Пристрій для вимірювання твердості лакових покриттів

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к устройствам для измерения твердости материалов царапанием и может быть использовано в деревообрабатывающей промышленности. Известно устройство, содержащее основание, нагружающий узел в виде соленоида с индентором, измерительный блок и привод [1], и предназначено для работы на отдельно взятом образце. Кроме того, выполнение нагружающего узла в виде солиноида не дает требуемой точности измерения, связанной с неизбежными флуктуациями. Задача, решаемая изобретением - создание устройства, обеспечивающего требуемый уровень точности измерения путем измерения твердости без применения специальных образцов, что позволит максимально упростить процесс измерения твердости. Достигается это тем, что устройство снабжено закрепленными на основании, выполненном в виде Побразной стойки, направляющими. установленным в них и подпружиненным в осевом направлении штоком с пазом, соединенным с ним толкатлем, контактирующим с ним и закрепленным на валу привода первым кулачком, торцовая поверхность которого выполнена по спирали Архимеда, жестко связанной с держателем и со штоком трехточечной опорой, подпружиненным в плоскости качания двуплечим рычагом с выступом на одном плече, взаимодействующим другим плечом с трехточечной опорой, контактирующей с выступом вторым кулачком, закрепленным на валу привода, а нагружающий узел выполнен в виде шагового электродвигателя, связанного с его валом захвата груза, размещенной на инденторе грузовой площадки и соединенного с электродвигателем электромагнита. Устройство поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображена кинематическая схема устройства с блоксхемой управления; на фиг. 2 - основание устройства (аксонометрия); на фиг. 3 - трехточечная опора с индентором. Устройство содержит основание в виде П-образной стойки 1 с окном 2 в верхней плоскости с направляющими 3, установленным в них подпружиненным штоком 4 с пазом 5 и соединенным со штоком толкателем 6, электропривод 7, вал которого 8 снабжен двумя кулачками, первый из которых 9 контактирует с упомянутым толкателем 6, причем его торцовая поверхность выполнена по спирали Архимеда, индентор 10, размещенный в держателе 11 трехточечной опоры 12. жестко связанный со штоком 4, например, при помощи вертикально расположенной винтовой пары 13 и пружинной подвески 14, на трехточечной опоре также расположен измеритель 15 (механотрон), причем индентор 10 снабжен грузовой площадкой 16, одна из боковых опор стойки 17 снабжена подпружиненным в плоскости качания двуплечим рычагом 18, взаимодействующим одним плечом с трехточечной опорой, и магнитом 19, второе плечо рычага снабжено выступом 20, контактирующим со вторым кулачком 21, закрепленным на валу 8 привода 7, нагружающий узел выполнен, например. в виде двух дисков 23 и 24, установленных на валу 25 шагового электродвигателя 26, связанного с его валом захвата гр узов, например, в виде вильчатых захватов 27 с гр узом 28 и окнами 29, при этом электродвигатель 26 тягой 30 соединен с электромагнитом 31. На схеме также показаны подшипники 32, пружины 33-35, блок-схема управления содержит светодиоды VD1 и VD2, герметизированные контакты К1-К3. Вход измерителя 15 подключен к блоку питания 36, а выход к измерительному блоку 37, выход которого соединен с первым входом микропроцессора 38, первый выход которого через согласующий блок 39 и коммутатор 40 соединен с усилителем мощности 41, питание которого осуществляется от блока питания 36. Выходы усилителя мощности 41 подключены к соответствующим фазам шагового электродвигателя 26: Герметизированный контакт К1 и светодиод VD1 соединены с первым, а VD2 - со вторым входами пускового блока 42, выход которого соединен с первым входом второго пускового блока 43, а в его второй вход подключен контакт К2. Выход блока 43 подключен ко входу таймера 44, а его выход соединен со вторым входом микропроцессора 38, второй выход которого через согласующий блок 45 и регулятор 46 соединен с электромагнитом 31. Контакт КЗ соединен с блоком питания 36, реле К4 и пусковой кнопкой КН1. В исходном положении устройство устанавливают П-образной стойкой 1 на измеряемую поверхность, покрытую лаком. При этом одна из ножек трехточечной опоры 12 приподнята над поверхностью на 1-2 мм, грузовая площадка 16 индентора через окно диска 24 нагружена грузом 28, двуплечий рычаг 18 с выступом 20 установлен под углом 3-5° к измеряемой поверхности. Работает устройство следующим образом. При замыкании пусковой кнопки КН1 с блока питания 36 через контакт К3 и реле К5 на электродвигатель 7 поступает напряжение. Приводится в движение вал 8 и кулачки 9,21, Кулачок 9, торцовая поверхность которого выполнена по спирали Архимеда, преодолевая сопротивление пружины 35 и взаимодействуя с толкателем 6, осуществляет равномерное осевое перемещение штока 4 в направляющих 3. Одновременно по измеряемой поверхности слева направо перемещается и трехточечная опора 12 (двумя ножками) с измерителем 15 и индентором 10, расположенным в держателе 11, при этом груз 28 выходит из вильчатого захвата 27 диска 23 и остается на площадке 16. Это положение груза фиксируется светодиодом VD1, получающим питание от блока 36. В таком положении пружинная подвеска 14, регулируемая винтовой парой 13. находится в сжатом состоянии. Второй кулачок 21, вращаясь, контактирует с выступом 20 двуплечего рычага 18 и при его съезжании с выступа под воздействием пружины 34, рычаг 18 опускается вниз и прижимает полностью трехточечную опору 12. т. е. опора стоит тремя ножками на измеряемой поверхности. При этом индентор 10 (например, корундовая игла) внедрится в лаковое покрытие на некоторую глубину, причем, чем тверже покрытие. тем больший груз требуется установить на грузовую площадку 16 (предусматривается наличие ряда навесок груза массой 5, 10, 20, 50 и 100 граммов по ГОСТ 328-82). Магнит 19 замыкает контакт К1, в результате чего выдается сигнал на первый вход пускового блока 42, на второй вход которого поступает сигнал от светодиода VD2. В случае совпадения этих сигналов блок 42 вырабатывает разрешающий сигнал на первый вход второго пускового блока 43. В случае несовпадения сигналов от контакта К1 и светодиода VD2, разрешающий сигнал не вырабатывается, что говорит о неисправности устройства. Двигаясь по измеряемой поверхности, нагруженный индентор 10 образует царапину. При сходе кулачка 9 с толкателя 6 движение штока 4 с индентором 10 заканчивается, и пружина 35 возвращает шток 4 в исходное положение, магнит 19 замыкает контакт К2, сигнал поступает на второй вход пускового блока 43, а сигнал с измерителя 15 - на вход усилителя -- корректора 37. и далее, уже усиленный, на первый вход микропроцессора 38, на второй вход которого поступает сигнал от таймера 44. во второй вход которого поступает сигнал из второго пускового блока 43, при этом, в случае совпадения сигналов, поступающи х с блоков 42,43 и контакта К2, включается в работу микропроцессор 38 и производится обработка данных по формуле: 50 - B1ср. Hc = P1 + / P2 - P1 / В2 ср. - В1ср. где Нс - твердость; Р1 , Р2 - величина нагрузки, м: В1ср. и В2ср. - ширина царапины, мкм. Геометрические параметры индентора 10 предварительно заносят в память микропроцессора 38, который рассчитывает требуемую нагрузку на индентор и, в случае оптимального значения, результат высвечивается на дисплее (на чертеже не показан). Если для данного защитно-декоративного покрытия нагрузка оказалась недостаточной, т. е. ширина царапины, а следовательно, и глубина проникновения индентора в покрытие меньше или больше допустимой, то микропроцессор через выход 1 вырабатывает сигнал, который через вход согласующего блока 39. коммутатор 40, усилитель мощности 41 поступает на шаговой электродвигатель 26, в результате чего осуществляется поворот диска 24 с грузами "направо" или "налево" в зависимости от того, больше или меньше должна быть глубина внедрения индентора в покрытие. После поворота диска микропроцессор через выход 2, согласующий блок 45 и регулятор 46 подает сигнал на электромагнит 31, который срабатывает и наклоняет диск 23 с вильчатыми захватами 27 и устанавливает соответствующий груз на грузовую площадку 16 и, замыкая контакты К3, запускает электродвигатель 7, т. е. цикл работы повторяете». Использование изобретения позволит расширить сферу его применения, повысить точность измерения, сократить затраты на процесс измерения.