Фиксатор-перемещатель образцов
Полезная модель предназначена для использования в бесконтактных измерениях шероховатости и неоднородности показателя преломления прозрачных образцов, а также для выявлении в них дефектов. Нами предлагается конструкция, которая обеспечивает фиксацию объектов контроля с помощью специальных элементов и перемещение его относительно поля зрения измерительной системы. При использовании полезной модели могут быть получены следующие технические результаты: а) расширена номенклатура объектов контроля, б) увеличена устойчивость конструкции. Указанные технические результаты достигаются за счет того, что каждый из элементов изготовляется с V-образным пазом и с шириной не меньше чем 0.7 от максимального диаметра образца, элементы между собой соединены с помощью пластины.
Область техники, к которой относится полезная модель
Полезная модель относится к оптическим методам контроля, в частности, к области измерения шероховатости бесконтактными когерентно - оптическими методами. Полезная модель может быть использована при измерениях шероховатости отражающих и прозрачных образцов, контроля неоднородности показателя преломления прозрачных объектов, а также при выявлении в них дефектов.
Уровень техники
Известны узлы и конструкции, предназначенные для крепления прозрачных и отражающих образцов, а также устройства для их линейного перемещения.
Известно применение в качестве фиксатора детали устройства, состоящего из двух горизонтально расположенных деталей в виде балок (Bar-type lens/filter holder. Edmund Industrial Optics. Optics and Optical Instruments catalog. - 2001, c.125. Каталог доступен в Интернете по адресу www.edmundoptics.com). Балки соединены межу собой двумя вертикальными цилиндрическими стержнями. В верхней балке имеются два отверстия, куда входят стержни. Отражающий или прозрачный объект помещают между двумя балками, верхняя балка приводится в соприкосновение с деталью. Положение верхней балки фиксируется винтами. Данную конструкцию можно установить на устройстве линейного позиционирования, описанного в этом же каталоге (Large 12" & 24" rack and pinion slides for precise linear positioning. Edmund Industrial Optics. Optics and Optical Instruments catalog. - 2001, c.144). Последнее устройство состоит из металлической пластины с пазами типа «ласточкин хвост», по которой перемещается платформа. Перемещение осуществляется с помощью резьбы и червячной передачи. Недостатки данного варианта фиксирования и перемещения образца являются:
А. Наличие стержней, соединяющих балки. Данное обстоятельство создает ограничения по длине контролируемого объекта.
Б. Низкая производительность контроля при шероховатости образцов, имеющих разный размер. В этом случае для перехода от одних образцов к другим, размеры которых существенно отличаются друг от друга, необходимо заменять указанные выше перемещатели и фиксаторы на аналогичные, но имеющие другие размеры.
Известно использование в качестве держателя объектов устройства, взятого нами в качестве прототипа (Fixed filter mounts. Edmund Industrial Optics. Optics and Optical Instruments catalog. - 2007, c.129). Основой конструкции является деталь в виде балочки,
в верхней части которой имеется паз. Сбоку имеются два отверстия с резьбой, в которые вставляются два винта. Плоский образец вставляется в паз, с помощью винтов через отверстия образец прижимается к стенкам паза. Для увеличения поля зрения материал балки, расположенный между винтами удаляется путем фрезерования. Данное устройство, закрепленное в конструкции для линейного позиционирования, может быть использовано для перемещения прозрачного образца в поле зрения прибора, используемого для измерения шероховатости и выявления дефектов. Первым недостатком данной конструкции является необходимость зажима образца винтами, с прокладками без них. В результате соприкосновения деталь может поцарапаться, треснуть, в ней могут появиться микро трещинки. Вторым недостатком конструкции является следующее: часть образца, заключенная в пазах, оказывается закрытым для контроля. По этой причине при измерениях шероховатости или выявления дефектов эта часть выпадает из рассмотрения.
С существенными признаками полезной модели совпадает следующая совокупность признаков прототипа: 1) «узел крепления изготовляется из двух одинаковых элементов», 2) «в элементах имеются пазы», и 3) «элементы жестко связаны между собой».
Недостатками прототипа являются:
А. Он ориентирован на использования прозрачных образцов прямоугольного сечения, так что он не позволяет закреплять образцы цилиндрической, конической и сферической формы.
Б. Отсутствует не зависимая от размеров объекта соединение элементов друг с другом, позволяющее оперативно смещать их относительно друг с другом.
Устранение недостатков может быть достигнуто за счет изменения формы пазов элементов и введения дополнительной детали.
Сущность полезной модели
Задача, на решение которой направлена полезная модель, является: создание фиксатора - перемещателя образцов, обеспечивающего расширение функциональной возможности конструкции, а именно фиксации объектов разной формы.
При использовании полезной модели могут быть получены следующие технические результаты:
А. Измерение шероховатости объектов не только прямоугольного сечения, но и цилиндрической, конической и сферической формы
Б. Увеличение устойчивости конструкции.
Указанные технические результаты достигаются за счет того, что фиксатор - перемещатель образца содержит узел крепления с пазом, куда вставляется образец, узел перемещения образца и линейку для измерения этого перемещения, узел крепления изготовляется из двух одинаковых элементов, расположенных на расстоянии, большем, чем половина длины образца, при этом каждый элемент имеет ширину, равную от 0.7 до максимального диаметра объекта, паз имеет V-образную форму, а элементы соединены между собой тонкой пластиной.
Признаки, отличительные от прототипа, выражаются следующей совокупностью признаков: «каждый элемент имеет ширину, равную от 0.7 до максимального диаметра объекта, паз имеет V-образную форму, а элементы соединены между собой тонкой пластиной»
С целью использования для контроля образцов цилиндрической, конической и сферической формы каждый элемент имеет сверху V-образный паз. Угол между полками паза равен 120 градусам, что предотвращает скатывание образцов цилиндрической и конической формы.
С целью обеспечения контроля образцов сферической формы и увеличения устойчивости конструкции элементы соединены между собой пластиной. Крепление пластины к элементам осуществляется с помощью винтов, как показано на рис.1. Для этой цели в пластине делается пропил.
С целью увеличения устойчивости конструкции ширина t каждого элемента должна быть порядка диаметра D используемых образцов. Нами рекомендуется выдерживать ширину элемента в пределах от 0.7D до D.
Таким образом, задача, на решение которой направлена полезная модель, решена.
Перечень фигур чертежей
На рисунке приведен чертеж полезной модели для случая, когда контролируемым предметом является объект конической формы.
Сведения, подтверждающие возможность осуществления полезной модели
На чертеже изображен фиксатор - перемещатель образцов. Контролируемый объект 1 размещается на элементах 2 и 3, которые соединены пластиной 4. В свою очередь, пластина 4 прикрепляется к элементам 2 и 3 винтами 5 и 6. Элементы находятся в контакте с линейкой 7. На линейке имеются риски, по которой определяют перемещение объекта. Фиксатор - перемещатель работает следующим образом. Если объекты контроля 1 имеют форму цилиндра или конуса, то их помещают на два элемента 2 и 3 таким образом, чтобы расстояние между ними было не меньше, чем половина длины объекта 1. Для предотвращения скатывания объектов с элементов,
верхняя часть элементов должна быть изготовлена в форме v-образного паза. Угол между плоскостями паза должен быть равен 120°. Элементы соединяются между собой пластиной 4, пластина прикрепляется к элементам посредством винтов 5 и 6. Если объект имеет форму шара, то расстояние между элементами также выбирают не меньше, чем половина диаметра шара. В этом случае шар одновременно касается двух элементов, а его скатывание предотвращают скрепленные пластиной 4 элементы 2 и 3, а также пазы v-образной формы. Кроме того, элементы изготовляются таким образом, чтобы их ширина, т.е. размер в направлении, перпендикулярном оси цилиндра, была не меньше, чем 0.7 от диаметра цилиндра, шара, а также от максимального диаметра конуса. Таким образом, использование элементов, выполненных по вышеуказанному требованию, увеличивает устойчивость фиксатора - перемещателя, по сравнению с прототипом. Далее систему, состоящую из объекта контроля 1, двух элементов 2 и 3, соединенных пластиной 4, приводят в контакт с линейкой 7. Оператор включает измерительную систему, передвигает объект, толкая один из элементов. При этом он следит, чтобы элементы 2 и 3 находились в соприкосновении с линейкой 7. После того как объект появляется в поле зрения оператора (измерительной системы), положение объекта отсчитывается по измерительной линейке. При контроле объектов цилиндрической или конической формы может иметь место ситуация, когда в поле зрения находится один из элементов, который закрывает часть объекта контроля. В этом случае оператор смещает этот элемент, выводя его из поля зрения, освобождая закрытую часть объекта. При этом он следит, чтобы расстояние между элементами было не меньше, чем половина длины объекта.
Следует отметить, что элементы 2 и 3 должны быть изготовлены из материала, который не изменяет шероховатость поверхности контролируемого объекта. В качестве такого материала мы предлагаем использовать фторопласт.
Возможность осуществления полезной модели с использованием по указанному выше назначению подтверждается известностью средств и методов изготовления деталей полезной модели. Таким образом, подтверждена возможность осуществления полезной модели.
При осуществлении полезной модели будут получены следующие технические результаты:
А. Обеспечено измерение шероховатости объектов не только прямоугольного сечения, но и объектов цилиндрической, конической и сферической формы.
Б. Увеличена устойчивость конструкции.
Фиксатор-перемещатель образца, содержащий узел крепления с пазом, куда помещается образец, узел перемещения образца и линейку для измерения этого перемещения, с узлом крепления, изготовляемым из двух одинаковых элементов, расположенных на расстоянии, большем, чем половина максимального размера образца, отличающийся тем, что каждый из элементов изготовляется с V-образным пазом и с шириной, не меньше чем 0,7 от максимального диаметра образца, элементы между собой соединены с помощью пластины.
