DE1573430C - Härteprüfer - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Härteprüfer mit einem durch einen Abzug auslösbaren, unter Spannung stehenden beweglichen Teil, welches einen Schlagbolzen führt, der gegen die zu prüfende Oberfläche bewegbar ist, unter Verwendung eines Wandlerelementes, welches ein der Verzögerung des Schlagbolzens entsprechendes Signal erzeugt.

Derartige Härteprüfer sind in verschiedenen Varianten bekannt. Bei einem dieser bekannten Härteprüfer wird ein einen Wandler enthaltender Stempel, der in einer Hülse geführt ist, durch Federkraft gegen einen Prüfling geschleudert und dabei der durch die Verzögerung in dem Wandler erzeugte Strom als Maß für die Härte gemessen wird. Ein derartiger Härteprüfer hat zwar den Vorteil, daß die Bewegung des Stempels geradlinig erfolgt, so daß keine Bewegungskomponenten parallel zur Oberfläche des Prüflings auftreten, jedoch ist die Genauigkeit eines derartigen Härteprüfers begrenzt, da bei der Führung des Stempels in der Hülse nicht kontrollierbare Reibungskräfte auftreten, deren Größe von der Oberflächengüte, dem Schmierzustand, der Paßgenauigkeit und anderen Größen abhängt. Bei einem derartigen Härteprüfer ist auch die Leitungsführung zwischen dem Wandler und dem Anzeigegerät schwierig zu beherrschen, da die Leitungen aus konstruktiven Gründen in dem an den Wandler angrenzenden Bereich in dessen Bewegungsrichtung verlaufen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Härteprüfer der eingangs genannten Art zu schaffen, der eine hohe Meßgenauigkeit aufweist.

Die Lösung dieser Aufgabe ist darin zu sehen, daß das bewegliche Teil zwei parallel zueinander und rechtwinklig zur Bewegungsrichtung des Schlagbolzens liegende und einseitig an diesen angelenkte Führungsglieder umfaßt, deren andere Enden an einem einseitig gelenkig eingespannten Hebel angelenkt sind.

Mit einer derartigen Anordnung läßt sich eine vollkommen lineare Bewegung erzielen. Die einzelnen bewegten Glieder stehen nirgends in Reibungsberührung mit anderen Teilen, so daß dem Stempel immer ein von störenden Einflüssen freier, gleichbleibender Bewegungsimpuls erteilt wird.

Es sind zwar bereits Härteprüfer bekannt, bei denen der Stempel ebenfalls durch zwei parallele Führungsglieder geführt wird, jedoch ergibt sich hiermit nur eine kreisbogenförmige, nicht jedoch eine lineare Bewegungsbahn des Stempels.

Vorzugsweise sind die Führungsglieder gleich lang, und der Hebel ist rechtwinklig zu den Führungsgliedern angeordnet.

Eine noch genauere Geradführung des Stempels läßt sich erreichen, wenn das am weitesten von der Anlenkstelle des Hebels entfernte Führungsglied zweiteilig ausgebildet ist und diese Führungsgliedteile gelenkig miteinander verbunden sind.

Gemäß einer Weiterbildung ist an dem Schlagbolzen ein Riegelhalter befestigt, der mit einem Riegelhebel zusammenwirkt, welcher am freien Ende eines einseitig schwenkbar gelagerten U-förmigen Armes schwenkbar angebracht ist und eine Haltenase aufweist, die als Sperre für den Riegelhalter ausgebildet ist, und daß eine Auslöseeinrichtung mit dem Riegelhebel gekuppelt ist. Vorzugsweise umfaßt dabei die Auslöseeinrichtung einen Schwenkhebel, der über ein Band mit einem Abzug gekuppelt ist und bis in den Endbereich des Riegelhebels bewegbar ist.

Eine Weiterbildung der letztgenannten Ausführungsform, die eine besonders hohe Meßgenauigkeit gestattet, ist darin zu sehen, daß der U-förmige Arm eine Rolle trägt und daß der Schwenkhebel eine Kurvenfläche mit einem Bereich von konstantem Radius aufweist, die bei Betätigung des Abzuges auf die Rolle aufläuft. Hierdurch wird gewährleistet, daß der U-förmige Arm und damit auch der Stempel immer aus ein und derselben Lage ausgelöst werden.

Die Erfindung ist im folgenden an Hand schematischer Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel ergänzend erläutert.

F i g. 1 ist eine Seitenansicht eines Härteprüfers nach der Erfindung in teilweise gebrochener Darstellung;

F i g. 2 ist ein vertikaler Längsschnitt des Härteprüfers nach F i g. 1 in gespanntem Zustand;

F i g. 3 ist eine Ansicht entsprechend F i g. 2, jedoch in einem Zustand nach dem Betätigen des Auslösers;

F i g. 4 ist eine Seitenansicht auf ein Seitenblech der Konstruktion nach Fig. 1;

F i g. 5 ist eine Seitenansicht entsprechend F i g. 4 des gegenüberliegenden Seitenbleches;

F i g. 6 zeigt einen Schalterbetätigungsmechanismus;

F i g. 7 zeigt den Schalterbetätigungsmechanismus nach F i g. 6 in ausgelöster Stellung;

F i g. 8 zeigt den Schalterbetätigungsmechanismus nach F i g. 6 in seiner wieder eingerasteten, normalen Stellung;

F i g. 9 ist ein Schnitt längs der Linie IX-IX von F ig. 4;

F i g. 10 ist ein Schnitt längs der Linie X-X voo F ig. 9;

Fig. 11 ist eine perspektivische Darstellung von Teilen des Härteprüfers im unteren Teil des Gehäuses nach Fig. 1;

F i g. 12 ist eine schematische Darstellung in Seitenansicht der die geradlinige Bewegung des Stempels bewirkenden Führungsglieder;

F i g. 13 ist eine Ansicht entsprechend F i g. 12 von einer abgeänderten Ausführungsform.

Der in F i g. 1 dargestellte Härteprüfer weist ein Voltmeter 10 auf, welches in einem oberen Gehäuseteil 11 untergebracht ist. In diesem Gehäuseteil ist auch die elektronische Schaltung 12 zur Speisung des Voltmeters untergebracht sowie zwei Nickel-Cadmium-Batterien 13 und 14, die den Gleichstrom für die elektronische Schaltung 12 liefern.

An einem Griff 16 des Härteprüfeis ist ein Abzug 19 beweglich angebracht, der über ein biegsames Stahlband 21 mit dem Auslösemechanismus des Härteprüfers verbunden ist. Am oberen Gehäuseteil 11 ist ein unteres Gehäuseteil 26 befestigt, und zwar über eine Platte 27.

Im unteren Gehäuseteil 26 ist ein Schlagbolzen 28 untergebracht, der an seinem einen Ende einen Bolzenkopf 31 aufweist und an seinem anderen Ende ein Wandlerelement 32 trägt, welches über eine Leitung 33 mit dem Eingang der elektronischen Schaltung 12 verbunden ist.

Der Schlagbolzen 28 ist zum Erzeugen einer geradlinigen Bewegung über Gelenke 38, 39 mit Führungsgliedern 36, 37 verbunden, welche parallel zueinander verlaufen und mit ihren anderen Enden über Gelenke 44, 45 mit einem Hebel 41 gekuppelt sind, der an seinem oberen Ende über eine Anlenkstelle 43 mit einer gehäusefesten Nabe 42 verbunden ist. An dem Führungsglied 37 ist ein Führungsgliedteil 46 eines dreiteiligen Führungsgliedes 47 befestigt, und dieses Führungsgliedteil ist mit einem zweiten Führungsgliedteil 48 gelenkig verbunden, welches wiederum mit einem feststehenden Führungsgliedteil 49 gelenkig verbunden ist. Letzteres ist an der Bodenfläche des unteren Gehäuseteiles 26 befestigt. Das Führungsgliedteil 46 des Führungsgliedes 47 ist verstellbar an dem Führungsglied 37 befestigt, um die Linearität der Bewegung des Schlagbolzens 28 justieren zu können.

Der Schlagbolzen 28, die Führungsglieder 36, 37, der Hebel 41 und die Nabe 42 sind vorzugsweise einstückig ausgebildet, etwa aus Epoxydmaterial gegossen, während die Gelenke 38, 39, 43, 44 und 45 aus Polypropylen bestehen und in die Führungsglieder eingegossen sind.

Das mit einem Ende an dem Abzug 19 befestigte Stahlband 21 ist an einer Rolle 51 befestigt, welche auf einer Welle. 52 drehbar gelagert ist. Auf dieser Welle sitzt eine weitere Rolle 53, an der ein biegsames Stahlband 56 befestigt ist, welches mit seinem anderen Ende um eine Rolle 54 gelegt ist, die auf

ίο einer Welle 57 sitzt. Auf der Welle 52 ist ferner ein U-förmiger Arm 61 gelagert, der im Bereich seines freien Endes eine Rolle 59 trägt, die auf einer auf der Welle 57 sitzenden Kurvenfläche 58 laufen kann. Am freien Ende des U-förmigen Armes 61 ist ferner ein Riegelhebel 62 um einen Stift 63 schwenkbar gelagert. Dieser Riegelhebel ist als Winkelhebel ausgebildet, der an seinem einen Ende eine Nase aufweist, während das andere Ende 62 α als Anschlag für einen Schwenkhebel 66 dient, der ebenfalls auf der Welle 57 drehfest sitzt.

Bei Betätigung des Abzuges 19 wird das Stahlband 21 in den F i g. 1 bis 3 nach links bewegt, so daß auch das biegsame Stahlband 56 entsprechend bewegt wird und die Rolle 54 im Uhrzeigersinn dreht.

Dadurch gelangt die Rolle 59 auf die Kurvenfläche 58, und zugleich wird der Anschlag 66ades Schwenkhebels 66 gegen das Ende 62 a des Riegelhebels bewegt. Die Kurvenfläche weist einen kreisförmigen Bereich 58 α auf, durch den die Hubhöhe des Schlagbolzens 28 genau festgelegt wird. Die Kurvenfläche 58 dient gleichzeitig zum Anheben des U-förmigen Armes 61 und damit zum Spannen des Schlagbolzens 28, wie in F i g. 2 dargestellt ist. Sobald die Rolle 59 sich auf dem kreisförmigen Bereich 58 α bewegt, wird der Schlagbolzen nicht weiter angehoben. Jedoch gelangt der Anschlag 66 α gegen das Ende 62 α des Riegelhebels 62, der dabei im Uhrzeigersinn verschwenkt wird und dadurch die Rastverbindung mit einem an dem Schlagbolzen 28 befestigten Riegel 64 aufhebt, so daß der Schlagbolzen 28 durch Federkraft nach unten gegen einen Prüfling schnellt.

Der wesentliche Teil der Antriebskraft für den Schlagbolzen 28 wird von einer Feder 67 erzeugt, die mit einem Ende an einer gehäusefesten Nabe 68 befestigt ist. Das andere Ende der Feder 67 ist an dem Schlagbolzen 28 befestigt. Die Feder 67 bildet eine Blattfeder.

Wie aus F i g. 3 zu erkennen ist, bewegt sich der Bolzenkopf 31 durch eine Öffnung 76 im Boden des Gehäuses 26, der einen Schuh 77 als Auflagefläche trägt. Der Schuh 77 ist an der Stelle der Öffnung 76 mit einer Öffnung 79 versehen und steht auf beiden Seiten des Härteprüfers über.

F i g. 4 zeigt eine Seitenansicht einer Tragseitenwand 81, welche im unteren Gehäuseteil 26 sitzt. Durch die Tragseitenwand 81 und durch eine gegenüberliegende Tragseitenwand (nicht sichtbar) erstreckt sich die Welle 52 und ist durch Ringe 82 und 83 gegen Axialverschiebungen gesichert. Die Welle 57 ragt ebenfalls über die Tragseitenwand 81 hinaus und ist an der gegenüberliegenden Tragseitenwand befestigt. Auf der Welle 57 sitzt ein Ring 85, der einen Haken 86 trägt, an den eine Rückführfeder 88 angelenkt ist, welche mit ihrem anderen Ende an einer ortsfesten Schraube 89 eingehakt ist. Die Rückführfeder 88 dient dazu, die Welle 57 in eine Ruhestellung vorzuspannen, wenn der Abzug 19 nicht betätigt ist.

F i g. 5 zeigt eine Ansicht der gegenüberliegenden Tragseitenwand 91. Auf der Welle 57 sitzt ein Schalterbetätigungsglied 92, welches eine L-förmig gebogene Klammer 93 trägt, die mittels der Schraube

94 festgeschraubt ist. Die Klammer 93 ist in dem Bereich 95 biegsam und wird beim Berühren eines Schalthebels 96 elastisch verbogen. Dieser Schalthebel betätigt einen an der Tragseitenwand 91 befestigten elektrischen Schalter 97. Durch diesen wird die elektronische Schaltung 12 des Härteprüfers eingeschaltet, wenn der Abzug 19 betätigt wird. Der Schalter 97 ist so eingerichtet, daß er die elektronische Schaltung nicht ausschaltet, wenn der Abzug 19 losgelassen wird.

Die F i g. 6, 7 und 8 zeigen die Wirkungsweise des Schalterbetätigungsmechanismus im einzelnen. Wenn der Abzug 19 betätigt wird, dreht sich das Schalterbetätigungsglied 92 um die Welle 57, bis die Klammer 93 den Schalthebel 96 berührt. Wenn das Schalterbetätigungsglied 92 sich um einen bestimmten Winkel A (F i g. 6) gedreht hat, werden die Schalterkontakte geschlossen. Dadurch wird die elektronische Schaltung 12 in Bereitschaft gesetzt. Nachdem die Klammer 93 sich am Schalthebel 96 vorbeibewegt hat, dreht sich das Schalterbetätigungsglied 92 noch weiter, da der Abzug 19 ebenfalls noch weiter durchgezogen werden kann. Nach dem Auslösen des Schlagbolzens 28 wird der Abzug losgelassen, so daß sich das Schalterbetätigungsglied 92 in Richtung des Pfeiles 102 in F i g. 8 dreht. Der Schalthebel 96 ist starr genug, um die L-förmige Klammer 93 in dem Bereich

95 zu biegen, so daß der Schalter 97 nicht abgeschaltet wird, wenn der Abzug 19 losgelassen wird.

F i g. 9 zeigt einen Vertikalschnitt längs der Linie IX-IX von F i g. 4. Man erkennt, daß die Welle 52 in zwei Lagern 105 und 106 sitzt, welche in den Tragseitenwänden 81 bzw. 91 sitzen. Ähnlich ruht die Welle 57 in zwei Lagern 107 und 108, welche ebenfalls in den Tragseitenwänden sitzen. Die Rolle 59 ist auf einer exzentrischen Welle 109 gelagert und dient zur Einstellung der Rolle 59 auf optimale Eigenschaften des Härteprüfers. Man erkennt ferner, daß das dreiteilige Führungsglied 47 paarweise zu beiden Seiten des Führungsgliedes 37 vorgesehen ist, was durch die Führungsgliedteile 48 und 48' erkennbar ist.

Fig. 10 ist ein Schnitt längs der Linie X-X von F i g. 9. Durch das Ende des U-förmigen Armes 61 erstreckt sich eine Schraube 116, an deren freiem Ende eine Spannfeder 117 befestigt ist, welche mit ihrem anderen Ende an einer Klammer 118 festsitzt. Die Spannfeder 117 dient dazu, den Arm 61 in eine Ruhestellung zurückzubringen, nachdem der Abzug 19 losgelassen wurde. Außerdem verhindert die Spannfeder jedes Anschlagen zwischen der Rolle 59 und der Kurvenfläche 58.

Um den Stift 63 ist eine Biegefeder 119 gesteckt, die dazu dient, den Riegelhebel 62 in eine solche Richtung zu drücken, daß er von dem Riegel 64 erfaßt wird.

Fig. 11 zeigt in perspektivischer Darstellung den zwischen den Tragseitenwänden 81 und 91 liegenden Triebmechanismus des Härteprüfers. Die exzentrische Welle 109 sitzt mit ihren Enden in den basisnahen Bereichen der Schenkel 61 α und 61 b des Armes.

F i g. 12 zeigt die wesentlichen Führungsglieder des Schlagbolzens, um eine geradlinige Bewegung desselben zu erreichen. Wenn der Schlagbolzen 28 aus seiner Ruhelage nach oben oder nach unten bewegt wird, wie durch gestrichelte Linien angedeutet ist, versucht der Hebel 41 sich ebenfalls zu bewegen. Hingegen hindert das dreiteilige Führungsglied 47 den Hebel 41 daran, sich um einen beträchtlichen Betrag zu bewegen. Es läßt sich zeigen, daß hierdurch in einem begrenzten Bereich eine geradlinige Bewegung des Schlagbolzens erzeugt werden kann. Jedoch auch bei Fortlassung des dreiteiligen Führungsgliedes 47 ergibt sich eine geradlinige Bewegung des Schlagbolzens 28, da der Hebel 41 bereits durch die Trägheitswirkung des Schlagbolzens 28 ausgelenkt wird, so daß der Schlagbolzen sich geradlinig bewegen kann.

Fig. 13 zeigt einen abgeänderten Führungsmechanismus, bei dem das dreiteilige Führungsglied 47 fehlt.

Der Härteprüfer nach der Erfindung ist besonders nützlich bei der Bestimmung der relativen Härte von Papierrollen, läßt sich jedoch auch für andere Messungen verwenden, etwa zum Messen der Härte von Kunststoffilmen, Gummiwalzen, Flachbogen, Wellpappe u. dgl.

Der Schlagbolzen kann aus verschieden hartem Material und mit verschieden geformtem Bolzenkopf bestehen und zu dem Zweck austauschbar sein.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Härteprüfer mit einem durch einen Abzug auslösbaren, unter Spannung stehenden beweglichen Teil,, welches einen Schlagbolzen führt, der gegen die zu prüfende Oberfläche bewegbar ist, unter Verwendung eines Wandlerelementes, welches ein der Verzögerung des Schlagbolzens entsprechendes Signal erzeugt, dadurch ge-io kennzeichnet, daß das bewegliche Teil zwei parallel zueinander und rechtwinklig zur Bewegungsrichtung des Schlagbolzens (28) liegende und einseitig an diese angelenkte Führungsglieder (36, 37) umfaßt, deren andere Enden an einem einseitig gelenkig eingespannten Hebel (41) angelenkt sind.

2. Härteprüfer nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsglieder (36, 37) gleich lang sind und daß der Hebel (41) rechtwinklig zu den Führungsgliedern angeordnet ist.

3. Härteprüfer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das am weitesten von der Anlenkstelle (43) des Hebels (41.) entfernte Führungsglied (47) zweiteilig ausgebildet ist und daß diese Führungsgliedteile (46. 48) gelenkig miteinander verbunden, sind.

4. Härteprüfer nach Anspruch 1 bis 3. dadurch gekennzeichnet, daß an dem Schlagbolzen (28) ein Riegel (64) befestigt ist, der mit einem Riegelhebel (62) zusammenwirkt, welcher am freien Ende eines einseitig gelagerten. U-förmigen Armes (61) schwenkbar angebracht ist und eine Haltenase aufweist, die als Sperre für den Riegel (64) ausgebildet ist, und daß eine Auslöseeinrichtung mit dem Riegel (62) gekuppelt ist.

5. Härteprüfer nach Anspruch 4. dadurch gekennzeichnet, daß die Auslöseeinrichtung einen Schwenkhebel (66) umfaßt, der über ein Band (56) mit einem Abzug (19) gekuppelt ist und bis in den Endbereich (62 ώ) des Riegelhebels (62) bewegbar ist.

6. Härteprüfer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der U-förmige Arm (61) eine Rolle (59) trägt und daß der Schwenkhebel (66) eine Kurvenfläche (58) mit einem Bereich (58 a) von konstantem Radius aufweist, die bei Betätigung des Abzugs (19) auf die Rolle (59) aufläuft.