Vorrichtung zum Messen der Härte kleiner Körper.
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Messen der Härte kleiner Körper, z. B. von Gefügebestandteilen, mittels eines federbelasteten Eindringkörpers, welche Vorriehtung Mittel zur optischen Messung der Grösse des Eindruckes und der Belastung des Eindringkörpers aufweist. Bei bekannten Härte plüfern wird bei Vornahme der AIessung an Stelle des Mikroskopobjektives der in einer objektivähnlichen i;asgung befindliehe Eindringkörper in den Mikroskoptubus eingesetzt und gegen die angesehlif lene Prüfstelle gepresst.
Zur baulichen Vereinfachung der unter der Bezeichnung Mikrohärteprüfer bekannten Vorrichtung wurde der Vorschlag gemacht, die Frontlinse des Mikroskopobjektives als Eindringkörper auszubilden. Es wurde auch der Eindringkörper auf der F'rontlinse des Alikroskopobjektives selbst angeordnet, z. B. aufgekittet. Wird die Frontlinse des Mikroskopobjektives als E indrin gkörper ver xvendet, so kann man als Werkstoff grösster Härte günstigstenfalls Quarz verwenden. Die Härte von Quarz reicht aber für Härtemes sungen nicht immer aus.
Wenn der Eindringkörper auf oder in den zentralen Teil der Frontlinse gekittet wird, ist wohl die Verwendung von Diamant als Werkstoff für den Eindringkörper möglich. doch fällt in diesem Falle der zentrale Teil der Frontlinse für den Abbildungsvorrgang aus. Dieser Ausfall führt erfahrungsgemäss zu einer beträchtlichen Verundeutlichung der Abbildung.
Um diesen Nachteil ansznsehalten, wurden bereits Vorrichtungen zur AIessung der Härte kleiner Körper gebaut, bei denen die Aehse des Eindringkörpers gegenüber der optischen Achse des für die Eindruckgrössemessung bestimmten Objektives merklich versetzt ist und der Eindringkörper sowie das Objektiv auf einem Schlitten angeordnet sind, der um den Versetzungsbetrag verschiebbar ist. Bei diesen bekannten Vorrichtungen ist der Eindring- körper getrennt vom Objektiv angeordnet. wodurch der Verschiebungsweg unnötig vergrössert wird.
Gemäss der Erfindung werden nun alle diese Nachteile der bekannten Vorrichtungen mit einem gegenüber der optischen Achse des Objektives versetzt angeordneten Eindringkörper dadurch behoben, dass der Eindringkörper unmittelbar in die Objektivfassung ausserhalb des Strahlengan,, es eingebaut ist und die Objektivfassung den alleinigen Trägel des Eindringkörpers bildet.
Die feste Verbindung des Eindringkörpers mit der Objektivfassung hat ferner den Vorteil, dass eine relative Verschiebung von Objektiv und Eindringkörper beim Eilldringvorgang nicht stattfindet, weil beide gemeinsam durch federn, sonst bestünde die Gefahr, dass bei kurzem Arbeitsabstand des Objektives dieses am zu prüfenden Objekt anstösst, wodurch ein weiteres Eindringen der Spitze des Eindringkörpers in den Prüfling unmöglich gemacht würde.
In der Zeichnung ist eine beispielsweise Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung zur Messung der Härte kleiner Körper veranschaulicht.
Fig. 1 ist ein lotrechter Schnitt nach der Linie A-B in der Fig. 2. Fig. 2 ist ein Schnitt nach der Linie C-D in der Fig. 1. Fig. 3 ist ein waagrechter Schnitt nach der Linie E-F in der Fig. 1. Die Fig. 4 und 5 zeigen Anschläge in grösserem Massstabe, und Fig. 6 zeigt eine Gesamtansicht der Vorrichtung, wobei ein Teil nach der Linie G-H in der Fig. 2 geschnitten ist. Fig. 7 zeigt einen Schnitt nach der Linie I-K in der Fig. 1, und die Fig. 8 und 9 veranschaulichen eine Einzelheit in Seitenansicht und Draufsicht.
Dem Ausführungsbeispiel wurde ein sogenanntes Le-Chatelier-Mikroskop zu Grunde gelegt, bei dem das zu prüfende Objekt über dem auch als Kondensor wirkenden Objektiv angeordnet ist und bei dem die Beleuchtungs- strahlen von unten nach oben und die abbildenden Strahlen in entgegengesetzter Richtung von oben nach unten durch das Objektiv verlaufen. Bei dem Ausführungsbeispiel sind der Eindringkörper 1, das Messobjektiv 2 und das Ableseobjektiv 3 für die Ablesung der Belastung federnd aufgehängt. Als federnde Elemente dienen Drehstäbe 4 und 5, deren Enden 7' und 7" in dem auf den Gleitflächen 12' des Gehäuses 26 verschiebbaren Schlitten 12 eingespannt sind.
In der Mitte zwischen den Einspannstellen der Drehstäbe 4 und 5 sind die Hebel 6 und 7 befestigt, die an ihren von den Drehstäben abgekehrten Enden Teile von Zylinderflächen aufweisen, deren Achsen sich in den Drehstäben 4 bzw. 5 befinden. Über die Zylinderteilflächen laufen Stahlbänder 8, an denen mittels Schrauben 38 der bewegliche Träger 9 befestigt ist, der die Fassung der Objektivlinsen für die Ausmessung der Querabmessungen des durch den Eindringkörper bewirkten Eindruckes und auf der gleichen Fassung den Eindringkörper 1, z. B. eine Diamant-Pyramide, trägt. Der Träger 9 trägt auch das Ableseobjektiv 3 mit dein zugehörigen Ablenkprisma 11, das die Lichtstrahlen aus der Waagrechten in die Lotrechte in das Okular 29 (Fig. 6) ablenkt.
Die Kraft, mit der der Eindringkörper 1 in den Prüfling 30 eingedrückt wird, wird aus der Verdrehung der Drehstäbe 4 und 5 bzw. aus der lotrechten Verschiebung des Trägers 9 samt Objektiv 3 an der an dem Teil 10 des Schlittens 12 angebrachten Skala abgelesen.
Wie bereits angeführt, ist der Eindringkörper 1 unmittelbar in der Objcktivfassung gelagert, so zwar, dass das Objektiv 2 in seinem vollen Querschnitt vollkommen unbeeinflusst bleibt. Durch diese Lagerung des Ein dringkörpers in der Objektivfassung ist es möglich, die Versetzung zwischen Eindringkörper und Mikroskopobjektiv möglichst klein zn gestalten. Aus diesem Grunde ist zaun Wechsel zwischen dem Eindringkörper 1 und dem Messobjektiv 2 nur eine kleine Versehie- bung des die Teile 1 bis 11 tragenden Schlittens 12 erforderlich.
Wenn die Vorriehtung durch Drehen des Feinantriebes des Mikroskopobjektives gegen einen oberhalb des Eindringkörpers befind lichen Prüfling 30 gedrückt wind, werden die Stäbe 4 und 5 verdreht. Die Verdrehung ist das Mass für die Kraft, mit der der Eindringkörper in den Prüfling eingedrückt wird. Der Verdrehungswinkel wird an der Teilung 10 mittels des Objektives 3 und des Iikroskop- okulares 29 abgelesen. Der Weelisel zwischen dem Eindringkörper 1 und dem Messobjektiv 2 wird durch eine Verschiebung des die Teile 1 bis 11 tragenden Schlittens 12 bewirkt. Dieser Schlitten hat seitlich reichliches Spiel.
Die Verstellung des Schlittens erfolgt mittels des an einer Nabenkappe 13'angesetzten lIebels 13 (Fig. 6 und 7) über die Achse 14 und den Mitnehmerhebel 15, der an dem am Schlitten 12 befestigten Stift 16 angreift. An der Nabenkappe 13' ist über die mit ihr verbundene Grundplatte 13" und den Aufhängezapfen 13"' eine Feder 17 angeordnet.
Der zweite Aufhängezapfen 13"" der Feder 17 ist mit dem Gehäuse 32 fest verbunden und ragt durch eine Ausnehmung 32 (Fig. 6) der Grundplatte 13" hindurch. Durch Schwenken des hebels 13 (Fig. 6) wird die Feder 17 zunächst bis zu ihrer Symmetriestellung gespannt und zieht die Nabenkappe 13' sodann in die zweite, nicht gezeichnete Ruhelage.
Ilierdurch wird der Schlitten 12 über die Elemente 13", 14, 15 und 16 in seiner Längsrichtung verschoben.
Die Lagen des Schlittens in den Endstel lungen werden durch die Anschlagpaare 18, 19 und 20, 21 bzw. 22, 25 und 23, 24 (Fig. 3) fixiert. Die am Schlitten 12 befindlichen Gegenanschläge 22 bis 25 (Fig. 4) sind so geformt, dass in den Anschlagstellungen stets ein resultierender Druck iiaeh unten entsteht, so dass dem Schlitten in seinen End- stellungen eine sichere Anlage an seine untere Führungsfläche 12' erteilt wird und beim lotrechten Andruck des Eindringkörpers von unten an den Prüfling kein toter Gang auftritt. Ausserdem wird durch die mit Nuten versehenen Gegenanschläge 22 und 23 eine bestimmte seitliche Lage des Schlittens gewährleistet.
Die Anschläge 18 bis 21 sind einstellbar. Dies ermöglieht, die Endlagen des Schlitteus so zu justieren, dass das Objektiv 2 bzw. der Eindringkörpcr 1 in ihren Arbeitsstellungen in die gleiche Achse zu liegen kommen. Mittels des Schlittens 26' wird die Vorrichtung auf die Auflicht Beleuchtungseinrichtung 27 (Fig. 6) aufgeschoben. Alit 2S ist das Le-Chatelier Mikroskop und mit 29 dessen Okular bezeichnet.
Die die Vurrichtung abdeckende Kappe 31 ist mittels Befestigungsschrauben 33 auf dem Haltebügel 34 angeschraubt, der auf dem Schlitten 12 befestigt ist. Die Kappe 31 lässt zwischen ihrem antern Rand und dem Gehäuse 26 einen Schlitz frei, um beim Verschieben des Schlittens 12 Reibung zu verhindern. Mit 36 ist in Fig. 1 eine Stossdämpferfeder angedeutet, die in den andern Figuren nicht dargestellt ist. Sie dient dazu, beim Umschalten auf Mikroskopieren den Stoss des Schlittens abzufangen und die Anschläge 22 bis 25 zu schonen. Eine sinngleich wirkende Feder kann auch auf der entgegengesetzten Seite des Schlittens angebracht werden.
Im Hebel 6 ist ein Ausschnitt 37 vorlanden, um den Strahlengang für das Objektiv 3 nicht zu behindern. Die Bohrung 39 im Schlitten 26' dient dazu, die Abbildungs- strahlen durchzulassen ; auch der Träger 9 hat eine Ausnehmung 40 für den ungehinderten Lichtdurchgang, wenn der Schlitten 12 in der linken Endstellung steht.
Device for measuring the hardness of small bodies.
The invention relates to a device for measuring the hardness of small bodies, e.g. B. of structural components, by means of a spring-loaded indenter, which Vorriehtung means for optical measurement of the size of the impression and the load on the indenter. In the case of known hardness pliers, when the measurement is carried out, instead of the microscope objective, the indenter located in an objective-like setting is inserted into the microscope tube and pressed against the test point.
To simplify the construction of the device known as the micro hardness tester, the proposal was made to design the front lens of the microscope objective as an indenter. The indenter was also arranged on the front lens of the alicroscope objective itself, e.g. B. cemented. If the front lens of the microscope objective is used as an indrin g body, then quartz can be used as the material of the greatest hardness at best. However, the hardness of quartz is not always sufficient for hardness measurements.
If the indenter is cemented on or in the central part of the front lens, it is possible to use diamond as the material for the indenter. but in this case the central part of the front lens fails for the imaging process. Experience has shown that this failure leads to a considerable blurring of the illustration.
In order to address this disadvantage, devices for measuring the hardness of small bodies have already been built in which the axis of the indenter is noticeably offset from the optical axis of the objective intended for the measurement of the impression size and the indenter and the objective are arranged on a slide that surrounds the Displacement amount is movable. In these known devices, the penetration body is arranged separately from the objective. whereby the displacement is increased unnecessarily.
According to the invention, all these disadvantages of the known devices with a penetration body offset from the optical axis of the lens are eliminated in that the penetration body is installed directly in the lens mount outside the beam element and the lens mount forms the sole support of the penetration body.
The fixed connection of the penetration body with the lens mount also has the advantage that a relative displacement of the lens and penetration body does not take place during the rapid penetration process, because both spring together, otherwise there would be a risk that the lens would hit the object to be tested if the working distance was short whereby further penetration of the tip of the indenter into the test object would be made impossible.
The drawing shows an example of an embodiment of the device according to the invention for measuring the hardness of small bodies.
1 is a vertical section along the line AB in FIG. 2. FIG. 2 is a section along the line CD in FIG. 1. FIG. 3 is a horizontal section along the line EF in FIG. 4 and 5 show stops on a larger scale, and FIG. 6 shows an overall view of the device, a part being cut along the line GH in FIG. Fig. 7 shows a section along the line I-K in Fig. 1, and Figs. 8 and 9 illustrate a detail in side view and plan view.
The exemplary embodiment is based on a so-called Le Chatelier microscope, in which the object to be tested is arranged above the objective, which also acts as a condenser, and in which the illuminating rays go from bottom to top and the imaging rays in the opposite direction from top to bottom run down through the lens. In the exemplary embodiment, the penetration body 1, the measuring objective 2 and the reading objective 3 are resiliently suspended for reading off the load. Torsion bars 4 and 5, the ends 7 ′ and 7 ″ of which are clamped in the slide 12 which is displaceable on the sliding surfaces 12 ′ of the housing 26, serve as resilient elements.
In the middle between the clamping points of the torsion bars 4 and 5, the levers 6 and 7 are attached, which have parts of cylindrical surfaces at their ends remote from the torsion bars, the axes of which are located in the torsion bars 4 and 5, respectively. Steel strips 8 run over the cylinder surfaces, to which the movable carrier 9 is attached by means of screws 38, which holds the mount of the objective lenses for measuring the transverse dimensions of the impression caused by the indenter and on the same mount the indenter 1, e.g. B. a diamond pyramid carries. The carrier 9 also carries the reading objective 3 with its associated deflection prism 11, which deflects the light beams from the horizontal into the perpendicular into the eyepiece 29 (FIG. 6).
The force with which the penetrator 1 is pressed into the test specimen 30 is read from the rotation of the torsion bars 4 and 5 or from the vertical displacement of the carrier 9 together with the lens 3 on the scale attached to the part 10 of the slide 12.
As already mentioned, the penetration body 1 is mounted directly in the lens mount in such a way that the lens 2 remains completely unaffected in its full cross section. This storage of the indenter in the lens mount makes it possible to make the offset between indenter and microscope objective as small as possible. For this reason, only a small displacement of the carriage 12 carrying the parts 1 to 11 is necessary when changing between the penetration body 1 and the measuring objective 2.
When the Vorriehtung wind pressed by turning the fine drive of the microscope lens against a sample 30 located above the penetration body, the rods 4 and 5 are rotated. The twist is the measure of the force with which the indenter is pressed into the test object. The angle of rotation is read from the graduation 10 by means of the objective 3 and the microscope eyepiece 29. The rotation between the indenter 1 and the measuring objective 2 is brought about by a displacement of the slide 12 carrying the parts 1 to 11. This slide has ample play on the sides.
The slide is adjusted by means of the lever 13 attached to a hub cap 13 '(FIGS. 6 and 7) via the axis 14 and the driver lever 15, which engages the pin 16 attached to the slide 12. A spring 17 is arranged on the hub cap 13 'via the base plate 13 "" connected to it and the suspension pin 13 "'.
The second suspension pin 13 ″ ″ of the spring 17 is firmly connected to the housing 32 and protrudes through a recess 32 (FIG. 6) in the base plate 13 ″. By pivoting the lever 13 (FIG. 6), the spring 17 is initially up to tensioned their symmetry position and then pulls the hub cap 13 'into the second, not shown rest position.
As a result, the carriage 12 is displaced in its longitudinal direction via the elements 13 ″, 14, 15 and 16.
The positions of the carriage in the Endstel lungs are fixed by the pairs of stops 18, 19 and 20, 21 or 22, 25 and 23, 24 (Fig. 3). The counterstops 22 to 25 (FIG. 4) located on the slide 12 are shaped in such a way that a resultant pressure always arises at the bottom in the stop positions, so that the slide in its end positions is given a secure contact with its lower guide surface 12 ' and when the indenter is pressed against the test object vertically from below, no dead gear occurs. In addition, the counterstops 22 and 23 provided with grooves ensure a certain lateral position of the slide.
The stops 18 to 21 are adjustable. This makes it possible to adjust the end positions of the Schlitteus so that the objective 2 or the penetration body 1 come to lie in their working positions in the same axis. The device is pushed onto the incident light illumination device 27 (FIG. 6) by means of the slide 26 ′. Alit 2S is the Le Chatelier microscope and 29 is its eyepiece.
The cap 31 covering the Vurrichtung is screwed by means of fastening screws 33 on the retaining bracket 34, which is fastened on the carriage 12. The cap 31 leaves a slot free between its outer edge and the housing 26 in order to prevent friction when the slide 12 is displaced. With 36 in Fig. 1 a shock absorber spring is indicated, which is not shown in the other figures. It serves to intercept the impact of the slide when switching to microscopy and to protect the stops 22 to 25. A spring with the same effect can also be attached to the opposite side of the slide.
A cutout 37 is provided in the lever 6 so as not to obstruct the beam path for the objective 3. The bore 39 in the slide 26 'is used to allow the imaging rays to pass through; The carrier 9 also has a recess 40 for the unhindered passage of light when the carriage 12 is in the left end position.