Профилометр Советский патент 1992 года по МПК G01B7/34 

(Л

С

Изобретение относится к измерительной технике, Цель - повышение точности профилометра за счет исключения влияния на результаты измерений волнистости контролируемой поверхности, Это достигается за счет того, что в профилометр, содержащий стержень, имеющий игольчатый контактный наконечник, введены подвесы с широкой опорой. К упругим подвесам припаяны два пьезокварцевых резонатора. При огибании профиля контролируемой поверхности опора и наконечник под влиянием ее волнистости смещаются одинаково, что однако не приводит к пЪявИению сигнала на выходе измерительной схемы, частота выходного сигнала которой зависит от расстояния между резонаторами и электродами. Такое изменение расстояний между ж ми будет обусловлено перемещениями только наконечника при огибании им микронеровностей поверхности. 2 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения шероховатости поверхностей.

Известны измерительные преобразователи профилометра, имеющие опору, закрепленную на корпусе датчика и иглу, ощупывающую неровности поверхности с целью последующего преобразования движения этой иглы в электрический сигнал.

Выходной сигнал этих датчиков существенно искажен макрорельефом профиля.

Известный измерительный преобразователь с пьезокварцевым элементом имеет корпус с основанием, на котором консольно закреплен стержень с контактным наконечником, выполненным в виде иглы на конце, и расположенными на нем подвижными электродами, размещенными в зазоре между неподвижными резнаторами пьезоквар- цевого измерительного преобразователя перемещений.

Использование этого измерительного преобразователя в качестве профилометра приводит к тому, что в составе его выходного сигнала будет присутствовать информацию не только о микронеровностях профиля, но и информация о волнистости, геометрии профиля, непараллельности образующей профиля и направляющей протяжки датчика. Причем в количественном соотношении эти составляющие могут превосходить составляющую выходного сигнала, определяющую параметры шероховатости.

Целью изобретения является повышение точности измерения параметров шероховатости за счет исключения из выходного сигнала профилометра составляющих, не определяющих микрорельеф профиля, например волнистости.

Указанная цель достигается тем, что профилометр, содержащий корпус с кварце-.

XI

сл ел о

W

ю

вым основанием, консольно закрепленный на основании стержень с игольчатым контактным наконечником, пару параллельно установленных пьезокварцевых резонатор- ных пластин с односторонней металлизацией и пару электродов, размещенных между пластинами и закрепленных на стержне, снабжен двумя упругими подвесами, закрепленными одними концами на основании, и цилиндрической опорой, закрепленной на их других концах, а пьезокварцевые пластины закреплены на соответствующих подвесах.

На фиг. 1 изображен профилометр, сечение; на фиг.2 - то же, вид сверху.

Профилометр имеет кварцевое основание 1, к которому приварены кварцевый стержень 2 и кварцевые упругие подвесы 3. На стержне с помощью сварки закреплена кварцевая пластина 4, на которую нанесены металлические электроды 5. На конце стержня находится контактный наконечник 6, выполненный в виде иглы. К упругим подвесам припаяны два пьезокварцевых резонатора 7, а другой конец упругих подвесов несет опору 8. Основание приклеено к корпусу 9 с хвостовиком 10. С целью предохранения кварцевых узлов от механических воздействий, они установленные в кожухе 11, на котором закрепляется крышка 12.

Профилометр работает следующим образом.

Устройство протяжки за хвостовик 10 перемещает датчик вдоль образующей поверхности детали. При этом опора 8 и игольчатый контактный наконечник 6 скользят по исследуемой поверхности, причем опора огибает образующую поверхности, а наконечник - образующую микропрофиля. Это движение опоры и наконечника вызывает деформацию изгиба стержня 2 и упругих подвесов 3, за счет которой происходит взаимное перемещение электродов 5 и резонаторов 7, вызывающее изменение воздушных зазоров между поверхностями электродов 5 и резонаторов 7, включенных в дифференциальную электрическую схему. Пропорционально величине изменения воздушных зазоров на выходе профилометра формируется выходной сигнал в виде частоты электрических колебаний.

Вследствие существенного различия в площадях контакта опоры и игольчатого контактного наконечника с исследуемой поверхностью вертикальные перемещения опоры соответствуют следующей величине

Ноп Нв + Н & где Нв - высота волнистости;

Н а - величина вертикального перемещения, связанная с наклоном профиля детали и с наклоном направляющей протяжки, вертикальные перемещения контактного наконечника - величине

Нк Нв+ HG+ HR,

где HR - высота шероховатости.

Вследствие того, что опора через упругий подвес связана с резонаторами, то они получают вертикальное перемещение Yp

Yp - КуНоп,

где Ку - коэффициент передачи упругого подвеса,

Соответствующее отклонение Y3 подвижных электродов, вызванное движением игольчатого контактного наконечника, может быть представлено как

УЭ КсНк,

где Кс - коэффициент передачи стержня.

Резонаторы и подвижные электроды включены в схему пьезокварцевого измерительного преобразователя, выходной сигнал которого имеет следующий вид

AY,

где Дf - частотный выходной сигнал пьезокварцевого измерительного преобразователя;

Kf - коэффициент передачи пьезокварцевого измерительного преобразователя;

AY - перемещение подвижных электродов относительно резонаторов.

При условии, что Ку Кс К, перемещение Y будет определяться следующим образом

AY Y3-YP KHR.

Таким образом, из выходного сигнала профилометра исключаются величины не связанные с параметрами шероховатости.

Проведенные экспериментальные исследования подтверждают отсутствие в выходном сигнале профилометра информации о макронеровностях.

Формула изобретения Профилометр, содержащий корпус с кварцевым основанием, консольно закреп- леняый на основании стержень с игольчатым контактным наконечником, пару параллельно установленных пьезокварцевых резонаторных пластин с односторонней металлизацией и пару электродов, размещенных между пластинами и закрепленных на стержне, отличаю щи и с я

метра составляющих, не определяющих микрорельеф профиля, он снабжен двумя упругими подвесами, закрепленными одними концами на основании/и цилиндричетем, что, с целью повышения точности измё- 5 ской опорой, закреплённой на их других рения параметров шероховатости за счет; концах, а пьезокварцевыё пластины закреп- исключения из выходного сигнала профиль- лены на соответствующих подвесах.

/////////////&

)

У// ////////.

ХУЧУ

метра составляющих, не определяющих микрорельеф профиля, он снабжен двумя упругими подвесами, закрепленными одними концами на основании/и цилиндриче 7 2

I i

S

ХУЧУХХ