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Vorrichtung zum Messen der Härte kleiner Körper
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur
Bestimmung der Härte kleiner Körper, z. B. von
Gefügebestandteilen, mittels des Eindringver- fahrens. Bei diesem Verfahren wird ein feder- belasteter Eindringkörper, z. B. eine Diamantspitze, in den zu prüfenden Körper eingedrückt und die angewendete Kraft, sofern sie nicht von vorn- herein bekannt ist, gemessen. Ferner wird die
Grösse des Eindruckes gemessen u. zw. wegen seiner Kleinheit mittels eines Mikroskops.
Bei bekannten, auch als Mikrohärteprüfer be- zeichneten Vorrichtungen dieser Art sind, soweit bei ihnen Eindringkörper und Mikroskopobjektive wechselweise vor das zu prüfende Objekt ge- schaltet werden, bisher kaum zu überwindende
Schwierigkeiten dadurch entstanden, dass der notwendige Wechsel zwischen diesen beiden
Teilen nicht mit der erforderlichen Genauigkeit durchgeführt werden konnte. Härteprüfungen an
Gefügebestandteilen erfordern aber eine hohe
Genauigkeit, unter Umständen von weniger als
1 wenn der mit dem Mikroskop eingestellte
Teil nach dem Umschalten vom Eindringkörper (z. B. einer Diamantspitze nach Vickers) genau getroffen werden soll. Die Ungenauigkeit der üblichen Wechselvorrichtungen, z.
B. von Wechselschlitten oder Revolvern, ist u. a. bedingt durch die bisher für nötig gehaltene gute Passung der beweglichen Teile, wobei sich aber eine verhältnismässig hohe Reibung ergibt, die durch Schmiermittel herabgesetzt werden muss. Reibung und Schmiermittel verhindern aber die hier geforderte Genauigkeit der Einstellung. Die Anwendung von Kugelführungen vermindert den Fehler, beseitigt ihn aber nicht in ausreichendem Masse. Die auf dem angedeuteten Prinzip beruhenden Mikrohärteprüfer konnten deshalb für kleinste Gefügebestandteile bisher nicht angewendet werden. Diese Schwierigkeiten haben dazu geführt, dass bei einer anderen bekannten Ausführung der Eindringkörper in der Mitte der Frontlinse des Mikroskopobjektives angebracht wurde, um das Umschalten überhaupt zu vermeiden.
Diese Anordnung vermeidet alle Schwierigkeiten, die sich aus der Ungenauigkeit der Schaltbewegung ergeben. Dafür treten aber, abgesehen von den hohen Herstellungskosten,
Nachteile optischer Natur ein. Die Anordnung des Eindringkörpers in der optischen Achse des
Systems verhindert die Mitwirkung des zentralen
Aperturbereiches. Daraus ergeben sich Abbil- dungsmängel, so dass bei dieser Ausführungsart das Ausmessen des Eindruckes unter Umständen mit normalen Objektiven erfolgen muss, wenn eine Höchstgenauigkeit verlangt wird. Das er- fordert aber wieder einen sehr umständlichen
Wechselvorgang. Ein weiterer Nachteil dieser bekannten Ausführung liegt darin, dass wegen des
Ausfalles des inneren Aperturbereiches die Gesamt- apertur des Objektives entsprechend erhöht werden muss. Das führt zu einer komplizierten
Optik.
Bei sehr kleinen Objekten ist aus dem erwähnten Grunde bei der genannten Ausführung ein Immersionsobjektiv erforderlich, obwohl die entsprechende Auflösung in vielen Fällen auch mit einem Trockensystem erreicht werden könnte, wenn der innere Aperturbereich nicht ausgeblendet würde.
Bei einer Ausführung gemäss der Erfindung ist ein Ersatz des eingebauten Objektives durch ein anderes überflüssig, weil seine theoretische Leistung nicht durch Ausblenden eines inneren Aperturbereiches beeinträchtigt wird. Es können somit ganz normale optische Systeme Anwendung finden. Auch die Anwendung von Immersionssystemen ist nicht nötig. Bei der hier beschriebenen Ausführung findet wohl, wie bei älteren Konstruktionen, eine Verschiebung zwecks wechselweiser Einschaltung von Eindringkörper und Objektiv in die Gebrauchsstellung statt, doch sind durch die erfindungsgemässe Ausbildung der Wechselelemente alle Fehlerquellen weitgehend vermieden, die früher die Treffsicherheit beeinträchtigt haben. Eindringkörper und Objektiv werden in einen Schlitten eingebaut, der erfindungsgemäss in seiner Führung merkliches Spiel hat.
Die genaue Einstellung des Schlittens erfolgt nur durch die an den Enden der Verschiebungsstrecke vorgesehenen festen oder einstellbaren Anschläge. Schmiermittel werden deshalb nicht benötigt, weil die Reibung infolge des vorgesehenen Spiels auf einen Mindestwert herabgesetzt ist. Das Spiel ist erforderlich, da der Eindruckkörper und das Objektiv mittels der
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Anschläge nicht nur in Richtung der Führung einzustellen sind, sondern auch seitlich dazu, also in einer Ebene in zwei zueinander senkrechten
Richtungen. Einer der Anschläge kann in eine am Schlitten vorzusehende Nute od. dgl. ein- greifen, wodurch der Schlitten seitlich gesichert wird und zugleich ein Drehungszentrum für eine kreisförmige Einstellung des Schlittens mittels des zweiten einstellbaren Anschlages zu Justier- zwecken gegeben ist.
Die Anschlaggegenstücke am Schlitten können nach der Erfindung ferner schräg ausgeführt werden, so dass durch den auf den Schlitten in der Verschiebungsrichtung wirkenden Anpressdruck ein resultierender Druck nach unten erzeugt und dadurch der Schlitten gegen die Gleitfläche gepresst wird. Der Schlitten wird weiter erfindungsgemäss mittels einer möglichst zentral angreifenden Vorrichtung verschoben, die in beiden Endstellungen den Schlitten federnd gegen die Anschläge drückt. Auch hier wird durch entsprechende Ausbildung der Schaltvorrichtung ein resultierender Druck nach unten und dadurch eine sichere Auflage auf der Führungsfläche erreicht. Da die Verschiebevorrichtung des Schlittens vorzugsweise in der Mitte desselben angreift, wird bei Anordnung von zwei Anschlägen in den Endstellungen erfindungsgemäss praktisch eine Dreipunkteinstellung erreicht.
In den Fig. 1 bis 6 ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
Dem Ausführungsbeispiel wurde eine Vorrichtung zugrunde gelegt, bei der der Eindringkörper 1 das Messobjektiv 2 und das Ableseobjektiv 3 für die Lastanzeige federnd aufgehängt sind. Als federnde Elemente werden die Drehstäbe 4 und 5 verwendet. An diesen Drehstäben, deren Enden eingespannt sind, werden in der Mitte zwischen beiden Einspannstellen die zwei Hebel 6 und 7 befestigt, die an ihren von den Drehstäben abgekehrten Enden Zylinderflächen tragen, über die die Stahlbänder 8 laufen. An diesen Stahlbändern ist der Träger 9 befestigt.
In den Träger 9 sind die oben erwähnten Teile 1-3 eingebaut. Eine dem Ableseobjektiv 3 zugeordnete Teilung, an der die Grösse der Durchbiegung und damit der Last gemessen wird, befindet sich bei 10. Ein Umlenkprisma, das den waagrechten Strahlenverlauf in eine senkrechte Richtung ablenkt, ist mit 11 bezeichnet.
Wenn die Vorrichtung gegen ein oberhalb des Eindringkörpers befindliches Objekt 30 gedrückt wird, werden die Verdrehungsstäbe auf Verdrehung beansprucht. Die Verdrehung ist das Mass für die Kraft, mit der der Eindringkörper in den zu untersuchenden Gegenstand eingedrückt wird. Die Grösse der Verdrehung wird, wie erwähnt, an der Teilung 10 mittels des Objektives 3 und des Mikroskopokulares 29 abgelesen. Bei der hier beschriebenen Ausführungsform der Erfindung wird der Wechsel zwischen dem Eindringkörper 1 und dem Messobjektiv 2 durch eine Verschiebung des die Teile 1, 2 und 3 tragenden Schlittens 12 bewirkt. Dieser Schlitten hat erfindungsgemäss seitlich reichliches Spiel.
Die Verstellung des Schlittens erfolgt mittels des an einer Nabenkappe angesetzten Hebels 13 über die Achse 14 und den Mitnehmerhebel 15, der an dem Stift 16, der am Schlitten befestigt ist, angreift. In der Nabenkappe 13'ist eine Feder 17 angeordnet, die von einer Mittelstellung aus
EMI2.1
Die am Schlitten befindlichen Gegenanschläge 22, 23, 24 und 25 sind erfindungsgemäss nach Fig. 4 so geformt, dass in den Anschlagstellungen stets ein resultierender Druck nach unten entsteht, wobei ausserdem durch die mit Nuten versehenen Gegenanschläge 22 und 23 eine bestimmte seitliche Lage des Schlittens gewährleistet wird. Die Anschläge 18 bis 21 sind einstellbar.
Die Anschlagpaare 18/22 und 20/23 ergeben Drehungsmittelpunkte für eine unter Umständen notwendige seitliche Verstellung des Schlittens und damit der an ihm befestigten optischen Teile und des Eindringkörpers. Teil 31 ist eine die Vorrichtung abdeckende Kappe. Mittels des Schlittens 26 wird die Vorrichtung auf einem Opak-Illuminator 27 aufgeschoben. Bei der gezeichneten Anordnung ist ein Mikroskop 28 vom Le Chatelier-Typus zugrunde gelegt.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Vorrichtung zur Prüfung der Härte kleiner Körper mit einem federbelasteten Eindringkörper, mit welcher ausser der Grösse des Eindruckes auch die Belastung mit optischen Mitteln gemessen wird und bei der die Achse des Eindringkörpers gegenüber der optischen Achse des für die Eindruckgrössenmessung bestimmten Ob- jektives um mindestens den Halbmesser der Objektivlinse versetzt ist und der Eindringkörper sowie das Objektiv auf einem Schlitten angeordnet sind, der um den Versetzungsbetrag verschiebbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlitten in seiner Führung merkliches Spiel hat und die richtige Einstellung des Eindringkörpers und des Objektives nur durch die an den Enden der Verschiebungsstrecke vorgesehenen festen oder einstellbaren Anschläge gewährleistet wird.