DE102012100640A1

DE102012100640A1 - Hardness tester for testing hardness of test object such as gear wheel, has manually operable control unit such as knob which is adjustable from neutral position against force of spring

Info

Publication number: DE102012100640A1
Application number: DE201210100640
Authority: DE
Inventors: Robert HÖLL
Original assignee: Qness GmbH
Current assignee: ATM Qness GmbH Austria
Priority date: 2011-03-31
Filing date: 2012-01-26
Publication date: 2012-10-04
Anticipated expiration: 2032-01-27
Also published as: AT511242B1; AT511242A1; DE102012100640B4; ITMI20120447A1

Abstract

The hardness tester (9) has test structure (12) and holder (2) for holding a test object (3). The test object is displaced by drive (4) towards and away from each other. A manually operable control unit such as adjustable control element such as knob (13) which is adjustable from neutral position against the force of a spring (14).

Description

Die Erfindung betrifft ein Härteprüfgerät mit einem Prüfkörper und einer Halterung für ein Prüfobjekt, die mittels eines Antriebs aufeinander zu und voneinander weg verschiebbar sind, und mit einer manuell betätigbaren Steuerung für den Antrieb. The invention relates to a hardness tester with a test specimen and a holder for a test object, which are mutually displaceable by means of a drive toward and away from each other, and with a manually operable control for the drive.

Es sind Härteprüfgeräte bekannt, bei denen das Prüfobjekt an der Halterung mit einem Handrad von unten zur Prüfeinheit zugestellt wird. Es ist auch bekannt, die Prüfeinheit von oben mittels Handrad auf das Prüfobjekt zuzustellen, während das Prüfobjekt fix auf einer Halterung bzw. auf einem Tisch aufliegt. Dabei treibt das Handrad direkt eine Gewindespindel an oder es wird ein entsprechendes Hubgetriebe verwendet. Ein Vorteil dieser Konstruktion ist eine sehr feinfühlige Zustellung, da die Drehbewegung direkt in Vorschub umgewandelt wird. Dadurch können Kollisionen leicht vermieden werden und es ist eine genaue Positionierung möglich. Ein Nachteil ist, dass die Betätigung speziell bei langen Verfahrwegen, schweren Prüfeinheiten oder bei vielen Prüfungen anstrengend ist. Hardness testers are known in which the test object is delivered to the holder with a handwheel from below to the test unit. It is also known to deliver the test unit from above by means of a hand wheel on the test object, while the test object rests fixed on a holder or on a table. The handwheel directly drives a threaded spindle or a corresponding lifting gear is used. An advantage of this design is a very sensitive delivery, as the rotary motion is converted directly into feed. As a result, collisions can be easily avoided and it is an accurate positioning possible. One disadvantage is that the operation is particularly strenuous, especially with long travel distances, heavy test units or many tests.

Es sind auch Härteprüfgeräte bekannt, bei denen die Höhenverstellung mit einem elektrischen Antrieb erfolgt. Wird eine Taste oder werden 2-Hand-Tasten gedrückt, fährt die Prüfeinheit mit einer bestimmten Geschwindigkeit auf oder ab. Die Geschwindigkeit kann hier nicht dynamisch geregelt werden. Vorteile dieser Ausführungsform sind, dass keine Kraftanstrengung nötig ist und schnelle Verfahrgeschwindigkeiten möglich sind. Nachteile sind, dass die Prüfeinheit je nach Geschwindigkeit gefühllos zu bedienen und schwer postionierbar ist und daher eine große Kollisionsgefahr und folglich die Gefahr einer Beschädigung von Optik oder Diamant bzw. Prüfobjekt besteht. There are also hardness testers are known in which the height adjustment is done with an electric drive. If a key or two-handed keys are pressed, the test unit moves up or down at a certain speed. The speed can not be controlled dynamically here. Advantages of this embodiment are that no effort is required and fast traversing speeds are possible. Disadvantages are that the test unit is unfeeling to use depending on speed and hard postionierbar and therefore there is a high risk of collision and consequently the risk of damage to optics or diamond or test object.

Schließlich sind auch elektrische Höhenverstellungen mittels Schiebereglern an einem Display bekannt. Dabei kann die Geschwindigkeit mittels des Schiebereglers dynamisch verändert werden. Dadurch ist eine genauere Positionierung möglich. Die Nachteile dieser Art der Steuerung sind allerdings, dass auch hier die Zustellung oder Positionierung nicht mit viel Gefühl möglich ist und die Steuerung nicht mit Handschuhen bedient werden kann. Finally, electrical height adjustments by means of sliders on a display are known. The speed can be changed dynamically by means of the slider. This allows a more accurate positioning. The disadvantages of this type of control, however, are that even here the delivery or positioning is not possible with much feeling and the controller can not be operated with gloves.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, ein Härteprüfgerät zu schaffen, mit dem eine gefühlvolle und dynamische Bewegungssteuerung möglich ist, die für die Bedienungsperson nicht anstrengend ist. The invention is therefore based on the object to provide a hardness tester, with a sensitive and dynamic motion control is possible, which is not strenuous for the operator.

Gelöst wird diese Aufgabe bei einem Härteprüfgerät der eingangs genannten Art dadurch, dass die manuell betätigbare Steuerung ein aus einer Nullstellung gegen die Kraft einer Feder verstellbares Steuerelement aufweist. This object is achieved in a hardness tester of the type mentioned above in that the manually operable control has a controllable from a zero position against the force of a spring control.

Bevorzugt ist das Steuerelement ein Drehknopf, ein Handrad oder dergleichen. Dieses kann beispielsweise an ein Potentiometer angebaut sein und in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform eine Mittelstellung aufweisen, in die es durch eine Rückstellfeder wieder automatisch gebracht wird, wenn das Steuerelement losgelassen wird. Das Potentiometer kann beispielsweise von der Mittelstellung aus um +/–60° in beide Richtungen gedreht werden. Bei einer Drehung in eine Richtung fährt die Prüfeinheit oder der die Halterung für das Prüfobjekt nach oben, bei einer Drehung in die andere Richtung nach unten. Preferably, the control is a knob, a hand wheel or the like. This may for example be attached to a potentiometer and in a further preferred embodiment have a central position, in which it is brought back automatically by a return spring when the control is released. For example, the potentiometer can be rotated from the center position by +/- 60 ° in both directions. When rotated in one direction, the test unit or holder moves the test object holder upwards, while rotating in the other direction.

Die Geschwindigkeit wird vom Drehwinkel bestimmt. Bei einem kleinen Drehwinkel fährt die Maschine langsam oder sogar sehr langsam, sodass sehr genau positioniert werden kann. Die Geschwindigkeit nimmt dann entweder linear oder vorzugsweise exponentiell mit dem Drehwinkel zu, sodass auch hohe Verfahrgeschwindigkeiten erreicht werden können. The speed is determined by the angle of rotation. With a small rotation angle, the machine moves slowly or even very slowly, so that it can be positioned very precisely. The speed then increases either linearly or preferably exponentially with the angle of rotation, so that even high travel speeds can be achieved.

Das Steuerverhalten des Potentiometers kann durch entsprechende Parameter in der Steuerung einstellbar sein. The control behavior of the potentiometer can be set by appropriate parameters in the controller.

Anstelle eines Potentiometers könnte bei einem drehbaren Steuerelement auch ein einfacher Drehgeber verwendet werden, der die Winkelstellung an die Steuerung des Antriebs weiter gibt. Instead of a potentiometer could be used in a rotatable control and a simple encoder that gives the angular position to the controller of the drive on.

Es sind aber ebenso Steuerelemente in Form eines Schiebers möglich, beispielsweise eines Schiebepotentiometers oder eines linearen Inkrementalgebers, die in eine oder zwei Richtungen gegen eine Federkraft verschiebbar sind. But there are also controls in the form of a slider possible, for example, a sliding potentiometer or a linear incremental encoder, which are displaceable in one or two directions against a spring force.

Derartige Steuerelemente, insbesondere drehbare Steuerelemente wie Drehknöpfe, kleine Handräder oder Stellräder, liegen sehr gut in der Hand und geben ein Feedback durch die Rückstellkraft der Feder. Es ist für die Bedienungsperson kein Kraftaufwand erforderlich, da nicht gekurbelt werden muss. Es ist bei kleinem Drehwinkel oder Schiebeweg eine sehr genaue Positionierung möglich aber auch eine sehr hohe Verstellgeschwindigkeit bei maximalem Drehwinkel bzw. Schiebeweg. Durch die Nullstellung bzw. Mittelstellung ist dies in beide Richtungen möglich und bei Loslassen des Steuerelements bleibt die Maschine selbständig und sofort stehen, was einen sicheren passiven Kollisionsschutz bietet. Außerdem kann die Maschine auch mit Handschuhen bedient werden. Such controls, especially rotatable controls such as knobs, small hand wheels or adjusting wheels, are very good in the hand and give feedback by the restoring force of the spring. There is no effort required for the operator because it does not need to be cranked. It is possible with a small angle of rotation or sliding path a very accurate positioning but also a very high adjustment speed at maximum rotation angle or sliding path. By zeroing or middle position this is possible in both directions and when you release the control, the machine remains independent and immediately stand, which provides a secure passive collision protection. In addition, the machine can also be operated with gloves.

Weitere bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der übrigen Unteransprüche. Further preferred embodiments of the invention are the subject of the remaining dependent claims.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung in Form einer in der angeschlossenen Zeichnung schematisch dargestellten Härteprüfmaschine mit einem erfindungsgemäßen Härteprüfgerät. Further features and advantages of the invention will become apparent from the following description of a preferred embodiment of the invention in the form of a hardness testing machine schematically shown in the accompanying drawing with a hardness tester according to the invention.

Die in der Zeichnung dargestellte Ausführungsform einer Härteprüfmaschine weist einen Maschinenrahmen 1 mit einer Halterung in Form eines Tisches 2 auf, auf welchem Prüfobjekte 3, z.B. ein Zahnräder, aufgelegt werden. Unter dem Tisch 2 ist ein Elektromotor 4 angeordnet, der über ein Spindelgetriebe 5 eine vertikal ausgerichtete Gewindespindel 6 antreibt. Mit der Gewindespindel 6 wirkt eine Spindelmutter 7 zusammen, welche mit einer Halterung 8 eines Härteprüfgerätes 9 verbunden ist. Das Härteprüfgerät 9 ist des weiteren über eine vertikale Führung 10 am Maschinenrahmen 1 in Richtung des Doppelpfeils 11 auf und ab, also zum Prüfobjekt 3 hin und von diesem weg, verschiebbar. Am Härteprüfgerät 9 ist ein Prüfkörper bzw. Eindringkörper 12 angeordnet, der je nach verwendeter Messmethode beispielsweise ein Prüfkörper für eine Härteprüfung nach Vickers, Brinell oder Rockwell sein kann. Die Erfindung ist nicht auf eine bestimmte Form und Art der Härteprüfung beschränkt sondern kann für alle möglichen bzw. bekannten Formen und Arten von Härteprüfungen verwendet werden. The embodiment of a hardness testing machine shown in the drawing has a machine frame 1 with a holder in the form of a table 2 on which test objects 3 , For example, a gears, be hung up. Under the table 2 is an electric motor 4 arranged, via a spindle gear 5 a vertically aligned threaded spindle 6 drives. With the threaded spindle 6 acts a spindle nut 7 together, which with a bracket 8th a hardness tester 9 connected is. The hardness tester 9 is also about a vertical guidance 10 on the machine frame 1 in the direction of the double arrow 11 up and down, so the test object 3 towards and away from this, displaceable. On the hardness tester 9 is a test piece or indenter 12 Depending on the measuring method used, for example, it may be a test piece for a Vickers, Brinell or Rockwell hardness test. The invention is not limited to a particular form and type of hardness testing but can be used for all possible or known forms and types of hardness tests.

Um das Härteprüfgerät 9 am Maschinenrahmen 1 auf und ab zu verschieben ist ein Drehknopf 13 als Steuerelement vorgesehen, der aus einer Nullstellung in beide Richtungen, also im Uhrzeigersinn und gegen den Uhrzeigersinn, gegen die Kraft von Federn 14 verdrehbar ist. Der Drehknopf 13 wird, sobald er losgelassen wird, von den Federn 14 automatisch in die Nullstellung zurück gedreht. Mit dem Drehknopf 13 wird beispielsweise ein Potentiometer 15 oder ein Drehgeber gesteuert, das/der über eine Steuerung 16 den Antrieb in Form des Elektromotors 4 steuert. Durch die Steigung der Federkennlinie kann der mechanische Widerstand gegen ein Verdrehen des Drehknopfes 13 eingestellt werden und durch das Potentiometer 15 bzw. die Steuerung 16 die Geschwindigkeit, mit der das Härteprüfgerät 9 bei einem bestimmten Drehwinkel des Drehknopfs 13 oder einer bestimmten Schieberstellung am Maschinenrahmen 1 auf und ab verschoben wird. To the hardness tester 9 on the machine frame 1 to move up and down is a knob 13 provided as a control, from a zero position in both directions, ie clockwise and counterclockwise, against the force of springs 14 is rotatable. The knob 13 is released as soon as it is released 14 automatically turned back to zero. With the knob 13 becomes, for example, a potentiometer 15 or a rotary encoder controlled by a controller 16 the drive in the form of the electric motor 4 controls. Due to the slope of the spring characteristic of the mechanical resistance to rotation of the knob 13 be set and by the potentiometer 15 or the controller 16 the speed with which the hardness tester 9 at a certain angle of rotation of the knob 13 or a specific slider position on the machine frame 1 is moved up and down.

Auf diese Weise ist für die Bedienungsperson ein unmittelbar fühlbarer Zusammenhang zwischen der Kraft und dem Winkel, mit welcher der Drehknopf 13 verdreht wird, und der Geschwindigkeit, mit der das Härteprüfgerät 9 am Maschinenrahmen 1 auf und ab verfahren wird, gegeben, was eine sehr unmittelbare Steuerung der Bewegung des Härteprüfgeräts 9 mit sehr kleiner aber auch großer Geschwindigkeit erlaubt. In this way, the operator is an immediately tangible relationship between the force and the angle at which the knob 13 is twisted, and the speed with which the hardness tester 9 on the machine frame 1 is moved up and down, giving a very immediate control of the movement of the hardness tester 9 allowed with very small but also high speed.

Grundsätzlich wäre es bei der Erfindung denkbar, dass die Verschiebung des Härteprüfgeräts 9 oder des Tisches 2 nur in eine Richtung, z.B. aufeinander zu, mit dem oder einem erfindungsgemäßen Steuerelement 13 erfolgt und die Verschiebung in die andere Richtung entweder mit einem erfindungsgemäß ausgeführten zweiten Steuerelement 9 oder mit einem anderen, ggf. auch nicht erfindungsgemäß ausgeführten Steuerelement. In principle, it would be conceivable in the invention that the displacement of the hardness tester 9 or the table 2 only in one direction, eg towards each other, with the or a control according to the invention 13 takes place and the shift in the other direction either with a second control element according to the invention 9 or with another, possibly not according to the invention running control.

Claims

Hardness tester with a test body ( 12 ) and a holder ( 2 ) for a test object ( 3 ), which by means of a drive ( 4 ) are movable towards and away from each other, and with a manually operable control ( 13 . 15 . 16 ) for the drive ( 4 ), characterized in that the manually operable control ( 13 . 15 . 16 ) from a zero position against the force of a spring ( 14 ) adjustable control ( 13 ) having.

Hardness tester according to claim 1, characterized in that the control element ( 13 ) is a knob.

Hardness tester according to claim 1, characterized in that the control element is a slide.

Hardness tester according to one of claims 1 to 3, characterized in that the control element ( 13 ) from the zero position in opposite directions against the force of a spring ( 14 ) is adjustable.

Hardness tester according to one of claims 1 to 4, characterized in that the controller ( 13 . 15 . 16 ) a potentiometer ( 15 ) generated by the control ( 13 ) is pressed.

Hardness tester according to one of claims 1 to 5, characterized in that the controller has an incremental encoder, the control ( 13 ) is pressed.

Hardness tester according to one of claims 1 to 6, characterized by a linear ratio of the path or angle of the Adjustment of the control ( 13 ) and the shift speed.

Hardness tester according to one of claims 1 to 6, characterized by an exponentially increasing ratio of the path or angle of the adjustment of the control ( 13 ) and the shift speed.