DD258656A1

DD258656A1 - ACCESSORY AND BACKUP DEVICE FOR PRECISION DEVICES

Info

Publication number: DD258656A1
Application number: DD28490185A
Authority: DD
Inventors: Gerhard Bessiger
Original assignee: Leipzig Werkstoffpruefmasch
Priority date: 1985-12-20
Filing date: 1985-12-20
Publication date: 1988-07-27

Abstract

Zu- und Rueckstelleinrichtung fuer Praezisionsgeraete, insbesondere zur Relativbewegung zwischen Probe und Eindringkoerper bei Kleinlasthaertemessgeraeten. Ziel der Erfindung ist das unaufwendige Erzeugen einer gleichfoermigen, hochgenauen Relativbewegung auch bei aussermittigem Kraftangriff. Die Aufgabe, das Ziel mit einer lastunabhaengigen Einrichtung, ohne Gewindespindel oder kompressible Druckmedien als Hubmittel, auch bei kleinsten Hubbewegungen, zu erreichen, wird geloest durch einen auf der Schraege eines ersten Keils aufsitzenden Hubstempel, wobei die horizontale Grundflaeche des ersten Keiles auf der als Gleitflaeche ausgebildeten oberen Flaeche eines zweiten, gegenlaeufigen Keiles aufliegt, dessen untere, geneigte Flaeche mit einer Basisgleitflaeche in Wirkverbindung steht. Die Neigungen beider Keilpaarungen sind unterschiedlich. Die zueinander beweglichen Kontaktflaechen sind als Gleitpaarungen bzw. vollstaendig oder zum Teil als Waelzpaarungen ausgebildet. Zusammengehoerige Keilpaarungen sind in vertikaler Richtung durch planparallele Flaechen begrenzt. Der Angriffspunkt des mit einer Eindringtiefen- und/oder einer Kraftmesseinrichtung verknuepfbaren Linearantriebes jedes Keiles besteht aus einer an der Hinterseite des Keiles vertikal verschiebbaren Kugel. FigurSupply and return device for precision devices, in particular for the relative movement between the sample and the indenter in small-load heat-measuring instruments. The aim of the invention is the uncomplicated generation of gleichfoermigen, high-precision relative movement even in off-center force application. The task of achieving the goal with a load-independent device, without threaded spindle or compressible pressure media as a lifting means, even with the smallest strokes, is achieved by a mounted on the Schradege a first wedge lifting punch, the horizontal Grundflaeche of the first wedge on the sliding surface formed upper surface of a second, opposite wedge rests, the lower, inclined surface is in operative connection with a Basisgleitflaeche. The inclinations of both wedge pairs are different. The mutually movable Kontaktflaechen are designed as sliding pairings or completely or partially as Waelzpaarungen. Zusammengehoerige wedge pairings are limited in the vertical direction by plane-parallel surfaces. The point of engagement of the knurled with a Eindringtiefen- and / or a force measuring device linear drive each wedge consists of a vertically displaceable on the rear side of the wedge ball. figure

Description

Zur Beseitigung dieser Ursachen liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine lastunabhängige Zu- und Rückstelleinrichtung für Präzisionsgeräte, insbesondere Kleinlasthärtemeßgeräte, zu schaffen, die ohne Einsatz einer Gewindespindel oder kompressibler Druckmedien als Hubmittel eine hochgenaue und gleichförmige Zu- und Rückstellbewegung auch bei kleinsten Hubbewegungen gestattet.To eliminate these causes, the invention has for its object to provide a load-independent supply and return device for precision equipment, especially Kleinlasthärtemeßgeräte, which allows without the use of a threaded spindle or compressible print media as a lifting means a highly accurate and uniform supply and return movement even with the smallest strokes.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß für die Zu- oder Rückstellbewegung eines in Rückstellrichtung vorgespannten, spielfrei und reibungsarm gelagerten Hubstempels ein Keilgetriebe bekannter Art vorgesehen ist, dessen Antriebskeil mit seiner unteren Fläche auf einer waagerechten Gleitfläche auf und mit seiner geneigten oberen Fläche an der mit einer gleichen Neigung versehenen Unterseite des Hubstempels anliegt. Die waagerechte Gleitfläche wird durch die obere Fläche eines gegenläufig angeordneten zweiten Keiles gebildet, der mit seiner unteren, geneigten Fläche in Wirkverbindung mit einer Basisgleitfläche gleicher Neigung steht. Die Neigungen beider Keile sind unterschiedlich. Die zueinander beweglichen Kontaktflächen sind vorzugsweise als weitestgehend stickslipfreie Gleitpaarungen ausgebildet. Ausgestaltungen der Erfindung gestatten die vollständige oder teilweise Realisierung als Wälzpaarungen. Der Antrieb des ersten und/oder zweiten Keiles ist in Abhängigkeit von der zum Eindringkörper eines Härtemeßgerätes gehörigen Eindringtiefen- und/oder Kraftmeßeinrichtung regelbarAccording to the invention, this object is achieved in that a wedge gearbox of known type is provided for the supply or return movement of a biased in restoring direction, backlash and friction bearing Hubstempels whose drive wedge with its lower surface on a horizontal sliding surface and with its inclined upper surface on the provided with an equal inclination underside of the Hubstempels. The horizontal sliding surface is formed by the upper surface of an oppositely disposed second wedge, which is in operative connection with a base sliding surface of the same inclination with its lower, inclined surface. The inclinations of both wedges are different. The mutually movable contact surfaces are preferably formed as largely stickslipfreie sliding pairings. Embodiments of the invention allow full or partial implementation as Wälzpaarungen. The drive of the first and / or second wedge is controllable in dependence on the penetration of a hardness measuring device associated Eindringtiefen- and / or force measuring device

Die Funktion der erfindungsgemäßen Einrichtung wird in einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. The function of the device according to the invention is explained in more detail in an embodiment.

embodiment

Die zugehörige Zeichnung zeigt einen schematischen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Einrichtung. Im Ausführungsbeispiel wird eine Einrichtung zur Relativbewegung zwischen Probe und Eindringkörper an einem Kleinlasthärtemeßgerät beschrieben:The accompanying drawing shows a schematic section through a device according to the invention. In the exemplary embodiment, a device for relative movement between the sample and indentor is described on a small-load hardness meter:

Im Oberteil eines Gehäuses 1 ist in der Achsrichtung des Eindringkörpers 2 ein spielfrei und reibungsarm gelagerter, entgegen der Hubrichtung vorgespannter Hubstempel 3 angeordnet, dessen obere Begrenzungsfläche als Probenaufnahmetisch gestaltet ist. Die Unterseite des Hubstempels 3 ist seitlich geneigt und sitzt auf der mit der gleichen Neigung versehenen Oberseite eines ersten seitlich verschiebbaren Keiles 4 auf. Die Unterseite des ersten Keiles 4 verläuft parallel zur Grundfläche des Gehäuses 1 und liegt auf der als waagerechte Gleitfläche ausgebildeten Oberseite eines gegenläufig zum ersten Keil 4 angeordneten zweiten seitlich verschiebbaren Keiles 5 auf, der mit seiner unteren, geneigten Fläche in Wirkverbindung mit einer in das Unterteil des Gehäuses 1 eingearbeiteten Basisgleitfläche 6 steht. Die zueinander beweglichen Kontaktflächen sind als weitestgehend stickslipfreie Gleitpaarungen gestaltet, können aber auch vollständig oder teilweise als Wälzpaarungen ausgebildet sein. Die Neigungen der beiden Keile 4 und 5 sind unterschiedlich, so daß der eine, im beschriebenen Beispiel der erste Keil 4, als· Feinstellkeil, der andere als Schnellhubkeil konzipiert ist.In the upper part of a housing 1 in the axial direction of the indenter 2 is a backlash-free and friction-mounted, counter to the stroke direction biased lifting ram 3 is arranged, whose upper boundary surface is designed as a sample receiving table. The underside of the Hubstempels 3 is laterally inclined and sitting on the provided with the same inclination top of a first laterally movable wedge 4. The underside of the first wedge 4 extends parallel to the base of the housing 1 and rests on the formed as a horizontal sliding surface top of a counter to the first wedge 4 arranged second laterally movable wedge 5, with its lower, inclined surface in operative connection with a in the lower part the housing 1 incorporated base sliding surface 6 is. The mutually movable contact surfaces are designed as largely stickslipfreie sliding pairings, but may also be formed completely or partially as Wälzpaarungen. The inclinations of the two wedges 4 and 5 are different, so that the one, in the example described, the first wedge 4, designed as a fine wedge, the other as Schnellhubkeil.

Jeder der beiden Keile 4 und 5 ist in der Bewegungsrichtung spielfrei mit einem geeigneten Linearantrieb 7; 8 verbunden, der wahlweise mit einer zum Eindringkörper 2 gehörigen Eindringtiefenmeßeinrichtung und/oder einer Kraftmeßeinrichtung (beide nicht dargestellt) verknüpfbar ist. Jeder Keil ist entgegen der Antriebsrichtung durch Federn 9 gegen den Angriffspunkt des jeweiligen Linearantriebes verspannt. Die Angriffspunkte der Linearantriebe werden durch je eine Kugel gebildet, die an der jeweils hinteren Seite der Keile anliegen und gegebenenfalls vertikal verschiebbar sind. Die Funktion der erfindungsgemäßen Einrichtung ist wie folgt.Each of the two wedges 4 and 5 is free of play in the direction of movement with a suitable linear drive 7; 8, which is selectively connectable to a indentor 2 associated Eindringtiefenmeßeinrichtung and / or a force measuring device (both not shown). Each wedge is braced against the drive direction by springs 9 against the point of the respective linear drive. The points of attack of the linear drives are each formed by a ball which rest on the respective rear side of the wedges and, if appropriate, are vertically displaceable. The function of the device according to the invention is as follows.

Als Ausgangsposition wird angenommen, daß sich alle beweglichen Teile im Ruhezustand befinden. Der zweite Keil 5 liegt durch Wirkung der Feder 9 in seiner dargestellten linken, der erste Keil 4 in seiner rechten Startstellung. Der Hubstempel 3 sitzt auf dem ersten Keil 4 auf und hat in dieser seiner untersten Stellung den größten Abstand zum Eindringkörper 2. Soll nun eine Härtemessung an einer Probe vorgenommen werden, wird letztere auf den Probenaufnahmetisch aufgelegt und der Linearantrieb 7; 8 des ersten Keiles 4 und/oder des zweiten Keiles 5 in Bewegung gesetzt. Damit verschieben sich letztere entgegen der oder durch die Wirkung der jeweiligen Feder 9, je nach der Bewegungsrichtung des jeweiligen Linearantriebs derart mit- oder gegeneinander, daß der Hubstempel 3 angehoben wird und mit der Probe eine Bewegung in Richtung auf den Eindringkörper erfährt. Die schnelle Aufwärtsbewegung der Probe bis zu deren Kontakt mit dem Eindringkörper 2 wird in der Regel durch den Keil mit der stärkeren Neigung, den Schnellhubkeil erfolgen, während danach, insbesondere bei der instrumentierten Härtemessung, eine Verknüpfung des Linearantriebes 7 für den als Feinstellkeil konzipierten ersten Keil 4 mit der zum Eindringkörper 2 gehörigen Eindringtiefenmeßeinrichtung vorgenommen wird, um diesen entsprechend einer vorgegebenen, vom jeweiligen Werkstoff abhängigen, konstanten Eindringgeschwindigkeit zu regeln. Eine andere Möglichkeit ist die Verknüpfung des Linearantriebes mit der Kraftmeßeinrichtung, um die Hubstempelbewegung in Abhängigkeit von der Prüfkraft regeln zu können.As a starting position, it is assumed that all moving parts are at rest. The second wedge 5 is due to the action of the spring 9 in its illustrated left, the first wedge 4 in its right starting position. The lifting ram 3 sits on the first wedge 4 and has in this its lowest position the greatest distance to the indenter 2. If now a hardness measurement on a sample are made, the latter is placed on the sample receiving table and the linear drive 7; 8 of the first wedge 4 and / or the second wedge 5 set in motion. Thus, the latter move against or through the action of the respective spring 9, depending on the direction of movement of the respective linear drive so mit- or against each other, that the lifting ram 3 is raised and undergoes movement with the sample in the direction of the indenter. The rapid upward movement of the sample to its contact with the indenter 2 is usually carried out by the wedge with the stronger inclination, the Schnellhubkeil, while thereafter, in particular in the instrumented hardness measurement, a linkage of the linear drive 7 for the designed as Feinstellkeil first wedge 4 is carried out with the indentation 2 belonging to Eindringtiefenmeßeinrichtung to regulate this according to a predetermined, dependent on the respective material, constant penetration rate. Another possibility is the linkage of the linear drive with the force measuring device in order to be able to control the lifting-piston movement as a function of the testing force.

Nach Beendigung des Härtemeßvorganges'wird die Bewegung der Linearantriebe 7 und 8 derart umgekehrt, daß die Keile4 und 5 durch die Wirkung der Federn 9 in ihre äußeren Startstellungen zurückgleiten und der Hubstempel mit der Probe seine untere Stellung erreicht.Upon completion of the hardness measuring operation, the movement of the linear drives 7 and 8 is reversed such that the wedges 4 and 5 slide back to their outer starting positions by the action of the springs 9 and the lifting ram with the sample reaches its lower position.

Gegenüber dem bisher bekannten Stand der Technik hat die erfindungsgemäße Lösung folgende Vorteile. Die Einrichtung hat auf Grund großflächig aufeinanderliegender mechanischer Verschiebeteile eine hohe und unveränderliche Federsteife. Damit ist sie lastunabhängig und es tritt bei außermittiger Belastung kein Kippmoment auf. Die Realisierung erfordert einen relativ geringen Aufwand, u. a. auch dadurch, daß die jeweils zusammengehörigen Keilpaarungen nach oben und unten durch planparallele Flächen begrenzt sind und infolgedessen eine paarweise Fertigung bei Einhaltung absolut gleicher Neigungen möglich ist. Der gerätetechnische Aufwand für die Ansteuerung und Regelung der Linearantriebe ist minimal. Besondere Maßnahmen für eine Temperierung entfallen. Die Einrichtung hat bei äußerst geringer Bauhöhe einen großen Stellbereich. Ein besonderer Vorteil liegt darin, daß die erfindungsgemäße Einrichtung die Relativbewegung zwischen Probe und Eindringkörper eines Kleinlasthärtemeßgerätes mit hoher Präzision und Gleichförmigkeit, sowohl manuell als auch motorisch mit festgelegter Geschwindigkeit bzw. servogesteuert, erreicht und infolgedessen für die registrierende Härtemessung geeignet ist.Compared with the prior art, the solution according to the invention has the following advantages. The device has due to large-scale superimposed mechanical sliding parts a high and steady spring stiffness. Thus, it is independent of load and there is no overturning moment at off-center loading. The realization requires a relatively low cost, u. a. also in that the respective mating wedges are limited upwards and downwards by plane-parallel surfaces and consequently a pairwise production while maintaining absolutely the same inclinations is possible. The technical equipment effort for the control and regulation of the linear drives is minimal. Special measures for a temperature accounted for. The device has a large adjustment range with extremely low height. A particular advantage is that the device according to the invention, the relative movement between the sample and indenter of a Kleinlasthärtemeßgerätes with high precision and uniformity, both manually and motorized with fixed speed or servo-controlled, achieved and is consequently suitable for registering hardness measurement.

Claims

1. Supply and return device for precision equipment, in particular Laßhlätherärtemeßgeräte in which for the lifting movement of a provided with a sample receiving table Hubstempels a laterally displaceable wedge is provided, whose inclined upper surface with the inclined lower surface of the Hubstempels corresponds, characterized in that the first wedge (4 ) rests with its horizontal lower surface on a sliding surface, which is formed by the upper surface of a counter-disposed second wedge (5), which is in operative connection with a base surface of the same inclination with its lower, inclined surface, that the inclinations of both wedge pairs are different and thus a wedge as Schnellhubkeil, the other is used as Feinstellkeil and that each wedge (4; 5) is coupled to a linear drive of known type, which is connectable to the Eindringtiefenmeßeinrichtung and / or the force measuring device of the Kleinlasthärtemeßgerätes.

2. Device according to item 1, characterized in that the mutually movable contact surfaces are designed as' weitestgehend stickslipfreie pairings.

3. Device according to item 1, characterized in that the mutually movable contact surfaces are completely or partially designed as Wälzpaarungen.

4. Device according to item 1, characterized in that the respective mating pairings are limited up and down by plane-parallel surfaces.

For this 1 page drawing

Field of application of the invention

The application of the invention extends to a device for highly accurate movement and return movement in measuring instruments. As a special field of application is a device for relative movement between the sample and indentor in hardness measuring devices, in particular Laßhlätheremeßgeräten considered.

Characteristic of the known technical solutions

In practice, it is known to realize the feed movement of a sample to the indenter of a hardness measuring device by a threaded spindle. The disadvantage here is that the sometimes required very low access or reset speed is not achievable with the necessary fineness. Changes in position of the support surface can not be excluded in the case of eccentric / force introduction. Furthermore, such facilities require a relatively high effort. Furthermore, pneumatic lifting tables are known in which the required feed rate is generated with a compressed air-operated servo-pneumatically controlled pressure piston. Although these devices have the advantage of a very low cost for the actual lift table, but are complex in terms of energy production and very load-dependent with respect to the real delivery speed. They too are very sensitive to off-center force.

Object of the invention

The aim of the invention is a device that enables a uniform, highly accurate supply and return movement with the least possible effort even with off-center force application.

Explanation of the essence of the invention

The deficiency described in the characteristic of the known technical solutions can be attributed to the following causes.

Due to the technologically possible smallest pitch height of the threaded spindle, roughness depth influences as well as pitch errors of the sliding surfaces due to the small angle of rotation, especially in the lower speed range of 1 μm / min at penetration depths of 5 μm, can have an extremely unfavorable effect on accuracy, especially with small-diameter hardness measuring devices. This is particularly noticeable if, for certain groups of materials, the course of force over time at a precisely predetermined penetration depth to be approached by the lift table and to be kept constant is to be determined with high precision. A relatively high cost is justified by the required reduction gear. In the case of pneumatically operating devices, a high equipment outlay arises due to the necessity of providing and conditioning the pressure medium, as well as the necessary measures for controlling the temperature of the control and regulating part. As a result of the compressibility of the pressure medium, such devices are highly dependent on the height of the respective test force with regard to the real feed speed and, on the other hand, react very sensitively with an off-center force application.