instrumentovany mikroindentor - cvut.czmech.fd.cvut.cz/labs/mikroindentor_sgs_fvz.pdfkonstruk cn re...

Ústav mechaniky a materiál̊uFakulta dopravńı ČVUT v Praze

Dokumentace funkčńıho vzorku:

Instrumentovaný MikroindentorSoučást řešeńı projektu:SGS12/205/OHK2/3T/16

Tomáš F́ıla, Daniel Kytýř, Nela Fenclová2014

Obsah

1 Podstata zař́ızeńı 3

2 Technický popis zař́ızeńı 3

3 Př́ılohy 4

Typeset by LATEX

2

Dokument obsahuje popis technického řešeńı a vybranou výkresovou dokumen-taci experimentálńıho zař́ızeńı pro prováděńı instrumentovaných mikroindentačńıchzkoušek tvrdosti vyvinutého na Ústavu mechaniky a materiál̊u Fakulty dopravńıČVUT v Praze v rámci řešeńı projektu SGS12/205/OHK2/3T/16.

1 Podstata zař́ızeńı

Podstatou technického řešeńı je prováděńı instrumentované mikroindentačńı zkou-šky tvrdosti na povrchu zkoumaných vzork̊u. Experimentálńı zař́ızeńı je č́ıslicověř́ızeno, a proto umožňuje provádět série indentačńıch zkoušek na předem vybranýchmı́stech povrchu vzorku zcela automaticky, v libovolném množstv́ı a s vysokoupřesnost́ı. Konstrukčńı řešeńı zař́ızeńı umožňuje provádět mikroindentačńı zkouškymetodou indentace konstantńım zat́ıžeńım (tj. definovanou konstantńı silou vyvo-zenou závaž́ım) i zkoušky ř́ızené silou popř. posuvem se záznamem jejich pr̊uběhuběhem testu (při osazeńı zař́ızeńı siloměrem). Při indentaci je použ́ıván Vickers̊uvindentor.

2 Technický popis zař́ızeńı

Technické řešeńı je provedeno jako integrálńı kompaktńı zař́ızeńı vybavené 2 plněmotorizovanými polohovaćımi osami pro polohováńı vzorku a 1 plně motorizova-nou indentačńı osou. Nosnou část zař́ızeńı tvoř́ı rám sestavený z prefabrikovanýchmodulárńıch profil̊u z hlińıkové slitiny o pr̊uřezu 30 × 30mm. Modulárńı koncepcerámu umožňuje v př́ıpadě potřeby (osazeńı siloměrem, měřeńı rozměrněǰśıch vzork̊u)úpravu vzdálenosti indentačńı osy (hrotu indentoru) od fixačńı desky vzorku (po-vrchu vzorku). Do nosného skeletu jsou pomoćı fixačńıch př́ıložek do drážky a tva-rových spojeńı (zachováńı rovnoběžnosti a kolmosti os) fixovány frézované deskyz hlińıkové slitiny nesoućı osy polohováńı vzorku a indentačńı osu. Osy pro po-lohováńı vzorku jsou tvořeny dvojićı lineárńıch modul̊u KK40 (výrobce HIWIN,Japonsko) s kuličkovými šrouby a lineárńım vedeńım s vymezenou v̊uĺı. Opakova-telná přesnost nastaveńı polohy těchto os je 10µm. Osy jsou osazeny koncovýmisṕınači a krokovými motory specifikace dle NEMA17. Uspořádáńı os je navzájemkolmé s dodržeńım kolmosti spojeńım přes desku se zafrézovanými drážkami na obamoduly. Na horńı modul je fixována broušená deska pro umı́stěńı vzorku.Indentačńı osa je tvořena přesným lineárńım vedeńım s vysokou tuhost́ı a lehkýmpředpět́ım MGW12 (výrobce HIWIN, Japonsko) a přesným krokovým aktuátorem43H4N (výrobce HaydonKerk, USA) s garantovanou přesnost́ı polohováńı (rozlǐseńıosy) 3µm. Na voźıku lineárńıho vedeńı je přesným tvarovým spojeńım umı́stěnapř́ıruba pro připevněńı šroubu krokového aktuátoru, indentoru a přesných závaž́ı

3

(použit́ı při indentaci konstantńı silou). Osa je vybavena indukčńımi (bezkontaktńı-mi) koncovými sṕınači a indukčńım sṕınačem polohy pro indikaci kontaktu indentorus povrchem vzorku. Zař́ızeńı umožňuje provádět mikroindentačńı zkoušky tvrdostiindentačńı silou 10 − 100N.Př́ıslušenstv́ı zař́ızeńı tvoř́ı ř́ıd́ıćı jednotka krokových motor̊u a vyč́ıtaćı elektronikasiloměru, které jsou propojeny s PC. Propojeńı je realizováno pomoćı kabelu proLPT port (ř́ızeńı krokových motork̊u) a 1 kabelu USB (vyč́ıtáńı siloměru). Ř́ızeńıkrokových motork̊u je prováděno v reálném čase technologíı CNC (computer nu-merical control) pomoćı operačńıho systému Linux s real-time jádrem. K ř́ızeńı jevyuž́ıváno modulu LinuxCNC a vlastńı ř́ıd́ıćı aplikace s grafickým uživatelským roz-hrańım. Dı́ky tomu zař́ızeńı umožňuje provádět indentace v předem definovanýchmı́stech na vzorku stanoveným zp̊usobem (indentace konstantńı silou s výdrž́ı, silouř́ızená indentace, posuvem ř́ızená indentace). Pro nouzové př́ıpady je zař́ızeńı vyba-veno tlač́ıtkem nouzového zastaveńı, jež neprodleně hardwarově odstavuje napájeńıvšech krokových motork̊u.

3 Př́ılohy

• Obr. 1 - Celkový pohled experimentálńıho zař́ızeńı a popis

• Obr. 2 - Vizualizace experimentálńıho zař́ızeńı

• Obr. 3 - Fotografie experimentálńıho zař́ızeńı

• Obr. 4 - Fotografie experimentálńıho zař́ızeńı

• Výkres č. MI-ASS – celkový pohled zař́ızeńı

• Výkres č. MI-RAM-ASS – pohled podsestavy rámu

• Výkres č. MI-XY-ASS – pohled podsestavy polohováńı vzorku

• Výkres č. MI-Z-ASS – pohled podsestavy indentačńı osy

4

rám

krokový aktuátor

indentační osa

deska na umístění vzorku

lineární jednotka KK40

indukční snímač

krokový motor

Obrázek 1: Celkový pohled experimentálńıho zař́ızeńı a popis

5

Obrázek 2: Vizualizace zař́ızeńı

6

Obrázek 3: Fotografie experimentálńıho zař́ızeńı

7

Obrázek 4: Fotografie experimentálńıho zař́ızeńı

8

27 20 36 37 38 2 3 33 26 31 25

21

22

23

32

30

11

14

9

6

10

478

1

12

13

16

17

15

18

19

24

29

28

34

Č. POLOŽKY Č. DÍLU/VÝKRESU NÁZEV MNOŽSTVÍ1 MI-RAM-1 základní deska XY 12 MI-RAM-2 kostra rámu 114 MI-XY-1 příruba XY 115 MI-XY-2 vypínací ramínko KK40 2

16 MI-XY-3 držák koncového spínače KK40 4

18 MI-XY-4 příruba držáku vzorku 119 MI-XY-5 držák vzorku 120 MI-Z-1 základní deska Z 123 MI-Z-INDENTOR-1 deska na vozík 124 MI-Z-INDENTOR-2 deska indentoru 125 MI-Z-INDENTOR-3 výztuha levá 126 MI-Z-INDENTOR-4 výztuha pravá 127 MI-Z-INDENTOR-5 deska zdvihátka 129 MI-Z-INDENTOR-6 držák koncového spínače kontaktu 1

30 MI-Z-INDENTOR-7 držák indentoru 133 MI-Z-AKTUATOR-1 příruba krokového aktuátoru 1

34 MI-Z-AKTUATOR-2 zdvihátko 135 MI-Z-2 doraz spodní 136 MI-Z-3 vypínací ramínko Z 1

37 MI-Z-4 příruba koncového spínače 2

Výkres:

Číslo:

Kreslil:

Datum:

Tomáš Fíla

mikroindentor sgs sestavaMI_ASS Materiál:

[email protected]:

Měřítko: 1:320.11.2014 17:41:07

Tolerance:

Poznámky:

Netolerované rozměrydle ČSN ISO 2768-f

3

2

1

4

5

Č. POLOŽKY Č. DÍLU/VÝKRESU NÁZEV MNOŽSTVÍ1 MI-RAM-1 základní deska XY 12 MI-RAM-2 kostra rámu 1

3 223030 záslepka profilu 30x30 6

4 405006 stojánek 4

5 700620 univerzální profil 50mm 12

Výkres:

Číslo:

Kreslil:

Datum:

Tomáš Fíla

rám sestavaMI-RAM-ASS Materiál:

[email protected]:

Měřítko: 1:321.11.2014 8:47:53

Tolerance:

Poznámky:


6

4

7

8

3

1

5

2Č. POLOŽKY Č. DÍLU/VÝKRESU NÁZEV MNOŽSTVÍ

1 KK40-200A1-F0 lineární osa 12 KK40-100A1-F0 lineární osa 13 MI-XY-1 příruba XY 1

4 MI-XY-2 vypínací ramínko KK40 2

5 MI-XY-3 držák koncového spínače KK40 4

6 DM-03S koncový spínač ZIPPY 4

7 MI-XY-4 příruba držáku vzorku 1

8 MI-XY-5 držák vzorku 1

Výkres:

Číslo:

Kreslil:

Datum:

Tomáš Fíla

XY stage sestavaMI-XY-ASS Materiál:

[email protected]:

Měřítko: 1:121.11.2014 8:48:19

Tolerance:

Poznámky:


1

4

6

2

7

3

8

Č. POLOŽKY Č. DÍLU/VÝKRESU NÁZEV MNOŽSTVÍ1 MI-Z-1 základní deska Z 1

2 MGW12 lineární vedení MGW12 1

3 MI-Z-INDENTOR-ASS příruba indentoru sestava 1

4 MI-Z-AKTUATOR-ASS krokový aktuátor sestava 15 MI-Z-2 doraz spodní 16 MI-Z-3 vypínací ramínko Z 1

7 MI-Z-4 příruba koncového spínače 2

8 LM8-3001PA koncový spínač indukční 3

Výkres:

Číslo:

Kreslil:

Datum:

Tomáš Fíla

z stage - sestavaMI-Z-ASS Materiál:

Kontakt:

Měřítko: 1:1.520.11.2014 17:36:51

Tolerance:

Poznámky:


[email protected]

List1Drawing View1

List1Drawing View1Drawing View2

List1Drawing View1

List1Drawing View1

instrumentovany mikroindentor - cvut.czmech.fd.cvut.cz/labs/mikroindentor_sgs_fvz.pdfkonstruk cn re...

Documents