Профилометр

(51 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТПРИ ГКНТ СССР ЗОБРЕТЕНИЯЕТЕЛЬСТВУ"1 А К АВТОРСКОМУ СВ онный институтргеевроны, М,: Радио тромеханические кварцевого стек- , 121, 1984, ся к измерительшение точности лючения влияния волнистости кон(54) ПРОФИЛОМЕТР (57) Изобретение относит ной технике, Цель - пов профилометра за счет иск на результаты измерений Изобретение относится к измеритель- Использование этого измерительногоной технике и может быть использовано дляпреобразователя в качестве профилометраизмерения шероховатости поверхностей. приводит к тому, что в составе его выходно- аИзвестны измерительные преобразова го сигнала будет присутствовать информатели профилометра, имеющие опору, за-. - цию не только о микронеровностях ,(Лкрепленную на корпусе датчика и иглу,профиля, но и информация о волйистости;уощупывающую неровности поверхности с геометрии профиля, непараллельности обСЪцелью последующего преобразования дви-": разующей профиля и направляющей прокения этой иглы в электрический сигнал;:;тяжки датчика. Причем в количественномСАВыходной сигнал этих датчиков сущест- соотношении эти составляющие могут .1 Овенно искаженмакрорельефом профиля, превосходить составляющую выходногоИзвестный измерительный преобразо:-сигнала, определяющую параметры шерователь с пьезокварцевым элементом имеет ховатости,корпус с основанием, на котором,консольйо Целью изобретения является повыше-дзакреплен стержень с контактным накойеч- ние точности измерения параметров шероником, выполненным в виде иглы на конце, - . хОватости за счет исключения из выходногои расположенными на нем подвижнмми. сигйала профиломйтра составляющих, неэлектродами, размещенными в зазоре меж- определяющих микрорельеф профиля наду неподвижными резнаторами пьезоквар- прймер волйистОстй.цевого измерительного преобразователя Указанная цель достигается тем, чтоперемещений. профилометр, содержащий корпус с кварце-,(21) 4769421/28(56) Берлин Г.С. Механоти связь, 1984,Мельников В,Е, Элекпреобразователи на базела, М.; Машиностроение, с тролируемой поверхности, Это достигается за счет того, что в профилометр, содеркащий стержень, имеющий игольчатый контактный наконечник, - введены подвесы с широкой опорой. К упругим подвесам припаяны два пьезокварцевых резонатора, При огибании профиля контролйруемой поверхности опора и наконечник под влиянием ее волнистости смещаютсй одинаково, что однако не приводит кйояв)1 ению сигнала на выходе измерительной схемы, частота выходного сигнала которой зависит от расстояния между резонаторами и электродами. Такое изменение расстояний между ними будет обусловлено перемещениями только наконечника при огибании им микронеровностей поверхности. 2 ил,Нк = Нв+ Н у+ Ня, Ур = КуН 0 п Уэ = КсНк,Ь 1= К 1 ЛУ,ЛУ = Уэ- Ур = КНв. 45 оым основанием, консольно закрепленныйна основанйи стержень с игольчатым контактным наконечником, пару параллельноустановленных пьезокварцевых реэонаторных пластин с односторонней металлизацией и пару электродов, размещенныхмежцу пластинами и закрепленных-на стержне, снабжен двумя упругими подвесами,закрепленными одними концами на основании, и цилиндрической опорой, закрепленной на их других концах; а пьезокварцевыепластины закреплены на соответствующихподвесах.На Фиг.1 изображен профилометр, сечение; на фиг,2 - тоже, вид сверху.Профилометр имеет кварцевое основание 1, к которому приварены кварцевыйстержень 2 и кварцевые упругие подвесы 3.Настержне с помощью сварки закрепленакварцевая пластина 4, на которую нанесеныметаллические электроды 5. На конце стержня находится контактный наконечник 6,выполненный в виде"иглы, Купругим подое-:сам припаяны два пьезокварцевых резонатора 7, а другой конец упругих подвесовнесет опору 8. Основание приклеено к корпусу 9 с хвостовиком 10. С целью предохранения коарцевь 1 х узлов от механицескихвоздействий, они установленные в кожухе,11, на котором закрепляется крышка 12.Профилометр работает следующим образом,Устройство протяжки за хвостовйк 10перемещает датчик вдоль образующей поверхности детали, При этом опора 8 и игольчатый контактный наконечник 6 скользят поисследуемой поверхности, прицем опораогибает образующую поверхности, а наконечник - образующую микропрофиля. Этодвижение опоры и наконечника вызываетдеформацию изгиба стержня 2 и упругихподвесов 3, эа счет которой происходитвзаимное перемещение электродов 5 и резонаторов 7, вызывающее изменение воздушных зазоров между поверхностямиэлектродов 5 и резонаторов 7, включенныхв дифференциальную электрическую схему,Пропорционально оелицине изменения воздушных зазоров на выходе профилометраформируется выходной сигнал о виде частоты электрических колебаний,Вследствие существенного различия вплощадях контакта опоры и: игольчатогоконтактного наконечника с исследуемой пооерхностью вертикальные перемещенияопоры соответствуют следующей величине Нол = Нд 4 Н у,где Н - высота оолнистости; Н- величина вертикального перемещения, связанная с наклоном профиля детали и с наклоном направляющей протяжки, вертикальные перемещения контактного 5 наконечнйка -величине где Нв -высота шероховатьсти.Вследствие того, что опора через упругий подвес связана с резонаторами, то они получают вертикальйое перемещение Ур 1,5где Ку - коэффициент передачи упругогоподвеса,Соответствующее отклонение Уэ подвижных электродов, вызванное движением игольчатого контактного наконечника,может быть представлено как 25где Кс - коэФфициент передачи стержня.Резонаторы и подвижные электродывключейывсхему пьезокварцевого измерительного преобразователя, выходной сигнал которого имеет следующий вид где Ю - частотный. выходной сигнал пьезокварцевого измерительного преобразователя;К - коэффициент передачи пьезокварцевого измерительного преобразователя;ЬУ - перемещение подвижных электро дов Относительно резонаторовПри условии, что Ку = К, = К; перемещение У будет определяться следующим обра- зом 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 закрепленмый на основании стержень с игольчатым контактным наконечником, пару параллельно установленных пьезокварце1755039 6 Составитель Н.ВолковТехред М,Моргентал , Корректор И.Шулл Редактор О.Спе ых з 2882 Тираж; ПодписноеВНИИПИ Государственного комитЕта по изобретениям и открытиям113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 КНТ ССС Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 10 вых резонаторных пластин с односторонней металлизацией и пару электродов, размещенных между пластинами и закрепленных на стержне, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности изме- рения параметров шероховатости за счет исключения из выходного сигнала профилометра составляющих, не определяющих микрорельеф профиля, он снабжен двумя упругими подвесами, закрепленными одними концами на основании, и цилиндриче ской опорой, закрепленйой на их другихконцах, а пьезокварцевые пластины закреплены на соответствующих подвесах.