УСТРОЙСТВО ПРОСТРАНСТВЕННОГО БАЗИРОВАНИЯ ПОРТАТИВНЫХ ТВЕРДОМЕРОВ, ИНСТРУМЕНТОВ ПОДГОТОВКИ И ВИЗУАЛЬНОГО КОНТРОЛЯ НА ИСПЫТУЕМОЙ ПОВЕРХНОСТИ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЙ МЕХАНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК НА ОБЪЕКТЕ

Полезная модель относится к области измерительной техники, в частности, к устройству, которое позволяет использовать портативные твердомеры (например, динамический малогабаритный твердомер или ручной статический твердомер), инструменты подготовки и визуального контроля (например, цифровой портативный микроскоп) для исследований механических характеристик на объекте.
Известны портативные приборы неразрушающего контроля, в том числе и для контроля твердости, к которым относится, например, и ручной статический твердомер (RU 64778). При всех достоинствах таких приборов, при необходимости проведения исследований механических свойств в условиях эксплуатации появляются большие сложности с пространственным базированием и проведением серии измерений на объекте.
Не известны источники информации, в которых сообщалось бы об устройствах, используемых для пространственного базирования портативных твердомеров, инструментов подготовки и визуального контроля на испытуемой поверхности для исследований механических характеристик на объекте.
Известно приспособление к твердомерам для измерения твердости стандартных образцов (RU 2301984), в котором механизм прижима обеспечивает расположение испытуемой поверхности образца нормально к линии действия нагрузки. Недостатком данного устройства является возможность использования только в заводских лабораториях и учебных заведениях. Так же известен механизм перемещения инструмента, выполненный в виде кареток, подвешенных на попарных плоскопараллельных пружинах с возможностью перемещения, в двух взаимно перпендикулярных направлениях, посредством соответствующих двух перпендикулярно установленных линейных электродвигателей (RU 2499246). Данный механизм реализован в устройстве для осуществления способа определения прочностных характеристик материала, которое не является портативным. Не известно применение данных решений в устройствах, позволяющих осуществлять пространственное базирование портативных твердомеров, инструментов подготовки и визуального контроля на испытуемой поверхности для исследований механических характеристик на объекте.
Технический результат, на достижение которого направлена заявляемая полезная модель, состоит в обеспечении такого пространственного базирования устройства на объекте, при котором испытуемая поверхность располагается нормально к линии измерений, а также в обеспечении возможности проведения серии измерений механических характеристик на плоских и представляющих собой окружность в поперечном сечении объектах. Линией измерения является, например, линия действия силы при проведении измерений механических свойств твердомером.
Для достижения указанного технического результата используют заявляемое устройство, предназначенное для пространственного базирования на испытуемой поверхности для проведения измерений твердомером (например, ручным статическим твердомером - полезная модель РФ 64778), а так же для пространственного базирования и обеспечения работы на испытуемой поверхности инструментов подготовки и визуального контроля.
Конструктивно устройство пространственного базирования выполнено в виде платформы и блока управления с предустановленным программным обеспечением, позволяющего управлять перемещением платформы.
Общий вид платформы представлен на Фиг.1. Платформа состоит из основания 1, механизма удержания, закрепляемого таким образом, чтобы испытуемая поверхность располагалась нормально к линии измерений и механизма перемещения. Основание 1 жестко базируется на испытуемом объекте при помощи механизма удержания выполненного в виде четырех стоек 5 жестко закрепленных на основании 1 таким образом, что центр прямой, проведенной между центральными осями двух любых не соседних стоек находится в центре основания 1 и элементов крепления. В зависимости от типа и размера объекта существует три вида элементов крепления: магнитные, пневматические и механические. Магнитные элементы крепления состоят из четырех кронштейнов 21 равной длины, закрепленных на каждой из стоек 5 на одном уровне и магнитных держателей 22, установленных на конце каждого из кронштейнов (Фиг. 2). Пневматические элементы крепления состоят из четырех кронштейнов 23 равной длины, закрепленных на каждой из стоек 5 на одном уровне и пневматических держатели 24, установленных на конце каждого из кронштейнов (Фиг. 3). Механические элементы крепления состоят из четырех опор 4 равной высоты, закрепленных на каждой из стоек 5 и приспособлений фиксации (например, струбцин или опоясывающего объект натяжного механизма) (Фиг. 1).
Механизм перемещения состоит из нижней 2 и верхней 3 кареток, каждая из которых снабжена узлом движения, включающим электродвигатель, перемещающихся в двух взаимно перпендикулярных направлениях в плоскости, параллельной основанию 1. Нижняя каретка 2 установлена в направляющих, обеспечивающих прямолинейное перемещение нижней каретки 2 и выполненных в виде закрепленных на основании 1 корпуса 6 и крышки 7 с установленными в них подшипниками 8. Причем, в корпусе 6 и/или в крышке 7 подшипники 8 установлены под углом к плоскости перемещения каретки, а на каретке 2 выполнены фаски под соответствующим углом, что обеспечивает только прямолинейное перемещение нижней каретки 2 и исключает ее перемещение в любых других направлениях. Верхняя каретка 3 установлена в направляющих, закрепленных на нижней каретке 2 и обеспечивающих прямолинейное перемещение верхней каретки 3 в направлении, перпендикулярном направлению перемещения нижней каретки 2. Конструкция направляющих аналогична направляющим, обеспечивающим прямолинейное перемещение нижней каретки 2. Перемещение кареток осуществляется при помощи двух узлов движения, имеющих идентичные конструкции и выполненных в виде винтовой кинематической пары. На основании 1 жестко закреплены опорные кронштейны 9 и 11, в которых на подшипниках 10 и 12 закреплен ходовой винт 15. В нижней каретке 2 установлена ходовая гайка, выполненная в виде цангового винта 14 и цанговой гайки 13, перемещающаяся по ходовому винту 15 и минимизирующая люфт в винтовой кинематической паре. Ходовой винт 15 соединен с электродвигателем 16 посредством муфты 17. При вращении вала электродвигателя 16 происходит вращательное движение ходового винта 15 и поступательное движение нижней каретки 2. Механизм перемещения верхней каретки 3 аналогичен механизму перемещения каретки 2 за исключением того, что опорные кронштейны жестко закреплены на нижней каретке 2, а ходовая гайка установлена в верхней каретке 3. Верхняя каретка 3 имеет установочную поверхность 20 для установки портативных твердомеров, инструментов подготовки и визуального контроля испытуемой поверхности.
Для предотвращения критических перемещений нижней каретки 2 на основании 1 в крайних положениях нижней каретки 2 установлены концевые выключатели 26 и 27, а на нижней каретке 2 установлен упор 28, обеспечивающий нажатие одного из концевых выключателей, когда нижняя каретка 2 достигает одного из крайних положений. Предотвращение критических перемещений верхней каретки 3 осуществляется аналогичным способом, за исключением того, что концевые выключатели устанавливаются на нижней каретке 2 в крайних положениях верхней каретки 3, а упор устанавливается на верхней каретке 3.
Управление перемещением платформы осуществляется одним из двух способов: ручным или автоматическим. При автоматическом способе в блоке управления задается программа перемещений кареток и в дальнейшем платформа работает в полностью автоматическом режиме без необходимости вмешательства человека. При необходимости передвинуть платформу вручную на корпусе каждого из двигателей расположена шкала 25, а на каждом из валов рукоятка 18 с флажком 19.
В центре основания 1, нижней каретке 2 и верхней каретке 3 расположены измерительные отверстия, предоставляющие доступ портативным твердомерам, инструментам подготовки и визуального контроля к испытуемой поверхности. Используемые электродвигатели 16 позволяют совершать перемещения по поверхности испытуемого объекта с прецизионной точностью.
Сущность полезной модели заключается в том, что механизм удержания реализует схему, представленную на Фиг.4 и позволяет обеспечить пространственное базирование устройства таким образом, чтобы испытуемая поверхность располагалась нормально к линии измерений, а так же в обеспечении возможности проведения серии измерений механических характеристик на плоских и представляющих собой окружность в поперечном сечении объектах.
Принцип работы заявленного устройства заключается в следующем. В случае необходимости провести исследования механических характеристик на объекте без возможности изготовления образцов (например, магистральные трубопроводы, опоры мостов) используется данное устройство.
Платформа, в зависимости от типа и размера объекта, снабжается одной из 3-х систем удержания: магнитной, пневматической или механической. Производится пространственное базирование платформы на объект. После этого на установочную поверхность 20 верхней каретки 3 платформы устанавливается устройство для проведения исследования (например, динамический малогабаритный твердомер, инструменты подготовки или визуального контроля), задается программа перемещений и производится исследование.
Устройство позволяет использовать портативные твердомеры, инструменты подготовки и визуального контроля поверхностей для исследования механических характеристик на плоских и представляющих собой окружность в поперечном сечении объектах. Устройство может использоваться в различных отраслях промышленности, в частности, металлургии и машиностроении.