DE102013008238A1

DE102013008238A1 - Vorrichtung zur Härtemessung

Info

Publication number: DE102013008238A1
Application number: DE102013008238.2A
Authority: DE
Inventors: Josef Ludwig
Original assignee: Ludwig Nano Prazision GmbH
Current assignee: Ludwig Nano Prazision GmbH
Priority date: 2013-05-15
Filing date: 2013-05-15
Publication date: 2014-11-20
Anticipated expiration: 2033-05-16
Also published as: DE102013008238B4

Abstract

Die Erfindung sieht eine Vorrichtung zur Härtemessung von u. a. Elastomeren wie Gummi- und Kunststoff-umfassenden Materialien, insbesondere zur Messung der Mikro-IRHD (International Rubber Hardness Degree) mit einem ersten Auflageelement zur Auflage auf einem Werkstück aus dem zu messenden Material, mit einem Gehäuse, mit wenigstens einem gegenüber dem Gehäuse in wenigstens einer Antastrichtung bewegbaren Prüfelement zur Messung der Härte und/oder zum Aufbringen einer Messkraft auf das Werkstück vor. Eine Auslenkung des Prüfelementes relativ zum Gehäuse wird dabei mit einer Sensoreinheit bestimmt. Die Vorrichtung umfasst weiter ein erstes Auflageelement zur Auflage auf einem Werkstück aus dem zu messenden Material, mit einem bezüglich des ersten Auflageelementes drehbar gelagerten Trägerarm, an dem ein zweites Auflageelement mittels eines Drehlagers so festgelegt ist, dass es auf dem Werkstück unter den in einer Messnorm festgelegten Bedingungen Auflage bringbar ist und dass eine das zweite Auflageelement von dem Prüfelement durchsetzt wird, wobei die Messkraft des Prüfelementes mit einem elektrodynamischen Linearantrieb erzeugt wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Härtemessung von Materialien wie Elastomeren gemäß Anspruch 1.
Zur Bestimmung der Härte von synthetischem Kautschuk oder gummiähnlichem Kunststoff, den sogenannten Elastomeren, und auch natürlichem Gummi sind unterschiedliche Messverfahren bekannt. So ist durch die Deutsche Industrienorm DIN 53505 eine Shore-Härteprüfung von Kunststoffen und durch die Normen DIN 53519 und DIN 53456 eine Kugeldruckhärteprüfung bekannt, bei denen eine durch eine Einwirkung einer Kraft ermittelte Eindringtiefe eines Messkörpers in dem Material bestimmt wird. Bei der Härtebestimmung nach Shore wird ein federbelasteter Stift aus einem gehärteten Material in das zu untersuchende Material eingedrückt, sodass die Eindringtiefe des Stiftes ein Maß für die Härte des Materials darstellt, das auf einer Skala von 0 Shore (2,5 mm Eindringtiefe) bis 100 Shore (keine Eindringtiefe) gemessen wird.
Bei dem Shore-A-Verfahren werden Weich-Elastomere mit einer kegelstumpfförmigen Nadel mit einer Anpresskraft von 12,5 N auf ein Werkstück des zu untersuchenden Materials angedrückt. Für Zäh-Elastomere wird nach dem Shore-D-Verfahren eine kegelförmige Nadel mit kugelförmiger Spitze unter einer Andruckkraft von 50 N ebenfalls stoßfrei auf das Material, das in Härte bestimmt werden soll, gedrückt. Bei einer vorgegebenen Haltezeit stellt die Eindringtiefe ein Maß für die Härte dar.
Daneben kommt bei Werkstücken mit geringen Materialdicken die Messung der Kugeldruckhärte nach der Norm DIN ISO 48, in welcher das Messverfahren nach internationalen Gummihärtegraden (International Rubber Hardness Degree – IRHD) spezifiziert ist. Bei der Mikro-IRHD-Härtemessung heraus wird ein Prüfkörper mit einer kugelförmigen Spitze mit einer Vorkraft von 8,3 mN für fünf Sekunden auf das zu messende Werkstück aufgelegt und danach mit der Hauptkraft von 145 mN für 30 Sekunden belastet. Unter Einwirken der Hauptkraft wird der Prüfkörper je nach Härte des Werkstückmaterials in das Werkstück eingedrückt und aus der Größe der Eindringtiefe ein Härtewert ermittelt. Zur Schaffung vergleichbarer Messbedingungen sind der Durchmesser der Kugel auf 0,4 mm vorgegeben und eine auf das Werkstück in Umgebung der kugelförmigen Prüfspitze einwirkende Kraft einer mit einem Innendurchmesser von 1 mm versehenen Ringauflage zu 235 mN vorgegeben. Durch Einwirken der von der Ringauflage auf das Werkstück ausgeübten Ringkraft soll erreicht werden, dass ein vorgespanntes Material hinsichtlich seiner Härte untersucht wird.
Zur Messung der genannten Härtemess-Verfahren sind bereits zahlreiche Vorrichtungen vorgeschlagen worden. So ist aus dem Deutschen Patent 196 14 906 C2 ein insbesondere zum Prüfen von O-Ringen unterschiedlicher Größen einsetzbares Werkstoff-Prüfgerät bekannt.
Das Werkstoff-Prüfgerät weist einen Messkopf und eine Zentriereinrichtung zur Aufnahme und Lagerung von Prüflingen während der Messung auf. Die Zentriereinrichtung umfasst einen Tisch mit einer ebenen Auflagefläche für den Prüfling und ein die Auflagefläche durchragendes Anlageelement und eine Verstelleinrichtung, mit der die Position des Anlageelementes rechtwinklig zu der Auflagefläche verstellbar ist, sowie eine weitere Verstelleinheit, mit der die Auflagefläche und das Anlagemittel seitlich verschiebbar sind. Das Werkstoff-Prüfgerät zeichnet sich dadurch aus, dass lediglich ein einziger die Auflagefläche durchragender Stift als Anlageelement vorgesehen ist, der die Öffnung mit lediglich geringem Spiel durchgreift.
Das zur Überprüfung von O-Ringen angepasste Werkstoff-Prüfgerät erfordert eine vertikale Verstellung eines das zu messende Werkstück bzw. den Prüfling aufnehmenden Tisches bis der vorzugsweise als O-Ring ausgeführte Prüfling an einer Druckfläche eines Gewichtskörpers zur Anlage kommt. Der eigentliche Mess- bzw. Prüfvorgang erfolgt dadurch, dass ein mit einer Kugel versehener Prüfkörper in der zur Höhenverstellung entgegengesetzten Richtung auf den Prüfling bzw. O-Ring gefahren bewegt wird. Somit sind zwei Bewegungen zur Messung der Härte notwendig.
Weiterhin ist aus der Deutschen Patentschrift 197 51 377 C2 eine Prüfvorrichtung zur Material-Härteprüfung von Elastomeren bekannt, die einen mittels eines Bedienelementes gegenüber einem Messkopf vertikal verstellbaren Probentisch und einen in dem Messkopf vertikal verschiebbaren Prüfstempel zur Prüfung eines auf dem Probentisch angeordneten Prüflings aufweist. Eine Messeinrichtung weist einen Einstellbereich für eine Position des Prüfstempels als Ausgangsposition für einen Prüfvorgang auf. Mittels der Höhenverstellung des Probentisches ist eine definierte Ausgangsposition für einen Prüfvorgang erreichbar und ein Anschlagelement mit der Höhenverstellung derart gekoppelt, dass die Höhenverstellung durch einen Anschlag des Anschlagselementes an einem Begrenzungselement begrenzt wird.
Wenn die Einstellung des Probentisches bezüglich des Prüfstempels zu einer Messung erreicht worden ist, wird der Prüfvorgang durch Auflegen einer Prüfkraft in Form einer Belastungshülse mit definiertem Gewicht über eine Betätigung eines Betätigungshebels an der Messeinrichtung vollzogen. Insofern sind auch bei dieser Prüfvorrichtung zwei Betätigungsvorgänge notwendig. Wenn diese manuell ausgeführt werden, kann es zu Beeinträchtigungen hinsichtlich der Messgenauigkeit führen. Neben der zweifachen nachteiligen Betätigungsweise der genannten Prüfvorrichtungen bedeutet das Bewegen eines Probentisches relativ zu einem Prüfkörper auch eine Beschränkung in der Größe bzw. Form des hinsichtlich seiner Form zu vermessenden Prüfkörpers.
Der Erfindung stellt sich daher die Aufgabe, unter Vermeidung der Nachteile des Standes der Technik eine Vorrichtung zur Härtemessung vorzuschlagen, bei welcher die zu einer Messung notwendigen Betätigungs- und/oder Bewegungsvorgänge reduziert werden.
Zur Lösung dienen die Gegenstände des Anspruchs 1.
Demgemäß sieht die Erfindung eine Vorrichtung zur Härtemessung von u. a. Elastomeren wie Gummi- und Kunststoff umfassenden Materialien, insbesondere zur Messung der Mikro-IRHD (International Rubber Hardness Degree) mit einem ersten Auflageelement zur Auflage auf einem Werkstück aus einem zu messenden Material, mit einem Gehäuse, mit wenigstens einem gegenüber dem Gehäuse in wenigstens einer Antastrichtung bewegbaren Prüfelement zur Messung der Härte und/oder zum Aufbringen einer Messkraft auf das Werkstück vor. Eine Auslenkung des Prüfelementes relativ zum Gehäuse wird dabei mit einer Sensoreinheit bestimmt. Die Vorrichtung umfasst weiter ein erstes Auflageelement zur Auflage auf einem Werkstück aus dem zu messenden Material, mit einem bezüglich des ersten Auflageelementes drehbar gelagerten Trägerarm, an dem ein zweites Auflageelement mittels eines Drehlagers so festgelegt ist, dass es auf dem Werkstück unter den in einer Messnorm festgelegten Bedingungen in eine Auflage bringbar ist und dass eine das zweite Auflageelement durchsetzende Bohrung von dem Prüfelement durchsetzt wird, wobei die Messkraft des Prüfelementes mit einem elektrodynamischen Linearantrieb erzeugt wird.
Erfindungsgemäß wird das Prüfelement mithilfe eines elektrodynamischen Linearantriebs auf ein Werkstück aus einem hinsichtlich seiner Härte zu vermessenden Material gefahren. Die Einstellung der jeweils zur Erfüllung der Mikro-IRHD-Norm erforderlichen Kräfte und deren Aufschlagdauer wird erfindungsgemäß durch eine elektronische bzw. über einen Rechner bedienbare Steuerung eingestellt.
Die Erfindung bringt den Vorteil mit sich, dass das zu untersuchende Material nicht in einem begrenzten Zwischenraum zwischen einem Probentisch und einem Prüfkörper zur Messung aufgenommen werden muss. Denn die erfindungsgemäße Vorrichtung wird zur Durchführung einer Härtemessung, insbesondere Mikro-IRHD-Messung lediglich auf ein Werkstück, insbesondere auf ein beliebig geformtes Werkstück aufgesetzt.
Mithilfe des elektrodynamischen Antriebs ist eine Kompensation der Gewichtskraft des Prüfkörpers möglich, sodass mit Vorteil in einer beliebigen Richtung des dreidimensionalen Raumes ohne störende Beeinträchtigungen der Gravitation von benutzten Komponenten eine Härtemessung durchgeführt werden kann. Hieraus ergibt sich mit weiterem, großen Vorteil eine Einsatzmöglichkeit der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Härtemessung an von einer waagerechten Fläche abweichenden Bereichen, wie insbesondere senkrecht verlaufenden Flächen oder nur schwer zugänglichen bzw. über Kopf zugänglichen Innenflächen wie Karosserieausschnitten an Automobilen. Ferner kann die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Härtemessung an einer Produktionsstraße etwa im Bereich der Automobilindustrie mit einem Roboter kombiniert werden und eine Härtemessung an durch die Roboterarme erreichbaren beliebigen dreidimensionalen Richtung bzw. Positionen erreicht werden.
Weitere Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Zur Auflage auf dem Prüfkörper weist das erste Auflageelement vorzugsweise zwei zueinander beabstandete Auflagekufen auf das Werkstück auf. Das zweite Auflageelement ist so gelagert, dass es bevorzugt in eine nahezu vollflächige Auflage auf dem Werkstück bringbar ist. Die Lagerung des zweiten Auflageelementes ermöglicht es ebenso, dass eine das zweite Auflageelement rechtwinklig zu dessen Auflagefläche durchsetzende Bohrung von dem bevorzugt rechtwinklig zu dem ersten Auflageelement angeordneten Prüfelement durchsetzt wird. Bevorzugt durchsetzt das Prüfelement die Bohrung dabei mit ausreichendem, aber geringen Spiel über den Kippbereich des zweiten Auflageelementes.
In einer Ausführung der Erfindung bildet der Trägerarm eine in dem ersten Auflageelement gelagerte Wippe, gegenüber der das zweite Auflageelement wiederum wippenartig festgelegt ist. Die Anordnung ist dabei so getroffen, dass durch den eine große Wippe bildenden Trägerarm auftretende Positionsungenauigkeiten oder Messfehler durch das eine kleine Wippe bildende zweite Auflageelement kompensiert werden. Dies wird die Anordnung der Drehachse der kleinen Wippe erreicht. Erfindungsgemäß werden zwei Achsen so durch eine zweiachsige Pendellagerung nivelliert. Es kann jedoch anstatt der zweiachsigen Pendellagerung auch eine Membranlagerung vorgesehen sein.
Der Trägerarm kann über ein an dem ersten Auflageelement festgelegtes Federelement mit einer in Richtung der Prüfnadel wirkenden Kraft beaufschlagt werden. Das Federelement kann eine am Trägerarm exzentrisch festlegte Zugfeder sein. Denkbar ist aber auch eine etwa stirnseitig an dem trägerarm und dem ersten Auflageelement vorgesehene Feder. Ohne die Beaufschlagung des Trägerarms durch das Federelement ist er Teil einer gewichtsausgewogenen Wippe. Die Lagerung der Wippe bzgl. des Drehmittelpunkts im Gleichgewicht stellt eine Unabhängigkeit der Vorrichtung von der Schwerkraft sicher.
Das zweite Auflageelement ist vorzugsweise um eine am Trägerarm festgelegte Drehachse drehbar gelagert ist, die parallel zu dem Drehlager des Trägerarmes angeordnet ist. Bevorzugt ist das zweite Auflageelement derart an dem Trägerarm gelagert ist, dass ein das zweite Auflageelement zumindest teilweise umgebender Abschnitt des Trägerarms einen Drehanschlag für das zweite Auflageelement bildet. In einer Ausführung weist das zweite Auflageelement an seiner zur Auflage auf dem Werkstück bestimmten Seite eine die Bohrung umgebende Ringauflage auf.
Das Prüfelement umfasst eine an einem Tastbolzen vorgesehene Prüfnadel. Der Tastbolzen wird vorzugsweise durch eine Führungseinrichtung linear in einem Gehäuse einer Abtasteinrichtung geführt. In einer Ausführungsform der Vorrichtung ist die Sensoreinheit als photoelektrisches System ausgeführt, dessen zumindest eine zur Bestimmung der Auslenkung des Tastkörpers erforderliche Komponente an dem Prüfelement in Richtung dessen Auslenkung angebracht ist.
Die Eignung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Härtemessung beruht auf der Längen- bzw. Wegmessung der Abtasteinrichtung, die daher nachfolgend oder durch Bezugnahme auf den Offenbarungsgehalt der deutschen Patentanmeldung 10 2011 104 228.1 beschrieben wird. Daher sind die Merkmale Prüfnadel und Tastkörper im Grunde synonym zu verstehen und werden entsprechend benutzt.
In einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Härtemessung sind eine an dem Tastkörper befindliche Prüfnadel und die zumindest eine Komponente des photoelektrischen Systems koaxial vorgesehen. Der Vorteil liegt hierbei darin, einer idealen Realisierung des Abbéschen Komparatorprinzips möglichst nahe zu kommen.
Bevorzugt ist die Sensoreinheit als inkrementales Abtastsystem ausgebildet, dessen Maßverkörperung an dem Tastkörper angebracht ist. Besonders bevorzugt ist die Maßverkörperung der Sensoreinheit als Gittermaßstab ausgeführt, der relativ zu einem von einer Lichtquelle bestrahlten Abtastgitter bewegbar ist und das von der Lichtquelle emittierte Licht auf ein Detektorelement reflektiert. Das Detektorelement, die Lichtquelle und das Abtastgitter sind erfindungsgemäß dem Gittermaßstab gegenüberliegend am Gehäuse befestigt. Wird die Maßverkörperung in der Ausnehmung aufgenommen, so wird die zu messende Strecke als geradlinige Fortsetzung der als Maßstab dienenden Teilung gebildet.
In einer weiteren Ausführung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die Führungseinrichtung eine Federführung. Neben Spielfreiheit sind geringe Reibung sowie Wartungs- und Verschleißfreiheit die Vorteile. Bevorzugt wird der Tastkörper durch zwei parallel zueinander angeordnete Federelemente unter Bildung eines Federparallelogramms bezüglich der Auslenkungsrichtung linear im Gehäuse der Vorrichtung geführt. Weiter bevorzugt werden die Federelemente von einer zwischen zwei Versteifungselementen aufgenommenen Blattfeder gebildet, deren freie Enden zur Festlegung der Federelemente an dem Gehäuse und an dem Tastkörper dienen.
In einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Härtemessung weist der elektrodynamische Linearantrieb einen Spulenkörper aus einem elektrisch nicht-leitenden Material auf, der von wenigstens einem Magneten umgeben ist. Erfindungsgemäß ist der Spulenkörper bevorzugt folglich aus Materialien gebildet, in denen keine Wirbelströme induziert werden. Ebenso sind die Halterungselemente bevorzugt auch aus einem elektrisch nicht-leitenden Material zumindest aber durch einen lamellierten Aufbau unter Verwendung von elektrischen Isolatoren so beschaffen, dass darin durch Magnetfelder keine Wirbelströme induziert werden. Bevorzugt sind der Spulenkörper und die Halterungselemente aus kohlefaserverstärktem Kunststoff (CFK) gebildet. Hier liegt der Vorteil darin, dass auf die Halterungselemente keine die Messgenauigkeit störenden, der Mess-Auslenkung entgegenwirkenden Dämpfungskräfte ausgeübt werden.
In einer weiter bevorzugten Ausführung ist der elektrodynamische Linearantrieb als Linearmotor in Gleichpolausführung mit einem Spulenkörper ausgeführt, der vorzugsweise als Flachspule ausgebildet ist und auf zwei gegenüberliegenden Seiten von Magneten entgegengesetzter Polung umgeben ist. Mit Vorteil kann erfindungsgemäß hierdurch auf eine Kommutierung des Stroms verzichtet werden. Ferner begünstigt die Ausführung des Spulenkörpers als Flachspule eine Aneinanderreihung einer Vielzahl von erfindungsgemäßen Vorrichtungen zur Erzeugung von Mehrstellenmessplätzen.
Bevorzugt sind die Magnete jeweils parallel zum Tastkörper an Gehäusewandungen vorgesehen. Die Gehäusewandungen sind dabei bevorzugt in der Umgebung der Magnete aus magnetischem Material gebildet. Mit Vorteil schirmt das teilweise magnetische Gehäuse den Spulenkörper nach außen ab und unterstützt einen Magnetfeldfluss des Linearmotors. Dadurch wird sichergestellt, dass eine Auslenkung des Spulenkörpers nicht durch von außen auf die Vorrichtung einwirkende Magnetfelder gestört wird und das Messergebnis verfälscht.
Durch die Messkrafterzeugung mit Hilfe eines elektrodynamischen Linearmotors ist es möglich, eine konstante Messkraft wegunabhängig vorzugeben. Ferner erlaubt die erfindungsgemäße Vorrichtung, den Einfluss der Gravitation auf den Tastkörper und die Prüfnadel messtechnisch zu kompensieren. Aufgrund des Kompensationsmechanismus des Linearmotors ist es möglich, mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine Härtemessung im dreidimensionalen Raum frei, d. h. an einer darin beliebig orientierten Fläche eines Körpers oder Werkstücks durchzuführen. Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann insgesamt mit ±2 mm ein großer Messbereich mit einer hohen Auflösung von kleiner gleich 50 nm abgedeckt. Die elektrodynamisch eingestellten Messkräfte können ohne zusätzliche Federbeaufschlagung im Bereich von etwa 0,7 bis 300 mN eingestellt werden. Hierzu trägt u. a. die feinfühlige Einstellung des Linearmotors durch die Steuerungs- und Auswerteeinrichtung bei.
Erfindungsgemäß wird die Härte in einer stationären Messung über eine Aufnahme eines Kraft-Wegprofiles gemessen. Schließlich erlaubt die erfindungsgemäße Vorrichtung auch eine Verwendung zur Bestimmung von Dämpfungseigenschaften von Materialien wie Gummi und dergleichen. Die Abtatsteinrichtung kann auch zur Bestimmung des Elastizitätsmoduls von Materialien auf elegante Weise eingesetzt werden.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf zum Teil stark vereinfacht und in unterschiedlichen Maßstäben gehaltene Zeichnungen erläutert, in denen gleiche Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind. Dabei zeigen:
1 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,
2 eine perspektivische Teilansicht der Vorrichtung mit aufgebrochenem ersten Auflageelement,
3 eine perspektivische Teilansicht des ersten Auflageelementes der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit eingesetztem Trägeram,
4 eine Seitenansicht des parallel zur Längsachse aufgeschnittenen ersten Auflageelementes der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
5 eine Vorderansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
6 eine perspektivische Ansicht einer einen Bestandteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung bildenden Abtasteinrichtung,
7 eine Seitenansicht der Abtasteinrichtung ohne Gehäusedeckel,
8 eine die Positionierung des Spulenkörpers in dem Gehäuse veranschaulichende Darstellung und
9 ein die Messkrafteinstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung veranschaulichendes Diagramm.
Nach 1 weist eine insgesamt mit dem Bezugszeichen 101 versehene Vorrichtung zur Härtemessung eine von einem Gehäuse 10 umgebene Abtasteinrichtung 1 auf, an deren Unterseite 1a ein zur Auflage auf einem Werkstück eines hinsichtlich seiner Härte zu messenden Materials bestimmtes erstes Auflageelement 102 vorgesehen ist. Aus einer Unterseite 102a des ersten Auflageelementes 102 tritt eine zur Messung der Härte des Materials in das Werkstück 103 mit einer der anzuwendenden Messnorm vorgegebenen Kraft einbringbare Prüfnadel 105 mit einer kugelförmigen Spitze 4 durch eine Bohrung 104 (2) an einem zweiten während einer Messung auf dem Werkstück 103 aufliegenden zweiten Auflageelement 120 hervor.
Wie in 1 gezeigt ist, weist das an seiner Oberseite 102b im Wesentlichen geschlossene erste Auflageelement 102 zwei an seiner Unterseite 102a zwei parallel und beabstandet zueinander vorgesehene Auflagekufen 106 auf. Die Auflagekufen 106 dienen einer Auflage auf dem Werkstück 103. Zwischen den sich über die gesamte Länge des Trägerarms 102 erstreckenden Auflagekufen 106 ist ein in 2 in seiner Befestigungslage gezeigter Trägerarm 107 bzgl. einer Drehachse 109 drehbar gelagert, was in 2 durch den Pfeil t veranschaulicht wird. Der Trägerarm 107 ist mithilfe einer seine Querausdehnung beidseitig durchsetzenden etwa stabförmigen Drehachse 109 zwischen den Auflagekufen 106 so festgelegt, dass eine ausgewogene, d. h. im Gleichgewicht befindliche Wippe gebildet wird. Der Trägerarm 107 ist nach 3 aus zwei Schenkeln 110 gebildet, die im Wesentlichen leiterartig über Sprossenelemente 112, 113 verbunden sind. Zu einer Stirnseite 110c der Schenkel 110 hin ist ein Verbindungsstab 114 parallel zu den Sprossenelementen 112, 113 eingesetzt.
Das erste Auflageelement 102 ist derart ausgestaltet, dass die Auflagekufen 106 einen zur Unterseite 102a des ersten Auflageelementes 102 offenen Aufnahmeraum 115 umgeben. Der Aufnahmeraum 115 ist zur Oberseite 102b des ersten Aufnahmeelementes im Wesentlichen abgeschlossen. Den Aufnahmeraum 115 durchsetzend ist ein bezüglich einer Längsachse L exzentrisch in das erste Auflageelement 102 eingebrachter Stab 116 vorgesehen. Zwischen dem Stab 116 und dem am Stirnende 110 der zwischen den Schenkeln 110 des Trägerarms 107 vorgesehenen Verbindungsstab 114 ist eine Zugfeder 118 eingesetzt. Die Zugfeder 118 ist hinsichtlich Material bzw. Federkonstante derart bemessen, dass der Trägerarm 107 an der Unterseite 102a des ersten Auflageelementes 102 entgegen der z-Richtung in 2 hervortritt und dabei eine durch die Norm ISO 85 vorgegebene Kraft F von 235 mN aufbringt. Diese Kraft dient der Einstellung der zur Härtemessung notwendigen Bedingungen an dem vorzugsweise aus einem elastischen Material bestehenden Werkstück 103.
In dem Trägerarm 107 ist zu einer der Stirnseite 100c gegenüberliegenden Stirnseite 110d eine von den Schenkeln 110 und dem Sprossenabschnitt 113 umgebene Ausnehmung 119 vorgesehen, in der ein zweites Auflageelement 120 über eine Drehachse 121 bezüglich des Trägerarms 107 drehbar festgelegt ist. Das zweite Auflageelement 120 ist dabei hinsichtlich seiner durch den Pfeil k in 2 angedeuteten Kippbewegung durch einen von dem Sprossenelement 113 gebildeten Drehanschlag begrenzt. Dazu weist das Sprossenelement 113 zur Stirnseite 110d der Schenkel 110 einen dreieckförmigen Vorsprung 123 (4) auf, der in seiner Bemaßung einem V-förmigen Einschnitt 124 einer dem Sprossenelement 113 zugewandten Seitenwandung 124c des zweiten Auflageelementes 120 entspricht. Bei einer mit einem Winkel von 80° abfallenden Spitze des Vorsprungs 123 und einem Öffnungswinkel von 90° ergibt sich eine Kippbewegung des zweiten Auflageelementes 120 von maximal 10°. An seiner Unterseite weist das zweite Auflageelement 120 wie schematisch in 4, 5 gezeigt eine Ringauflage 125 auf, welche die Bohrung 104 umgibt, durch welche die Prüfnadel 105 die Unterseite der Ringauflage 120 durchsetzend zum Werkstück 103 hin (1) vorsteht.
Erfindungsgemäß wird die Vorrichtung 101 mit dem ersten Auflageelement auf eine Oberfläche 103b des zu messenden Werkstücks so aufgelegt, dass die Auflagekufen 106 eine stabile Auflage sicherstellen. Durch die Wirkung der Zugfeder 118 wird der Trägerarm 107 so auf die Werkstückoberfläche 103b bewegt, dass die Ringauflage 125 mit der durch die Norm ISO 85 vorgegebenen Kraft F auf der Werkstückoberfläche aufliegt. Für die durch die Norm gegebene Zeit verweilt das zweite Auflageelement 120 mit seiner Ringauflage 125 nun während der Messung auf der Werkstückoberfläche 103b. Über die nachfolgend hinsichtlich ihres Aufbaues und ihrer Wirkung detailliert beschriebene Abtasteinrichtung 1 wird die Prüfnadel 105 nun mit ihrer gerundeten kugelförmigen Spitze 4 auf das Werkstück aufgebracht, wobei die Kraft und Zeitdauer je nach der Norm aufgebracht bzw. gehalten werden. Die durch ein Eindringen der kraftbeaufschlagten Prüfnadel 105 in das Material des Werkstücks 103 kann nun die Mikro-IRHD-Härte anhand der von der Abtasteinrichtung 1 ausgewiesenen Auslenkung der Prüfnadel 105 bestimmt werden. Dabei ist der Referenzpunkt zur Bestimmung der Auslenkung der Prüfnadel 105 die Auflage der Prüfnadel in kraftfreiem Antastzustand, der wie nachfolgend erläutert mithilfe der Abtasteinrichtung 1 eingestellt werden kann.
Dadurch, dass die Abtasteinrichtung 1 eine gewichtskomponentenfreie Auflage ermöglicht, kann die Vorrichtung in jeder beliebigen Richtung des dreidimensionalen Raumes ohne Beeinträchtigung der Erd-Gravitation eingesetzt werden.
Nach 6 weist das Gehäuse 10 der Abtasteinrichtung eine Gehäuseschale 3 auf, aus deren eine Unterseite bildenden Seitenwandung 3a in Richtung der z-Richtung die mit der Prüfspitze 4 versehene und in der 6, 8 stark vereinfachte Prüfnadel 105 hervorsteht. Aus einer zwischen den Seitenwandungen 3a, 3b liegenden Längsseitenwandung 3c wird ein elektrisches Verbindungskabel 11, das eine Verbindung der erfindungsgemäßen Vorrichtung 101 mit einer Auswerte- und Steuerungseinheit 57 für eine Sensoreinheit 50 ermöglicht, aus der Gehäuseschale 3 herausgeführt.
Der bevorzugt aus einem kohlefaserverstärkten Kunststoff (CFK) gebildete Tastkörper 100 weist nach 7, 8 eine im Wesentlichen quaderförmige Form auf. Der Tastkörper 100 ist in der Abtasteinrichtung 1 derart vorgesehen, dass er die Längsstirnseite 1d der Abtasteinrichtung 1 bildet. Der die Spuleneinheit 22 tragende Tastkörper 100 ist an der Gehäuseschale 3 mithilfe von Federelementen 36, 37 festgelegt. Die Federelemente 36, 37 sind wie in 10 an dem Federelement 37 näher gezeigt sandwichartig aus einer versteift zwischen Versteifungselementen 38 und 39 aufgenommen Blattfeder 41 aus Federstahl, bevorzugt aus CrMoV₄ gebildet. Die Blattfeder 41 steht in Längsrichtung der Federelemente 36, 37 an Stirnseiten der quaderförmigen Versteifungselemente 38, 39 aus Aluminium(Al)- oder CFK unter Bildung von Festlegungsabschnitten 42, 43 vor. An den Festlegungsabschnitten 42, 43 sind Bohrungspaare 44, 45 zur Festlegung der Federelemente 36, 37 an der Gehäuseschale 3 bzw. dem Tastkörper 100 vorgesehen. Die Federelemente 36, 37 sind mithilfe von Bohrungen 47 durchsetzende und in Gewindebohrungen 48 aufgenommenen Schrauben 46 zusammengesetzt.
Wie in 7 gezeigt sind Federelemente 36, 37 mithilfe von Befestigungsschrauben 49 an der Gehäuseschale 3 festgelegt. An dem Tastkörper 100 sind Festlegungsabschnitten 42, 43 der Federelemente 36, 37 mit Hilfe von Klemmstücken 33 festgeklemmt. Dabei werden den Tastkörper 100 in Längsrichtung (z-Achse) abschließende Klemmstücke 33 von Schrauben 35 durchsetzt, die auch die Bohrungen 44 der Blattfedern 41 durchsetzen. Dadurch, dass die Federelemente 36, 37 zu den Enden 33 des Tastkörpers 100 hin befestigt sind, nehmen sie den Tastkörper 100 im Grunde in der z-Richtung zwischen sich auf und bilden ein Federparallelogramm 40.
Die Permanentmagnete 24, 26 sind in z-Richtung (8) von Stegabschnitten und einer Auflageplatte des Gehäuses 10 umgeben. Dadurch wird bei geeigneter Wahl aus einem magnetischen Material, wie etwa einem ferromagnetischen Stahl, eine Abschirmung der nach 8 oberhalb bzw. unterhalb liegenden Federelemente 31 bzw. 33 von einer Beeinflussung durch die zur Erzeugung der Messkraft erforderlichen Permanentmagnete 24, 26 ermöglicht. Eine solche Beeinflussung würde insbesondere in dem erfindungsgemäß angestrebten Messgenauigkeitsbereich zu einer nicht-akzeptablen Messverfälschung führen.
Die Spuleneinheit 22 ist mit Befestigungsschenkeln 30 der Spuleneinheit 22 in den Ausnehmungen 31 am Tastkörper 100 mithilfe von Schrauben befestigt. Zwischen den Befestigungsschenkeln 30 ist am Bodenteil 14 des Gehäuses 10 ein Sensorelement 51 festgelegt, das mit dem Verbindungskabel 11 verbunden ist und eine Lichtquelle und ein Abtastgitter sowie ein Detektorelement (nicht gezeigt) enthält. Das Sensorelement 51 ist nach 7 einem an dem Tastkörper 100 zwischen den Ansatzbereichen der Befestigungsschenkel 30 angebrachten Gittermaßstab 52 gegenüberliegend vorgesehen. Das Sensorelement 51 und der Gittermaßstab 52 bilden die erfindungsgemäße Sensoreinheit 50.
Der Tastkörper 100 weist an die Längsstirnseite 1d der Abtasteinrichtung 1 bildenden Seite 100d erfindungsgemäß zwei in einer Richtung von 90° (y-Achse) zu der Messrichtung (z-Achse) ausgedehnte, nutartig ausgebildete Anlageabschnitte 32 auf, siehe 8. Die an dem Tastkörper 100 in dessen Längsausdehnung zwischen den Ausnehmungen 31 vorgesehenen Anlageabschnitte 32 weisen einen Freiheitsgrad in y-Richtung (7) auf.
Ein Betrieb der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Längenmessung geschieht wie folgt. Wird durch die Spuleneinheit 22 ein Strom 1 geschickt, so erfährt der Spulenkörper 21 bzw. die Spuleneinheit 22 eine schematisch in 8 angedeutete Lorentzkraft (F _L). Aufgrund der in 8 gezeigten entgegengesetzten Anordnung der Magnete 24, 26 (Nord-Süd – Süd-Nord) erfahren die senkrecht zur durch den in 8 dargestellten Pfeil z gegebenen Richtung verlaufenden Wicklungen der Spule eine gleichgerichtete, zur Erzeugung der Messkraft dienende Lorentzkraft F_L. Da sich die Lorentzkräfte auf die parallel zur z-Richtung oder antiparallel dazu verlaufenden Wicklungen aufheben, sind diese Wicklungen erfindungsgemäß außerhalb der Magnete vorgesehen, siehe 8. Hierzu ist eine Flachspulenform ausgewählt worden, um die nutzbare Wicklungslänge zu erhöhen und die nicht nutzbare Wicklungslänge parallel oder antiparallel zur z-Richtung als Mess- bzw. Tastrichtung zu minimieren. Durch die größere nutzbare Leiterlänge werden weniger Wicklungen zur Erzeugung der gleichen Kraft bzw. wird ein geringerer Strom zur Erbringung einer Kraft benötigt.
Erfindungsgemäß wird die Spuleneinheit 22 mit Spannung über eine Steuerungs- und Auswerteeinrichtung 58 versorgt, die Analog-Digital-Wandler enthält. Der Ausgang der Steuerungs- und Auswerteeinrichtung 58 ermöglicht eine Ansteuerung der Spuleneinheit 22 mit einer kleinstmöglichen Krafteinheit. Durch eine Digitalisierung wird eine minimale Spannungs- bzw. Stromänderung und damit eine minimale Kraftänderung erreicht. Erfindungsgemäß ist der A/D-Wandler 61 als 16-Bit-Wandler ausgelegt. Da die Stromstärke ein Maß für die aufgebrachte Messkraft des Tastkörpers ist, ist eine minimale Stromstärke zur Erzielung einer kleinen Messkraft notwendig. Dies ist insbesondere dann erforderlich, wenn durch die mechanischen Elemente, wie die Federelemente 36, 37 des Federparallelogramms 40, bedingte Rückstellkräfte, ausgeglichen werden sollen. Mit dem Schritt des Digitalisierens des über eine nicht gezeigte extern zu der erfindungsgemäßen Vorrichtung und über das Versorgungskabel 11 mit dieser verbundenen elektronischen Spannungsquelle bzw. deren Regelung wird eine ausreichende Einstellbarkeit der Spannung bzw. Stromstärke und damit der Messkraft sichergestellt. Dabei ist eine maximal aufzubringende Kraft durch die Masse des Tastkörpers 100 bzw. aller daran befestigten Teile gegeben.
In einer bevorzugten Ausführung der erfindungsgemäßen Vorrichtung bzw. der Abtasteinrichtung ist ein minimaler Strom von etwa 0,5 μA und ein maximaler Strom von etwa 30 mA für einen ausreichenden Arbeitsbereich gegeben, wobei diese Werte in Abhängigkeit von der Wicklungszahl der Spuleneinheit 22, die sich im Bereich von vorzugsweise 1000 bis 3600 Wicklungen bewegt, beeinflussbar sind. Hinsichtlich der Krafterzeugung bei gleichzeitig geringer Temperaturentwicklung in der erfindungsgemäßen Vorrichtung, insbesondere der Abtasteinrichtung ist eine Wahl einer geringen Stromstärke und die Wahl einer hohen Wicklungszahl vorteilhaft. Allerdings geht eine Erhöhung der Wicklungszahl zu Lasten einer Dynamik bei der Messung, bedingt durch die dadurch erhöhte Masse der Spuleneinheit 22. Daneben ist für die Wahl der Spulenbeschaffenheit auch eine erreichbare Messgeschwindigkeit bzw. Messfrequenz beachtlich. Erfindungsgemäß haben sich hinsichtlich der Kriterien Verlustleistung, Messfrequenz und aufzubringender Kraft Wicklungszahlen von 800 bis 1000 für die Spuleneinheit 22 für am besten geeignet ergeben.
Wird durch Verbindung der Spuleneinheit 22 mit einer nicht dargestellten geregelten Spannungsquelle die Spule mit einem Strom beaufschlagt, so bewirkt die durch die Permanentmagnete 24, 26 induzierte Lorentzkraft F _L in Abhängigkeit von der gewählten Stromrichtung eine Auslenkung des Tastkörpers 100 in der z-Richtung. Die auf die Spule 21 ausgeübte Lorentzkraft wird dabei über die Halterungselemente 19 und insbesondere über die Befestigungsschenkel 30 auf den Tastkörper 100 übertragen und dieser durch die gelenkige Aufhängung mittels der Federelemente 36, 37 in z-Richtung, wie in 9 angedeutet, gegenüber dem Gehäuse 10 bewegt. Dabei lassen die Festlegungsabschnitte 42, 43 der Blattfedern 41 eine Bewegung des Tastkörpers 100 gegenüber dem Gehäuse 10 zu. Erfindungsgemäß führt eine Verlängerung der Längen der Blattfedern 41 zu einer geringen, akzeptablen Querabweichung (entlang der x-Richtung). Ebenso kann über eine Versteifung der Blattfedern 41 durch die Versteifungselemente 38, 39 eine bei einer unversteiften Feder bewegungsbedingt auftretende Verkürzung der Parallelogrammarme weitestgehend vermieden werden, wenn nicht sogar ausgeschlossen werden. Auch der bei der erfindungsgemäßen Abtasteinrichtung gewählte Abstand der Federelemente 36, 37 in der Messrichtung (z-Richtung) wird erfindungsgemäß ausreichend gewählt, um die Gefahr einer Verdrehung der gekoppelten Elemente zueinander zu vermeiden zumindest aber deutlich zu reduzieren.
Bei einer erfindungsgemäßen Auslenkung des Tastkörpers 100 gegenüber dem Gehäuse 10 wird auch der auf dem Tastkörper 100 mit definierten Anlageflächen ausgerichtete und befestigte Gittermaßstab 52 gegenüber dem Sensorelement 51 bewegt, wodurch mit Hilfe des Sensorelementes 51 und einer über das Versorgungskabel 11 angeschlossenen Steuerungs- und Auswerteeinrichtung 58 eine Auslenkung des Tastkörpers 100 und damit die zu messende Länge in an sich bekannter Weise bestimmt werden kann.
Beim Einsatz der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Härtemessung wird die Vorrichtung zunächst in eine Lage gebracht, in welcher in der Messrichtung keine Gewichtskraftkomponente des Tastkörpers 100 und der von diesem getragenen Spuleneinheit 22 wirkt. Eine solche Positionierung ist etwa eine waagerechte Positionierung der Vorrichtung bzw. des Tastkörpers 100. Dann wird eine Spannungs- bzw. Strom-Auslenkungskennlinie der Vorrichtung 1, 1' aufgenommen, wobei der Tastkörper 100 durch eine Umkehr der Stromrichtung auch in einer der ursprünglichen Messrichtung entgegengesetzten Richtung ausgelenkt wird. Dabei wird der zur Messung erforderliche Arbeitsbereich in den beiden Richtungen durchlaufen. An der Vorrichtung bzw. der Abtasteinrichtung wird dann der Strom eingestellt, bei dem der Tastkörper 100 noch nicht ausgelenkt wird – sogenannter Nullstrom bzw. Nullspannung bei Nullauslenkung. Wird nun die Vorrichtung in die Richtung gedreht oder positioniert, in welcher sich die zu messende Länge eines zu messenden Gegenstandes befindet, so muss die in dieser Richtung herrschende Gewichtskraftkomponente F_G ausgeglichen werden. Dies geschieht dadurch, dass die gegenüber der gewichtskraftfreien Ruhelage des Tastkörpers 100 auftretende Auslenkung bestimmt wird. Der diese Auslenkung bewirkende Strom wird aus der Spannungs- bzw. Strom-Auslenkungskennlinie entnommen und in entgegenwirkender Richtung eingestellt, so dass die den Tastkörper 100 auslenkende Gewichtskraft F_G aufgehoben wird und der Tastkörper 100 in Messrichtung quasi frei schwebt.
Dann wird die Messkraft über die Spannung bzw. den zur Auslenkung des Tastkörpers 100 notwendigen Strom eingestellt. Dazu wird mit Hilfe eines Wägesystems eine Spannungs(Strom)-Kraftkennlinie aufgenommen, bei der der durch eine aufgeschaltete Spannung in der Spuleneinheit 22 fließende Strom zu der sich daraus ergebenden, an dem Tastkörper 100 auftretenden in Newton gemessenen Kraft bestimmt wird.
Bei einer Überkopfmessung, also bei einer Härtemessung in einer der Erdanziehung entgegen gerichteten Richtung kann demnach eine Verminderung einer eingestellten Messkraft durch die Gewichtskraft F_G des Tastkörpers 100 und der Spuleneinheit 22 durch die beschriebene erfindungsgemäße Art und Weise der Messkrafteinstellung ausgeschlossen werden.
Ebenso kann mit dem elektrodynamischen Linearantrieb auch der Einfluss von auslenkungsabhängigen Federrückstellkräften F_C beseitigt werden. Dazu wird eine bekannte oder experimentell bestimmte Abhängigkeit der Rückstellkraft F_C von der Auslenkung z wie in 9 gezeigt als funktionaler Zusammenhang der Federkennlinie in der elektronischen Steuerungs- und Auswerteeinrichtung 58 hinterlegt. Bei einer Härtemessung wird dann entsprechend der gewünschten Messkraft F_Mess eine resultierende Kraft F_Res, die sich aus der Rückstellkraft F_C und der Gewichstkraft F_G ergibt, soweit kompensiert, dass an dem Tastkörper 100 die in 8 dargestellte Messkraft Kraft F_Mess herrscht. Durch Wirkung der in 9 durch Pfeile veranschaulichten, durch den Linearantrieb aufgebrachten jeweiligen Korrekturkraft F_Korr wird auf den zu messenden Körper lediglich die eingestellte konstante Messkraft F_Mess ausgeübt. Wie in 9 dargestellt geht die Rückstellkraft F_C dann nicht durch den Nullpunkt des Kraft-Weg-Diagramms, wenn die entsprechenden Nullpunkte bei Aufnahme der Kräfte nicht abgeglichen worden sind.
Um die durch den Tastkörper 100 bzw. den Tastkörper 100 und die Spuleneinheit 22 bedingte Gewichtskraft F_G zu kompensieren, wird die Vorrichtung in eine Messposition entlang der durch den Pfeil z angezeigten Richtung in 9 gebracht. So kann die Gewichtskraft F_G dadurch ausgeglichen werden, dass dem System die Spannung bzw. der Strom aufgeprägt wird, der notwendig ist, um die durch die Gewichtskraft bedingte Auslenkung des Tastkörpers zu kompensieren und diesen in Ruhe zu halten. In diesem Zustand wird keine Messkraft erzeugt. Nun wird der Strom eingestellt, der aus der Stromkraftlinie notwendig ist, um die erforderliche oder gewünschte Messkraft einzustellen. Die für eine Mikro-IRHD-Messung in der Norm DIN ISO 48 vorgegebenen Werte der Vorkraft von 8,3 mN für 5 s und der Hauptkraft von 145 mN für 30 s werden entsprechend durch den elektrodynamischen Linearantrieb bzw. dessen Steuerung eingestellt bzw. aufrechterhalten.
Da die in der erfindungsgemäßen Abtasteinrichtung eingesetzten Federelemente 31, 33 über eine wegabhängige Rückstellkraft verfügen, kann in der Auswerte- und Steuerungselektronik für die Spuleneinheit 22 durch eine entsprechende lineare Kraft-Wegbeziehung über den gewünschten Messbereich die Rückstellkraft der Federelemente 36, 37 eliminiert werden, so dass die erfindungsgemäße Vorrichtung mit einer konstanten, durch die Lorentzkraft der Spuleneinheit 22 erzeugten Messkraft zur Messung eingesetzt wird. Diese Messtechnik ist in der 9 veranschaulicht.
Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen und in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt, die in vielfacher Art und Weise abgewandelt sein können. So können die Prüfspitzen 4 anders als beschrieben etwa konisch, zur Spitze pyramidal zulaufend oder elliptisch geformt und aus den unterschiedlichen Materialien gestaltet sein. Die erfindungsgemäße Regelungsaufgaben übernehmende Steuerungs- und Auswerteeinrichtung 58 kann über eine Schaltung aus reinen elektronischen Bauteilen sowie durch auf Prozessoren laufende Computerprogramme und/oder auch softwaremäßig realisiert sein. Die Steuerungs- und Auswerteeinrichtung 58 der Spuleneinheit 20 und die Auswerte- und Steuereinheit 57 der Sensoreinheit 50 können auch in einer Einheit integriert sein bzw. von einem Computer unterstützt oder darauf softwaremäßig realisiert sein.
Der Spulenkörper 21 der Spuleneinheit 22 kann auch aus Polyoxymethylen (POM) gefertigt sein. Die Federelemente 36, 37 und der Tastkörper 100 können auch monolithisch sein. Dann ist die in der Führung auftretende Reibung nur durch die innere Reibung in dem das Federparallelogramm 40 bildenden Material gegeben.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 19614906 C2 [0005]
DE 19751377 C2 [0008]
DE 102011104228 [0022]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

DIN 53505 [0002]
Normen DIN 53519 [0002]
DIN 53456 [0002]
Norm DIN ISO 48 [0004]
Norm ISO 85 [0043]
Norm ISO 85 [0045]
Norm DIN ISO 48 [0062]

Claims

Vorrichtung zur Härtemessung von u. a. Elastomeren wie Gummi- und Kunststoff umfassenden Materialien, insbesondere zur Messung der Mikro-IRHD (International Rubber Hardness Degree) mit einem ersten Auflageelement zur Auflage auf einem Werkstück aus einem zu messenden Material, mit einem Gehäuse, mit wenigstens einem gegenüber dem Gehäuse in wenigstens einer Antastrichtung bewegbaren Prüfelement zur Messung der Härte und/oder zum Aufbringen einer Messkraft auf das Werkstück, mit einer Sensoreinheit zur Bestimmung einer Auslenkung des Prüfelementes relativ zum Gehäuse, mit einem bezüglich des ersten Auflageelementes drehbar gelagerten Trägerarm, in dem ein zweites Auflageelement mittels eines Drehlagers so festgelegt ist, dass es auf dem Werkstück in eine Auflage bringbar ist und dass eine das zweite Auflageelement durchsetzende Bohrung von dem Prüfelement durchsetzt wird, wobei die Messkraft des Prüfelementes mit einem elektrodynamischen Linearantrieb erzeugt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Trägerarm an dem ersten Auflageelement wippenartig festgelegt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Auflageelement mit zwei zueinander beabstandeten Auflagekufen auf das Werkstück auflegbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Auflageelement um eine am Trägerarm festgelegte Drehachse drehbar gelagert ist, die parallel zu dem Drehlager des Trägerarmes angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Auflageelement derart an dem Trägerarm gelagert ist, dass ein das zweite Auflageelement zumindest teilweise umgebender Abschnitt des Trägerarms einen Drehanschlag für das zweite Auflageelement bildet.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Auflageelement an seiner zur Auflage auf dem Werkstück bestimmten Seite eine die Bohrung umgebende Ringauflage aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Trägerarm über ein an dem ersten Auflageelement festgelegtes Federelement mit einer in Richtung der Prüfnadel wirkenden Kraft beaufschlagbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement eine am Trägerarm exzentrisch festlegte Zugfeder ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch eine Führungseinrichtung zur linearen Führung des Prüfelements.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass Linearantrieb von einer Steuerungs- und Auswerteeinrichtung steuerbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Prüfelement durch zwei parallel angeordnete Federelemente (36, 37) unter Bildung eines Federparallelogramms (40) bezüglich der Auslenkungsrichtung linear im Gehäuse (10) der Vorrichtung (1) geführt wird.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrodynamische Linearantrieb als Linearmotor (22) in Gleichpolausführung mit bewegtem Spulenkörper (21) ausgeführt ist, der auf zwei gegenüberliegenden Seiten von Magneten (24, 26) entgegengesetzter Polung umgeben ist.