Scléromètre
La présente invention a pour objet un scléromètre pour mesurer la dureté d'un spécimen.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution du scléromètre objet de l'invention.
La fig. 1 est une élévation latérale, partiellement en coupe, Ide cette forme d'exécution, constituée par un scléromètre Rockwell.
La fig. 2 en est une élévation de face.
La fig. 3 est une vue latérale, partiellement en coupe, de l'appareil de commande pour une table recevant le spécimen à essayer.
La fig. 4 est une vue latérale en coupe, montrant la transmission du mouvement du poinçon à l'aiguille indicatrice.
La fig. 5 est une vue de face du cadran.
La fig. 6 est une vue latérale en coupe d'un dispositif à cellule photo-électrique.
La fig. 7 est un schéma des connexions électriques de l'appareil de commande.
Le scléromètre décrit est une forme améliorée d'un scléromètre Rockwell du type dans lequel la dureté d'un spécimen à essayer est mesurée comme suit: Une charge initiale prédéterminée relativement légère, dite minor standard , qui est d'abord pressée sur un spécimen à essayer au moyen d'un poinçon, produit une empreinte sur le spécimen, puis, dans une opération ultérieure, une charge lourde supplémentaire est appliquée sur le même point du spécimen par le même poinçon pour approfondir ladite empreinte, après quoi la position d'une aiguille est lue sur une échelle lorsque la charge est ramenée, dans une phase ultérieure, à la faible valeur initiale dite minou standard qui avait produit l'empreinte initiale. La faible charge initiale pénètre dans la surface ou pellicule superficielle et permet de déterminer la dureté de la surface.
La mesure de la pénétration commence avec la forte charge.
La présente description a trait plus particulièrement à un scléromètre tel que décrit ci-dessus dans un appareil dans lequel l'aiguille est bloquée dans la position indiquant exactement le zéro de l'échelle lorsque le poinçon appliquant la faible charge sur le spécimen se trouve dans sa position extrême supérieure de déplacement.
Une autre forme d'exécution est caractérisée en ce qu'une aiguille d'échelle est tournée par l'action d'un poinçon, par le mouvement ascendant d'une table, recevant le spécimen, entraînée par un embrayage électromagnétique à partir d'un moteur électrique pour faire tourner l'aiguille en regard Id'une échelle s'étendant autour de la périphérie entourant le pivot de l'aiguille, et par l'action conjuguée d'un interrupteur de type non mécanique qui fonctionne lorsque l'aiguille indique le zéro de l'échelle, et d'un autre interrupteur qui fonctionne lorsque le poinçon s'approche de sa position extrême la plus haute, les circuits électriques du moteur électrique et de l'embrayage électromagnétique étant ensuite coupés pour arrêter le mouvement ascendant de la table recevant le spécimen.
Sur la fig. 1, le chiffre 1 désigne un bâti qui a sur sa surface antérieure et dans sa partie inférieure un socle en saillie 2 et à sa partie supérieure une tête en saillie 3. Une tige filetée 6 est vissée dans un corps tubulaire taraudé 5 prévu dans une plaque supérieure 4 Idu socle 2, et la même tige est vissée à travers une ouverture circulaire taraudée dans le centre d'une roue dentée 7. La tige filetée 6 présente sur sa périphérie une rainure longitudinale 8, et une pièce de guidage 9 (fig. 3), faisant saillie de la paroi intérieure du corps tubulaire 5, est engagée dans cette
rainure 8, de sorte que la tige filetée 6 peut exécuter
un mouvement ascendant et descendant suivant la
rotation de la roue dentée 7.
Un disque d'embrayage 12, qui est en relation magnétique avec un embrayage électromagnétique
11, est entraîné en rotation par ledit embrayage 11.
Un moteur électrique 10, disposé à l'extérieur du
corps tubulaire 5, entraîne l'embrayage 11, et un pignon 14, monté sur un arbre 13 du disque d'embrayage 12, est en prise avec la roue dentée 7 pour l'entraîner en rotation. Une table 15 recevant le spécimen à essayer est prévue sur la surface supérieure de la tige filetée 6, et un spécimen à essayer 16 est placé sur et maintenu par la table 15.
Une tige-poussoir pressante 18 qui porte à son extrémité inférieure un poinçon 17 en diamant ou une sphère en acier ou un autre organe similaire,
au-dessus de la surface supérieure du spécimen à essayer 16, est prévue ! dans la tête 3, et le poinçon 17 est poussé vers le bas par un ressort 20 qui s'appuie à son extrémité supérieure contre un support 19.
Lorsque le spécimen à essayer 16 est poussé vers le haut par la tige filetée 6 et entre en prise avec le poinçon 17, ce dernier est poussé vers le haut t à l'encontre de l'action du ressort 20. Ensuite, par l'extrémité supérieure de la tige-poussoir 18, un levier 21 qui est prévu au-dessus de la tige 18 est basculé autour de son pivot 22, de sorte que par l'intermédiaire d'un appareil de translation à mouvement relatif 23 (fig. 4), relié à une extrémité du levier 21, une aiguille 25 tourne autour de son pivot 26 devant un cadran 24 (fig. 2). L'aiguille 25 peut tourner de plus d'un tour devant le cadran 24. Le cadran 24 porte une échelle 27 entourant le pivot 26 de l'aiguille 25.
Lorsque le spécimen à essayer 16 est poussé vers le haut pour être pressé contre le poinçon 17 et est chargé par ce dernier, l'aiguille 25 tourne en regard de l'échelle 27 et indique la grandeur du déplacement vertical du poinçon 17 et la dureté du spécimen.
En face de l'autre extrémité du levier 21, il est prévu au-dessous de ce dernier un interrupteur électrique 28 qui est agencé et monté de manière à être normalement fermé et à s'ouvrir lorsque le poinçon 17 s'approche de sa position extrême supérieure pour laquelle la charge légère initiale minor standard doit être appliquée.
En outre, un léger écran ou masque 29 (fig. 5) est disposé derrière le cadran 24 et est calé sur l'axe 26 de l'aiguille 25, et sur les côtés opposés de la trajectoire de l'écran 29 sont prévus une source de lumière 30 et un élément de résistance 31 à cellule photo-électrique (fig. 6) destiné à être actionné par ladite source de lumière 30, de sorte que dès que l'écran 29, qui tourne en synchronisme avec l'aiguille 25, atteint un point situé entre la source de lumière 30 et l'élément 31 et intercepte le faisceau de lumière tombant sur la cellule photo-électrique 31, ledit élément 31 est actionné et ouvre le circuit qu'il commande. Ainsi, on dispose d'un interrupteur qui ne
demande aucun mouvement mécanique.
Ces éléments sont montés dans une position telle
que lorsque l'aiguille 25 indique le zéro de l'échelle 27 (fig. 5), l'écran 29 est placé dans la position de masquage entre 30 et 31, et que lorsque l'élément 31
est actionné quand l'interrupteur 28 est ouvert par le levier 21, les circuits d'aotionnement du moteur électrique 10 et de l'embrayage électromagnétique 11 sont coupés par l'action d'un système de commande à relais pour arrêter immédiatement le fonctionne ment du moteur 10 et de l'embrayage 11 ; par suite, dans la position extrême supérieure du poinçon 17, l'aiguille 25 est arrêtée pour coïncider exactement avec le zéro de l'échelle 27.
Ces opérations vont être expliquées en se référant au schéma électrique de la fig. 7.
Un interrupteur manuel de mise en marche 32 à bouton-poussoir est d'abord fermé après avoir placé le spécimen à essayer 16 sur la table 15 (fig. 1), et cela produit l'excitation d'un relais magnétique 33 pour fermer respectivement les interrupteurs du moteur 34 et 35 dans les circuits d'entraînement du moteur 10 et exciter l'embrayage magnétique 1 1 ainsi qu'un interrupteur de maintien 36, de sorte que le moteur 10 et l'embrayage 1 1 agissent pour visser la tige filetée 6 (fig. 1) vers le haut. Par ce mouvement ascendant, le spécimen à essayer 16 est pressé contre le poinçon 17 placé au-dessus de lui et ce dernier fait basculer le levier 21 (fig. 1), et par suite l'aiguille 25 (fig. 2) se met à tourner devant l'échelle 27 (fig. 5) sous l'action de l'appareil de translation à mouvement relatif 23 (fig. 4).
Au moment où l'aiguille 25 a tourné trois fois autour du cadran, le spécimen à essayer 16 est chargé avec une charge à peu près égale à la faible charge initiale minor standard et le poinçon 17 s'approche de sa position extrême supérieure ; l'interrupteur 28 (fig. 1) est alors ouvert par l'action de l'autre extrémité du levier 21.
Lorsque l'aiguille 25 (fig. 5), durant sa rotation, se trouve au-dessus du zéro de l'échelle, l'écran 29 (fig. 5), qui tourne en synchronisme avec elle, intercepte le faisceau de lumière provenant de la source 30 et tombant sur l'élément 31, et actionne la cellule photo-électrique pour ouvrir le circuit qu'elle commande, mais pendant les deux premiers tours de l'aiguille 25, le système comprenant l'élément 31 et l'interrupteur 28 (fig. 1), actionnable par l'autre extrémité du levier 21, n actionne pas le circuit commandé, parce que l'interrupteur 28 n'a pas été ouvert par le levier 21.
Lors du troisième tour de l'aiguille 25 sur son échelle, c'est-à-dire lorsque le poinçon 17 s'approche de sa position extrême supérieure et provoque la fermeture de l'interrupteur 28, l'élément 31 est rendu obscur par l'écran 29, et alors cet élément 31 et l'interrupteur 28 ferment un circuit pour actionner un tube à décharge à relais 37.
De ce fait, un relais magnétique 38 est actionné pour ouvrir un interrupteur d'arrêt 39, et le circuit de l'enroulement du relais magnétique de commande 33 est ouvert pour ramener les interrupteurs 34, 35 et 36 dans leur état initial, de sorte que l'excitation du moteur 10 et de l'embrayage 1 1 est stoppée; le mouvement ascendant de la tige filetée 6 (fig. 1) est stoppé exactement dans la position requise pour stopper la rotation de l'aiguille 25, et par suite l'aiguille 25 est immobilisée dans la position où elle indique exactement le zéro de l'échelle 27 (fig. 5).
Une fois que l'aiguille 25 a été immobilisée dans la position zéro avec application de la faible charge initiale minor standard , dans la prochaine étape, un levier 41 (fig. 1) est abaissé en étant relâché par des moyens de commande appropriés qui escamotent un support 40 du levier 41, de manière à ajouter une charge supplémentaire plus grande au poinçon 17 à l'aide d'un poids 42 suspendu à une extrémité de levier 41, et le poinçon 17 est enfoncé plus profondément dans l'intérieur du spécimen à essayer 16.
Ensuite, dans la prochaine étape, la charge sup plémentaire est enlevée en faisant remonter le support 40 afin que l'aiguille 25 indique, par la position qu'elle occupe alors, la dureté du spécimen 16 sur l'échelle 27 sous la faible charge initiale pour terminer le test.
Après cela, l'interrupteur manuel 43 (fig. 7) est ouvert pour couper le circuit d'actionnement du tube à décharge à relais 37 et le relais magnétique 38.
Si les interrupteurs manuels 44 et 45 (fig. 7) sont fermés après que l'interrupteur d'arrêt 39 a été ramené dans sa position normale, un circuit id'entraî- nement provoquant la rotation en sens inverse du moteur 10 est établi et en même temps le circuit d'excitation de l'embrayage électromagnétique 1 1 est fermé, de sorte que la tige filetée 6 (fig. 1) peut être abaissée pour séparer le spécimen 16 du poinçon 17 et pour permettre la mise en place d'un nouveau spécimen. Le chiffre 46 (fig. 7) désigne un potentiomètre commandant la sensibilité pour le tube à décharge à relais 37.
La présente invention offre l'avantage qu'elle permet de stopper automatiquement l'aiguille dans la position où elle indique exactement le zéro de l'échelle, et qu'une mesure exacte de la dureté peut être effectuée plus facilement et plus sûrement qu'avec le procédé connu dans lequel un cadran est tourné jusqu'à la position d'arrêt d'une aiguille pour fixer le point zéro.
fl est t entendu que la présente invention est sus- ceptible de subir des modifications pour s'adapter à des conditions particulières, et toutes les modifications qui rentrent dans le cadre de la revendication annexée sont considérées comme étant englobées par la présente invention.
Sclerometer
The present invention relates to a sclerometer for measuring the hardness of a specimen.
The appended drawing represents, by way of example, an embodiment of the sclerometer which is the subject of the invention.
Fig. 1 is a side elevation, partially in section, of this embodiment, consisting of a Rockwell sclerometer.
Fig. 2 is a front elevation.
Fig. 3 is a side view, partially in section, of the control apparatus for a table receiving the specimen to be tested.
Fig. 4 is a sectional side view, showing the transmission of movement from the punch to the indicator needle.
Fig. 5 is a front view of the dial.
Fig. 6 is a sectional side view of a photocell device.
Fig. 7 is a diagram of the electrical connections of the control unit.
The disclosed sclerometer is an improved form of a Rockwell sclerometer of the type in which the hardness of a specimen to be tested is measured as follows: A relatively light predetermined initial load, known as a standard minor, which is first pressed onto a specimen at try by means of a punch, produce an impression on the specimen, then, in a subsequent operation, an additional heavy load is applied to the same point of the specimen by the same punch to deepen said impression, after which the position of a needle is read on a scale when the load is reduced, in a later phase, to the low initial value called standard kitty which had produced the initial impression. The low initial charge penetrates the surface or superficial film and helps determine the hardness of the surface.
The penetration measurement begins with the heavy load.
The present description relates more particularly to a sclerometer as described above in an apparatus in which the needle is blocked in the position indicating exactly the zero of the scale when the punch applying the small load on the specimen is in its upper extreme position of displacement.
Another embodiment is characterized in that a scale needle is turned by the action of a punch, by the upward movement of a table, receiving the specimen, driven by an electromagnetic clutch from an electric motor for rotating the needle facing Id, a scale extending around the periphery surrounding the pivot of the needle, and by the combined action of a non-mechanical type switch which operates when the needle indicates zero on the scale, and another switch that operates when the punch approaches its highest extreme position, the electrical circuits of the electric motor and electromagnetic clutch then being cut off to stop the upward movement of the table receiving the specimen.
In fig. 1, the numeral 1 denotes a frame which has on its front surface and in its lower part a projecting base 2 and at its upper part a projecting head 3. A threaded rod 6 is screwed into a threaded tubular body 5 provided in a upper plate 4 Idu base 2, and the same rod is screwed through a circular opening threaded in the center of a toothed wheel 7. The threaded rod 6 has on its periphery a longitudinal groove 8, and a guide piece 9 (fig. . 3), projecting from the inner wall of the tubular body 5, is engaged in this
groove 8, so that the threaded rod 6 can run
an upward and downward movement following the
toothed wheel rotation 7.
A clutch disc 12, which is in a magnetic relationship with an electromagnetic clutch
11, is driven in rotation by said clutch 11.
An electric motor 10, arranged outside the
tubular body 5, drives the clutch 11, and a pinion 14, mounted on a shaft 13 of the clutch disc 12, is engaged with the toothed wheel 7 to drive it in rotation. A table 15 receiving the specimen to be tested is provided on the upper surface of the threaded rod 6, and a specimen to be tested 16 is placed on and held by the table 15.
A pressing push rod 18 which carries at its lower end a diamond punch 17 or a steel sphere or other similar member,
above the upper surface of the specimen to be tested 16, is provided! in the head 3, and the punch 17 is pushed downwards by a spring 20 which bears at its upper end against a support 19.
When the specimen to be tested 16 is pushed upwards by the threaded rod 6 and engages the punch 17, the latter is pushed upwards t against the action of the spring 20. Then, by the punch 17. upper end of the push rod 18, a lever 21 which is provided above the rod 18 is tilted around its pivot 22, so that by means of a relative movement translation device 23 (fig. 4), connected to one end of lever 21, a needle 25 rotates around its pivot 26 in front of a dial 24 (FIG. 2). The hand 25 can turn more than one turn in front of the dial 24. The dial 24 carries a scale 27 surrounding the pivot 26 of the hand 25.
When the specimen to be tested 16 is pushed upwards to be pressed against the punch 17 and is loaded by the latter, the needle 25 turns opposite the scale 27 and indicates the magnitude of the vertical displacement of the punch 17 and the hardness of the specimen.
Opposite the other end of the lever 21, there is provided below the latter an electric switch 28 which is arranged and mounted so as to be normally closed and to open when the punch 17 approaches its position. upper end for which the minor standard initial light load should be applied.
In addition, a light screen or mask 29 (Fig. 5) is disposed behind the dial 24 and is wedged on the axis 26 of the needle 25, and on the opposite sides of the path of the screen 29 are provided a light source 30 and a photocell resistance element 31 (Fig. 6) intended to be actuated by said light source 30, so that as soon as the screen 29, which rotates in synchronism with the needle 25 , reaches a point located between the light source 30 and the element 31 and intercepts the beam of light falling on the photoelectric cell 31, said element 31 is actuated and opens the circuit that it controls. Thus, we have a switch which does not
requires no mechanical movement.
These elements are mounted in such a position
that when hand 25 indicates zero on scale 27 (fig. 5), screen 29 is placed in the masking position between 30 and 31, and that when element 31
is actuated when the switch 28 is opened by the lever 21, the motor circuits of the electric motor 10 and of the electromagnetic clutch 11 are cut off by the action of a relay control system to immediately stop operation of the engine 10 and of the clutch 11; consequently, in the upper extreme position of the punch 17, the needle 25 is stopped to coincide exactly with the zero of the scale 27.
These operations will be explained with reference to the electrical diagram of FIG. 7.
A manual push button start switch 32 is first closed after placing the specimen to be tested 16 on the table 15 (Fig. 1), and this produces the energization of a magnetic relay 33 to respectively close. the motor switches 34 and 35 in the motor drive circuits 10 and energize the magnetic clutch 1 1 as well as a hold switch 36, so that the motor 10 and the clutch 1 1 act to screw the rod thread 6 (fig. 1) upwards. By this upward movement, the specimen to be tested 16 is pressed against the punch 17 placed above it and the latter switches the lever 21 (fig. 1), and consequently the needle 25 (fig. 2) is put. to be turned in front of the scale 27 (fig. 5) under the action of the relative movement translation device 23 (fig. 4).
As the needle 25 has rotated three times around the dial, the test specimen 16 is loaded with a load approximately equal to the low initial load minor standard and the punch 17 approaches its upper extreme position; switch 28 (fig. 1) is then opened by the action of the other end of lever 21.
When the needle 25 (fig. 5), during its rotation, is above the zero of the scale, the screen 29 (fig. 5), which rotates in synchronism with it, intercepts the beam of light coming from it. of the source 30 and falling on the element 31, and actuates the photoelectric cell to open the circuit that it controls, but during the first two turns of the needle 25, the system comprising the element 31 and the switch 28 (fig. 1), which can be operated by the other end of lever 21, does not activate the circuit controlled, because switch 28 has not been opened by lever 21.
During the third turn of the needle 25 on its scale, that is to say when the punch 17 approaches its extreme upper position and causes the closing of the switch 28, the element 31 is made dark by screen 29, and then this element 31 and switch 28 close a circuit for actuating a relay discharge tube 37.
As a result, a magnetic relay 38 is actuated to open a stop switch 39, and the circuit of the control magnetic relay 33 is opened to return the switches 34, 35 and 36 to their initial state, so that the excitation of the engine 10 and of the clutch 1 1 is stopped; the upward movement of the threaded rod 6 (fig. 1) is stopped exactly in the position required to stop the rotation of the needle 25, and consequently the needle 25 is immobilized in the position where it indicates exactly the zero of l 'scale 27 (fig. 5).
Once the needle 25 has been immobilized in the zero position with the application of the low initial load minor standard, in the next step a lever 41 (fig. 1) is lowered by being released by suitable control means which retract. a support 40 of the lever 41, so as to add a greater additional load to the punch 17 by means of a weight 42 suspended from one end of the lever 41, and the punch 17 is driven deeper into the interior of the specimen to try 16.
Then, in the next step, the additional load is removed by raising the support 40 so that the needle 25 indicates, by the position it then occupies, the hardness of the specimen 16 on the scale 27 under the low load. initial to complete the test.
After that, the manual switch 43 (fig. 7) is opened to cut off the actuating circuit of the relay discharge tube 37 and the magnetic relay 38.
If the manual switches 44 and 45 (fig. 7) are closed after the stop switch 39 has been returned to its normal position, a drive circuit causing the motor 10 to rotate in the opposite direction is established and at the same time the excitation circuit of the electromagnetic clutch 1 1 is closed, so that the threaded rod 6 (fig. 1) can be lowered to separate the specimen 16 from the punch 17 and to allow the installation of a new specimen. Number 46 (fig. 7) denotes a potentiometer controlling the sensitivity for the relay discharge tube 37.
The present invention offers the advantage that it enables the needle to be automatically stopped in the position where it indicates exactly the zero of the scale, and that an exact measurement of hardness can be made more easily and surely than with the known method in which a dial is rotated to the stop position of a needle to fix the zero point.
It is understood that the present invention is subject to modification to suit particular conditions, and all modifications which fall within the scope of the appended claim are considered to be encompassed by the present invention.