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Vorrichtung zur Härteprüfung von Schleifkörpern, Natur- und Kunststeinen,
Baustoffen u. dgl.
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Gerät zur Prüfung der Härte
vornehmlich von Schleifscheiben und ähnlichen Schleifwerkzeugen wie auch von Hartstoffen
aller Art. Bekanntlich bestehen Schleifkörper aus dcnl eigentlichen Schleifmittel
in Form von Körnerii z.B. aus Korund oder Siliciumkarbid usw, und einer diese Körner
zusammenhaltenden Bindemasse mineralischer, keramischer oder organischer Art. Je
nach der Zusammensetzung der Bindung wie auch nach dem Mischungsverhältnis von Korn
zu Bindung, ferner auch nach Kornart, Korngröße und Kornform, erhält man Schleifkörper
verschiedener Härte, wobei man hier unter Härte nicht die physikalische Härte versteht,
sondern den Widerstand, den die Bindung dem Ausbrechen der Schleifkörner aus deren
Verband bei einer Beanspruchung derselben entgegensetzt. Diese Eigenschaft der Schleifkörper
ist von wesentlicher Bedeutung für deren praktische Anwendung. Es hat daher in den
letzten 30 Jahren auch nicht an Bemühungen gefehlt, diese Härte von Schleifkörpern
meßtechnisch zu erfassen und objektive Prüfmethoden an Stelle der auch heute vielfach
noch üblichen subjektiven Prüfung mit dem Handstichel zu setzen. Nur wenige der
vorgeschlagenen Prüfverfahren haben Eingang in die Praxis gefunden.
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Soweit dies der Fall war, blieben die betreffenden Geräte im wesentlichen
nur auf die Hersteller von Schleifkörpern beschränkt, weil sie zumeist zu teuer
in der Anschaffung waren oder aber besondere Erfahrungen in der Handhabung und Beurteilung
der Prüfergehnisse erforderten. Gerade aller der
Verbraucher von
Schleifscheiben ist besonders an der Prüfung der ihm gelieferten Schleifscheiben
interessiert, um deren zweckmäßigen Einsatz steuern zu können. Deshalb ist das erfiitdungsgemä.ße
Gerät besonders auf die Bedürfnisse des Verbrauchers zugeschnitten. Es weist gegenüber
bekannten Geräten eine Reihe von sehr wesenlichen Vorzügen auf, die in ihrer Gesamtheit
einen erhel,-lichen technischen Fortschritt verkörpern. Das Gerät beruht auf dem
Schlagbohrverfahren. Nach eingehenden Untersuchungen gewährleistet dieses Verfahren
eine besonders gute Einordnung der Schleifkörper nach Härtegraden. Es hat gegenüber
dem an sich ebenso guten Sandstrahlverfahren, das von allen Prüfverfahren die teuerste
Apparatur erfordert, noch den Vorteil, daß sich die Korngröße im gleichen Sinne
auswirkt wie beim Schleifen selbst. Das Schlagbohrverfahren wurde durch das amerikanische
Patent 1 830 842 im Jahre 1925 bekannt. Das entsprechende Gerät zeig aber eine Reihe
von Nachteilen, die durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen vermieden werden. Nachteilig
waren die geringe Schlagfrequenz und die dadurch bedingte längere Prüfdauer, die
Anhäufung von Splitterstaub im Bohrloch mit der Folge, daß die Bohrtiefe nicht proportional
mit der Schlagzahl ansteigt, weil ein Teil der Schlagenergie für die weitere Zerkleinerung
des Splitterstaubes der braucht wird, ferner der Umstand, daß bei konstanter Schlagzahl
die erreichte Bohrtiefe gemessen X4rd, wodurch sich der prozentuale Meßfehler mit
der Härte der Schleifscheibe ändert, die Ablesung einer Fühluhr und die Umstellung
der gemessenen Bohrtiefe auf die Nortonskala, und schließlich das umständliche Auswechseln
des Bohrmeißels nach jeder Prüfung. Das Gerät war im übrigen auch nur stationär
verwendbar.
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Die erfinderischen Maßnahmen bestehen in folgendem: Die Rückführung
des Prüfwerkzeuges, das den Schleifkörper, wie bekannt, im freien Fall trifft. erfolgt
elekromagnetisch. Der Meißelschaft ist so ausgebildet, daß er wie ein Spulenkern
in die Magnetspule hineingezogen wird. Beim Erreichen der oberen Grenzlage wird
die Elektromagnetspule durch Betätigen von Kontakten üblicher Art stromlos und gibt
daher den Fall des Meißels frei. Beim Aufschlagen wird über einen zweiten Kontakt
der Strom wieder eingeschaltet, und das Spiel wiederholt sich so lange, bis die
vorher eingestellte Bohrtiefe erreicht ist. In diesem Augenblick wird durch einen
dritten Kontakt das Gerät stromlos gemacht und der Bohrvorgang beendet. Die Anzahl
der für die eingestellte Bohrtiefe erforderlichen Schläge wird auf ein vom Gerät
getrenntes, ebenfalls elektrisch betätigtes Zählwerk besonderer Art übertragen.
Bei jedem Schlaghub wird der Meißel, wie heim Schlagbohren üblich, um einen bestimmten
Winkelbetrag, z.B. 300, umgesetzt. Dieses Umsetzen erfolgt durch ein beim Rückhub
des Meißels betätigtes Schrittschaltwerk, ohne daß hierzu ein zusätzlicher Antrieb
benötigt wird. Der Winkellietrag für das Umsetzen des Meißels ist einstellbar.
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Durch die Vereinigung der oben beschriebenen Maßnahmen wird gegenüber
einem magnetiscnen Antrieb eine wesentlich höhere Schlagfrequenz erreicht. Je nach
Fallhöhe und Fallgewicht können Schlagfrequenzen von 3 bis 5 Hertz und darüber erreicht
werden. Wie ollen erwähnt. arbeitet das Gerät mit konstanter, nach Bedarf einstellbarer,
Bohrtiefe im Gegensatz zu anderen ähnlich gearteten Prüfverfahren. I)ies hat den
großen Vorzug. daß sich der unvermeidbare Gerätfehler bei weichen wie auch bei harten
Schleifscheiben prozentual stets in der gleichen Größe auswirkt, während anderenfalls
hei konstanter Schlagzahl harte Schleifscheiben kleine Eindringtiefen und weiche
Scheiben größere Eindringtiefen ergeben und somit bei einem gegebenen Gerätfehler
harte Schleifscheiben relativ weniger genau definiert werden können als weichere
und andererseits bei sehr weichen Schleifscheiben keine zu tiefen, die Festigkeit
der Schleifscheibe beeinträchtigenden Bohrlöcher entstehen.
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Für die Sicherheit der Härtebestimmung ist eine weitere Maßnahme
von besonderer Bedeutung, nämlich die Beseitigung des Slitterstaubes aus dem Bohrloch,
ein Umstand, der bisher liei keinem der bekanntgewordenen Härteprüfgeräte beachtet
wurde. Bleibt der Splitterstaul) im Bohrloch, so wird ein Teil der Schaltarbeit
zur weiteren Zertrümmerung des Splitterstaubes verbraucht. Das drückt sich darin
aus, daß die Bohrtiefe mit der Schlagzahl sehr viel langsamer und nicht proportional
zunimmt. Entfernt man nach jedem Schlag den Splitterstaub aus dem Bohrloch, so wächst
die Bohrtiefe, wie zahlreiche Versuche ergeben haben, proportional mit der Schlagzahl,
und das Ergebnis wird nicht verfälscht. Bei dem Gerät gemaß der vorliegenden Erfindung
erfolgt die Entfernung des Splitterstaubes durch einen intermittierenden Luftstrom,
der durch einen mit der Schlagspindel verbundenen Rlasehalg oder einer ähnlichen
Einrichtung jeweils beim Meißelrückhub erzeugt wird. Diese kleine Luftmenge genügt
völlig, um das Bohrloch auszublasen.
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Eine weitere Besonderheit bildet das Anzeigewerk, auf das mit jedem
Hul, ein elektrischer Impuls übertragen wird. Über ein elektromagnetisch betätigtes
Schrittschaltwerk wird eine Walze schrittweise in Umdrehung versetzt, auf der die
Härtegrade der Nortonskala in Form einer Schraubenlinie aufgetragen sind. Über der
Walze befindet sich ein Sehschlitz. All letzterem entlang gleitet ein Zeiger, dessen
Vorschulliewegung der Steigung der Schraubenlinie der Skala auf der Anzeigewalze
entspricht. Da nicht jedem Schlaghub ein Härte grad der Nortonskala entspricht,
sondern den einzelnen Härtegraden viel mehr Schlagzahlbereiche zugeordnet sind (diese
Zuordnung ist empirisch ermittelt) erscheinen die Ruchsta{ienbezeichnungen der verschiedenen
Härtegrade jeweils mehrfach hintereinander auf der schraul>enbandförmigen Skala
der Anzeigewalze. I)ie Erfahrung hat nun aber weiterhin gelehrt, daß liei der Härteprüfung
von Schleifscheiben sowohl die Korngröße als auch die Kornart von Einfluß sind.
Grol>körnige Schleif-
scheiben ergeben beim Schlagbohrverfahren
größere Eindringtiefen als feinkörnige Scheiben bzw. benötigt maii liei gleichem
Nortonhärtegrad für die gleiche Eindringtiefe bei grobkörnigen Schleifscheilien
eine geringere Schlagzahl als bei feinkörnigen Scheifen. Es ist daher erforderlich,
das Anzeigewerk so zu gestalten, daß es den Einfluß der Korngröße zu erfassen gestattet.
Dies kann erfindungsgemäß z. B. dadurch geschehen, daß der bzw. den Anzeigewalzen
ein mehrstufiges Getriebe vorgeschaltet wird, dessen einzelne Stufen den Korngrößen
zugeordnet sind. Die Einstellung des Getriebes auf die zu prüfende Korngröße ist
in diesem Fall vor Beginn des eigentlichen Prüfvorganges vorzunehmeit. Das Anzeigewerk
stellt in diesem Falle also eine Art Rechenwerk dar, in das zwei Werte hineingegeben
werden, die funktionsmäßig miteinander zusammenhängen. Sofern erforderlich, lassen
sich als weitere Korrekturgrößen auch die Kornart und/oder die Rindungsart einbeziehen.
l)as Anzeigewerk kanu aller erfindungsgemäß auch rein elektrisch ausgebildet werden,
z. B. in der Weise, daß die mit jedem Schlaghub ausgelösten elektrischen 1 ml)ulse
die schrittweise Drehung einer Schaltwalze bewirken, durch die eine größere Anzahl
v von in Reihe geschalteten Widerständen bestimmter Größe proportional der Hubzahl
geschaltet wird, die iii einem Stromkreis liegen. in dem sich auch ein Amperemeter
befindet. Da I = U/R, ist die aiigezeigte Stromstärke proportional der Härte. i)as
Amperemeter wird in diesem Falle also auf ilärtegrade geeicht. Zur Rerücksichtigung
der Korngröße wird in den erwähneten Stromkreis wiederum eine Reihe von Widerständen
eingeschaltet, die parallel zu den erstgenannten Widerständen liegt. Hierdurch wird
erreicht, daß die Spannung U eine Funktion der Korngröße wird.
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Ebenso wird durch weitere in den Stromkreis wahlweise einschaltl)are
Widerstände bewirkt. daß iei diesem elektrischen Anzeigevorgang auch die Anzahl
der Testungen eingestellt werden kann, aus denen jeweils eiii Mittelwert gebildet
werden soll. Die Spaiiiiuiig t des Stromkreises ist dann gleichzeitig auch <1er
Anzahl der Testungeit proportional.
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Der besondere Vorteil beider Anzeigewerke ist, daß der jeweilige
Härtegrad unmittelbar in Nortongraden abgelesen werden kann. Es s ist weder eine
Umrechnung des angezeigten Wertes noch die Anwendung von Tabellen, Schaubildern
oder Nomogrammen erforderlich, um den Härtegrad einer Schleifscheibe zu ermitteln.
I)as Gerät arbeitet somit narrensicher und gestattet die Anwendung desselben auch
tlurch ungeschulte Kräfte. im Falle der elektrischen Anzeige besteht zusätzlich
noch der besondere Vorzug, daß die Einstellung auf die betreffende Korngröße sowohl
vor wie auch während oder auch erst nach dem eigentlichen Prüfvorgang vorgenommen
werden kann. Es macht also nichts aus, wenn die Einstellung auf die Korngröße oder
auch auf die gewünschte Anzahl von Testungen bei Beginn es Prüfvorganges etwa vergessen
wurde.
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Ein weiterer Vorzug der elektrischen Anzeige liegt darin. daß wälireiid
des Prüfvorganges der Stromkreis stromlos bleiben kann und erst nach Beendigung
desselben, wenn das Schrittschaltwerk sich in der der erreichtenSchlagzahl entsprechenden
Stellung befindet, der Strom eingeschaltet wird.
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Wenn erforderlich, können die beschriebenen .Nnzeigewerke, die den
Erfindungsgedanken im übrigen nur beispielhaft wiedergeben, auch registrierend oder
mit einem Stempelwerk ausgebildet werden unter Anwendung bekannter Mittel.
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Als Prüfwerkzeuge finden entweder Stahlplättchen geringer Breite
und Dicke Verwendung oder kronenbohrerähnlich ausgebildete Werkzeuge aus Hartmetall
oder anderen geeigneten verschleißfesten Stoffen. die am Ende des Schlagbolzens
eingespannt werden. Für den Fall der Anwendung von Stahlplättchen wird der Meißel
nach jedem Prüfvorgang oder auch nur nach einer jeweils bestimmten Anzahl von Prüfvorgängen
ausgewechselt. Um das Auswechseln zu erleichtern, ist ein besonderes. mit dem Schlagbolzen
verbundenes Meißelmagazin bzw. ein Schnellwechselfutter vorgesehen. Die Meißelplättchen
werden flach aneinandergelegt, gestapelt und durch Federdruck und einen Schieber
der Wirkstelle zugeführt und durch Keilwirkung gespannt.