（50）和底板Ⅰ（54），其中，伺服电机Ⅰ（27）固定在电机法兰Ⅰ（30）上，通过联轴器（49）与丝杠螺母Ⅰ（51）相连接，带动工作平台Ⅰ（50）实现Z轴方向运动，所述Z轴大行程精密压入驱动单元安装在工作平台Ⅰ（50）上，实现压痕模块的宏动调整。

3.根据权利要求1所述的具有真空防护性的变温微纳米压痕测试系统，其特征在于：所述的Z轴大行程精密压入驱动单元包括伺服电机Ⅱ（19）、电机法兰Ⅱ（21）、蜗杆Ⅰ、Ⅱ（22、29）、蜗轮Ⅰ、Ⅱ（23、28）、蜗杆轴（26）、轴承座Ⅰ、Ⅱ（25、31）、轴承Ⅰ、Ⅱ（24、32）、丝杠支座Ⅱ（33）、丝杠螺母Ⅱ（35）、导轨滑块组Ⅱ（20）、工作平台Ⅱ（36）和底板Ⅱ（34），伺服电机Ⅱ（19）通过两级蜗轮蜗杆传动机构，带动丝杠螺母Ⅱ（35），实现大减速比，带动工作平台Ⅱ（36）实现Z轴精密压入驱动。

4.根据权利要求1所述的具有真空防护性的变温微纳米压痕测试系统，其特征在于：所述的Z轴小行程精密压入驱动单元包括柔性铰链（37）、压电叠堆（38），柔性铰链（37）安装在工作平台Ⅱ（36）上，压电叠堆（38）安装于柔性铰链（37）内部的凹槽中，压电叠堆（38）在电压信号控制下输出位移，带动柔性铰链（37）运动，实现Z轴方向上小行程精密压入驱动。

5.根据权利要求1所述的具有真空防护性的变温微纳米压痕测试系统，其特征在于：所述的位移信号检测单元包括位移测量臂（45）、位移传感器（43）、位移传感器夹持器（42）、连接件Ⅰ、Ⅱ（40、41）和精密微动平台（39），其中，精密微动平台（39）安装在底板Ⅱ（34）上，用以调整位移传感器（43）和位移测量臂（45）的间距。

6.根据权利要求1所述的具有真空防护性的变温微纳米压痕测试系统，其特征在于：所述的载荷信号检测单元包括力传感器（44），其串联在冷却管（46）和柔性铰链（37）之间，实现压入载荷的检测。

7.根据权利要求1所述的具有真空防护性的变温微纳米压痕测试系统，其特征在于：所述的温度加载及检测单元包括加热台底座（15）、供电线缆（16）、热电偶（17）、加热台（55）、隔热套（56）和盖板（18），实现温度场加载、温度检测与冷却隔热。

8.根据权利要求1所述的具有真空防护性的变温微纳米压痕测试系统，其特征在于：所述的X-Y精密定位平台包括伺服电机Ⅲ、Ⅳ（12、59）、床头座Ⅰ、Ⅱ（10、57）、电机法兰Ⅲ、Ⅳ（13、60）、丝杠支座Ⅲ、Ⅳ（14、61）、联轴器Ⅱ、Ⅲ（11、58）、底板Ⅲ、Ⅳ（3、6）、丝杠螺母Ⅲ、Ⅳ（5、8），导轨滑块组Ⅲ、Ⅳ（4、7）、工作平台Ⅲ（9），其中，伺服电机Ⅲ、Ⅳ（12、59）通过螺钉连接到电机法兰Ⅲ、Ⅳ（13、60）上，进而通过床头座Ⅰ、Ⅱ（10、57）与底板Ⅲ、Ⅳ（3、6）连接，伺服电机Ⅲ、Ⅳ（12、59）通过联轴器Ⅱ、Ⅲ（11、58）带动丝杠螺母Ⅲ、Ⅳ（5、8）运动，将旋转运动转化为直线位移进给，两部分交叉垂直布置，最终实现工作平台Ⅲ（9）的X-Y向精密定位。