Толщиномер б. п. фридмана

(51) 4 С 0 1 В 7 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИ ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ Т СССР ТНРЫТ САНИЕ ВТОРСКОМУ ТЕЛЬСТВУ(57) Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретенияповышение производительности и расширение области применения, а такжеповышение точности измерений толщины изделий сложного профиля и обеспечение воэможности измерения толщины изделий из диамагнитньмагнитных материалов. Для э помощью измерителя перемещения,размещенного в центральной части корпуса 1, измеряют перемещение постоянного магнита 5, закрепленного на одномконце немагнитного штока 4, на другом конце которого закреплена парамагнитов 11 и 12 магнитных радиально-центрирующих осевых упоров,дру.гая пара магнитов 13 и 14 установлена соответственно в крышке 2 и корпусе 1 толщиномера у его нерабочеготорца. С помощью осевых упоров передизмерением осуществляется предварительная балансировка толщиномера,т.е. обеспечивается такое положение ферромагнитного стержня 3, прикотором показания измерителя 10 равны нулю. Перемещение постоянного магнита 5 с помощью измерителя перемещения однозначно связано с толщиной С,еизделий. 2 э.п, ф-лы, 4 ил,1 3 ВИзобретение относится к измерительной технике - к техническимсредствам для неразрушающего профильного контроля как толщины изоляцион 5ных и металлических покрытий наферромагнитных основаниях, так итолщины тонкостенных немагнитных иферромагнитных изделий.Цель изобретения - повышение производительности и расширение области применения за счет обеспечениянепрерывного следящего контроля заизменением толщины вдоль поверхностииэделия и обеспечения контроля как 15пленочных покрытий (металлических иизоляционных) на Ферромагнитных основаниях, так и тонкостенных полых,в том числе полностью замкнутых,ферромагнитных изделий. 20Кроме того целью изобретенияявляется также повышение точностиизмерений толщины изделий сложногопрофиля, за счет выполнения магнитовс концентраторами, а также возможность измерения толщины изделий издиамагнитных и парамагнитных материалов за счет использования вспомогательного магнитопроводящего элемента.На Фиг. 1 представлена конструкция толщиномера и его ориентацияотносительно контролируемого изделия при измерении толщины защитныхпленок на ферромагнитных основаниях;на Фиг. 2 - установка толщиномера наконтролируемом объекте при односторонней профильной толщинометриитонкостенных ферромагнитных изделий,не имеющих защитных покрытий; на 40фиг. 3 - взаимная ориентация толщиномера, кьнтролируемого объекта ивспомогательного ферромагнитного элемента при толщинометрии композиционных диа- и парамагнитных изделий; 45на фиг. 4 - форма чувствительныхэлементов толщиномера, предназначенных для смены основного магнита принеобходимости контроля сложнопрофильных ферро- и диамагнитных изде 50лий,Толщиномер содержит стержневойполый корпус 1 с крышкой 2 на одном из его торцов, установленной свозможностью перемещения относительно продольной оси корпуса 1, расположенные вдоль этой оси полый ферромагнитный стержень 3, немагнитный шток4 и постоянный магнит 5, установленный в центральной части корпуса 1 измеритель перемещения, выполненный в виде трех соосно установленных обмоток 6-8, охватывающих шток 4, средняя из которых 7 предназначена для подключения к стабилизированному источнику 9 переменного тока, а крайние обмотки 6 и 8 включены встречно и предназначены для подключения к измерителю 10 напряжения, два соосно размещенных магнитных радиально центрирующих осевых упора, каждый из которых выполнен в виде конического 11(12) и цилиндрического 13(14) с конусообразным отверстием магнитов, конические магниты 11 и 12 закреплены на одном конце штока 4, на другом конце которого закреплен постоянный магнит 5, а цилиндрические с конусообразными отверстиями магниты 13 и 14 закреплены соответственно в крышке 2 и в корпусе 1 у его нерабочего торца, два установленных по обе стороны от измерителя перемещения экранирующих диска 15 и 16 с центральными отверстиями и установленные в них антифрикционные направляющие втулки 17 и 18, в которых размещен шток 4, а ферромагнитный стержень 3 размещен в отверстии обмоток 6-8 измерителя перемещения и жестко связан со штоком 4.Постоянный магнит 5 выполняется сменным с концентратором 19 на его рабочем торце.Толщиномер снабжен вспомогательным магнитопроводящим элементом 20 эллипсоидной или сферической формы, предназначенным для установки в зоне измерения с противоположной стороны стенки изделия 21, На рабочем торце корпуса 1 установлен диамагнитный колпачок 22.Толщиномер функционирует следующим образом.При необходимости контроля защитных покрытий - как изоляционных, так и металлических - на ферромагнитных основаниях перед измерениями по стрелочному индикатору измерителя 10 проверяют исходную балансировку толщиномера, для чего последний вертикально устанавливают диамагнит- ным колпачком 22 на ферромагнитную пластину, поверхность которой не имеет никаких покрытий. Если показание измерителя 10 при этом равнонулю, то исходная балансировка толщиномера не нуждается в коррекции. Если показание измерителя 10 отличается от нулевого плавным вращением крышки 2 добиваются установления нулевого уровня сигнала, регистрируемого измерителем 10.При этом подвижный ферромагнитный стержень 3 находится в среднемвзвешенном положении, при котором действие силы тяжести подвижного узла, составленного элементами 5, 4, 3, 12 и 11, а также совместное действие однонаправленных с указанной силой тяжести усилия притяжения постоянного магнита 5 к упомянутой свободной от покрытия ферромагнитной пластине и действие выталкивающего осевого усилия, создаваемого магнитным радиально-центрирующим осевым упором, уравновешиваются противодействием направленной вверх осевой силы, создаваемой магнитным взаимодействием магнитов 12 и 14 нижнего осевого упора,После указанного предварительного контроля исходной балансировкч толщиномера его устанавливают внешним торцом диамагнитного колпачка 22 на исследуемом изделии 21 у подлежащего измерению участка защитного покрытия нормально к плоскости этого участка (Фиг.1).Поскольку сила взаимодействия между постоянным магнитом 5 и ферромагнитным основанием исследуемого изделия 21 имеет меньшую величину, чем сила взаимодействия магнита 5 с чистой Ферромагнитной пластиной при исходной балансировке толщиномера, когда расстояние между указанными взаимодействующими элементами является минимальным, то вследствие нарушения исходного равновесия действующих на подвижной узел толщиномера сил этот узел под действием неуравновешенной части направленного вверх выталкивающего осевого усилия магнитов 12 и 14 осевого упора смещается кверху до достижения динамического равновесного состояния, обусловленного возрастающим осевым усилием верхнего осевого упора.Перемещение вверх постоянного магнита 5 и жестко связанного с ним штока 4 с ферромагнитным стержнем 3 и магнитами 11 и 1.2 обоих магнитных осевых упоров является при определенном ферромагнитном основаниивсех контролируемых изделий однозначной функцией от толщины защитныхпокрытий, независимо от их типа -как электропроводящих в том числеполупроводниковых и металлических,так и изоляционных.При уходе в процессе измерениямагнита 5 от его предварительно установленного исходного сбалансированного состояния одновременно происходит также отклонение ферромагнитндго стержня 3 от его исходногосреднего положения в трехсекционномизмерителе перемещения.В связи с этим на его встречновключенных обмотках б и 8 формируется разностный сигнал, пропорциональ ный отклонению постоянного магнита5 от его исходного положения.Разностный сигнал со встречновключенных обмоток 6 и 8 через контактный разъем 23 поступает на вход 25 измерителя 10 напряжения, шкала стрелочного индикатора которого предварительно с помощью ферромагнитныхпластин, покрытых немагнитными защитными пленками калиброванных толщин,градуируется непосредственно в единицах контролируемого параметра (толщины).Отградуированная таким образомшкала измерителя 10 является универ-сальной и справедливой для контроля 35покрытий с различными электрофизическими и химическими свойствами.Плавно перемещая толщиномер внешним торцом диамагнитного колпачка 22 40 вдоль заданного контура на поверхности контролируемого изделия 21,можно по показаниям измерителя 10снять непрерывную кривую изменениятолщины покрытия вдоль указанногоконтуРа.Профилограмма, характерирующая закон изменения толщины покрытия вдользаданного контура на контролируемомизделии, может быть графически зарегистрирована с помощью самописца24, подключенного через усилитель 25и детекторное звено 2 б к входу измерителя 10 (фиг. 1).Наряду с оперативным контролем разнородных защитных покрытий предлагаемое устройство позволяет осуществить дискретную и непрерывную следящую толщинометрию тонкостенных ферромагнитных изделий - как открытоготипа (листовых, рулонных), так и полых, в том числе полностью закрытых (замкнутых), которые не только исключают возможность двустороннего до 5 ступа к подлежащим контролю участкам стенки, но которые полностью исключают возможность ввода в полость иэделия каких-либо вспомогательных элементов. 10Наряду с рассмотренными возможностями дискретного и непрерывного контроля толщины как разнородных не- магнитных покрытийна ферромагнитных основаниях, так и толщины тонкостенных - открытых и замкнутых (полых) ферромагнитных изделий 21, предлагаемым толщиномером обеспечиваются также дополнительные возможности дискретного и следящего профильного 20 контроля характера изменения толщины одноэлементпых и многослойных не- магнитных изделий 21 различного физико-химического состава, в том числе композиционных комбинированных изделий, состоящих из сочетания чередующихся электропроводящих и изоляционных слоев.При контроле таких изделий против диамагнитного колпачка 22 толщи- номера, установленного с одной стороны контролируемого немагнитного из- . делия 21 (Фиг.3), с .другой стороныЬизделия 21 располагают вспомогательный магнитопроводящий элемент 20, Форма которого может выбираться раз 35 личной в зависимости от вида контролируемых объектов - открытых или замкнутых (полых).Так, при контроле толщины стенок полых диамагнитных изделий 21 наиболее оптимальной является сферическая Форма вспомогательного магни, топроводящего элемента 20, в то время как при профильном контроле открытых диамагнитных изделий - плоских, листовых и рулонных наиболее оптимальной с точки зрения технологического удобства и точности измерений является уплощенная эллипсоидная Форма вспомогательного магнитопроводящего элемента 20, как это показано на Фиг. 3.В процессе проводимых измерений, под действием поля постоянного магнита 5 толщиномера, устанавливаемого с одной стороны контролируемого изделия 21, вспомогательный магнитопроводящий элемент 20 ориентируется по другую сторону изделия 21 у участка его поверхности, противолежащего диагмагнитному колпачку 22Постоянный магнит 5 под действием сил взаимодействия с вспомогательным магнитопроводящим,элементом 20 опускается вниз, уходя от своего исходного (установленного при свободном толщиномере, ненагруженном какими-либо образ" цами) положения, при котором ферромагнитный стержень 3 находится в своем среднем, нейтральном положении в измерителе перемещения.Осевое перемещение магнита 5 вниз однозначно зависит от толщины контролируемого немагнитного изделия 21 на его исследуемых участках и измвряется измерителем перемещения.Значения толщин обследуемых не- магнитных изделий 2 1 снимаются со стрелочного индикатора измерителя 10 напряжения, шкала которого, предварительно отградуированная с помощью серии калиброванных по толщине эталонных немагнитных пластин непосредственно в единицах контролируемого параметра, является универсальной и справедливой для немагнитных изделий с произвольным сочетанием физико-химических и электропроводящих свойств.1(роме того, для повышения точности при необходимости проведения одностороннего дискретного и непрерывно следящего контроля открытых и замкнутых сложнопрофильных ферромагнитных изделий 21 со сложным проФилем целесообразно выполнять постоянный магнит 5 сменным с концентратором 19 на его рабочем торце, т,е. выполнять наконечник магнита 5 сферическим или конусным (фиг,4).1Смену указанных магнитов 5 и переход от наконечника к наконечнику производят в соответствии с ростом крутизны изменения профиля стенки изделия 21 для обеспечения максимальной разрешающей способности и оптимальных условий регистрации наиболее объективной профилограммы стенки изделия 21 вдоль его контролируемого контура.Формула изобретения1.Толщипомер, содержащий стержневой полый корпус с крышкой на одном из3 375943 3 г.Л ь И. Рекуновалийнык Составите Техред Л Корректор А, Зимокосо актор В. Бугренков/4 ета СССРрытийнаб., д. Тираж б 80 Государственного ксми елам изобретений и от осква, Ж, Раушская ака одписное ИИП 3035 евно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектна роиэв его торцов, установленной с возможностью перемещения относительно продольной оси корпуса, расположенныевдоль этой оси полый ферромагнитныйстержень, немагнитный шток и постоянный магнит, установленный с возможностью перемещения у рабочего торца корпуса, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью повышения производительности и расширения областиприменения, он снабжен установленнымв центральной части корпуса измерителем перемещения, выполненным ввиде трех соосно установленных обмоток, охватывающих шток, средняя изкоторых предназначена для подключения к стабилизированному источнику переменного тока, а крайние обмотки -для подключения к измерителю напряжения, двумя соосно размещеннымимагнитными радиально-центрирующимиосевыми упорами, каждый из которыхвыполнен в виде конического и цилиндрического с конусообразным отверстием магнитов, конические магниты закреплены на одном конце штока, надругом конце которого закреплен постоянный магнит, а цилиндрические с конусообразными отверстиями магниты закреплены соответственна в крышке и в корпусе у его нерабочего торца, двумя установленными по обе стороны от измерителя перемещения экранирующими дисками с центральными отверстиями и установленными в них антифрикционными направляющими втулками, в которых размещен шток, а ферромагнитный стержень размещен в отверстии обмоток измерителя перемещения и жестко связан со штоком.2. Толщиномер по п. 1, о т л ич а Й щ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерений толщины изделий сложного профиля, постоянный магнит выполнен сменным с концентратором на его рабочем торце.3, Толщиномер по п. 1, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью измерения также толщины изделий из диамагнитных и парамагнитных материалов, он снабжен вспомогательным магнитопроводящим элементом эллипсоидной или сферической формы, предназначенным для установки в зоне измерения с противоположной стороны стенки изделия.