DE102013201360B3 - Kalottenschleifgerät und Verfahren zu dessen Verwendung - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Kalottenschleifgerät (1) mit zumindest einer Aufnahmeeinrichtung (10) zur Aufnahme zumindest eines Prüflings (20) und zumindest einer Schleifkugel (11), welche durch Antriebsmittel (12) in Rotation bringbar und mit einer vorgebbaren Kraft gegen den Prüfling (20) führbar ist, wobei das Kalottenschleifgerät eine Mehrzahl von Schleifkugeln (11a, 11b) aufweist, welche zeitgleich in Rotation bringbar und mit einer vorgebbaren Kraft gegen den zumindest einen Prüfling (20) führbar sind. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Bestimmung des Abriebverschleißes eines Prüflings (20), bei welchem zumindest ein Prüfling in zumindest eine Aufnahmeeinrichtung (10) aufgenommen wird und zumindest eine Schleifkugel (11) mit einer vorgebbaren Kraft gegen den Prüfling (20) geführt und durch Antriebsmittel (12) in Rotation gebracht wird, um eine Kalotte in den Prüfling einzuschleifen, wobei mit einer Mehrzahl von Schleifkugeln (11) zeitgleich zumindest zwei Kalotten eingeschliffen werden.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Kalottenschleifgerät mit zumindest einer Aufnahmeeinrichtung zur Aufnahme eines Prüflings und zumindest einer Schleifkugel, welche durch Antriebsmittel in Rotation bringbar und mit einer vorgebbaren Kraft gegen den Prüfling führbar ist. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Bestimmung des Abriebverschleißes eines Prüflings, bei welchem zumindest ein Prüfling in zumindest einer Aufnahmeeinrichtung aufgenommen wird und zumindest eine Schleifkugel mit einer vorgebbaren Kraft gegen den Prüfling geführt und durch Antriebsmittel in Rotation gebracht wird, um eine Kalotte in den Prüfling einzuschleifen. Vorrichtungen und Verfahren der Eingangs genannten Art können dazu verwendet werden, die Schichtdicke und die Verschleißfestigkeit einer Beschichtung auf dem Prüfling zu bestimmen.
  • Beschichtungen der Eingangs genannten Art können eingesetzt werden, um das dekorative Aussehen von Bauteilen zu verbessern oder deren Reibungs- oder Verschleißverhalten an gewünschte Eigenschaften anzupassen. Für die Gewährleistung der Funktionssicherheit einer solchen Beschichtung ist die Schichtdicke von Interesse. Im Falle von tribologisch belasteten Beschichtungen ist auch deren Verschleißfestigkeit von Interesse, d. h. die Widerstandskraft gegen Abrieb.
  • Aus der DIN-EN 1071 Teil 6 ist eine Prüfvorrichtung und ein korrespondierendes Verfahren zur Bestimmung der Schichtdicke und der Verschleißfestigkeit einer Beschichtung auf einem Prüfling bekannt. Bei diesem bekannten Verfahren wird eine Schleifkugel durch Antriebsmittel in Rotation versetzt und zumindest mit einem Teil ihres Eigengewichts gegen den Prüfling geführt. Durch Zufügen eines Abrasivmittels an die Grenzfläche zwischen der Schleifkugel und dem Prüfling entsteht an der Oberfläche des Prüflings eine Kalotte, wenn sich die Schleifkugel zunehmend tiefer in den Prüfling einschleift. Als Abrasivmittel können Emulsionen mit Schleifpartikeln verwendet werden. Die Schleifpartikel können Diamant, Oxide, Karbide, Nitride oder Silizide enthalten. Die Basis der Emulsion kann deionisiertes Wasser oder ein Öl sein. Der Volumenanteil der Partikel kann zwischen 2% und 20% variieren.
  • Auch die EP 1 607 733 A1 offenbart eine Vorrichtung zur Bestimmung des Verschleißes, bei welcher eine rotierende Kugel mit konstanter Kraft gegen eine Oberfläche geführt wird.
  • Die Tiefe der Kalotte kann profilometrisch oder durch mikroskopische Auswertung bestimmt werden. Der Schleifweg ergibt sich aus der Prüfdauer und der Rotationsgeschwindigkeit der Kugel. Aus den Parametern Schleifweg, Auflagekraft und Kalottenvolumen lässt sich der Verschleißkoeffizient berechnen. Aus Durchmesser und Tiefe der Kalotte kann die Schichtdicke einer Beschichtung bestimmt werden.
  • In der Praxis kommt es oft vor, dass mehrere Werkstoffe und/oder verschiedene Beschichtungen mit gleichen Prüfparametern getestet werden sollen, um Unterschiede in der Verschleißfestigkeit festzustellen. Aus diesen Ergebnissen kann die für einen vorgebbaren Anwendungszweck am besten geeignete Beschichtung ausgewählt werden. Eine solche vergleichende Untersuchung erfordert jedoch, dass sämtliche Prüflinge mit identischen Bedingungen getestet wurden. Aus dem Stand der Technik ist bekannt, eine Mehrzahl von Prüflingen nacheinander mit einem Kalottenschleifgerät zu testen. Dieses Verfahren ist sehr zeitaufwändig, da für eine ausreichende Statistik in der Regel eine Mehrzahl identischer Prüflinge getestet werden muss. Aufgrund des zunehmenden Verschleißes der Schleifkugel und/oder zeitlich variierender atmosphärischer Einflüsse, welche beispielsweise zu unterschiedlichem Benetzungsverhalten der Beschichtung führen können, und/oder Ungenauigkeiten in der Bestimmung von Messzeit und/oder Drehzahl und weiteren, hier nicht genannten Einflüssen, können weiterhin die Prüfbedingungen über eine längere Zeit abweichen, so dass nicht sämtliche Prüflinge mit gleichen Prüfbedingungen untersucht werden können.
  • Ausgehend vom Stand der Technik liegt der Erfindung somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung des Abriebverschleißes und/oder der Schichtdicke eines beschichteten Prüflings anzugeben, welches vergleichende Untersuchungen unterschiedlicher Prüflinge in kürzerer Zeit und/oder mit größerer Genauigkeit ermöglicht.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Kalottenschleifgerät nach Anspruch 1 und ein Verfahren nach Anspruch 8 gelöst.
  • erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, den zu untersuchenden Prüfling mit zumindest einer Schleifkugel in Kontakt zu bringen, welche durch Antriebsmittel in Rotation bringbar ist, so dass in den Prüfling eine Kalotte eingeschliffen wird. Der Prüfling kann eine mechanische Komponente bzw. ein Maschinenbauteil sein, beispielsweise ein Teil eines Lagers, eines Motors, eines Getriebes oder eines Werkzeuges. Der Prüfling kann mit einer Oberflächenschicht versehen sein, deren mechanische und/oder thermische Eigenschaften vom Material des Grundwerkstoffes des Prüflings abweichen. Beispielsweise kann der Prüfling gehärtet sein oder eine Beschichtung aufweisen, welche galvanisch oder mittels einer Gasphasenabscheidung, beispielsweise in einem PVD- oder CVD-Verfahren, abgeschieden ist. Eine solche Beschichtung kann ein Metall oder eine Legierung oder eine Keramik enthalten und eine gegenüber dem Grundwerkstoff geänderte chemische Zusammensetzung aufweisen. Beispielsweise kann die Beschichtung ein Karbid, ein Silizid, ein Nitrit oder amorphen Kohlenstoff enthalten oder daraus bestehen. Die Beschichtung kann unmittelbar auf dem Substrat angeordnet sein oder unter Verwendung einer Zwischenschicht, welche beispielsweise die Haftfestigkeit der Beschichtung auf dem Substrat verbessern kann. In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann die Beschichtung aus einer Mehrzahl von Einzelschichten zusammengesetzt sein.
  • Zur Prüfung der Schichtdicke und/oder des Abriebverschleißes wird zumindest eine Schleifkugel verwendet. Die Schleifkugel kann ein Metal oder eine Legierung enthalten oder daraus bestehen. In anderen Ausführungsformen der Erfindung kann die Schleifkugel aus einer Keramik bestehen. In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann zumindest eine Schleifkugel aus gehärtetem Stahl verwendet werden. Die Schleifkugel kann einen Durchmesser von etwa 10 mm bis etwa 80 mm aufweisen. In anderen Ausführungsformen der Erfindung kann die Schleifkugel einen Durchmesser von etwa 20 mm bis etwa 40 mm aufweisen. Die Schleifkugel wird durch Antriebsmittel in Rotation versetzt. Die Rotationsgeschwindigkeit kann dabei zwischen etwa 40 Umdrehungen pro Minute bis etwa 500 Umdrehungen pro Minute betragen. Die Antriebsmittel können über eine Welle, einen Reibradantrieb oder eine rotierende Achse eine Antriebsleistung auf die zumindest eine Schleifkugel übertragen. Die Antriebsmittel können weiterhin zumindest einen Elektromotor oder ein elektromagnetisches Wechselfeld aufweisen, um ein antreibendes Drehmoments zu erzeugen.
  • Die Schleifkugel wird mit einer vorgebbaren Kraft gegen den Prüfling geführt. Hierzu können die Antriebsmittel, die Schleifkugel und der Prüfling so zueinander angeordnet sein, dass zumindest ein Teilbetrag der Gewichtskraft der Schleifkugel auf dem Prüfling lastet. Somit ergibt sich die zwischen Schleifkugel und Prüfling wirkende Kraft aus der Masse der Schleifkugel und der Geometrie des Messaufbaus. In anderen Ausführungsformen der Erfindung können Prüfkrafterzeugungsmittel vorgesehen sein, welche beispielsweise durch elektromagnetische Kräfte oder Federkräfte eine definierte Auflagelast zwischen Schleifkugel und Prüfling erzeugen.
  • erfindungsgemäß wird nun vorgeschlagen, dass das Kalottenschleifgerät eine Mehrzahl von Schleifkugeln aufweist, welche zeitgleich in Rotation bringbar und mit einer vorgebbaren Kraft gegen den zumindest einen Prüfling führbar sind. Hierdurch können mehrere Prüflinge zeitgleich untersucht werden oder ein Prüfling kann zeitgleich an mehreren Stellen untersucht werden, entweder um die Gleichmäßigkeit der mechanischen Eigenschaften über die Oberfläche des Prüflings zu testen oder um mehrere Messungen zeitgleich an einem Prüfling durchzuführen, um die statistische Relevanz der Messung zu erhöhen. Gegenüber der Verwendung einer Mehrzahl an sich bekannter Kalottenschleifgeräte weist das erfindungsgemäß vorgeschlagene Kalottenschleifgerät mit einer Mehrzahl von Schleifkugeln den Vorteil auf, dass alle Prüflinge mit denselben Prüfbedingungen getestet werden können und somit Abweichungen in den Prüfbedingungen vermieden werden, welche zu Messfehlern bei der vergleichenden Untersuchung unterschiedlicher Prüflinge führen würden.
  • In einigen Ausführungsformen der Erfindung können die Antriebsmittel eine rotierbare Welle enthalten, welche in etwa horizontal angeordnet ist. Auf dieser rotierbaren Welle können die Schleifkugeln mit einem Teilbetrag ihres Gewichts aufliegen, so dass die Schleifkugeln durch die Reibungskräfte zwischen Welle und Kugel angetrieben werden. Dies führt dazu, dass die Umfanggeschwindigkeit der rotierbaren Welle bei Betrieb der Vorrichtung der Umfanggeschwindigkeit der Schleifkugel entspricht. Auf diese Weise können entlang der Längserstreckung der rotierbaren Welle eine Mehrzahl von Schleifkugeln aufgelegt werden, welche sämtlich mit gleicher Umfangsgeschwindigkeit rotieren und bei gleicher Messdauer alle den identischen Schleifweg gegenüber dem Prüfling zurücklegen. Sofern die Schleifkugeln auch dieselbe Masse und die gleiche relative Lage zu den jeweiligen Prüflingen aufweisen, ist die an den Prüflingen verrichtete mechanische Arbeit identisch, so dass aus der Tiefe der eingeschliffenen Kalotten unmittelbar auf die Verschleißfestigkeit der Prüflinge geschlossen werden kann.
  • In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann die Welle entlang ihrer Längserstreckung eine Mehrzahl von Positioniereinrichtungen enthalten, in welche jeweils eine Schleifkugel aufnehmbar ist. Die Positioniereinrichtungen können in einigen Ausführungsformen der Erfindung eine in die Welle eingebrachte Nut aufweisen, so dass die Schleifkugel nicht entlang der Längserstreckung der Welle wandern kann. In anderen Ausführungsformen der Erfindung kann die Positioniereinrichtung aus zumindest einem Längsabschnitt der Welle bestehen, welcher mit einem Polymer oder einem Elastomer belegt ist, beispielsweise in Form eines O-Rings. Sofern das Bauteil aus einem Polymer oder einem Elastomer entlang der Längserstreckung der Welle verschiebbar ist, erlaubt diese Form der Positioniereinrichtung die freie Positionierbarkeit der Schleifkugel entlang der Längserstreckung der Welle. Aufgrund des Elstomer- oder Polymermaterials kann die Reibungskraft zwischen Welle und Schleifkugel erhöht sein, so dass die Schleifkugel zuverlässig von der Welle angetrieben wird. Schließlich kann das Elastomer- oder Polymerelement als Verschleißelement ausgebildet sein, welches nach einiger Laufzeit der Kalottenschleifmaschine ausgetauscht werden kann. Gleichzeitig erlauben die Positioniereinrichtungen eine zuverlässige Festlegung des Messortes, auch wenn die Oberfläche des Prüflings zu Beginn noch plan und eben ist, so dass die Schleifkugel anfänglich auf der Oberfläche entlang der Welle wandern würde.
  • In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann die Anzahl der Schleifkugeln zwischen 2 und etwa 20 betragen. In anderen Ausführungsformen der Erfindung kann die Anzahl der Schleifkugeln zwischen 2 und etwa 8 betragen. Diese Menge an Schleifkugeln erlaubt noch eine hinreichend einfache Kontrolle durch die gemeinsamen Antriebsmittel und ermöglichen aufgrund der Gleichzeitigkeit der Messungen eine hinreichend kurze Messzeit, um Vergleichsergebnisse für eine Mehrzahl von Prüflingen zu erhalten. Beispielsweise kann ein erfindungsgemäß vorgeschlagenes Kalottenschleifgerät mit fünf Schleifkugeln die gleiche Anzahl von Prüflingen in einem Fünftel der Zeit bearbeiten.
  • Nachfolgend soll die Erfindung anhand von Figuren ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens näher erläutert werden. Dabei zeigt
  • 1 schematisch das einem Kalottenschleifgerät zugrundeliegende Messprinzip nach DIN EN 1071-6.
  • 2 erläutert die Auswertung eines gemäß 1 erhaltenen Kalottenschliffs.
  • 3 zeigt eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kalottenschleifmaschine mit drei Schleifkugeln.
  • 1 zeigt schematisch die Durchführung des vorgeschlagenen Verfahrens. 1 zeigt einen Schnitt durch eine Schleifkugel 11. Die Schleifkugel 11 kann beispielsweise aus gehärtetem Stahl bestehen oder einen Stahl enthalten und einen Durchmesser von etwa 10 mm bis etwa 40 mm aufweisen. Die Schleifkugel 11 liegt auf einer rotierbaren Welle 121 auf. Bei Rotation der Welle 121 wird über die Reibungskräfte zwischen Welle und Schleifkugel auch die Schleifkugel 11 in Rotation versetzt. Die jeweiligen Drehrichtungen sind durch Pfeile schematisch verdeutlicht.
  • Weiterhin liegt die Schleifkugel 11 auf der Oberfläche eines Prüflings 20 auf. Der Prüfling 20 kann einen Grundwerkstoff mit einer darauf angebrachten Beschichtung aufweisen. In anderen Ausführungsformen der Erfindung kann der Prüfling 20 ein unbeschichteter Werkstoff sein, beispielsweise ein gehärteter oder angelassener Stahl. Der Prüfling 20 weist bevorzugt eine plane Oberfläche zur Durchführung des Verfahrens auf. Hierdurch wird die Auswertung der durch die Schleifkugel 11 eingeschliffenen Kalotte besonders einfach. Selbstverständlich ist die Durchführung des Verfahrens jedoch auch bei konkav oder konvex gekrümmten Oberflächen des Prüflings 20 möglich, wenn die erhaltenen Messwerte entsprechend korrigiert werden.
  • Der Prüfling 20 ist in einer Aufnahmeeinrichtung 10 gehaltert. Die zu untersuchende Oberfläche des Prüflings 20 ist dabei zwischen etwa 90° und etwa 10° zur Senkrechten geneigt. In einigen Ausführungsformen der Erfindung beträgt die Neigung der zu untersuchenden Oberfläche gegen die Senkrechte etwa 60° bis etwa 70°. Hierdurch ruht das Eigengewicht der Schleifkugel 11 sowohl auf der Welle 121 als auch auf dem Prüfling 20. Durch Anpassen der Neigung des Prüflings kann die Gewichtsverteilung zwischen Welle 121 und Prüfling 20 angepasst werden, ebenso durch Anpassung des horizontalen Abstandes.
  • Weiterhin weist die Vorrichtung 1 eine optionale Messeinrichtung 13 auf. Die Messeinrichtung 13 kann die in etwa senkrecht auf den Prüfling 20 einwirkende Normalkraft bestimmen. Sofern die Einrichtung 13 in einigen Ausführungsformen der Erfindung fehlt, kann die einwirkende Normalkraft auch aus dem Gewicht der Schleifkugel 11 und der geometrischen Anordnung von Kugel, Welle und Prüfling bestimmt werden. Die einwirkende Normalkraft, der von der Schleifkugel auf den Prüfling 20 zurückgelegte Schleifweg und das Volumen der eingeschliffenen Kalotte ergeben zusammen ein Maß für die Abriebfestigkeit des Prüflings 20.
  • Die Auswertung der Messung ist nochmals in 2 dargestellt. 2 zeigt den Querschnitt durch einen Prüfling 20. Im dargestellten Ausführungsbeispiel handelt es sich beim Prüfling 20 um einen Quader mit ebener Oberfläche. In anderen Ausführungsformen der Erfindung kann der Prüfling 20 selbstverständlich auch eine andere Geometrie aufweisen.
  • Auf dem Prüfling 20 ist eine Beschichtung 21 angeordnet, beispielsweise aus einem amorphen Kohlenstoff oder einer Keramik. Die Beschichtung 21 weist eine Dicke h auf, welche beispielsweise zwischen etwa 1 μm und etwa 500 μm betragen kann.
  • Die Schleifkugel 11 wird durch fortgesetztes Abrollen auf der Oberfläche der Beschichtung 21 in den Prüfling 20 eingeschliffen. Hierdurch entsteht eine Kalotte 25, welche in etwa komplementär zur Schleifkugel 11 geformt ist. Im Schnitt der 2 weist die Kalotte die Gesamttiefe T auf. Diese setzt sich zusammen aus der Schichtdicke h der Beschichtung und der Eindringtiefe t in den Grundwerkstoff des Prüflings 20.
  • Im unteren Bildteil der 2 ist die Aufsicht auf die Kalotte 25 dargestellt. Erkennbar sind zwei konzentrische Kreise mit den Durchmessern D und d. Der äußere Durchmesser D ergibt sich aus dem Radius R der Schleifkugel 11 und der Gesamteindringtiefe T. Der kleinere Durchmesser d ergibt sich aus dem Radius R der Schleifkugel 11 und der Dicke h der Beschichtung. Insoweit kann durch Bestimmung des Durchmessers d die Schichtdicke der Beschichtung 21 ermittelt werden. Die Gesamttiefe T definiert zusammen mit dem Radius R der Kalotte den Abriebverschleiß des Prüflings.
  • 3 zeigt eine perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen Kalottenschleifmaschine mit drei Schleifkugeln 11a, 11b und 11c. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Kalottenschleifmaschine 1 dazu eingerichtet, drei Prüflinge 20a, 20b und 20c gleichzeitig zu bearbeiten. Da die drei Prüflinge 20a, 20b und 20c in einfacher Weise in gleichem Abstand und in gleicher Neigung zu den Antriebsmitteln 12 auf der Plattform 16 der Maschine 1 montiert werden können, wirkt auf sämtliche Prüflinge 20 dieselbe Gewichtskraft der jeweils zugeordneten Schleifkugel 11. In einigen Ausführungsformen der Erfindung können drei Prüflinge 20a, 20b und 20c mit einer gemeinsamen Aufnahmevorrichtung auf der Kalottenschleifmaschine 1 montiert werden, so dass sich eine besonders einfache Justage einer Mehrzahl von Prüflingen 20 ergibt.
  • Die drei Schleifkugeln 11a, 11b und 11c können in einigen Ausführungsformen der Erfindung den gleichen Durchmesser aufweisen und/oder aus dem gleichen Material bestehen. In anderen Ausführungsformen der Erfindung können Schleifkugeln 11a, 11b und 11c mit unterschiedlichem Durchmesser und/oder aus unterschiedlichem Material Verwendung finden.
  • Die drei Schleifkugeln 11a, 11b und 11c werden durch ein gemeinsames Antriebsmittel 12 in Rotation versetzt. Hierdurch ist sichergestellt, dass die Schleifkugeln 11 mit gleicher Rotationsgeschwindigkeit und gleicher Dauer auf die jeweiligen Prüflinge 20 einwirken. Da auch die Auflagekraft identisch ist, ist die Tiefe der eingeschliffenen Kalotte unmittelbar ein Maß für den jeweiligen Abriebverschleiß, so dass der Prüfling mit der tiefsten Kalotte den größten Abriebverschleiß aufweist und der Prüfling mit der flachsten Kalotte die größte Widerstandsfähigkeit gegen Verschleiß aufweist. Umfangreiche Vergleichsberechnungen oder nicht erkannte Fehlerquellen, welche zu einer unterschiedlichen abrasiven Belastung und dadurch zur Fehlinterpretation des Messergebnisses führen, können somit vermieden werden.
  • Es ist darauf hinzuweisen, dass die dargestellte Ausführungsform mit drei Schleifkugeln 11 nur beispielhaft gewählt ist. In anderen Ausführungsformen der Erfindung kann die Anzahl der Schleifkugeln und damit die Anzahl der zeitgleich durchgeführten Versuche auch größer oder geringer sein und beipielsweise zwischen 2 und etwa 20 betragen.
  • Die Antriebsmittel 12 umfassen im dargestellten Ausführungsbeispiel eine rotierbare Welle 121. Die Welle 121 ist in einem linken Aufnahmelager 125 und einem rechten Aufnahmelager 124 gelagert. Der Rundlauf der Welle 121 kann in einigen Ausführungsformen der Erfindung besser als 100 μm, besser als 50 μm oder besser als 20 μm sein. Eine längere Welle kann auch ein oder mehrere mittlere Aufnahmelager entlang der Längserstreckung aufweisen.
  • Im linken Aufnahmelager 125 können elektrische Antriebsmittel vorhanden sein, beispielsweise ein Elektromotor, mit welchem die Welle 121 in Rotation versetzt werden kann.
  • Die Welle 121 weist drei Positioniereinrichtungen auf, so dass jede Schleifkugel 11 in einer Positioniereinrichtung aufgenommen ist. Hierdurch wird vermieden, dass die Schleifkugeln 11 entlang der Welle 121 wandern, so dass nicht oder nicht ausschließlich die gewünschte Stelle am jeweiligen Prüfling 20 dem Verschleiß durch die Schleifkugel 11 ausgesetzt ist.
  • Die Positioniereinrichtungen umfassen im dargestellten Ausführungsbeispiel jeweils eine Nut 122, welche beispielsweise durch Drehen in die Welle 121 eingebracht werden kann. Die Nut 122 kann konkave Grenzflächen aufweisen, welche in etwa komplementär zur Außenkontur der Schleifkugeln 11 geformt sind. In anderen Ausführungsformen der Erfindung können die Nuten 122 auch geradlinige Begrenzungsflächen aufweisen, so dass die Schleifkugeln 11 nicht vollflächig an den Begrenzungsflächen der Nuten 122 anliegen.
  • Als Verschleißschutz für die Welle 122 und/oder zur Erhöhung der Reibungskraft zwischen der Welle 121 und den Schleifkugeln 11 sind optionale Polymer- und/oder Elastomerelemente 123 vorgesehen. Diese können ein etwas geringeres Innenmaß aufweisen als der Außendurchmesser der Welle 122, so dass die Elastomerelemente 123 durch einen Presssitz auf der Welle 121 gehalten werden können. Dies erlaubt einerseits eine sichere Befestigung und andererseits einen leichten Austausch, wenn die Elastomerelemente 123 durch Einwirkung der Schleifkugeln 11 verschlissen sind. In einigen Ausführungsformen der Erfindung können die Elastomerelemente 123 die Form eines O-Rings aufweisen.
  • Zur Kontrolle des Versuchs kann sich im Gehäuse 15 des Kalottenschleifgerätes 1 eine Elektronik befinden, welche beispielsweise einen Mikroprozessor oder einen Mikrocontroller aufweisen kann. In diesem Fall kann eine Steuerung und/oder eine Regelung für die elektrischen Antriebsmittel 12 in Form einer Software ausgeführt sein. In anderen Ausführungsformen der Erfindung kann die Steuerung und/oder Regelung als analoge und/oder digitale Schaltung ausgeführt sein.
  • Für Benutzereingaben steht eine Frontplatte 14 zur Verfügung, welche Teil des Gehäuses 15 ist und eine Tastatur 141 für Benutzereingaben und ein Display 142 zur Ausgabe von Daten an den Benutzer aufweisen kann. Hierdurch kann der Benutzer beispielsweise unterschiedliche Prüfprogramme abrufen, welche sich beispielsweise in Laufdauer oder Drehzahl unterscheiden können.
  • Weiterhin kann das Kalottenschleifgerät 1 nicht dargestellte Mittel zum Aufbringen einer Schleifsuspension auf die Schleifkugeln 11 aufweisen. Auch der Auftrag der Schleifsuspension kann über eine Elektronik im Inneren des Gehäuses 15 kontrolliert werden und durch Benutzereingaben über die Frontplatte 14 gesteuert werden.
  • Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die in den Figuren dargestellten Ausführungsformen beschränkt. Die vorstehende Beschreibung ist daher nicht als beschränkend, sondern als erläuternd anzusehen. Die nachfolgenden Ansprüche sind so zu verstehen, dass ein genanntes Merkmal in zumindest einer Ausführungsform der Erfindung vorhanden ist. Dies schließt die Anwesenheit weiterer Merkmale nicht aus.

Claims (10)

  1. Kalottenschleifgerät (1) mit zumindest einer Aufnahmeeinrichtung (10) zur Aufnahme eines Prüflings (20) und einer Mehrzahl von Schleifkugeln (11a, 11b, 11c), welche durch Antriebsmittel (12) zeitgleich in Rotation bringbar und jeweils mit einer vorgebbaren Kraft gegen den Prüfling (20) führbar sind.
  2. Kalottenschleifgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kalottenschleifgerät (1) dazu eingerichtet ist, zumindest zwei Prüflinge (20a, 20b) aufzunehmen
  3. Kalottenschleifgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsmittel (12) eine rotierbare Welle (121) enthalten, welche in etwa horizontal angeordnet ist.
  4. Kalottenschleifgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (121) entlang ihrer Längserstreckung eine Mehrzahl von Positioniereinrichtungen enthält, in welche jeweils eine Schleifkugel (11) aufnehmbar ist.
  5. Kalottenschleifgerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass jede Positioniereinrichtung eine Nut (122) und/oder zumindest ein Polymer- und/oder Elastomer-Element (123) enthalten.
  6. Kalottenschleifgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Schleifkugeln zwischen 2 und 20 beträgt und/oder dass die Anzahl der Schleifkugeln (11) zwischen 2 und 8 beträgt.
  7. Kalottenschleifgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsmittel (12) dazu eingerichtet sind, jede Schleifkugel (11) aus der Mehrzahl von Schleifkugeln (11) mit derselben Geschwindigkeit und/oder mit derselben Antriebsleistung zu rotieren.
  8. Verfahren zur Bestimmung des Abriebverschleißes und/oder einer Schichtdicke eines Prüflings, bei welchem zumindest ein Prüfling in zumindest eine Aufnahmeeinrichtung (10) aufgenommen wird und eine Mehrzahl von Schleifkugeln (11) mit einer vorgebbaren Kraft gegen den Prüfling (20) geführt und durch Antriebsmittel (12) in Rotation gebracht werden, um zeitgleich jeweils eine Kalotte in den Prüfling einzuschleifen.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass alle Schleifkugeln durch ein gemeinsames Antriebsmittel (12) in Rotation gebracht werden.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl von Prüflingen (20) mit jeweils zumindest einer zugeordneten Schleifkugel (11) in Kontakt steht.
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1607733A1 (de) * 2004-06-14 2005-12-21 Air Products And Chemicals, Inc. Tribometer mit einer rollierenden Kugel

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3216238A (en) * 1962-02-19 1965-11-09 Bailey Milton Apparatus for use in measuring wear resistance
US3323349A (en) * 1964-09-21 1967-06-06 Monsanto Co Method and apparatus for testing floor coverings
NL2004165C2 (en) * 2010-01-28 2011-07-29 Avantium Holding B V System and method for performing tribological tests.
ES2395545B1 (es) * 2011-06-22 2013-07-31 Sovitec Iberica, S.A.U. Método para la realización simultánea de ensayos múltiples de desgaste en productos aplicables en vías de circulación

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1607733A1 (de) * 2004-06-14 2005-12-21 Air Products And Chemicals, Inc. Tribometer mit einer rollierenden Kugel

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
"Hochleistungskeramik - Verfahren zur Prüfung keramischer Schichten - Teil 6: Bestimmung der Beständigkeit gegen Abriebverschleiß von Schichten mittels Mikroabriebprüfung". DIN EN 1071-6, Januar 2008. *

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