Твердомер Советский патент 1987 года по МПК G01N3/40 

113

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к устройствам для измерения твердости материалов, преимущественно на измерительных роботах, обрабатывающих.центрах и координатно-измерительных машинах.

Цель изобретения - повышение производительности измерений за счет оценки твердости по изменению сдвига фаз между возбуждающей силой и смещением, что сокращает время измерения.

На чертеже изображена схема твердомера.

Твердомер содержит корпус 1, внутри которого размещен многоступенчатый стержень 2 со сферическим или коническим инден тором 3с, Своей направляющей поверхностью стержень 2 опирается на фланец 4 корпуса 1. Для прижатия направляющей поверхности к фланцу 4 служит пружина 5 На ступени стержня 2 большего диаметра закреплен пьезоэлемент, выполненный в виде полого цилиндра 6 с радиальной поляризацией и являющийся общим для пьезоэлектрических вибровозбудителя и и приемника. Внутри цилиндра 6 размещен один заземленный электрод, являющийся общим, а снаружи два: электрод 7 пьезоэлектрического возбудителя и электрод 8 пьезоэлектрического приемника. Твердомер содержит также генератор 9 высокочастотных колебаний, выход которого соединен с электродом 7 пьезоэлектрического возбудителя, фазометр 10, входы которого соединены с электродами 7 и 8 пьезоэлектрических возбудителя и приемника, и блок 11 управления, первьш выход которого соединен с управляющим входом генератора 9. Вторые вход и выход блока 11 управления соединены с приводом 12.

Твердомер работает следующим образом.

С блока 11 управления подается сигнал на генератор 9, включающий его на режим работы с малой амплитудой. Величина сигнала с генератора 9 должна быть, достаточна для четкой работы фазометра 10. Частота генератора должна соответствовать частоте первой формы собственных колебаний стержня 2. Благодаря высокой добротности стержня, сдвиг фаз, измеряемый фазометром 10, близок к Т/2. Одновременно с блока 1 управления подает62

ся сигнал на привод 12. Происходит, приближение твердомера к измеряемой поверхности. В момент касания инден- тора измеряемой поверхности резко

снижается добротность стержня и, следовательно, изменяется фаз между питающим напряжением и сигналом с пьезоэлектрического приемника. Сиг- нал об изменении фаз регистрируется

фазометром 10 и подается на блок 11 управления. По этому сигналу блок 11 управления отключает генератор 9 и подает команду на перемещение привода на величину ДХ. При этом индентор

3 прижимается к исследуемой поверхности с силой ЛХ С (с - жесткость пружины 5). Сигнал об окончании перемещения поступает с привода 12 на блок 11 управления, который включает

генератор 9 в режим измерений с номинальной амплитудой. В этом режиме фазометр Ю измеряет сдвиг фаз между сигналом с пьезоэлектрического приемника, регистрирующего колебания

стержня 2, и возбуждающим напряжением с генератора 9. Изменение этого сдвига фаз относительно IT/2 служит критерием для оценки твердости. Зависимость сдвиг фаз - твердость определяется экспериментально по образцам с известной твердостью.

Оценка твердости по измерению сдвига фаз между возбуждающей силой и смещением значительно сокращает время

проведения измерений твердости, так как отпадает необходимость снятия частотной характеристики колебательной системы контакт - твердомер.Кроме того, работа твердомера по программе, задаваемой блоком управления, позволяет при необходимости автоматизировать процесс измерения, а ударное взаимодействие индентора и измеряемой поверхности исключает ее повреждение и позволяет проводить измерения при их взаимном перемещении.

Формула изобретения

Твердомер, содержащий корпус,стержень с индентором, установленные на стержне пьезоэлектрические возбудитель и приемник, каждый из которых выполнен в виде пьезоэлемента, представляющего собой пластину, и двух электродов, и генератор высокочастотных колебаний, отличающий- с я тем, что, с целью повьпиения производительности измерений, он снабжен

313106864

пружиной, предназначенной для взаи-ких возбудителя и приемника, внутри

модействия с корпусом и стержнем,цилиндра размещен один зазенпениый

выполненным ступенчатым, фазометром,электрод, также являющийся общим,

один из входов которого соединен са снаружи - другой, вьтолненный из

выходом генератора, и блоком управле- 5Двух частей, установленных в осевом

ния, первый выход которого соединеннаправлении, одна из которых соединес управляющим входом генератора, ана с выходом генератора, а другая пьезозлемент выполнен в виде пологос вторым входом фазометра,, выход коцилиндра с радиальной поляризацией иторого соединен с входом блока упявляется общим для пьезозлектричес- Оравления.

Составитель А. Паникленко Редактор К. Волощук Техред М.ХоданичКорректор А. Тяско

Заказ 1883/39 Тираж 777Подписное

ВНИШШ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб, д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к устройствам для измерения твердости материалов. Цель изобретения - повьппение Г I t I производительности измерений за счет оценки твердости по изменению сдвига фаз между возбуждающей силой и смеще нием, что сокращает время измерений. Твердомер содержит корпус 1, внутри которого размещен многоступенчатый стержень 2 с индентором. На ступени большего диаметра закреплены пьезоэлектрические возбудитель и приемник, выполненные в виде общего цилиндрического пьезоэлемента, имеющего общий электрод внутри и раздельные электроды - возбуждающий 8 и приемный 7 - снаружи. Возбуждение производится от генератора 9, измерение фазы - фазометром 10. Зависимость сдвиг фаз - твердость определяется экспериментально по образцам с изве стной твердостью. 1 ил. (О со О5 00 а