RU146273U1

RU146273U1 - DEVICE FOR SPATIAL BASING OF PORTABLE HARDWARE METERS, PREPARATION INSTRUMENTS AND VISUAL CONTROL FOR TEST SURFACE FOR OBJECTS OF MECHANICAL CHARACTERISTICS AT THE OBJECT

Info

Publication number: RU146273U1
Application number: RU2014105401/28U
Authority: RU
Inventors: Евгений Николаевич Перунов; Сергей Вильгельмович Выскребенцев
Priority date: 2014-02-13
Filing date: 2014-02-13
Publication date: 2014-10-10

Abstract

Полезная модель относится к области измерительной техники, к устройству, позволяющему использовать портативные твердомеры, инструменты подготовки и визуального контроля для исследований механических характеристик на объекте. Платформа состоит из основания, механизма удержания, закрепляемого таким образом, чтобы испытуемая поверхность располагалась нормально к линии измерений, механизма перемещения, состоящего из двух кареток с измерительными отверстиями. Механизм удержания состоит из четырех стоек, жестко закрепленных на основании так, что центр прямой, проведенной между центральными осями двух любых не соседних стоек находится в центре основания, и элементов крепления. В результате обеспечивается такое пространственное базирование устройства на объекте, при котором испытуемая поверхность располагается нормально к линии измерений, а также возможность проведения серии измерений механических характеристик на плоских и представляющих собой окружность в поперечном сечении объектах. The utility model relates to the field of measurement technology, to a device that allows the use of portable hardness testers, training and visual inspection tools for studying the mechanical characteristics of an object. The platform consists of a base, a retention mechanism fixed in such a way that the test surface is normal to the measurement line, a movement mechanism consisting of two carriages with measuring holes. The retention mechanism consists of four racks, rigidly fixed to the base so that the center of the line drawn between the central axes of any two non-adjacent racks is located in the center of the base, and the fastening elements. The result is such a spatial basing of the device on the object, in which the test surface is normal to the measurement line, as well as the possibility of a series of measurements of mechanical characteristics on flat and representing a circle in cross section objects.

Description

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.The utility model relates to the field of measurement technology, in particular, to a device that allows the use of portable hardness testers (e.g., a dynamic small-sized hardness tester or a hand-held static hardness tester), preparation and visual inspection tools (e.g., a digital portable microscope) for studying the mechanical characteristics of an object.

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.Known portable non-destructive testing devices, including those for hardness testing, which include, for example, a manual static hardness tester (RU 64778). With all the advantages of such devices, if it is necessary to conduct studies of mechanical properties under operating conditions, there are great difficulties with spatial basing and a series of measurements at the facility.

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.There are no known sources of information that would report on devices used for spatial basing of portable hardness testers, preparation tools and visual control on the test surface for investigating mechanical characteristics at the facility.

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.Known adaptation to hardness testers for measuring the hardness of standard samples (RU 2301984), in which the clamping mechanism ensures that the test surface of the sample is normal to the line of action of the load. The disadvantage of this device is the ability to use only in factory laboratories and educational institutions. Also known is the mechanism for moving the tool, made in the form of carriages suspended on pairwise plane-parallel springs with the possibility of movement, in two mutually perpendicular directions, by means of the respective two perpendicularly mounted linear motors (RU 2499246). This mechanism is implemented in a device for implementing a method for determining the strength characteristics of a material that is not portable. It is not known the use of these solutions in devices that allow the spatial basing of portable hardness testers, preparation tools and visual control on the test surface for investigating the mechanical characteristics of the object.

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.The technical result, which is achieved by the claimed utility model, is to provide such a spatial basing of the device on the object, in which the test surface is located normally to the measurement line, as well as to provide the possibility of a series of measurements of mechanical characteristics on flat and representing a circle in cross section objects. The measuring line is, for example, the line of action of the force when measuring mechanical properties with a hardness tester.

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.To achieve the specified technical result, the inventive device is used, which is designed for spatial basing on the test surface for measuring with a hardness tester (for example, a hand-held static hardness tester - utility model of the Russian Federation 64778), as well as for spatial basing and ensuring the preparation and visual control tools work on the test surface .

Конструктивно устройство пространственного базирования выполнено в виде платформы и блока управления с предустановленным программным обеспечением, позволяющего управлять перемещением платформы.Structurally, the spatial-based device is designed as a platform and a control unit with preinstalled software that allows you to control the movement of the platform.

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).A general view of the platform is shown in FIG. 1. The platform consists of a base 1, a retention mechanism, fixed in such a way that the test surface is located normally to the measurement line and the movement mechanism. The base 1 is rigidly based on the test object using the retention mechanism made in the form of four uprights 5 rigidly fixed on the base 1 so that the center of the line drawn between the central axes of any two non-adjacent uprights is in the center of the base 1 and the fastening elements. Depending on the type and size of the object, there are three types of fasteners: magnetic, pneumatic and mechanical. The magnetic mounting elements consist of four brackets 21 of equal length, mounted on each of the racks 5 at the same level and magnetic holders 22 mounted on the end of each of the brackets (Fig. 2). Pneumatic fasteners consist of four brackets 23 of equal length, mounted on each of the racks 5 at the same level and pneumatic holders 24 mounted on the end of each of the brackets (Fig. 3). The mechanical fastening elements consist of four supports 4 of equal height, mounted on each of the uprights 5 and fixation devices (for example, clamps or a tension mechanism surrounding the object) (Fig. 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.The movement mechanism consists of the lower 2 and upper 3 carriages, each of which is equipped with a movement unit, including an electric motor, moving in two mutually perpendicular directions in a plane parallel to the base 1. The lower carriage 2 is installed in the guides, providing a linear movement of the lower carriage 2 and made in in the form of bearings 6 mounted on the base 1 of the housing 6 and the cover 7 with bearings 8. The bearings 8 are mounted in the housing 6 and / or in the cover 7 at an angle to the plane of movement of the carriage, and on the carriage 2 chamfers are made at an appropriate angle, which ensures only rectilinear movement of the lower carriage 2 and excludes its movement in any other directions. The upper carriage 3 is installed in the guides mounted on the lower carriage 2 and providing a linear movement of the upper carriage 3 in a direction perpendicular to the direction of movement of the lower carriage 2. The guides are similar in design to the guides providing a linear movement of the lower carriage 2. The movement of the carriages is carried out using two movement units, having identical designs and made in the form of a helical kinematic pair. On the base 1, support brackets 9 and 11 are rigidly fixed, in which the spindle screw 15 is fixed to the bearings 10 and 12. In the bottom carriage 2 there is a spindle nut made in the form of a collet screw 14 and a collet nut 13 that moves along the spindle 15 and minimizes play in a helical kinematic pair. The lead screw 15 is connected to the electric motor 16 by means of a coupling 17. When the shaft of the electric motor 16 rotates, the lead screw 15 rotates and the lower carriage translates 2. The mechanism for moving the upper carriage 3 is similar to the mechanism for moving the carriage 2 except that the support brackets are rigidly fixed to the lower the carriage 2, and the running nut is installed in the upper carriage 3. The upper carriage 3 has a mounting surface 20 for installing portable hardness testers, preparation tools and visual equipment Testing the surface.

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.To prevent critical movements of the lower carriage 2, limit switches 26 and 27 are installed in the extreme positions of the lower carriage 2, and a stop 28 is installed on the lower carriage 2, which allows pressing one of the limit switches when the lower carriage 2 reaches one of the extreme positions. The critical movements of the upper carriage 3 are prevented in the same way, except that the limit switches are installed on the lower carriage 2 in the extreme positions of the upper carriage 3, and the stop is installed on the upper carriage 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.The movement of the platform is controlled in one of two ways: manual or automatic. With the automatic method, a program for moving carriages is set in the control unit and then the platform works in a fully automatic mode without the need for human intervention. If necessary, move the platform manually on the housing of each engine there is a scale 25, and on each of the shafts a handle 18 with a flag 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.In the center of the base 1, the lower carriage 2 and the upper carriage 3 there are measuring openings that provide access to portable hardness testers, preparation tools and visual controls to the test surface. Used motors 16 allow you to make movements on the surface of the test object with precision accuracy.

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.The essence of the utility model lies in the fact that the retention mechanism implements the scheme shown in Fig. 4 and allows for spatial basing of the device so that the test surface is normal to the measurement line, as well as providing the possibility of carrying out a series of measurements of mechanical characteristics on flat and representing a circle in cross section of objects.

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.The principle of operation of the claimed device is as follows. If necessary, to conduct studies of the mechanical characteristics at the facility without the possibility of manufacturing samples (for example, trunk pipelines, bridge supports), this device is used.

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.The platform, depending on the type and size of the object, is equipped with one of 3 restraint systems: magnetic, pneumatic or mechanical. The platform is spatially based on the object. After that, a device for conducting a study is installed on the mounting surface 20 of the upper carriage 3 of the platform (for example, a dynamic small-sized hardness tester, preparation or visual inspection tools), a movement program is set, and a study is performed.

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.The device allows the use of portable hardness testers, tools for the preparation and visual control of surfaces to study mechanical characteristics on flat and representing a circle in cross section objects. The device can be used in various industries, in particular, metallurgy and mechanical engineering.

Claims

1. The device is spatial based portable hardness testers, training tools and visual control on the test surface for studying the mechanical characteristics of the object, consisting of a base, a retention mechanism, fixed so that the test surface is normal to the measurement line, the movement mechanism, characterized in that the movement mechanism consists of two carriages with measuring holes, each of which is equipped with a movement unit, including electric motors Atelier, providing movement of carriages in two mutually perpendicular directions in a plane parallel to the base, the retention mechanism is made in the form of four posts, rigidly fixed to the base so that the center of the line drawn between the central axes of any two non-adjacent posts is in the center of the base and fasteners.

2. The device according to p. 1, characterized in that the fastening elements consist of brackets of equal length, mounted on each of the racks, and magnetic holders mounted on the end of each of the brackets.

3. The device according to p. 1, characterized in that the fastening elements consist of brackets of equal length mounted on each of the racks, and pneumatic holders mounted on the end of each of the brackets.

4. The device according to p. 1, characterized in that the fastening elements consist of supports of equal length, mounted on each of the racks.

5. The device according to claim 1, characterized in that the movement unit of the lower carriage consists of two support brackets, rigidly fixed to the base, in which the screw is fixed on the bearings, and the running nut, made in the form of a collet gripper, is fixed in the lower carriage on the lead screw.

6. The device according to p. 1, characterized in that the node of the movement of the upper carriage consists of two support brackets, rigidly fixed to the lower carriage, in which the spindle is fixed to the bearings, and the spindle nut made in the form of a collet is fixed in the upper carriage, moving on the spindle.

7. The device according to claim 1, characterized in that limit switches are installed on the base in the extreme positions of the lower carriage, and a stop is installed on the lower carriage.

8. The device according to claim 1, characterized in that limit switches are installed on the lower carriage in the extreme positions of the upper carriage, and a stop is installed on the upper carriage.

9. The device according to claim 1, characterized in that a scale is located on the body of each of the engines, and a handle with a flag on the shaft.

10. The device according to claim 1, characterized in that the movement mechanism is controlled from the control unit with preinstalled software.