УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТОЛЩИНЫ Советский патент 1973 года по МПК G01B7/06 

1

Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники.

Известные устройства для измерения толщины электропроводных .слоев и покрытий термоэлектрическим спОСОбом содержат горячий и два холодных наконечника, набор эталонов и измерительный прибо.р. Однако такие устройства дают или только качественную оценку поверхностного слоя или требуют применения эталонных образцов, кроме того, область ИХ применения ограничена контролем только одного конкретного вида диффузионного слоя или металлического покрытия.

Предлагаемое устройство снабжено механизмом перемещения нагреваемого наконечника, выполненным в виде неподвижной станины, подвижной станины, на которой закреплены нагреватель и нагреваемый наконечник и которая установлена с возможностью возВратно-ПОстунательного перемещения вдоль вертикальной оси, и столиком, установленным с возможностью поворота вокруг вертикальной оси, на котором размещены холодные наконечники.

На фиг. 1 показана кинематическая схема термоэлектрического нрибора; на фиг. 2 - то же, принципиальная схема устройства.

Все узлы термоэлектрического прибора расположены на основании 1. Нагреваемый наконечник 2, изготовленный из твердого сплава

9

мало подверженнсго пнзкотемпературному отпуску, установлен внутри нагревателя 3, закрепленном на подвижной станине 4. Последняя соединена с промежуточной направляющей 5, которая в свою очередь соединена с неподвижной станиной 6. Станина 6 жестко закреплена на основании /. Внутри станины 6 установлен микровннт 7, а на станине 4 - микровинт S, стопор 9. Микровинт 7 сообщен через мягкую муфту 10 с вы.ходным валом редуктора однофазного синхронного электродвигателя //, который осуществляет автоматическое перемещение нагреваемого наконечника.

Контролируемый образец 12 устанавливают в зажиме 13 и закрепляют винтом 14 так, чтобы обеспечивался электрический контакт образца 12 с .холодными наконечниками 15 и 16. Зажим 13 установлен на подвижном столике 17, который жестко закреплен на оси 18. Ось 18 установлена в подщинниках 19 и 20, в которых она может вращаться без люфта при весьма малом трении. Ниже столика 17 на оси 18 закреплен блок 21, который охвачен пружиной 22. Один конец этой пружины закреплен: на блоке 21, а другой - на подвижной рейке 23, находящейся в направляющей 24 с фиксатором 25.

На наиравляющей 5 закреплена вертикально расположенная иланка 26, у верхнего

и нижнего конца которой установлены концевые выключатели 27 и 28. На уровне столика П расположен концевой выключатель 29.

От нагреваемого нако,нечника сделан вывод- элемент сравнения 30. От холодных наконечников также сделан вывод 31. К выводам 30 и 31 подключен вход самопишущего потенциометра 32. Самопишущий цотенциометр служит для ненрерывной записи термоэлектрической кривой распределения диффундирующего элемента или материала металлического покрытия по сечению образца. С этой целью верхний предел измерения потенциометра 32 уменьшен до одного м.нлливольта.

Для питания нагревателя электродвигателя 11 и цепей управления служит силовой трансформатор 33, который подключен к внешней питаюшей сети 220 в 50 гц своими выводами 34 и 55. В цепь питания нагревателя 3 включено регули1ровочное сопротивление 36, с помощью которого регулируется температура нагреваемого наконечника. Контроль за разностью темиературы между нагреваемым наконечником и образцом 12 осуществляется с поамощью дифференциальной термопары 37, которая подключена к милливольтметру 38. Оди.н спай термопары помещен в нагреваемый наконечник, а другой - в холодный накопеч ник J6, который имеет температуру образца J2.

Для ручной остановки электродвигателя 11 служит выключатель 39, а для ручной остановки электромотора привода диаграммы самопишущего потенциометра - выключатель 40. Для автоматической установки этих двигателей служит реле 41, контактные группы 42 и 43 которого включены в разрыв цепей питалия электродвигателя 11 и электромотора привода диаграммы, установленного внутри потенциометра 32 и соединенного с выключателем 40 к контактной группой 43 через зажимы 44 и 45, размещенные на корпусе потенциометра 32. Реверсивное переключение электродвигателя 11 производится контактными группами 46 и 47 реле 48. Кнонка 49 включена в разрыв цепи питания обмоткн реле 41 и служит для одновремениого включения привода горячего электрода (электродвигатель //) и нривода диаграммы.

Устройство работает следующим образом.

Образец 12 закрепляется в зажиме 13. Коптролирземая поверхность образца должна быть зачищена на мелком наждачиом круге. Нагреваемый наконечник нагревают до иужной температуры (около 180° С). При вращении микрови,нта 8 осуществляется перемещение станины 4 относительно направляющей 5 в вертикальном направлении. Микровинтом 8 острие нагреваемого наконечника устанавливают на уровне интересующей области контролируемой поверхности образца, после чего микрознвт 8 стонорится стопором 9. Образец вводят в соприкосновение с острием нагреваемого наконечника путем поворота столика 17. Зажим с образцом укреплен па столике 17 на некотором расстоянии от места крепления оси 18 к столику 17 так, что, регулируя рейкой 23 натяжение пружины 22, можно менять силу

прижатия образца 12 к острию niai peBaeMoro наконечника. Устаиовив необходимое прил атие образца к нагреваемому наконечлику, рейку 23 фиксируют фиксатором 25. Этим заканчивается подготовка установки к работе.

Нажатием кнопки 49 обесточивают реле 41 и через замкнувшиеся контактные группы 42 и 43 подается напряжение ва электродвигатель 11 и на электромотор привода диаграммы. Электродвигатель 11 через гибкую муфту

10 вращает микровинт 7 по часовой стрелке, при этом промежуточная направляющая и подвижная Сталина перемещаются вертикально вверх как одно целое, так как микровилт 8 застопорен стпором 9. Так как нагреваемый

наконечник с нагревателем жестко скреплены с подвижной станиной, то он тоже равномерно перемещается вверх, скользя своим острием по контролируемой поверхности образца. Соотношение между скоростью перемещения

нагреваемого наконечника и скоростью движения диаграммы самопишущего потенциометра выбирают таким, чтобы записанная иа диаграмму термоэлектрическая кривая имела размеры, удобные для ее рассмотрения и измерения. На диаграмму записывается тэдс, которая возникает в термоцепи образец - элемент сравнения 30 при движении острия нагреваемого наконечника по образцу. Все изменения состава и структуры образца, находящиеся

Hia пути движения острия нагреваемого наконечника, отражаются на термоэлектрической кривой, записаниой иа диалр-амму, что позволяет судить о глубине металлических покрытий и диффузиоииых слоев контролируемых

образцов.

После прохождения нагреваемым наконечником определенного расстояния планка 2(5 замыкает верхний выключатель 27. Первоначальная установка нагреваемого наконечника по отношению к образцу делается такой, чтобы выключатель 27 замыкался уже после схода острия нагреваемого наконечника с контролируемой поверхности образца. При замыкании выключателя 27 на реле 41

подается напряжеН|Ие. Ранее реле 41 было обесточено, так как нижний выключатель 28 размыкался сразу же после начала движения нагреваемого наконечника вверх. Когда на реле 41 подается питание, его контактные группы 42 и 43 размыкаются и разрывается цепь питания электродвигателя 11 и цепь питания электромотора привода диаграммы. Движение нагреваемого наконечника и диаграммы прекращается.

Предмет изобретения

Устройство для измерения толщины электропроводных слоев и покрытий термоэлектрическим способом, содержащее нагреваемый и два холодных наконечника, нагреватель и .измер|Ительный прибор, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и упрощения процесса контроля, оно снабжено механизмом перемещения нагреваемого лакопечвика, выполненным в ниде .неподвижной станины, подвижлой

ставины, на которой закреплены нагреватель и Н1агреваемый наконечник н которая установлена с возможностью возвратно-поступательного перемещения вдоль вертикальной оси, и столиком, установленным с возможностью поворота вокруг вертикальной оси, на котором размещены холодные наконечники.

pAA-VV V-« | i

L./vV4/ /4/v.--

-./vVWVv- I I I JJ

.

(VWSAAvAiri I 4WVvAA j |V/vV /%V T

k-,