Измерительная головка для контроля твердости Советский патент 1987 года по МПК G01N3/40 

1I

Ичобреп кис iiTHDCincH i. игныт; - тельиси технике и крс.цн.ччиачсно япи измерения пиерлости мат()и,).1Г(11, преимущественно нп и мерител(,ны роботах .

Цель 11чпб 1етения - pacujupenne тех н оло г и че с к и к и о ч ч ()ж н о с те и ус т р о I l с i и а путем расширения диапатона ичмеряе- Moii величины тнерлос и .

На фиг. 1 ичоОражсна ичмеригельна головка для контрсхтя твердости; на фиг. 2 - рачреч Л-Л на фиг. 1 .

Измерител1Л ая голонка с.одержи корпус 1 и рачме1цен1н,111 к нем с воч- можностью перемещения и;1оль корпуса пьезоэлектрический преобразователь, выполнен л,Г1 в виде керамического стержня 2 постшниют о сечения, поля- ризовавнсп-о по юлщине, с жестко

закрепленным ив;,ентором К К с(ре- дине стержня 2 (в уз/ювсл плоскости при npiv;ojii H.ix ко,1 еГ1аниях на ne Boii форме KOJieHainni) niniKperuien направляющий , которыГг сноей на- праилякмце 1юверхност7)Ю опирается на нижниГг фланец 5 корпуса 1 . Лля прижатия напра)|;1ЯН1|цей поверхнос1Л1 к ф,11анцу пр ткина Ь. На поверхности стержня установлены три лект- рода. )ции кмектрод 7, распо- ложенныГ ti середине стержня 2, соединен с высокоч 1стотрнлм генерато1Н1М 8. Лва и: мерителы(ых -киектрода Ч и И),

расположенные на концах сгержня

coeдиt eны с } ходами сумматора 11. К выходку сумматора полклк1чены соеди- HeHHfiie послед(5вательно детектор 12 и индика i ор 13, nporpaj(ynpoiKiHHi.iJi в единиц. - твердости. Ин.дентор } нза- имоде11ствVOT с ис следуемым образцом 14. (ам; ичме 1ительная оловка конусной П1)И1 оединительпой частью 15 соединена с шл-о.чг.ю 16, например. Измерительного р,-бота -.ric покачан).

Измерительная 1 олонка для контрсч- ля твердости раб;угает следующим образом .

Включают генератор 8, т.е. подают на возбуждающий плектрод 7 напряжение синусоидальнстй формы, и в стержне 2 возбуждаются продольные упругие резонансные колебания первой формы типа стоячей во.пны с узлом коле()аиий в середине г-тержня тпюра расп;)еделени амплиту; npiv iCLifjHbix К(5лебаний по ;ini-i- не стержня показана на фиг . 1 справа) Из-за прямо г о 11ьсч1.1 4 Ф кч-а в измери- те.пьн1,1х :ик К гр1)дах 9 и 10 появляются

ч 0

j о

5

5

Q

0

).1, частога Koii pi)ix равна частоте колебаний генер;1ТО а 8. Расположение ичмерт ( 4bHfiix ччектродов 9 и 10 относи I e.nt.но узла ьо-и. ба1И1й стержня (ei o сере/п1ны) ciporo си.1метрично, а площади обоих измер1ггел), члектродов равны между собоГ. Это в режиме колебаний типа стоячей волны обеспечивает одинаковость как амплитуд, так и })аз iiepeMeHHijix зарядов, возникаю- щих на измерительных электродах 9 и 10 при колебаниях стержня в с нобод- ном состоянии (чпюры распределения зарядов по д.чине преобразователя покачав,I на фиг-. 1, слева: а) в случае отсутствия члектродов по длине преобразо(ателя, б) в преобразователе, члектроды KiTToporo разделены на три части: один возбуждающий электрод 7 и два измерительных электрода 9 и 10).

Но програь1ме, задалвоГ, например, от ynpa ляюIц.eй электронно-вычисли- тельнс й машины изме1зцтельно1 о робота, подают команду приводу измерите.пьного рс1бота, и вста ленная li пиноль 16 измерительная головка рьаправляется в заданную точку поверхности исследуемого образца. ИF дeнтop 3 развивает силу лХ-С, действующую на исследуемую поверхность (С - жесткость пружины 6; ЛХ - смещение индентора при соприкосновении с образцом).

Во время контакта иидентора 3 и исследуемого образца 14 режим колебаний стоячей волны нарушается, так как в преобразователе возникает бегущая волна. При этом нарушается симметрия напряжений, снимаемых с из- мерительнр.к члектродов 9 и 10, т.е. соприкосновение И1 гзывает изменение соотношения напряжений в измерительных электродах и появившееся на выходе сумматора 11 напряжение поступает через детекгор 12 на индикатор 13, програ; уированный в единицах твердости и регистрирующий зависимость напряжения от числа твердости поверхности исследуемого образца 14.

Таким об11азом, в результате использования в устройстве измеритель- 1:ой системы, имеюшей меньшую добротность, можно не снижая точности измерений, з)1ачительно расширить номенклатуру KOHTpojnjpyeMbix материалов, так как расширяется диапазон измеряемо вечичинь: твердости.

J 14

Формул ;i и 3 (1 () p e т e }i и я

Измерительная голонка для контроля тнердости, содержаиитя корпус, размещенный н нем с нозможностью переметения вдоль оси корпуса ii,e-3o- электрический преобразователь с ин- дентором на конце, пружину наг-рузки для взаимодейстнип с индентором и корпусом и соединенные последоиатель- но детектор и индикатор, о т л и - чающаяся тем, что, с целью расширения технологических нозмож//23

ностей. она снабжена сумматором, ныхол которого соединен с нходом детектора, и нысокочастотным генератором, а пьезоэлектрический преоб- разонатель выполнен в виде керамического стержня постоянного сечения, поляризованного по толщине, одного возбуждающего электрода, расположен- )Q ного в середине стержня и соединенного с выходом высокочастотного генератора, и двух измерительных электродов, расположенных на концах стержня и соединенных с входами сумматора.

Изобретение относится к испытательной технике. Цель изобретения - расширение технологических возможностей устройства за счет расширения диапазона измеряемой величины твердости. На центральный электрод пьезокерамического стержня 2 с индентором 3 на конце подается синусоидальное напряжение. Колебания концов стержня регистрируются измерительными электродами. Если инден- тор 3 свободен, эти напряжения равны. При соприкосновении индентора 3 с исследуемым материалом равенство напряжений, снимаемых с концов стержня 2, нарушается, что регистрируется с помощью сумматора 11, детектора 12 и индикатора 13. По этой величине судят о твердости исследуемого материала. 1 ил. (Л

Фиг