DE102006012374A1 - Kratzvorrichtung - Google Patents

Kratzvorrichtung Download PDF

Info

Publication number
DE102006012374A1
DE102006012374A1 DE200610012374 DE102006012374A DE102006012374A1 DE 102006012374 A1 DE102006012374 A1 DE 102006012374A1 DE 200610012374 DE200610012374 DE 200610012374 DE 102006012374 A DE102006012374 A DE 102006012374A DE 102006012374 A1 DE102006012374 A1 DE 102006012374A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
load
loading
sample
sample holder
carrier plate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE200610012374
Other languages
English (en)
Other versions
DE102006012374B4 (de
Inventor
Franz Schmid
Christian Keintzel
Michael Lerchl
Wolfgang Berndt
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Bayerische Motoren Werke AG
Original Assignee
Bayerische Motoren Werke AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Bayerische Motoren Werke AG filed Critical Bayerische Motoren Werke AG
Priority to DE200610012374 priority Critical patent/DE102006012374B4/de
Publication of DE102006012374A1 publication Critical patent/DE102006012374A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE102006012374B4 publication Critical patent/DE102006012374B4/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N3/00Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N3/40Investigating hardness or rebound hardness
    • G01N3/42Investigating hardness or rebound hardness by performing impressions under a steady load by indentors, e.g. sphere, pyramid
    • G01N3/46Investigating hardness or rebound hardness by performing impressions under a steady load by indentors, e.g. sphere, pyramid the indentors performing a scratching movement

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)

Abstract

Beschrieben ist eine Vorrichtung zum Belasten, insbesondere Kratzen, einer Materialprobe (3), aufweisend eine in einer (x,y)-Ebene verfahrbare Probenhalterung (2) zum Befestigen der Materialprobe (3) an seiner Oberseite und aufweisend einen oberhalb der Probenhalterung (2) angebrachten Belastungskörper (5) zum Aufsetzen auf die Materialprobe (3), welcher senkrecht zur (x,y)-Ebene linear führbar ist. Dabei wird der Belastungskörper (5) durch ein Gewicht in Richtung der Probenhalterung (2) gedrückt.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Belasten, insbesondere Kratzen, einer Materialprobe nach dem Oberbegriff von Anspruch 1, sowie ein Verfahren zum Betreiben der Vorrichtung.
  • Aus US 5,359,879 ist ein Mikroabtast-Sklerometer bekannt, bei dem eine Materialprobe auf einem in einer (x, y)-Ebene frei verfahrbaren Tisch befestigt ist. Zum Ritzen wird die Materialprobe durch den Tisch in der (x, y)-Ebene verfahren, und gleichzeitig drückt dazu senkrecht entlang der z-Achse ein Nanoindenter die Probe mit einer definierten Kraft. Dadurch wird auf der Materialprobe eine Ritzspur erzeugt. Da dieses Mikroabtast-Sklerometer ausdrücklich zur Materialprüfung bei sehr kleinen Dimensionen (mit Ritzbreiten bis hinunter zu 0,01 μm) ausgelegt ist, müssen die aufgebrachten Kräfte sehr klein sein (zwischen 10-10 N bis maximal 1 N). Dazu wird der Indenter durch einen elektromagnetischen Spulenantrieb auf die Probe gedrückt, wodurch auch die Last stufenlos einstellbar ist. Dies wird bei US 5,359,879 zum Ritztesten auch dahingehend benötigt, dass so durch ein Aufmodulieren eines Wechselspannungssignals eine oszillierende Kraft auf den Indenter aufgegeben werden kann, der daher beim Ritzen auch auf und ab vibriert. Nachteilig hierbei ist, dass für größere Dimensionen bzw. Kräfte die Anordnung aufwendig und teuer wird; insbesondere muss der elektromagnetische Indenterantrieb vergleichsweise groß dimensioniert werden, und man braucht immer eine ausgefeilte Steuerschaltung zur Lastaufbringung.
  • Aus DE 196 18 000 C1 ist eine Vorrichtung zur Prüfung von Oberflächenbeschichtungen mittels definierter Verletzungen der Beschichtung bekannt, bei der mindestens zwei Ritzelemente eine Probe dadurch ritzen, dass sie auf einer linear beweglichen Probe parallele Ritzspuren hinterlassen. Das Andrücken der Ritzelemente auf die Probe kann mittels Gewichten geschehen, die auf die Ritzelemente drücken. Nachteilig hierbei ist, dass die beiden Ritzelemente nur einfache Ritzspuren erzeugen, welche gerade bei komplexeren Probenformen und Belastungsanforderungen keine ausreichende Materialkennung ermöglichen.
  • Aus DE 199 25 310 A1 ist ein Ritzprüfgerät bekannt, bei dem ein Kratzstift entlang einer linearen Schiene verfahrbar ist, wobei beim Ritzen der Kratzstift wiederholt den gleichen Bereich in Hin- und Rückrichtung überfährt. Dazu ist der Kratzstift in Bewegungsrichtung neigbar gelagert. Auch hier ist kein Ritzen in einer zweiten Richtung möglich, was Prüfmöglichkeiten stark einschränkt. Das Andrücken des Kratzstifts auf die Probe kann mittels Gewichten geschehen.
  • Aus DE 198 03 886 A1 ist ein Verfahren zur Bestimmung einer Kratzfestigkeit bekannt, bei dem ein Prüfkörper auf einem (x, y)-Tisch befestigt ist und eine Probe von oben auf den Prüfkörper gedrückt wird. Zur Einstellung der Krafteinleitung zwischen Probe und Prüfkörper wird die angelegte Kraft gemessen und mittels einer Einstellvorrichtung justiert. Diese Lösung hat den Nachteil, dass nur ebene Bauteile mit einer gleichmäßigen Lastaufbringung geprüft werden können. Zudem ist die Lastaufbringung bzw. -einstellung vergleichsweise aufwendig.
  • Aus US 2005/0172702 A1 Ist ein Ritzverfahren bekannt, bei dem ein Indenter mit elektronisch angesteuerter Lastaufbringung eine auf einem (x, y)-Tisch verfahrbare Probe aus leitfähigen und nicht-leitfähigem Material ritzt, und dabei elektrische Eigenschaften vermessen werden.
  • Aus DE 41 34 513 C2 ist ein Verfahren zum Prüfen eines Ritzverhaltens bekannt, bei dem ein Kratzstift über einen Hebel auf eine Probe aufgebracht und dann relativ zu dieser linear verschoben wird. Zum Aufbringen weiterer linearer Ritze kann die Probe bei abgehobenem Kratzstift seitlich zur Ritzrichtung verfahren werden. Aufgrund der Hebelkonstruktion ist auch hier nur eine lineare Ritzrichtung sinnvoll einsetzbar.
  • Auch aus JP 60091237 A ist ein linear verfahrender Ritztester mit Hebelmechanismus bekannt.
  • Diese bekannten Ritztester weisen den Nachteil auf, dass sie entweder nur linear ritzen können oder vergleichsweise aufwendige Ansteuerungen zur Lastaufbringung benötigen. Meist können auch nur ebene Probenabschnitt sinnvoll belastet bzw. geritzt werden.
  • Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Möglichkeit zum vereinfachten Aufbau eines Ritztesters bei gleichzeitig vielfältigen Einstellparametern bereitzustellen. Insbesondere soll es möglich sein, auch größere und unebene Proben schnell, zuverlässig und reproduzierbar prüfen zu können.
  • Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung nach Anspruch 1 und ein Verfahren nach Anspruch 10 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind insbesondere den Unteransprüchen einzeln oder in Kombination entnehmbar.
  • Die Vorrichtung zum Belasten, insbesondere Kratzen, einer Materialprobe weist eine in einer (x, y)-Ebene innerhalb der konstruktiven Abmessungen frei verfahrbare Probenhalterung zum Befestigen der Materialprobe an seiner Oberseite auf, sowie einen oberhalb des Tisches angebrachten Belastungskörper zum Aufsetzen auf die Materialprobe, welcher senkrecht zur (x, y)-Ebene linear führbar ist. Der Belastungskörper ist mit einer Gewichtsauflage derart verbunden, dass ein auf der Gewichtsauflage angebrachtes Gewicht den Belastungskörper in Richtung der Probenhalterung drückt.
  • Durch die frei verfahrbare Probenhalterung, die typischerweise mittels eines (x, y)-Tischs verfahren wird, kann der Belastungskörper beliebig über die Oberfläche der Materialprobe gefahren werden. Durch die lineare Führung des Belastungskörpers senkrecht zur (x, y)-Ebene (also entlang der z-Achse) werden Verkippungen des Belastungskörpers verhindert, was zu einer hohen Reproduzierbarkeit der Krafteinleitung führt, insbesondere bei unebenen Materialproben. Dadurch, dass nun der Belastungskörper mit der Gewichtsauflage verbunden ist, kann die Lastaufbringung stark vereinfacht werden, da keine Steuerschaltung mehr benötigt wird; bei Ritzen bringt der Belastungskörper zusammen mit der linearen Führung eine in hohem Maße konstante Last auf verschiedenste Materialproben auf, und zwar weitgehend unabhängig von der Verfahrrichtung der Probenhalterung. Insbesondere gut prüfbar sind Materialproben mit einem Winkel der Oberfläche zur (x, y)-Ebene von nicht mehr als 15°, insbesondere von weniger als ca. 7°, was einer Abweichung von weniger als ca. 3% bezüglich einer Normalkraft in z-Richtung aufgrund der Probenneigung entspricht. Bei höheren zulässigen Normalkraftabweichungen kann auch eine höhere Probenneigung zugelassen werden. Zur Bewegung des (x, y)-Tisches eignen sich insbesondere zwei in der (x, y)- Ebene senkrecht zueinander verfahrbare Stellantriebe, deren Bewegung durch eine Steuerschaltung gesteuert wird.
  • Durch die Bewegung der Probenhalterung und nicht des Belastungskörpers ergibt sich der Vorteil, dass eine vergleichsweise kleine Masse bewegt werden muss, was eine Steifigkeit der Vorrichtung und eine Bewegungsgenauigkeit verbessert und eine vereinfachte Antriebsvorrichtung erlaubt.
  • Es ist zum definierten Aufsetzen des Belastungskörpers vorteilhaft, wenn die Vorrichtung weiterhin mindestens eine ansteuerbare Hebeeinheit, insbesondere einen Pneumatikzylinder, zum wahlweisen Anheben und Absenken des Belastungskörper von der bzw. auf die Materialprobe vorhanden ist. Dies ist insbesondere günstig, wenn der Belastungskörper im Rahmen eines Belastungsvorgangs auf eine sich bereits bewegende Probe aufgesetzt werden soll und/oder der Anfang der Kratz- bzw. Ritzspur unter gut reproduzierbaren Bedingungen aufgebracht werden soll.
  • Es ist zum einfachen Aufbau weiterhin günstig, wenn die Position des Belastungskörpers bzw. seiner Führung auch manuell in z-Richtung verstellbar ist, beispielsweise über einen Stativarm, der höhenverstellbar mit einer Stativsäule verbunden ist. Dadurch kann ein großer Verfahrweg einfach eingestellt werden. Idealerweise ist die manuelle Höhenverstellung so ausgestaltet, dass durch sie der Belastungskörper in einen Nahbereich auf die Materialprobe abgesenkt werden kann, der durch die (automatisch) ansteuerbare Hebeeinheit durchfahrbar ist.
  • Zur Erhöhung der Flexibilität ist eine einen Indenter haltende Indenterspitze des Belastungskörpers günstigerweise aus wechselbar. Besonders günstig ist es, wenn die Indenterspitze an einem Schaft des Belastungskörpers ausgerichtet werden kann und dadurch bezüglich der Vorschubrichtung ausgerichtet ist. Der Indenter kann verschiedene Formen aufweisen, z.B. 'Fingernagel'; Vickers-, Kugel, Konusspitze und so weiter, und / oder verschiedene Materialen aufweisen, wie Metall, Stoff, Leder oder Gummi. Es ist zur sicheren und reibungsarmen Verschiebbarkeit des Belastungskörpers vorteilhaft, wenn der Belastungskörper in einer Belastungskörperführung in Form eines Linearkugellagers geführt wird, insbesondere verdrehsicher.
  • Die Belastungsvorrichtung ist besonders vorteilhaft mit einer programmierbaren Steuervorrichtung zur Steuerung der Probenhalterung (bzw. des (x, y)-Tisches) und, optional, des Belastungskörpers verwendbar. Aufgrund der freien Bewegbarkeit der Probenhalterung sind alle möglichen Belastungsspuren bzw. – figuren aufbringbar. Dadurch können – nach einer einmaligen Programmierung der Steuereinheit – auch komplexe und/oder unregelmäßige Figuren definiert auf die Probe aufgebracht werden, z.B. ein Kreis, ein Rechteck und/oder eine Lissajous-Figur. Typischerweise ist die Probenhalterung in der (x, y)-Ebene mittels für jede Richtung getrennt ansteuerbarer Antriebseinheiten des (x, y)-Tisches verfahrbar, deren Bewegung durch die Steuereinrichtung separat steuerbar ist, wodurch kombiniert ein vordefinierter zweidimensionaler Bewegungsablauf auf die Antriebseinheiten aufgegeben werden kann.
  • Günstigerweise gibt die Steuervorrichtung in einem Arbeitsgang mehrere Belastungsspuren, z.B. Ritzspuren, auf. Dies kann vollautomatisch nach Einprogrammierung bzw. Einstellung der Betriebsparameter geschehen. Geeignete programmierbare Betriebsparameter umfassen unter anderem: Vorschubgeschwin digkeit des Belastungskörpers, Belastungs- bzw. Ritzlänge, seitlicher Spurabstand, Linienform und Art der Belastung (einfache oder zyklische Belastung, einschließlich Einstellung einer Zyklenzahl). Manuell können unter anderem das aufgelegte Gewicht und die Form des Indenters des Belastungskörpers eingestellt werden, wobei auch hier eine Automatisierung möglich wäre. Vorteilhafterweise ist die Steuervorrichtung so einstellbar, dass die Belastungsvorrichtung zwischen verschiedenen Belastungsspuren anhält (z.B. nach Einnehmen einer geeigneten, typischerweise abgehobenen Ruheposition), um dann nach einer manuellen Betätigung mit der weiteren Belastungsspur fortzufahren. Dadurch können zwischen zwei Belastungsspuren oder Gruppen von Belastungsspuren ein oder mehrere Belastungsparameter geändert werden, während die anderen gleich bleiben. Da nicht alle Parameter neu eingestellt werden müssen oder die Programmiersteuerung nicht neu gestartet werden muss, ist eine einfache Belastungsvariation möglich. Beispielsweise kann von Belastungsspur zu Belastungsspur das aufgebrachte Gewicht manuell verändert werden, kann die Indenterspitze gegen eine einer anderen Form ausgewechselt werden (ohne neu justiert werden zu müssen), kann eine andere Form der Belastungsspur eingestellt werden (z.B. Linie und Kreis), kann der seitliche Spurabstand und/oder kann die Kratzgeschwindigkeit verändert werden. Durch Steuerung der Hebevorrichtung durch die Steuervorrichtung kann zudem ein Belastungsprofil über die Zeit eingestellt werden, beispielsweise ein fast rechteckiges Belasten mit steilen Flanken oder ein sanftes Be- und Entlasten der Probe in Sinusform der (F, t)-Darstellung. Nach Änderung der Parametereinstellung(en) kann die folgende Belastungsspur durch einfachen Tastendruck begonnen werden. Idealerweise befinden sich während eines Belastungsvorgangs mehrere oder alle durch die Steuervorrichtung veränderbaren Betriebsparameter und die Auslösetaste auf einer Bildschirmanzeige, die vorzugsweise auf einem berührungsempfindlichen Bildschirm angezeigt wird.
  • Zur schnellen und realistischen Prüfung unter verschiedenen Randbedingungen ist es vorteilhaft, wenn eine maximale Verfahrgeschwindigkeit der Probenhalterung im Bereich von ca. 1000 mm/s liegt. Dann kann es auch günstig sein, wenn die maximale Verfahrgeschwindigkeit innerhalb eines Verfahrweges von maximal 20 mm erreicht wird.
  • Für diese Vorrichtung ist es vorteilhaft, wenn das an der Gewichtsauflage befestigte Gewicht zwischen 1 N und 100 N beträgt, insbesondere zwischen 2 N und 50 N, speziell zwischen 3 N und 30 N.
  • Zur flexiblen und genauen Auswertung ist es vorteilhaft, wenn mindestens eine Kraft- bzw. Lastmessdose mit dem Belastungskörper zur Messung mindestens einer auf den Kratzkörper wirkenden Kraft komponente) vorhanden ist, insbesondere zur Messung einer horizontalen Kraftkomponente und einer vertikalen Kraftkomponente. Dadurch kann beispielsweise ein Maß für eine Reibung zwischen Belastungskörper bzw. Indenterspitze und Materialprobe ermittelt werden.
  • Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen schematisch genauer beschrieben. Diese Ausführungsbeispiele sind nicht einschränkend zu verstehen. Dabei zeigen:
  • 1 eine Prinzipskizze einer Ausführungsform der Vorrichtung zum Belasten einer Materialprobe; und
  • 2 eine genauere Darstellung der Vorrichtung aus 1 in Schrägansicht.
  • 1 zeigt eine Prinzipskizze der Vorrichtung als Universal-Kratzprüfstand. Ein (x, y)-Tisch 1 weist zwei um 90° zueinander versetzt montierten Linearantriebe (nicht dargestellt) auf, deren Verfahrrichtung üblicherweise der x-Achse bzw. y-Achse zugeordnet ist. Dabei stellt hier die x-Richtung eine Hauptbelastungs- bzw. -kratzrichtung für lineare Belastungs- bzw. Kratzspuren dar. Die Bewegung quer dazu in y-Richtung dient beispielsweise zum automatischen Versetzen der Probe, wenn mehrere lineare Belastungsspuren nebeneinander auf dieselbe Probe gesetzt werden sollen, oder zum möglichen Abfahren von Bahnkurven (Kreis, Rechteck, Lissajous-Figur, o.ä.).
  • Auf diesem (x, y)-Tisch 1 ist als Probenhalterung eine ca. DIN A4-große Aufspannplatte 2 montiert, auf der eine zu prüfende Probe 3 durch Schnellspanner 4 befestigt werden kann. Auf die Probe 3 kann in (negative) z-Richtung ein Belastungskörper 5 absenkt werden.
  • Der Belastungskörper 5 besteht aus einer Indenterspitze 6, die auswechselbar an einem Schaft 7 befestigt ist. Dabei können Indenterspitzen 6 mit Indentern unterschiedlicher Formen, Geometrien und Materialien eingesetzt werden. Wegen des möglichen Abfahrens nicht nur linearer Belastungsspuren, sondern auch unterschiedlichster Bahnkurven (wie z.B. Kreis, Rechteck, Lissajous-Figuren, u.v.m) kann eine flächige Belastung erzeugt werden, wodurch auch anschließend eine maschinelle Auswertung der (z.B. Kratz-) Beständigkeit verbessert wird (mit Glanzmessgerät o. ä.). Nicht nur komplett ebene Prüfplatten, sondern auch unebene Bauteil(abschnitte), mit einer be vorzugten maximalen Steigung von ca. 7% (entlang der Kratzspur) können eingespannt und geprüft werden. Die so verbesserte Beurteilung der Kratzbeständigkeit stellt eine solide Basis für die Material- und Oberflächen-Auswahl auch größerer Objekte bereit, z.B. von Fahrzeugteilen.
  • Zwischen Indenterspitze 6 und Schaft 7 kann optional eine Kraftmessdose 8 vorhanden sein, die an der Indenterspitze 6 auftretende Kräfte (typischerweise Horizontal- und Vertikalkomponenten) misst.
  • Der Schaft 7 ist über einen Tragarm 9 mit einer feststehenden Stativsäule 10 verbunden und wird im Tragarm 9 über ein Linearlager (Linearkugel- oder -gleitlager o. ä.; nicht dargestellt) in z-Richtung möglichst reibungsarm geführt. Dadurch können nicht nur ebene Prüfplatten, sondern auch unebene Bauteil(abschnitte) bei im wesentlichen konstant anliegender Belastung in z-Richtung geprüft werden.
  • Zur Belastung des Belastungskörpers 5 werden Gewichte bzw. Belastungsmassen 11 auf den Belastungskörper 5 aufgelegt. In dieser Ausführungsform sind insbesondere Belastungen bzw. Prüfkräfte von ca. 3 bis 30 Newton einstellbar.
  • Eine Hebevorrichtung in Form eines Pneumatikzylinders 12 dient dazu, dass der Belastungskörper 5 samt Belastungsmassen 11 nicht schon vor Versuchsbeginn statisch auf die Probe 3 drückt, sondern typischerweise erst nach dem Versuchsstart – d.h., wenn die Aufspannplatte 2 samt Probe 3 bereits verfahren wird – definiert auf die Probe abgelassen wird. Genauso kann der Belastungskörper 5 samt Belastungsmassen 11 durch den Pneumatikzylinder 12 am Versuchende automatisch wieder in z-Richtung von der Probenoberfläche abgehoben werden. Der Pneumatikzylinder 12 bewirkt eine konstante Beschleunigung des Belastungskörpers 5; in anderen Ausführungsformen, z.B. mit einer mechanischen Hebevorrichtung, kann auch eine konstante Geschwindigkeit eingestellt werden.
  • Zur Grobabstimmung der Prüfstandshöhe auf die jeweilige Proben- bzw. Bauteilhöhe ist an der Stativsäule 10 eine manuelle Höhenverstellung (nicht dargestellt) für den Tragarm 9 vorgesehen, durch die der Pneumatikzylinder 12 in seinen Hebebereich verfahren werden kann.
  • Über ein Bedienterminal 13 mit Touchscreen 14 können bereits vordefinierte Standardprüfungen (wie z.B. Kratzlinie, -kreis, etc.) bedienerfreundlich abgerufen werden und nach Eingabe der variablen Prüfparametern (wie z.B. gewünschte Kratzlänge, Kratzgeschwindigkeit, etc.) gestartet werden. In einem Schaltschrank 15 sind die für die Prüfstandregeltechnik notwendigen Komponenten untergebracht.
  • 2 zeigt die Ausführungsform der Kratzvorrichtung aus 1 genauer, wobei Elemente gleicher Funktionalität gleiche Bezugszeichen aufweisen.
  • Auf dem (x, y)-Tisch 1 befindet sich als Probenhalterung eine Aufspannplatte 2, die in (x, y)-Ebene verfahrbar ist. Für die Bewegung der Aufspannplatte 2 in x-Richtung sorgt ein Linearantrieb 16 für die x-Richtung, für ihre Bewegung in y-Richtung sorgt ein Linearantrieb 17 für die y-Richtung. Die Linearantriebe 16, 17 umfassen hier Servomotoren (inkl. Getriebe) mit Zahnriemenantrieb. Der Linearantrieb 16 für die x-Richtung hat eine Hublänge von 500 mm, Linearantrieb 17 für die y-Richtung eine Hublänge von 350 mm. Zur Führung in y-Richtung sind zudem Führungsschienen 18 vorhanden. Die Steu ereinrichtung zur Steuerung der Linearantriebe 14, 15 ist nicht dargestellt.
  • Die Aufspannplatte 2 weist eine ca. DIN A4 grosse Auflagefläche auf und ist mit mehreren Längsnuten 19 versehen. Darauf kann mit Schnellspannsystemen (nicht dargestellt), die mittels Nutensteinen in der Aufspannplatte 2 flexibel angeordnet und fixiert werden können, die zu prüfende Probe 3 befestigt werden. Dadurch können unterschiedlich große Proben verschiedener Geometrien einfach und schnell aufgespannt werden.
  • An dem Tisch 1 angebracht sind weiterhin zwei Stativsäulen 10, die gemeinsam den Tragarm 9 in einer vertikalen Richtung führen. Die Position des Tragarms 9 kann über eine Höhenverstelleinheit 20 entlang der Stativsäulen 10 über eine Handkurbel 21 manuell eingestellt und über Arretierungen 22 fixiert werden. An dem den Stativsäulen 10 entgegengesetzten Endbereich des Tragarms 9 befindet sich ein Linearkugellager (nicht dargestellt) zur Führung des Belastungskörpers 5 in vertikaler Richtung, d. h. in z-Richtung.
  • Der Belastungskörper 5 kann mittels eines Pneumatikzylinders 12 auf eine Probe (nicht dargestellt) abgesenkt und davon angehoben werden. Zwischen einer auswechselbaren Indenterspitze 6 (hier rein zur Darstellung in zwei körperlichen Ausgestaltungen gezeigt) und einem Schaft 7 ist eine Kraftmessdose 8 eingebracht. Die relative Ausrichtung der Indenterspitze 6 zur Kratzrichtung (typischerweise der x-Richtung) geschieht mittels eines Ausrichtungsmittels (nicht gezeigt), z.B. einem durch eine gemeinsame Bohrung der Indenterspitze 6 und des Schafts 7 zu steckenden Bolzen mit Konterschraube.
  • Zur Gewichtsaufnahme dient ein Stift 23, auf den zur Belastung des Belastungskörpers 5 bevorzugt Scheibengewichte mit Mittenloch aufgesteckt und bis zur Auflage auf eine Gewichtsauflage 24 abgesenkt werden. Zur erhöhten Betriebssicherheit ist ein Notaus-Schalter 25 vorhanden.
  • Mittels des Kratzprüfstandes ist die Prüfgeschwindigkeit variabel einstellbar; typischerweise auf bis zu max. 1000 mm/s. Die maximale Prüfgeschwindigkeit kann in der Hauptkratzrichtung (x-Achse) innerhalb eines Kratzweges von max. 20 mm erreicht werden; dies erfordert dann Beschleunigungen von mindestens 25 m/s2. Der Antrieb 16 für die x-Achse ist daher so ausgewählt, dass er eine max. Beschleunigung von 30–60 m/s2, insbesondere 40–50 m/s2, schafft.
  • In Summe wird für den Kratzprüfstand samt Schaltschrank (nicht gezeigt), der unter dem x-y-Tisch positioniert werden kann, lediglich eine Stellfläche von B × T = ca. 1000 × 700 mm benötigt.
  • Der obige Prüfstand wird nicht durch die beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Er kann zum allgemeinen mechanischen Belasten von Proben verwendet werden, wie zum Kratzen, Rubbeln usw.
  • 1
    (x, y)-Tisch
    2
    Aufspannplatte
    3
    Probe
    4
    Schnellspanner
    5
    Belastungskörper
    6
    Indenterspitze
    7
    Schaft
    8
    Kraftmessdose
    9
    Tragarm
    10
    Stativsäule
    11
    Belastungsmasse
    12
    Pneumatikzylinder
    13
    Bedienterminal
    14
    Touchscreen
    15
    Schaltschrank
    16
    Linearantrieb in x-Richtung
    17
    Linearantrieb in y-Richtung
    18
    Führungsschiene in y-Richtung
    19
    Längsnut
    20
    Höhenverstelleinheit
    21
    Handkurbel
    22
    Arretierung
    23
    Stift zur Gewichtsaufnahme
    24
    Gewichtsauflage
    25
    Notausschalter

Claims (14)

  1. Vorrichtung zum Belasten, insbesondere Kratzen, einer Materialprobe (3), aufweisend: – eine in einer (x, y)-Ebene frei verfahrbare Probenhalterung (2) zum Befestigen der Materialprobe (3) an ihrer Oberseite; – einen oberhalb der Probenhalterung (2) angebrachten Belastungskörper (5) zum Aufsetzen auf die Materialprobe (3), welcher senkrecht zur (x, y)-Ebene linear führbar ist; dadurch gekennzeichnet, dass der Belastungskörper (5) durch ein Gewicht in Richtung der Probenhalterung (2) gedrückt wird.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Belastungskörper (5) zumindest aus einem Schaft (7) und einer Indenterspitze (6) zusammengesetzt ist, wobei die Indenterspitze (6) lösbar am Schaft (7) befestigt ist.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Ausrichtung der Indenterspitze (6) am Schaft (7) relativ zu einer Verfahrrichtung der Probenhalterung (2) einstellbar ist.
  4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verfahrprofil der Probenhalterung (2) variabel einstellbar ist.
  5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine maximale Verfahrgeschwindigkeit der Probenhalterung (2) 1000 mm/s beträgt.
  6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine maximale Verfahrgeschwindigkeit innerhalb eines Verfahrweges von maximal 20 mm erreicht wird.
  7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie weiterhin eine Hebeeinheit, insbesondere einen Pneumatikzylinder (12), zum gesteuerten Anheben und/oder Absenken des Belastungskörpers (5) von der bzw. auf die Materialprobe (3) aufweist.
  8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Belastungskörper (5) über einen Stativarm (9) manuell höhenverstellbar mit einer Stativsäule (10) verbunden ist.
  9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Kraftmessdose (8) an dem Belastungskörper (5) zur Messung zumindest einer auf den Belastungskörper (5) wirkenden Kraftkomponente vorhanden ist.
  10. Verfahren zum Betreiben einer Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass – der Belastungskörper (5) auf eine in der Probenhalterung (2) befestigte Materialprobe (3) aufgebracht wird und – die Probenhalterung (2) mit einem vordefinierten Bewegungsablauf in der (x, y)-Ebene verfahren wird.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass – der Belastungskörper (5) auf die in der Probenhalterung (2) befestigte Materialprobe (3) aufgebracht wird, während diese bereits verfahren wird.
  12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Belastungskörper (5) auf der Materialprobe (3) eine definierte Kurvenform fährt, insbesondere einen Kreis, ein Rechteck und/oder eine Lissajous-Figur.
  13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Belastungskörper (5) in einem Belastungsvorgang mehrere Belastungsspuren durchfährt, wobei zwischen dem Aufbringen mindestens zweier Belastungsspuren – der Vorgang automatisch angehalten wird; – Betriebsparameter geändert werden können; – und durch manuelle Auslösung der Vorgang fortgeführt wird.
  14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Betriebsparameter einen oder mehrere der folgenden Parameter umfassen: – Vorschubgeschwindigkeit des Belastungskörpers (5), – Länge der Belastungsspur, – seitlicher Spurabstand, – Linienform, – einfache oder zyklische Belastung, – auf den Belastungskörper (5) aufgelegtes Gewicht, – Zahl der Belastungsspuren und/oder – Form und/oder Material der Indenterspitze (6).
DE200610012374 2006-03-17 2006-03-17 Kratzvorrichtung Active DE102006012374B4 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE200610012374 DE102006012374B4 (de) 2006-03-17 2006-03-17 Kratzvorrichtung

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE200610012374 DE102006012374B4 (de) 2006-03-17 2006-03-17 Kratzvorrichtung

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE102006012374A1 true DE102006012374A1 (de) 2007-09-20
DE102006012374B4 DE102006012374B4 (de) 2013-03-14

Family

ID=38374916

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE200610012374 Active DE102006012374B4 (de) 2006-03-17 2006-03-17 Kratzvorrichtung

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102006012374B4 (de)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102009008288B4 (de) * 2008-02-21 2013-08-22 EMCO-TEST Prüfmaschinen GmbH Vorrichtung zur Härteprüfung von Werkstücken
DE102009009996B4 (de) * 2008-02-21 2013-08-22 EMCO-TEST Prüfmaschinen GmbH Vorrichtung zur Härteprüfung von Werkstücken
DE102014016482A1 (de) 2014-11-07 2016-05-12 Wolfgang Weinhold Test- und/oder Prüfvorrichtung
WO2017060751A1 (en) * 2015-10-09 2017-04-13 Total Sa Rock strength evaluation device
DE102016221626A1 (de) * 2016-11-04 2018-05-09 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Verfahren und Anordnung zur Überwachung des Ritzprozesses beim Ritzen von Bauteilen mit einem Ritzwerkzeug
WO2023001672A1 (de) * 2021-07-19 2023-01-26 Helmut Fischer GmbH Institut für Elektronik und Messtechnik Verfahren und messvorrichtung zur erfassung von messsignalen

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AT359315B (de) * 1979-01-18 1980-11-10 Hubert Dipl Ing Aschinger Mikrohaertepruefer
JPS6091237A (ja) * 1983-10-26 1985-05-22 Hitachi Ltd 薄膜の硬度試験方法および装置
US5359879A (en) * 1992-11-04 1994-11-01 Martin Marietta Energy Systems, Inc. Scanning micro-sclerometer
DE19618000C1 (de) * 1996-05-04 1997-08-07 Basf Lacke & Farben Vorrichtung zur Prüfung von Beschichtungsoberflächen
DE19803886A1 (de) * 1998-01-31 1999-08-12 Bayerische Motoren Werke Ag Verfahren zur Bestimmung der Kratzfestigkeit einer Materialprobe
DE19960017A1 (de) * 1998-12-14 2000-06-15 Edison Hard Co Härteprüfvorrichtung
DE19925310A1 (de) * 1999-06-02 2000-12-07 Deutsche Telekom Ag Ritzprüfgerät für elektrische Bauteile
US20050172702A1 (en) * 2004-02-05 2005-08-11 Gitis Norm V. Method and apparatus for determining characteristics of thin films and coatings on substrates

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AT359315B (de) * 1979-01-18 1980-11-10 Hubert Dipl Ing Aschinger Mikrohaertepruefer
JPS6091237A (ja) * 1983-10-26 1985-05-22 Hitachi Ltd 薄膜の硬度試験方法および装置
US5359879A (en) * 1992-11-04 1994-11-01 Martin Marietta Energy Systems, Inc. Scanning micro-sclerometer
DE19618000C1 (de) * 1996-05-04 1997-08-07 Basf Lacke & Farben Vorrichtung zur Prüfung von Beschichtungsoberflächen
DE19803886A1 (de) * 1998-01-31 1999-08-12 Bayerische Motoren Werke Ag Verfahren zur Bestimmung der Kratzfestigkeit einer Materialprobe
DE19960017A1 (de) * 1998-12-14 2000-06-15 Edison Hard Co Härteprüfvorrichtung
DE19925310A1 (de) * 1999-06-02 2000-12-07 Deutsche Telekom Ag Ritzprüfgerät für elektrische Bauteile
US20050172702A1 (en) * 2004-02-05 2005-08-11 Gitis Norm V. Method and apparatus for determining characteristics of thin films and coatings on substrates

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102009008288B4 (de) * 2008-02-21 2013-08-22 EMCO-TEST Prüfmaschinen GmbH Vorrichtung zur Härteprüfung von Werkstücken
DE102009009996B4 (de) * 2008-02-21 2013-08-22 EMCO-TEST Prüfmaschinen GmbH Vorrichtung zur Härteprüfung von Werkstücken
DE102014016482A1 (de) 2014-11-07 2016-05-12 Wolfgang Weinhold Test- und/oder Prüfvorrichtung
WO2016070864A1 (de) 2014-11-07 2016-05-12 Wolfgang Weinhold Test- und/oder prüfvorrichtung
EP4043859A1 (de) 2014-11-07 2022-08-17 Wolfgang P. Weinhold Test- und/oder prüfvorrichtung
WO2017060751A1 (en) * 2015-10-09 2017-04-13 Total Sa Rock strength evaluation device
DE102016221626A1 (de) * 2016-11-04 2018-05-09 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Verfahren und Anordnung zur Überwachung des Ritzprozesses beim Ritzen von Bauteilen mit einem Ritzwerkzeug
DE102016221626B4 (de) 2016-11-04 2019-04-18 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Verfahren und Anordnung zur Überwachung des Ritzprozesses beim Ritzen von Bauteilen mit einem Ritzwerkzeug
WO2023001672A1 (de) * 2021-07-19 2023-01-26 Helmut Fischer GmbH Institut für Elektronik und Messtechnik Verfahren und messvorrichtung zur erfassung von messsignalen

Also Published As

Publication number Publication date
DE102006012374B4 (de) 2013-03-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102006012374B4 (de) Kratzvorrichtung
DE3808531C1 (de)
EP2905573B1 (de) Verfahren zur elektrischen Ansteuerung eines Messstativs sowie Messstativ zur Aufnahme einer Messsonde
EP0214500B1 (de) Oberflächenprüfeinrichtung
DE102009008288B4 (de) Vorrichtung zur Härteprüfung von Werkstücken
DE102020216084A1 (de) Materialprüfvorrichtung für Biegeversuche und Verfahren zum Durchführen eines Biegeversuchs
DE102009009996B4 (de) Vorrichtung zur Härteprüfung von Werkstücken
DE102019123546B4 (de) Messvorrichtung zur Ermittlung von Reibungskoeffizienten
DE102019117577B4 (de) Härteprüfvorrichtung und Verfahren zur Härteprüfung
DE102010034118A1 (de) Vorrichtung zur Prüfung der Oberflächenqualität von flächigen Prüflingen
EP0524201B1 (de) Verfahren zur härtemessung nach der ultraschall-kontakt-impedanz-methode
DE19614906C2 (de) Werkstoff-Prüfgerät
EP1698893B1 (de) Positionierfahrzeug zum Positionieren einer Messsonde
DE102008034134A1 (de) Vorrichtung zum Erzeugen eines Eindrucks
WO2017125269A1 (de) Messvorrichtung, messanordnung und verfahren zur ermittlung von messsignalen während einer eindringbewegung eines eindringkörpers in eine oberfläche eines prüfkörpers
DE4022382A1 (de) Haertepruefer
DE102011054438A1 (de) Verfahren zur Bestimmung des Trocknungsgrades von Druckbögen
DE19861469B4 (de) Verfahren zur Kalibrierung eines Tasters eines Koordinatenmessgerätes
DE102020204474A1 (de) Vorrichtung zur Halterung eines Werkstücks in einer Koordinatenmesseinrichtung sowie Verfahren zum Betrieb einer solchen Vorrichtung
DE19536218A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Prüfung eines Bauteiles aus sprödem Material, insbesondere eines Brennkammersteines
DE19502936C2 (de) Härtemeßverfahren und Vorrichtung zur Ermittlung der Härte eines Prüfkörpers
DE2604407C3 (de) Vorrichtung zur Prüfung der Oberfläche eines Werkstückes
DE2253628A1 (de) Stufenlose objekthubverstellung fuer mikrotome und ultramikrotome
DE2158266C3 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Prüfen und Klassifizieren von länglichen Holzstücken
DE2114938C3 (de) Härteprüfgerät

Legal Events

Date Code Title Description
OM8 Search report available as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law
8110 Request for examination paragraph 44
R018 Grant decision by examination section/examining division
R020 Patent grant now final

Effective date: 20130615