一種涂層磨損控制裝置及其應(yīng)用儀器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及測(cè)試儀器，尤其是一種涂層磨損控制裝置及其應(yīng)用儀器。
【背景技術(shù)】
[0002]如圖1，為球坑儀的示意圖，球坑儀測(cè)涂層厚度(I微米以上)，是通過(guò)鋼球10摩擦涂層表面，將涂層20磨穿，露出基體30，如圖2所示，鋼球磨穿涂層的狀態(tài)圖，由于摩擦鋼球10表面為球冠，相應(yīng)的受摩擦的涂層20和基體30成為內(nèi)凹的球形表面，人們根據(jù)幾何關(guān)系和相關(guān)公式，可以簡(jiǎn)單的計(jì)算得到涂層的厚度，即t= (b2-a2)/8R,其中，t為涂層厚度，R為鋼球半徑，b為涂層磨損后球坑的口徑，a為基體磨損后球坑的口徑。這個(gè)實(shí)施過(guò)程中，由于涂層材質(zhì)的差異，磨損力度的不同，以及在對(duì)磨鋼球和涂層間施加的研磨膏多少的差異，都會(huì)導(dǎo)致涂層磨損的大小不一致，同一個(gè)涂層，磨損后，都出現(xiàn)磨損得多了，或磨損得少了的問(wèn)題。
[0003]不難理解，為了增加涂層的可測(cè)面積(b~a之間的圓環(huán)涂層面積)，最好是磨到基體剛剛裸露，此時(shí)，涂層可測(cè)面積越大，相應(yīng)的測(cè)得的厚度精度更高。
[0004]但是，如何控制磨損過(guò)程，使之恰好在涂層被磨穿后不久，就停止研磨，這個(gè)問(wèn)題，始終沒(méi)有得到解決。大家基本是通過(guò)經(jīng)驗(yàn)，控制磨損時(shí)間來(lái)實(shí)現(xiàn)的，這種方法，并不可靠，主要是因?yàn)?，每次磨損時(shí)需要在鋼球和涂層間添加金剛石研磨膏，研磨膏的多少又增加了一個(gè)不可控因素，所以，最終導(dǎo)致了，每次得到的球坑磨后的涂層樣品，又是大的，小的，不一致。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型的目的是提供一種基于渦流傳感實(shí)現(xiàn)精確測(cè)量的涂層磨損控制裝置。
[0006]本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是:
[0007]—種涂層磨損控制裝置，包括
[0008]—球磨裝置，用于研磨表面帶涂層的樣片；
[0009]—交流電機(jī)，用于驅(qū)動(dòng)球磨裝置的動(dòng)作；
[0010]一電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，用于控制交流電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)；
[0011]—控制模塊，用于觸發(fā)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的工作；
[0012]—渦流傳感系統(tǒng)，用于檢測(cè)樣片表面的磁場(chǎng)信號(hào)并以檢測(cè)結(jié)果作為控制信號(hào)反饋給控制模塊，以供控制模塊輸出觸發(fā)信號(hào)給電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。
[0013]優(yōu)選的實(shí)施例之一，所述控制模塊為單片機(jī)控制系統(tǒng)；所述渦流傳感系統(tǒng)包括順次連接的渦流線圈、信號(hào)檢出電路、信號(hào)調(diào)理模塊、AD轉(zhuǎn)換器，以及輸出端與信號(hào)檢出電路連接的高頻震動(dòng)器，該高頻震動(dòng)器帶有第一驅(qū)動(dòng)電源，渦流線圈用于檢測(cè)樣片表面的磁場(chǎng)信號(hào)，AD轉(zhuǎn)換器輸出經(jīng)轉(zhuǎn)換后的數(shù)字控制信號(hào)給所述單片機(jī)控制系統(tǒng)。
[0014]進(jìn)一步，本涂層磨損控制裝置實(shí)施例之一還包括第二驅(qū)動(dòng)電源，該第二驅(qū)動(dòng)電源與所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)連接以提供電力輸入。
[0015]優(yōu)選的實(shí)施例之二，所述控制模塊為繼電開(kāi)關(guān)器；所述渦流傳感系統(tǒng)包括順次連接的渦流線圈、信號(hào)檢出電路、信號(hào)調(diào)理模塊、信號(hào)比較電路、參考信號(hào)發(fā)生器，以及輸出端與信號(hào)檢出電路連接的高頻震動(dòng)器，該高頻震動(dòng)器帶有第一驅(qū)動(dòng)電源，渦流線圈用于檢測(cè)樣片表面的磁場(chǎng)信號(hào)，參考信號(hào)發(fā)生器為信號(hào)比較電路提供參考信號(hào)供其比較，信號(hào)比較電路輸出端與所述繼電開(kāi)關(guān)器連接以控制其繼電線圈通電與否。
[0016]進(jìn)一步，本涂層磨損控制裝置實(shí)施例之二還包括第二驅(qū)動(dòng)電源，該第二驅(qū)動(dòng)電源與所述繼電開(kāi)關(guān)器連接以提供電力輸入。
[0017]本技術(shù)方案還包括一種應(yīng)用所述涂層磨損控制裝置的摩擦磨損儀器。
[0018]本實(shí)用新型的有益效果:
[0019]本實(shí)用新型涂層磨損控制裝置利用渦流探測(cè)技術(shù)對(duì)樣片的涂層進(jìn)行磨損檢測(cè)，在涂層被磨穿、裸露出基體表面時(shí)，檢測(cè)到磁場(chǎng)的信號(hào)突變，即可判定涂層恰好磨穿，以此控制球磨裝置停止研磨樣片涂層，這樣得到的樣片可以得到最佳的涂層可測(cè)面積，從而在測(cè)量涂層厚度時(shí)得到精確的結(jié)果。
【附圖說(shuō)明】
[0020]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】做進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0021]圖1是傳統(tǒng)的球坑儀立體圖；
[0022]圖2是鋼球磨穿涂層的狀態(tài)圖；
[0023]圖3是本實(shí)用新型涂層磨損控制裝置渦流探測(cè)的簡(jiǎn)易模型；
[0024]圖4是本實(shí)用新型涂層磨損控制裝置第一實(shí)施例的原理框圖；
[0025]圖5是本實(shí)用新型涂層磨損控制裝置第二實(shí)施例的原理框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]如圖3所示為本實(shí)用新型的一種涂層磨損控制裝置的簡(jiǎn)易模型，本實(shí)用新型所基于的原理是，當(dāng)載有交變電流的檢測(cè)線圈靠近樣片2 (涂層20、不銹鋼基體21)時(shí)，在探頭周圍形成環(huán)狀的磁場(chǎng)，在涂層20表面完好的情況下，磁場(chǎng)發(fā)射信號(hào)和反饋信號(hào)是完整的，如果涂層20被磨穿，裸露出基體21表面，由于線圈磁場(chǎng)的作用，不銹鋼基體21中將會(huì)感生出渦流，而渦流產(chǎn)生的反作用磁場(chǎng)又將使檢測(cè)線圈的阻抗發(fā)生變化。因此，通過(guò)測(cè)定探測(cè)線圈阻抗或電流的變化，可以判斷涂層20恰好被磨穿，根據(jù)這個(gè)來(lái)停止摩擦，使每次得到的磨損樣品，都是剛剛好裸露出基體，就停止球磨裝置的研磨。
[0027]本實(shí)用新型涂層磨損控制裝置包括兩個(gè)實(shí)施例，分別為程序控制類型、硬件控制類型。
[0028]如圖4，為程序控制類型的涂層磨損控制裝置，其包括:
[0029]—球磨裝置I，用于研磨表面帶涂層20的樣片2，涂層20之下是不銹鋼基體21 ；
[0030]一交流電機(jī)3，用于驅(qū)動(dòng)球磨裝置I的動(dòng)作；
[0031]一電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)4，用于控制交流電機(jī)3的運(yùn)轉(zhuǎn)，由第二驅(qū)動(dòng)電源8與所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)4連接以提供電力輸入；
[0032]—控制模塊，用于觸發(fā)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)4的工作，該控制模塊為單片機(jī)控制系統(tǒng)5 ；
[0033]—渦流傳感系統(tǒng)6，用于檢測(cè)樣片2表面的磁場(chǎng)信號(hào)并以檢測(cè)結(jié)果作為控制信號(hào)反饋給控制模塊，以供控制模塊輸出觸發(fā)信號(hào)給電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)4。
[0034]具體的，所述渦流傳感系統(tǒng)6包括順次連接的渦流線圈61、信號(hào)檢出電路62、信號(hào)調(diào)理模塊63、AD轉(zhuǎn)換器64，以及輸出端與信號(hào)檢出電路62連接的高頻震動(dòng)器65，該高頻震動(dòng)器65帶有第一驅(qū)動(dòng)電源66，渦流線圈61用于檢測(cè)樣片2表面的磁場(chǎng)信號(hào)，AD轉(zhuǎn)換器64輸出經(jīng)轉(zhuǎn)換后的數(shù)字控制信號(hào)給所述單片機(jī)控制系統(tǒng)5。
[0035]如圖4，為硬件控制類型的涂層磨損控制裝置，其包括:
[0036]—球磨裝置I，用于研磨表面帶涂層20的樣片2，涂層20之下是不銹鋼基體21 ；
[0037]—交流電機(jī)3，用于驅(qū)動(dòng)球磨裝置I的動(dòng)作；
[0038]一電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)4，用于控制交流電機(jī)3的運(yùn)轉(zhuǎn)，由第二驅(qū)動(dòng)電源8與所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)4連接以提供電力輸入；
[0039]—控制模塊，用于觸發(fā)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)4的工作，該控制模塊為繼電開(kāi)關(guān)器7，由第二驅(qū)動(dòng)電源8與所述繼電開(kāi)關(guān)器7連接以提供電力輸入；
[0040]一渦流傳感系統(tǒng)6，用于檢測(cè)樣片2表面的磁場(chǎng)信號(hào)并以檢測(cè)結(jié)果作為控制信號(hào)反饋給繼電開(kāi)關(guān)器7，以供控制模塊輸出觸發(fā)信號(hào)給電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)4。
[0041]具體的，所述渦流傳感系統(tǒng)6包括順次連接的渦流線圈61、信號(hào)檢出電路62、信號(hào)調(diào)理模塊63、信號(hào)比較電路67、參考信號(hào)發(fā)生器68，以及輸出端與信號(hào)檢出電路62連接的高頻震動(dòng)器65，該高頻震動(dòng)器65帶有第一驅(qū)動(dòng)電源66，渦流線圈61用于檢測(cè)樣片2表面的磁場(chǎng)信號(hào)，參考信號(hào)發(fā)生器68為信號(hào)比較電路67提供參考信號(hào)供其比較，信號(hào)比較電路67輸出端與所述繼電開(kāi)關(guān)器7連接以控制其繼電線圈通電與否。
[0042]此外，本實(shí)用新型涂層磨損控制裝置還可用于摩擦磨損儀器中，目前測(cè)量涂層摩擦磨損的試驗(yàn)機(jī)，判斷磨穿的標(biāo)準(zhǔn)，通常是通過(guò)摩擦系數(shù)的突變，即涂層的摩擦系數(shù)和基體差異很大，一旦磨穿，摩擦系數(shù)會(huì)突變，進(jìn)而確定磨穿。但實(shí)際操作過(guò)程，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)，涂層的摩擦系數(shù)和基體的摩擦系數(shù)是非常接近的，無(wú)法區(qū)分，如TiN涂層與不銹鋼基體。這種情況下，如果由此裝置配合，輔助判斷，可以大大提升設(shè)備的功能性。
[0043]以上所述僅為本實(shí)用新型的優(yōu)先實(shí)施方式，本實(shí)用新型并不限定于上述實(shí)施方式，只要以基本相同手段實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型目的的技術(shù)方案都屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種涂層磨損控制裝置，其特征在于:包括 一球磨裝置(1)，用于研磨表面帶涂層(20)的樣片(2); 一交流電機(jī)(3)，用于驅(qū)動(dòng)球磨裝置(I)的動(dòng)作； 一電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(4)，用于控制交流電機(jī)(3)的運(yùn)轉(zhuǎn)； 一控制模塊，用于觸發(fā)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(4)的工作； 一渦流傳感系統(tǒng)(6)，用于檢測(cè)樣片(2)表面的磁場(chǎng)信號(hào)并以檢測(cè)結(jié)果作為控制信號(hào)反饋給控制模塊，以供控制模塊輸出觸發(fā)信號(hào)給電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(4)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種涂層磨損控制裝置，其特征在于:所述控制模塊為單片機(jī)控制系統(tǒng)(5);所述渦流傳感系統(tǒng)(6)包括順次連接的渦流線圈(61)、信號(hào)檢出電路(62)、信號(hào)調(diào)理模塊(63)、AD轉(zhuǎn)換器(64)，以及輸出端與信號(hào)檢出電路(62)連接的高頻震動(dòng)器(65 )，該高頻震動(dòng)器(65 )帶有第一驅(qū)動(dòng)電源(66 )，渦流線圈(61)用于檢測(cè)樣片(2 )表面的磁場(chǎng)信號(hào)，AD轉(zhuǎn)換器(64)輸出經(jīng)轉(zhuǎn)換后的數(shù)字控制信號(hào)給所述單片機(jī)控制系統(tǒng)(5)。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種涂層磨損控制裝置，其特征在于:其還包括第二驅(qū)動(dòng)電源(8 )，該第二驅(qū)動(dòng)電源(8 )與所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(4 )連接以提供電力輸入。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種涂層磨損控制裝置，其特征在于:所述控制模塊為繼電開(kāi)關(guān)器(7);所述渦流傳感系統(tǒng)(6)包括順次連接的渦流線圈(61)、信號(hào)檢出電路(62)、信號(hào)調(diào)理模塊(63)、信號(hào)比較電路(67)、參考信號(hào)發(fā)生器(68)，以及輸出端與信號(hào)檢出電路(62 )連接的高頻震動(dòng)器(65 )，該高頻震動(dòng)器(65 )帶有第一驅(qū)動(dòng)電源(66 )，渦流線圈(61)用于檢測(cè)樣片(2)表面的磁場(chǎng)信號(hào)，參考信號(hào)發(fā)生器(68)為信號(hào)比較電路(67)提供參考信號(hào)供其比較，信號(hào)比較電路(67)輸出端與所述繼電開(kāi)關(guān)器(7)連接以控制其繼電線圈通電與否。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種涂層磨損控制裝置，其特征在于:其還包括第二驅(qū)動(dòng)電源(8 )，該第二驅(qū)動(dòng)電源(8 )與所述繼電開(kāi)關(guān)器(7 )連接以提供電力輸入。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種涂層磨損控制裝置及其應(yīng)用儀器，包括一球磨裝置，用于研磨表面帶涂層的樣片；一交流電機(jī)，用于驅(qū)動(dòng)球磨裝置的動(dòng)作；一電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，用于控制交流電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)；一控制模塊，用于觸發(fā)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的工作；一渦流傳感系統(tǒng)，用于檢測(cè)樣片表面的磁場(chǎng)信號(hào)并以檢測(cè)結(jié)果作為控制信號(hào)反饋給控制模塊，以供控制模塊輸出觸發(fā)信號(hào)給電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。本實(shí)用新型涂層磨損控制裝置利用渦流探測(cè)技術(shù)對(duì)樣片的涂層進(jìn)行磨損檢測(cè)，在涂層被磨穿、裸露出基體表面時(shí)，檢測(cè)到磁場(chǎng)的信號(hào)突變，即可判定涂層恰好磨穿，以此控制球磨裝置停止研磨樣片涂層，這樣得到的樣片可以得到最佳的涂層可測(cè)面積，從而在測(cè)量涂層厚度時(shí)得到精確的結(jié)果。
【IPC分類】G01N3/56, G01B21/08
【公開(kāi)號(hào)】CN204758422
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520301199
【發(fā)明人】曾德長(zhǎng), 趙升升, 周晟昊, 張友生, 王鐵鋼
【申請(qǐng)人】廣東正德材料表面科技有限公司
【公開(kāi)日】2015年11月11日
【申請(qǐng)日】2015年5月11日