DE102014016482A1

DE102014016482A1 - Test- und/oder Prüfvorrichtung

Info

Publication number: DE102014016482A1
Application number: DE102014016482.9A
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2014-11-07
Filing date: 2014-11-07
Publication date: 2016-05-12
Also published as: CN107430051A; US20190003946A1; WO2016070864A1; EP3237878A1; EP4043859A1

Abstract

Test- und/oder Prüfvorrichtung insbesondere zum Test und/oder Feststellung der Beständigkeit von Oberflächen und/oder Objekten gegen Abrieb und/oder Stoßempfindlichkeit und/oder auf Kratzfestigkeit bestehend aus einer adaptiven Haltevorrichtung und/oder Zugangsvorrichtung auf das zu prüfende Objekt und/oder eine zu prüfende Oberfläche, wenigstens einem Mittel zur Anbringung eines Prüf-Wirkobjektes vor oder über dem zu prüfenden Objekt und einer Vorrichtung zum Bewegen des, auf das zu prüfende Objekt treffende Prüf-Wirkobjektes, sowie einer Steuer-, Kontroll- und/oder Anzeigevorrichtung zur Steuerung und Kontrolle der Geschwindigkeit und der Kraft mit welcher das Prüf-Wirkobjekt mit dem zu prüfenden Objekt in Kontakt tritt, wobei die Test- und/oder Prüfvorrichtung für die Bewegung des Prüf-Wirkobjektes gegen und/oder auf und/oder entlang des zu prüfenden Objektes mit einer Tragvorrichtung für das Prüf-Wirkobjekt ausgeführt ist, welche mit einem Zusatzgewicht belastet und/oder belastbar ist und mit einem, mit Gas und/oder Fluid betätigtem Antrieb und/oder Zylinder, mit einer verdrehsicher ausgeführten Schub- und/oder Zugvorrichtung ausgerüstet ist, welcher über wenigstens eine Steuer und/oder Regeleinheit angesteuert und/oder mit einer solchen verbindbar ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Test- und/oder Prüfvorrichtung, insbesondere zum Test und/oder Feststellung der Beständigkeit von Oberflächen und/oder Objekten gegen Abrieb und/oder Stoßempfindlichkeit und/oder auf Kratzfestigkeit.
Derartige Testvorrichtungen werden eingesetzt um verschiedene Belastungen von Objekten bezüglich Beaufschlagungen durch ein anderes Objekt untersuchen und bewerten zu können. In vielen Bereichen ist das zu prüfende Objekt dahingehend zu untersuchen oder zu bewerten, wie sich dieses auf Berührung durch einen beliebigen anderen Körper z. B. Nutzung und/oder Bedienungen mit den Fingern oder der Hand verhält und nach wie vielen Nutz- und/oder Kontaktgängen, wie beispielsweise Bedienvorgängen sich welche Abnutzungserscheinungen, wie Abrasion einstellen.
In der Automobilindustrie sind beispielsweise Tests von Bedienelementen, Armaturen, wie Schaltgriffen, Polster, Verkleidungen oder von Lackoberflächen wie Kofferraumdeckel, Hauben oder Türgriffen vorzunehmen, welche mit den Händen, Fingern oder Fingernägeln, aber auch anderen Gegenständen, wie Taschen, Kleidung oder auch Schlüssel berührt und/oder bedient werden. Bekannte Testgerate testen derartige Oberflächen auf unterschiedliche Weise und sind als Schlag-, Stoß-, Abrieb- oder Kratztester ausgeführt.
In der EP 2 679 979 A1 ist ein Kratztester für Glasscheiben offenbart welcher mittels einer Feder eine einjustierbare Kraft auf einen Zylinder ausübt der wiederum einen daran befestigten Diamanten gegen die Glasscheibe drückt. Die so aufgebaute Mechanik wird mittels an ihr angeordneten Gleitschienen auf korrespondierenden, auf der Glasscheibe aufgebrachten Schienen über die Glasscheibe gezogen und ein Kratzer auf dieser erzeugt. Anhand der Kraft die von oben auf den Schiebebock ausgeübt wird um die Gleitschienen zur Auflage auf der Glasscheibe zu bringen wenn der Schiebbock über die Glasfläche bewegt wird, erhält man einen Test- und/oder Prüfwert der Kratzfestigkeit.
Eine Vorrichtung zur Prüfung der Kratzfestigkeit von Oberflächen wird auch in der WO 2004/038385 A1 vorgestellt. Hier wird die Kratzfestigkeit eines Probekörpers mittels eines mit Feststoffpartikeln versetzten Gasstroms getestet. Der gebildete Verlauf der Gasströmung ist dabei mit einer Dosiervorrichtung ausgerüstet, mittels welcher eine definierte Menge von Partikeln in einen festgelegten Gasstrom eingebracht werden können, welche auf das Prüfobjekt einwirken.
Eine weitere Kratzvorrichtung, bzw. Testvorrichtung für die Beständigkeit einer Probe wird in der DE 10 2006 012 374 A1 beschrieben, mit welcher eine Materialprobe, welche auf einem verfahrbaren Tisch angeordnet ist durch einen Belastungskörper beaufschlagt wird der mit einem Gewicht in Richtung der Probenhalterung gedrückt wird. Die Probenhalterung wird daraufhin, bei einjustierbarem Gewicht mit einem vordefinierten Bewegungsablauf in der (x, y)-Ebene verfahren. Das sich einstellende Ergebnis der Materialprobe gibt Aufschluss über die Beständigkeit der Materialprobe gegen die aufgebrachte Belastung. Auch allgemein bekannt ist der sogenannte 3-Körper-Verschleiß bzw. der zugehörige Test, bei welchem zwei sich in Bewegung gehaltene Körper mit dazwischen eingebrachtem Sand aneinander gerieben werden um Aufschluss über die Abriebfestigkeit und/oder Reibeigenschaften zu erhalten. Durch die Wahl eines anderen Mediums als Sand, wie beispielsweise weichere oder härtere Materialien oder Feststoff Flüssigkeitsgemische, lassen sich unterschiedliche Bedingungen einstellen.
Bekannt ist auch eine Vorrichtung zur Ermittlung der Abriebfestigkeit unter der Bezeichnung „Linear Abraser”. Hier wird ein Prüfkörper, der in seiner Höhenposition einstellbar ist und mit Gewichten belastbar ist über ein zu prüfendes Objekt gefahren, womit Aussagen der Beständigkeit des Prüfmaterials gegenüber der hin- und her Bewegung über das Prüfmaterial getroffen werden können. Der Antrieb erfolgt hier über einen üblichen Elektromotor welcher über ein Getriebe ein Gestänge antreibt, welches sich im Anschluss annähernd Liner auf- und ab oder besser gesagt vor- und zurück bewegt und an welchem das Prüfmittel angebracht ist. Der Elektromotor sowie die Bedien-, Steuer- und Anzeigevorrichtung, wie auch das Getriebe und das Gestänge sind dabei untrennbar miteinander als Einheit verbunden.
Die bekannten Test- und/oder Prüfvorrichtungen verwenden in der Regel entweder einen, von wenigstens einem Elektromotor angetriebenen, beweglichen Tisch, auf welchem das zu prüfende Objekt aufgelegt wird. Ein Prüfobjekt wird dann auf das zu prüfende Objekt mit einer vorgegebenen Kraft positioniert und der Tisch auf welchem das zu prüfende Objekt positioniert ist, wird bewegt. Die andere bekannte Vorrichtung treibt mittels eines Elektromotors über ein Getriebe ein Gestänge, an welchem das Prüfobjekt in der Höhe fixiert befestigt ist.
In allen bekannten Varianten ist die Vorrichtung als komplette Einheit ausgebildet und der Antrieb entweder des zu prüfenden Objektes oder des Prüfobjektes ist durch einen Elektromotor realisiert. Insbesondere bei der Variante der über ein Getriebe angetriebenen Schubstange, die in ihrer Höhe zusätzlich festgelegt ist und außerhalb der Vorrichtung nicht weiter geführt ist erkannt man relativ ungenaue Bewegungsabläufe.
Nachteilig ist weiter, dass die Bewegungen in dem bekannten Ausführungen nur mit geringer Dynamik sowie geringer Energiedichte erfolgen.
Für die Beurteilung der Beständigkeit von verschiedenen zu prüfenden Objekten, wie beispielsweise teilelastischen Materialien mit viskoelastischen Eigenschaften sind diese Betrachtungen aber sehr wichtig.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Test- und/oder Prüfvorrichtung zur Untersuchung von Objekten zu schaffen, welches die genannten Nachteile reduziert oder vermeidet. Insbesondere ist die Aufgabe der Erfindung eine große Anzahl von Objekten an unterschiedlichen Standorten oder speziell direkt am Ort der Verwendung und unter vielen unterschiedlichen Bedingungen testen zu können. Hierunter fallen für Objekte des täglichen Lebens auch die Betrachtungen der Nutzung und/oder Bedienung, beispielsweise mit der Hand, was sehr langsam erfolgt und dadurch vorgegebenen unterschiedlichen Kontakt zu dem zu prüfenden Objekt, wie beispielsweise trockene oder nasse Hände oder unter Berücksichtigung von verschiedenen Zusatzkomponenten wie Reinigungsmittel, Pflegeprodukte oder ähnlichen Stoffen. Es sollen aber auch nahezu alle anderen Bedingungen und Berührung von Objekten mit sehr unterschiedlichen, mit diesen in Kontakt tretenden Elementen untersucht werden können. Insbesondere sind auch sehr hoch dynamische Vorgänge, wie beispielsweise Vibrationen mit der erfindungsgemäßen Test- und/oder Prüfvorrichtung untersuch- und/oder prüfbar. Hierunter fallen beispielsweise auch entstehende Abriebe, Kratzer oder andere Beschädigungen durch beispielsweise harte Gegenständen auf Oberflächen während auftretenden Vibrationen.
Auch ist die Berücksichtigung von äußeren, beispielsweise klimatischen Bedingungen sehr wichtig, was aufgrund der vorgegebenen starren Architektur bestehender Testgeräte sehr schwierig ist.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 gelöst. Fortbildungen und vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind in den weiteren Ansprüchen umfasst.
Erfindungsgemäß ist eine Test- und/oder Prüfvorrichtung insbesondere zum Test und/oder Feststellung der Beständigkeit von Oberflächen und/oder Objekten gegen Abrieb und/oder Stoßempfindlichkeit und/oder auf Kratzfestigkeit bestehend aus einer adaptiven Haltevorrichtung und/oder einer Zugangsvorrichtung auf das zu prüfende Objekt und/oder eine zu prüfende Oberfläche, wenigstens einem Mittel zur Anbringung eines Prüf-Wirkobjektes vor oder über dem zu prüfenden Objekt und einer Vorrichtung zum Bewegen des, auf das zu prüfende Objekt treffende Prüf-Wirkobjektes, sowie einer Steuer-, Kontroll- und/oder Anzeigevorrichtung zur Steuerung und/oder Kontrolle der Geschwindigkeit und der Kraft mit welcher das Prüf-Wirkobjekt mit dem zu prüfenden Objekt in Kontakt tritt, wobei die Test- und/oder Prüfvorrichtung für die Bewegung des Prüf-Wirkobjektes gegen und/oder auf und/oder entlang des zu prüfenden Objektes mit einer Tragvorrichtung für das Prüf-Wirkobjekt ausgeführt ist, welche mit einem Zusatzgewicht belastet und/oder belastbar ist und mit einem, mit Kraft- betätigtem Zylinder, mit einer nicht rund ausgeführten Schub- und/oder Zugvorrichtung oder einem nicht runden Zylinder ausgerüstet ist, welcher über wenigstens eine Steuer und/oder Regeleinheit angesteuert und/oder mit einer solchen verbindbar ist.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Test- und/oder Prüfvorrichtung ist der Druckluftzylinder welcher als nicht runder Zylinder ausgeführt ist oder mit einer nicht runden Schub- und/oder Zugstange ausgerüstet ist, drehbar oder zumindest neigbar an seinem geschlossenen Ende oder an anderer Stelle direkt oder mittels einer Aufnahmevorrichtung an einer Haltevorrichtung angeordnet. Die Position an welcher der Druckluftzylinder an die Haltevorrichtung angebracht ist bestimmt die Basiskraft bzw. das Gewicht welches am Ende der Schub- und/oder Zugstange bei bestimmter Auslenkung herrscht.
Die Haltevorrichtung erlaubt dabei bevorzugt die Höhenverstellung des aufgenommenen Ende des Druckluftzylinders um auf unterschiedliche Höhen von Prüfobjekten reagieren zu können, alternativ können Halterungen in unterschiedlichen Längen verwendet sein um eine Anpassung der Höhe des Druckluftzylinders mit der Höhe des zu prüfenden Objektes zu erreichen, oder eben diesen zunächst in eine waagrechte Position bringen zu können. Zur Erleichterung dieser Einstellung verfügt der Druckluftzylinder und oder die Aufnahmevorrichtung für diesen über ein Nivellierung-Anzeigegerät, wie etwa eine kleine Wasserwaage oder eine integrierte und/oder angebaute Libelle.
Die von dem Druckluftzylinder abgehende Schub- und/oder Zugstange ist an ihrem Ende mit einer Tragvorrichtung für das Prüf-Wirkobjekt ausgerüstet, wobei die Tragvorrichtung bevorzugt drehbar ausgeführt ist um beispielsweise unterschiedliche Winkel des Kontaktes zwischen dem Prüf-Wirkobjekt bezüglich des zu prüfenden Objektes einstellen zu können.
Das Prüf-Wirkobjekt ist in einer Ausführung am Ende einer Stange oder eines Stabes angeordnet welche durch die Tragvorrichtung an der Schub- und/oder Zugstange geführt ist und an dieser fixierbar, z. B. mittels einer Sicherungsschraube, ist. Auf der Tragevorrichtung oder entlang der Stange oder des Stabes an dessen einem Ende das Prüf-Wirkobjekt angebracht ist, lassen sich Zusatzgewichte anordnen um die Kraft, mit der das Prüf-Wirkobjekt auf das zu prüfende Objekt trifft, einzustellen.
Die so ausgeführte Test- und/oder Prüfvorrichtung erlaubt die Belastung des zu prüfenden Objektes mit dem definierbaren Gewicht des wippenden Teils, des in der Halterung angeordneten Druckluftzylinder, der Tragevorrichtung mit dem Prüf-Wirkobjekt sowie des zusätzlich eingestellten Gewichts durch Zusatzgewichte. Durch die gewählte Ausführung eines nicht runden Druckluftzylinders und/oder einer nicht runden Schub- und/oder Zugstange ist die einmal eingestellte Position des Prüf-Wirkobjektes in Bezug auf das zu prüfende Objekt sehr verdrehsicher ausgeführt und die Schub- und/oder Zugstange muss nicht zusätzlich geführt werden. Auch erlaubt die so ausgestaltete Vorrichtung, dass das Prüf-Wirkobjekt der Kontur- und/oder Unebenheiten des zu prüfenden Objektes folgen kann, da der Druckluftzylinder an seinem Ende drehbar gelagert ist. Somit können auch nicht plane Objekte und/oder Oberflächen sehr gut getestet, geprüft oder untersucht werden.
Der Druckluftzylinder ist mit einer Steuer und/oder Regeleinheit sowie einer Druckluftversorgung verbunden oder verbindbar und erlaubt eine sehr hohe Dynamik sowie hohe Kräfte bezüglich der Bewegung und Geschwindigkeit mit welcher die Schub- und/oder Zugstange das Prüf-Wirkobjekt über das zu prüfende Objekt bewegt. Mittels der Steuerung lassen sich auch unterschiedliche, in einem weiten Bereich variable Geschwindigkeiten für jede Bewegung einstellen, womit beispielsweise Objekt mit einer Vorzugsrichtung und/oder Objekte auf bestimmte Bewegungsrichtungen besser und präziser getestet und bewertet werden können. In einer weiteren bevorzugten Ausführung der Erfindung ist der Kraft- und/oder Druckluftzylinder noch mit einem, mit der Steuer- und/oder Kontrolleinrichtung verbundenen, Druckmesser und/oder Positions- und/oder Weg-Messsystem ausgerüstet oder mit diesem verbunden, womit die eingebrachte Kraft und/oder der Weg messbar ist und beispielsweise sehr einfach in einem Kraft-Weg Diagramm zur Verfügung steht. Auch ist einer weiteren Ausführung die Test- und/oder Prüfvorrichtung mit einer Kraftmessvorrichtung, wie beispielsweise einer Kraftmessdose unterhalb des zu prüfenden Objektes ausgerüstet, womit beispielsweise Stick-Slip Effekte wie Haft- und/oder Ruckgleiteffekte von gegeneinander bewegten Festköropern z. B. knarzende Türen oder ratternde Scheibenwischer untersuchbar und/oder bewertbar sind. Mit der erfindungsgemäßen Test- und/oder Prüfvorrichtung und den anpassbaren Parameter der Bewegung der Prüfobjekte, der Steuerung und/oder Kontrolle und Messung, sowie der Zugabe von unterschiedlichsten Testfluiden lassen sich nahezu alle tribologischen Oberflächeneigenschaften eines Prüfobjektes testen und/oder ermitteln. Darüber hinaus können mit der erfindungsgemäßen Test- und/oder Prüfvorrichtung die verschiedensten Reibmessungen angestellt werden und beispielsweise Schmiermittel- und/oder Öle getestet, geprüft und bewertet werden um beispielsweise Reibkoeffizienten zu ermitteln.
In einer bevorzugten Ausführung der erfindungsgemäßen Test- und/oder Prüfvorrichtung ist diese auf einer Grundplatte mit einer Haltevorrichtung für das zu prüfende Objekt sowie einer Haltevorrichtung für den dreh- und/oder neigbar befestigten Druckluftzylinder ausgeführt. Auf der Grundplatte können weitere Halte- und/oder Antriebselemente für den Druckluftzylinder vorgesehen sein um diesen beispielsweise in einer festzulegenden Neigung fixieren zu können oder um diesen an einer Stelle anzuheben und wieder abzusenken.
Die Haltevorrichtung für das zu prüfende Objekt ist ein einer Ausführung der Test- und/oder Prüfvorrichtung schwenkbar, insbesondere um 90° schwenk- bzw. kippbar, womit die Bewegung des Prüf-Wirkobjektes auf und/oder entlang des zu prüfenden Objektes wahlweise lotrecht oder senkrecht zur Schwerkraft erfolgen kann. In einer weiteren bevorzugten Ausführung der Test- und/oder Prüfvorrichtung ist vor dem zu prüfenden Objekt und zwischen diesem und dem auf dieses wirkende Prüf-Wirkobjekt ein bahnartiges Material angeordnet. Dieses bahnartige Material ist bevorzugt ein Gewebe und/oder Textil, welches während der Prüfung zusätzlich mit einer Testflüssigkeit beaufschlagt wird. Durch entsprechende Auswahl des Materials des bahnartigen Mediums sowie Auswahl der Testflüssigkeit lassen sich sehr unterschiedliche Parameter für die Prüfung erreichen oder nachbilden. Beispielsweise kann durch entsprechende Rauheit die Oberfläche von Händen oder speziellen Handschuhen simuliert werden und getestet und/oder überprüft und/oder festgestellt werden wie oft das prüfende Objekt unter diesen Bedingungen mit welcher Belastung durch das Prüf-Wirkobjekt belastbar ist. Durch Zugabe von entsprechenden Flüssigkeiten und/oder Lotionen und/oder anderen Zusätzen kann beispielsweise getestet und/oder überprüft und/oder festgestellt werden, wie sich die zu prüfenden Objekte bei gleichzeitigem Kontakt mit z. B. Waschmitteln, Reinigern, anderen Chemikalien oder Stoffen verhalten. Durch die zahlreichen Einstell-, Justier- und Anpassungsoptionen der Test- und/oder Prüfvorrichtung können so sehr lebensnahe Situationen und oder Situationen des täglichen Lebens unter allen erdenkbaren äußeren Bedingungen nachgebildet werden und sehr aussagekräftige und verlässliche Erkenntnisse ermittelt werden. Mit der erfindungsgemäßen Test- und/oder Prüfvorrichtung lassen sich beispielsweise Bedienungsvorgänge an einem Schalter, einer Tastatur oder einem anderen Bedienelement mit der Hand oder einem Finger durch eine Person simulieren. Durch die Auswahl der Härte des Prüf-Wirkobjektes sowie des bahnartigen, vorgespannten Materials und/oder der zusätzlich verwendeten Testflüssigkeit kann beispielsweise auch der Kontakt mit den Fingern, der Hand oder anderen Oberflächen oder Körpern nach Zugabe einer Reinigungsflüssigkeit oder eines anderen Fluids, einer Creme oder einer Chemikalie getestet werden.
Zur Ermittlung von Ergebnissen oder Messwerten über die erreichbare Belastung und/oder Belastungsgrenzen und/oder zur Überprüfung unter extremeren äußeren Bedingungen wird die Test- und/oder Prüfvorrichtung in einer weiteren Variante teilweise in einer Klimakammer angeordnet. Hierbei ist bevorzugt die Steuer-, Kontroll-, und Anzeigeeinrichtung von den übrigen Komponenten der Test- und/oder Prüfvorrichtung getrennt, außerhalb der Klimakammer angeordnet um elektrische und/oder elektronische Komponenten zu schützen und/oder deren Funktion aufrecht zu erhalten. Der Druckluftzylinder ist in dieser Variante bedarfsmäßig mit einer lokal wirkenden Isolierung und/oder einer Heizeinrichtung wie beispielsweise eine aufgebrachten Heizfolie ausgerüstet, welche über die Steuer- und/oder Kontrolleinrichtung angesteuert wird, welche außerhalb der Klimakammer angeordnet ist. Damit lassen sich beispielsweise Tests- und/oder Prüfungen bei Temperaturen von bis zu minus 40° oder darunter durchführen. Für die Berücksichtigung der Temperatur unter welchen der Test- und/oder Prüfung abläuft besitzt die Test- und/oder Prüfvorrichtung nahe am zu prüfenden Objekt einen Temperatursensor, welcher die Werte an die Steuer-, Kontroll- und/oder Anzeigeeinrichtung überträgt. Die Druckluftzuführungen für den Druckluftzylinder, welche von der Druckluftversorgung und/oder der Steuer- und Kontrolleinrichtung außerhalb der Klimakammer zugeleitet werden, sind bevorzugt isoliert oder mit einer Begleitheizung ausgeführt.
Der Kopf des Prüf-Wirkobjektes ist in Form, Größe und Härte variierbar und bevorzugt wechselbar ausgeführt. Bevorzugt können verschiedene Halterungen angebaut werden um auch ganz spezielle Gegenstände als Prüf-Wirkobjekte einsetzen zu können, wie z. B. einen Schlüssel, welcher mit dem Lack am Türgriff oder einer Textilfläche oder einer anderen Oberfläche in Kontakt tritt. Für Anwendungen in einer Klimakammer bei etwa minus 40° hat sich beispielsweise ein Kopf mit einer Shorehärte im Bereich von 40 bis 50 als bevorzugte Variante gezeigt. Für andere Anwendungen ist der Kopf mit einem textilen-, und/oder saugfähigen Material überzogen oder aus solch einem ausgebildet.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Zeichnungen beispielhaft näher beschrieben, dabei zeigen:
1 eine perspektivische Darstellung einer Variante einer Test- und/oder Prüfvorrichtung
2 eine Variante der Test- und/oder Prüfvorrichtung aus 1 mit aufgestellter Haltevorrichtung
3 eine schematische Darstellung einer weiteren Variante einer Test- und/oder Prüfvorrichtung mit einer Fluid-Beaufschlagungsvorrichtung
4 eine Variante der Test- und/oder Prüfvorrichtung mit ausgeschwenkter Bewegungseinrichtung
In der 1 ist eine erfindungsgemäße Test- und/oder Prüfvorrichtung gezeigt, in welcher ein zu prüfendes Objekt 3 oder ein Teilstück eines Objektes in einer Haltevorrichtung 15 in einer definierbaren Höhe und einem Abstand zur Bewegungseinrichtung 16 anbringbar ist. Die Bewegungseinrichtung ist als Kraft- und/oder Druckluftzylinder 16 ausgeführt, welcher bevorzugt über eine nicht rund ausgeführten Schub- und/oder Zugstange 22 oder einem nicht runden Zylinder 16 verfügt (in dieser Ansicht nicht detailliert dargestellt) und an seinem Ende in einer Befestigungsvorrichtung bevorzugt drehbar oder wenigstens neigbar angebracht ist. Diese Befestigung kann mittels Spannschrauben oder Riegel, bedarfsgerecht fixierbar gegen Verdrehung ausgeführt sein. Durch die Ausgestaltung des Kraft- und/oder Druckluftzylinders 16 als nicht runder Zylinder und/oder die Ausgestaltung der Zug- und Schubstange 22 als nicht rundes Element, schafft diese Anordnung eine in sich verdrehsicher ausgeführte Bewegungsvorrichtung für das Prüf-Wirkobjekt 2 am Ende der Schubstange 22. Die Schubstange muss gemäß dieser Ausführung nicht zusätzlich und aufwendig mechanisch geführt werden um eine gleichbleibende Bewegung des Prüf-Wirkobjektes 2 mit der Tragevorrichtung 4 zu ermöglichen.
Weiterhin erlaubt die Ausführung der Test- und/oder Prüfvorrichtung mit dem Zylinder 16, welcher an seinem hinteren Ende neigbar an den Halteelementen 19 angebracht ist, die Prüfung von nicht ebenen Prüfobjekten 3. Das am vorderen Ende der Schubstange 22 angebrachte Prüf-Wirkobjekt 2 kann beim Aufliegen auf das zu prüfende Objekt 3 durch die drehbare Lagerung des Zylinders 16 an den Haltemitteln 19 bei vor- und zurück Bewegung der Schubstange einer Kontur, wie z. B. einer Wölbung folgen. Dies wäre mit einem fixierten Zylinder nicht möglich. Die Fixierung des Zylinders 16 kann aber für alternative Anwendung durchaus Sinn machen wofür in einer alternativen Ausführung (2 und 3) ein Fixier- oder Begrenzungsmittel 20 angeordnet ist.
Die Haltevorrichtung für das zu prüfende Objekt ist in dieser gezeigten Variante in 1 zusammen mit dem Druckluftzylinder 16 auf einer gemeinsamen Grundplatte angeordnet, was eine kompakte Prüfeinheit schafft, mit welcher wiederkehrende Test- und/oder Prüfabläufe komfortabel durchzuführen sind. Grundsätzlich kann die Bewegungsvorrichtung 16 mit ihren endseitigen Befestigungen 19 und ggf. mit einem Auflager 20 für den Zylinder an jeder gewünschten Stelle oder einem vorgegebenen Ort für einen Test- und/oder Prüfungsaufbau aufgebaut werden. Dies kann z. B. erforderlich sein, wenn ein Testobjekt an einem Ort fest installiert ist und auch direkt an diesem Ort der Test- und/oder Prüfungsablauf stattfinden muss. Hierfür können diverse Varianten für die Befestigungselemente 19 am Ende des Zylinders zum Einsatz kommen, wie beispielsweise massive Saugfüße, Magnetplatten oder Klebe- oder mechanische Verbindungsvorrichtungen.
Auch ist gemäß einer Ausführung eine Öffnung in der Grundplatte an der Stelle der Haltevorrichtung 15 vorgesehen, womit es möglich wird, die Grundplatte selbst über dem zu prüfenden Objekt zu positionieren. Der Prüfkörper wird dann derart ausgerichtet, dass dieser durch die Öffnung hindurch mit dem zu prüfenden Objekt und/oder einer zu prüfenden Fläche in Kontakt treten kann. Somit erhält man eine mobile Belastungseinheit auf der Grundplatte mit einem Durchbruch für die Kontaktherstellung zwischen dem Prüf-Wirkobjekt und dem zu prüfenden Objekt.
In dem gezeigten Test- und/oder Prüfaufbau mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung wie in 1 gezeigt, wird ein Objekt 3, welches in einer Linie oder besser gesagt parallel zum Druckluftzylinder 16 auf der gemeinsamen Grundplatte auf einer Haltevorrichtung 15 befestigt ist, von einem Prüf-Wirkobjekt überfahren, bzw. wird das Prüf-Wirkobjekt 2 über das zu prüfende Objekt mittels des Druckluftzylinders 16 geschoben und/oder gezogen.
Die Höhe des Prüf-Wirkobjektes 2 ist dabei an der Tragevorrichtung 4 am Ende der Schub- und/oder Zugvorrichtung, welche in den Zylinder 16 führt einstellbar, womit die Berührungsintensivität des Prüf-Wirkobjektes 2 auf das zu prüfende Objekt 3 variiert werden kann. Zusätzlich lassen sich an der Haltevorrichtung 4 für das Prüf-Wirkobjekt Zusatzgewichte 18 aufbringen um unterschiedliche Wirkkräfte des Prüf-Wirkobjektes auf das zu prüfende Objekt einstellen zu können.
Die Steuer-Regel- und Kontrollvorrichtung 17 ist bevorzugt getrennt von dem Druckluftzylinder der Haltevorrichtung für zu prüfende Objekte und der gemeinsamen Grundplatte ausgeführt, kann jedoch zur Schaffung eines sehr kompakten Prüf- und/oder Testvorrichtung auch zusammen mit den genannten Komponenten auf der gemeinsamen Grundplatte aufgebaut und sowohl Druckluft – wie auch Elektrisch – fertig verbunden sein. Die Kontrolleinheit verfügt bevorzugt über Schnittstellen zur Übertragung der Daten zu anderen IT Geräten und/oder Ausgabegeräten wie Druckern oder dergleichen. Die Übertragung erfolgt wahlweise mittels Kabelverbindung und/oder Drahtlos wofür entsprechende Schnittstellen wie LAN, WLAN, Bluetooth oder für andere Funkübertragungsverfahren vorgesehen sind.
Die getrennte Variante bietet insbesondere die Möglichkeit Prüf- und/oder Testabläufe unter sehr widrigen Temperaturbedingungen z. B. in einer Kältekammer bei Temperaturen unter Minus 30°C zu realisieren. Hierbei ist die kälteempfindliche Elektronik und insbesondere die Anzeigeeinheit außerhalb der Kältekammer positionierbar. In einer derartigen Ausführung sind die, mit absolut entfeuchteter Luft betriebenen Druckluftzuführungen sowie der Druckluftzylinder bevorzugt mit einer sehr platzierten und kontrollierbaren lokalen Heizung und/oder Isolierung ausgerüstet, beispielsweise kommen für den Druckluftzylinder und die Zuleitungen Heizfolien und/oder Rohrheizungen zur Anwendung. Die Test- und/oder Prüfvorrichtung besitzt für einen derartigen Anwendungsfall bevorzugt wenigstens einen, mit der Kontroll- und/oder Steuereinrichtung verbundenen, Temperatursensor am oder nahe dem zu prüfenden Objekt, um festzuhalten und/oder festzulegen, bei welcher Temperatur die Prüfung- und/oder der Test am Objekt erfolgt.
Mit der in 1 dargestellten Ausführung der erfindungsgemäßen Prüf- und/oder Testvorrichtung lassen sich beispielsweise Kratz-, Reibe-, Schabe- oder ähnliche Berührungsvorgänge eines Objektes simulieren und die Widerstandsfähigkeit des zu prüfenden Objektes dahingehend ermitteln. Mittels der wählbaren Prüf-Wirkobjekte können so lebensnahe Situationen, wie z. B. die Berührung eines Objektes mit den Fingern oder mit Fingernägeln und deren Auswirkung auf die zu prüfenden Objekte nachgestellt und geprüft werden. Unterschiedliche Bedingungen lassen sich so durch die Auswahl geeigneter Köpfe des Wirk-Prüfobjektes realistisch auswählen und die zu prüfenden Objekte sehr präzise auf deren Belastbarkeit unter den eingestellten Bedingungen überprüfen.
Tests und/oder Prüfungen auf Widerstandsfähigkeit von zu prüfenden Objekten sind dadurch sehr leicht für sehr unterschiedliche Bedingungen, wie z. B. Rauheit der auf das zu prüfende Objekt treffenden Objekte oder die Auswirkungen bei verschiedenen Umgebungstemperaturen, möglich.
Bei verschiedenen Prüfungen, insbesondere von visko-elastischen Objekten ist die erfindungsgemäße Ausführung mit Druckluftzylinder als Antrieb für das Prüf-Wirkobjekt geeignet sehr große Geschwindigkeiten und somit Energiedichten auf das zu prüfende Objekt einwirken zu lassen. Hierbei spielt die Viskoelastizität der Objekte eine große Rolle da diese bei Einwirkung relativ großer Kräfte aber geringer Geschwindigkeiten wenig Beeinträchtigung erfahren, demgegenüber aber bei erhöhten Bewegungsgeschwindigkeiten sehr schnell Schaden nehmen. Dies hängt mit der Eigenart zusammen, dass die Zurückbildung des Objektes nach einer Belastung langsam erfolgt und bei großen Bewegungsgeschwindigkeiten des Prüf-Wirkobjektes auf das zu prüfende Objekt, dieses sehr schnell Schaden erleidet, da die entstehenden Kräfte sich aufschaukeln.
Somit ist mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine sehr präzise Messung einer Frequenz möglich welche die Zerstörung des zu prüfenden Objektes zur Folge haben wird. Beispielsweise wird das Entlangfahren mit einem Fingernagel auf einer Lederoberfläche auch bei größerem Druck aber langsamer Bewegung keinen nennenswerten Schaden hervorrufen. Dies ändert sich aber aufgrund der Viskoelastizität des Objektes z. B. Polsterung oder Leder selbst, sehr schnell, wenn die Bewegungsgeschwindigkeit, mit welcher das Entlangfahren geschieht erhöht wird. Die Lederoberfläche wird dabei nach relativ kurzer Zeit beschädigt oder zerstört. Die in so einer erfindungsgemäßen Prüf- und/oder Testvorrichtung ermittelten Werte geben schnell Aufschluss bei Fragen nach Einsetzbarkeit verschiedener Materialien und/oder Aufschluss über erfolgte Beschädigungen.
Die Prüf- und/oder Testvorrichtung ist in einer weiteren Ausführung mit einer Beaufschlagungsvorrichtung 7, 12 ausgerüstet mittels welcher während des Berührungs-, Streich- oder Angreif-Prozesses des Prüf-Wirkobjektes 2 auf das zu prüfende Objekt 3 ein Fluid 7 zugegeben werden kann um verschiedene äußere Einflüsse zu simulieren. So können beispielsweise alle erdenklichen Kontakte zwischen Objekt und Prüfobjekt zusätzlich unter Verwendung einer Prüfflüssigkeit, wie z. B. Schweiß, Reinigungsmitteln, Arzneien oder anderen chemischen Produkten überprüft und die Beständigkeit der zu prüfenden Objekte unter Berücksichtigung dieser Umstände getestet und/oder gemessen und/oder überprüft werden.
In einer weiteren Variante gemäß 2 ist das Prüf-Wirkobjekt 2, welches auf ein zu prüfendes Objekt trifft in Fortführung der Schub und/oder Zugsstange 22 des Zylinders 16 angeordnet. Durch Betätigung des Druckluftzylinders 16 wird das entsprechend den Prüf- und/oder Testkriterien vorgegebene Prüf-Wirkobjekt, welches an der Schubstange mittels einer Halterung 4 angebracht ist, gegen das zu prüfende Objekt bewegt und in Kontakt mit diesem gebracht. Hierbei kann mittels der Kontroll- und/oder Steuervorrichtung exakt vorgegeben werden oder wie oft in welcher Zeit und mit welcher Kraft das Prüf-Wirkobjekt gegen das zu prüfende Objekt gefahren und/oder gestoßen werden soll. Dies könnte die Simulation eines Tast- und/oder Schaltvorgangs sein, in welchem die Beständigkeit eines Bedienelementes und/oder dessen Beschriftung und/oder dessen Aufdruck bezüglich Bedienvorgänge, sein.
Zur Erzielung eines möglichst realistischen Berührungsvorgangs auf ein Objekt 3 ist die Prüf- und/oder Testvorrichtung in einer weiteren bevorzugten Ausführungsvariante, wie in 2 oder 4 gezeigt, mit wenigstens einer von der Steuer- und/oder Kontrolleinheit 17 steuerbaren Hebevorrichtung 21 für den, an den Befestigungsstellen 19 drehbar gelagerten Zylinder 16 ausgerüstet. Hierdurch wird vor dem Auftreffen des Prüf-Wirkobjektes 2 auf das zu prüfende Objekt 3 der Zylinder 16 im vorderen Bereich leicht angehoben und unmittelbar vor dem Auftreffen des Prüf-Wirkobjektes 2 auf das zu prüfende Objekt 3 wieder abgesenkt, dadurch wird eine sehr realistische, lebensnahe Streichbewegung beim Drücken auf das zu prüfende Objekt erreicht.
Auch in der 3 ist eine Prüf- und/oder Testvorrichtung gezeigt die eine solche entlangfahrende Drückbewegung auf das zu prüfende Objekt 3 bewirkt, wobei in dieser schematisch dargestellten Ausführung der Zylinder nicht mittels einer steuerbaren Hebevorrichtung angehoben wird. Es wird zur Erzeugung der genannten, nach unten gerichteten Streich-Drückbewegung, eine mechanische Ausgestaltung verwendet und die Bewegung mittels einer winkelig 8 angeordneten Anlenkstange 4 und einer, mit einer Feder 14 versehenen Abkragung, an welcher das Prüf-Wirkobjekt 2 befestigt ist, erreicht.
Die genannten Varianten der erfindungsgemäßen Prüf- und/oder Testvorrichtung sind oder lassen sich bedarfsmäßig mit einer Beaufschlagungsvorrichtung ausrüsten mittels welcher während des Berührungs-, Streich- oder Angreif-Prozesses des Prüf-Wirkobjektes 2 auf das zu prüfende Objekt 3 ein Fluid 7 zugegeben werden kann um verschiedene äußere Einflüsse zu simulieren. Eine dahingehend automatisierte und kontinuierlich während des Prüf- und/oder Testvorgangs arbeitende Beaufschalgungsvorrichting ist in 3 gezeigt. Dabei wird, beispielhaft gemäß 3 an der Prüf- und/oder Testvorrichtung ein Bahn artiges Material 6 zwischen dem zu prüfenden Objekt 3 und dem Prüf-Wirkobjekt 2 angeordnet, welches automatisiert und dosiert über eine Fördervorrichtung 13 ein Fluid 7 mittels einer positionierbaren Austrittsvorrichtung 12 an das Bahn artige Material 6 abgibt.
In einer weiteren Ausführung der Prüf- und/oder Testvorrichtung, wie sie in 4 zu sehen ist, kann der Zylinder 16 komplett geschwenkt werden, womit auch zu prüfende Objekte außerhalb der gemeinsamen Grundplatte 23 getestet werden können. Zur möglichen Simulation der von leicht oben erfolgenden Bewegung ist auch, wie hier gezeigt, auf der rechten Seite der Befestigungsvorrichtung 19 für den Zylinder eine weitere Hebevorrichtung 21 vorhanden, welche von der Steuer und/oder Kontrolleinheit angesteuert wird. Damit lassen sich sehr einfach auch Objekte prüfen und/oder testen, welche nicht in die Haltevorrichtung 15 der Prüf- und/oder Testvorrichtung eingebracht werden können.
Nachdem bevorzugte Ausführungen der Erfindung in Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben wurden, ist festzuhalten, dass die Erfindung nicht auf diese genauen Ausführungen beschränkt ist und dass verschiedene Änderungen und Modifizierungen daran von einem Fachmann ausgeführt werden können, ohne dass vom Umfang der Erfindung, wie er in den beiliegenden Ansprüchen definiert ist abgewichen wird.
Bezugszeichenliste

1: Prüf- oder Testvorrichtung
2: Prüf-Wirkobjekt
3: Prüfobjekt, Prüfoberfläche
4: Tragvorrichtung
5: Bewegungskurve
6: Gewebe
7: Prüfflüssigkeit
8: Winkel
9: Bewegung des Prüf-Wirkobjektes
10: Bewegung des Gewebes
11: Förderleitung
12: Verstellbare Austrittsvorrichtung
13: Fördereinrichtung
14: Justierfeder
15: Haltevorrichtung für zu prüfendes Objekt
16: Vorrichtung zur Bewegung
17: Steuer, Kontroll und/oder Anzeigeeinrichtung
18: Zusatzgewicht
19: Befestigungsvorrichtung für Bewegungs-Zylinder
20: Auflager für Zylinder
21: Hebevorrichtung für Zylinder
22: Schub- und/oder Zugvorrichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 2679979 A1 [0004]
WO 2004/038385 A1 [0005]
DE 102006012374 A1 [0006]

Claims

Test- und/oder Prüfvorrichtung (1) insbesondere zum Test und/oder Feststellung der Beständigkeit von Oberflächen und/oder Objekten gegen Abrieb und/oder Stoßempfindlichkeit und/oder auf Kratzfestigkeit bestehend aus einer adaptiven Haltevorrichtung (15) und/oder Zugangsvorrichtung auf das zu prüfende Objekt (3) und/oder eine zu prüfende Oberfläche, wenigstens einem Mittel zur Anbringung eines Prüf-Wirkobjektes (2) vor oder über dem zu prüfenden Objekt und einer Vorrichtung zum Bewegen (16) des, auf das zu prüfende Objekt treffende Prüf-Wirkobjektes, sowie einer Steuer-, Kontroll- und/oder Anzeigevorrichtung (17) zur Steuerung und Kontrolle der Geschwindigkeit und der Kraft mit welcher das Prüf-Wirkobjekt (2) mit dem zu prüfenden Objekt (3) in Kontakt tritt, dadurch gekennzeichnet, dass die Test- und/oder Prüfvorrichtung (1) für die Bewegung des Prüf-Wirkobjektes (2) gegen und/oder auf und/oder entlang des zu prüfenden Objektes (3) mit einer Tragvorrichtung (4) für das Prüf-Wirkobjekt ausgeführt ist, welche mit einem Zusatzgewicht (18) belastet und/oder belastbar ist und mit einem, mit Gas und/oder Fluid betätigtem Antrieb und/oder Zylinder (16), mit einer verdrehsicher ausgeführten Schub- und/oder Zugvorrichtung (22) ausgerüstet ist, welcher über wenigstens eine Steuer und/oder Regeleinheit (17) angesteuert und/oder mit einer solchen verbindbar ist.
Testvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der mit Gas und/oder Fluid betätigte Zylinder ein Kraftzylinder und/oder Druckluftzylinder ist.
Testvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der mit Gas und/oder Fluid betätigte Zylinder (16) und/oder die Schub- und/oder Zugvorrichtung (22) nicht rund ausgeführt ist.
Testvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegung des Prüf-Wirkobjektes (2) auf und/oder entlang des zu prüfenden Objektes (3) lotrecht zur Schwerkraft erfolgt.
Testvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegung des Prüf-Wirkobjektes (2) auf und/oder entlang des zu prüfenden Objektes (3) waagrecht zur Schwerkraft erfolgt.
Testvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Haltevorrichtung (4) für das zu prüfende Objekt und/oder die Vorrichtung zum Bewegen des, auf das zu prüfende Objekt treffende Prüf-Wirkobjekt (2) drehbar ausgeführt ist.
Testvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Prüf-Wirkobjekt als Prüfstempel (2) ausgeführt ist und zwischen diesem Prüfstempel und einer zu untersuchenden Oberfläche und/oder einem Objekt ein Bahn-artiges Material während der Prüfung angeordnet ist.
Testvorrichtung nach Anspruch 1 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Bahn-artige Material wenigstens teilweise aus einem textilem Material ausgeführt ist und/oder eine definierte Größe an Rauheit aufweist.
Testvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinder mit wenigstens einer Heizvorrichtung ausgerüstet ist.
Testvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Testvorrichtung mit räumlich voneinander trennbaren Einheiten der Bewegungsvorrichtung für das Prüf-Wirkobjekt und der Steuer-, Regel-, und Anzeigeeinheit ausgerüstet ist.
Testvorrichtung nach Anspruch 1, 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens die Einheit aus einer Haltevorrichtung für das zu prüfende Objekt, das Mittel zur Anbringung eines wenigstens teilweise textilem Materials sowie das Material selbst und die Vorrichtung zum Bewegen des Prüfstempels gegen das zu prüfende Material in einer Standardklimakammer unterbringbar ist.
Testvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Prüf-Wirkobjekt mit einem wechselbaren, wenigstens teilweise elastischen Kopf ausgerüstet ist.
Testvorrichtung nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass der gegen das zu prüfende Material bewegte Kopf des Prüf-Wirkobjekt über eine Shorehärte im Bereich von 40 bis 50 bei einer Temperatur von –40°C verfügt.
Testvorrichtung nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass der für die Bewegung des Prüf-Wirkobjektes ausgeführte Druckluft betätigte Zylinder mittels einer Isolationsvorrichtung mit einem Gehäuse oder einer Haltevorrichtung verbunden oder an einem solchen Gehäuse oder einer Haltevorrichtung angebracht ist.
Testvorrichtung nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsleitungen und/oder Verbindungen zwischen der Bewegungsvorrichtung für das Prüf-Wirkobjekt und der Steuer-, Regel-, und Anzeigeeinheiten isoliert und/oder teilweise beheizt ausgeführt sind.
Testvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Prüf-Wirkobjekt und/oder der Kopf des Prüf-Wirkobjektes mit einem wenigstens teilweise textilen Material ausgerüstet und/oder überzogen ist.
Testvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kopf des Prüf-Wirkobjektess mit einem wenigstens teilweise saugfähigen Material ausgerüstet und/oder überzogen ist.
Testvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckluft und/oder Kraft betätigte Zylinder verdrehsicher oder in einer definierten Position fixierbar ausgeführt ist.
Testvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckluft betätigte Zylinder mit wenigstens einem direkt an diesem angebrachten Temperatursensor ausgerüstet ist, welcher mit einer Steuer- und/oder Regeleinheit verbindbar ist.
Testvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Testvorrichtung über wenigstens einen Temperatursensor im Bereich des zu prüfenden Objekts verfügt.
Testvorrichtung nach vorgenannten Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass das Prüf-Wirkobjekt und/oder der Prüfkörper während der Prüfung mittels einer Zufuhreinrichtung mit einem definierten Fluid in vorgegebener Menge beaufschlagbar ist.
Testvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Testvorrichtung als Kratztester ausgeführt ist.
Testvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Testvorrichtung als Abriebtestvorrichtung ausgeführt ist.
Testvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Testvorrichtung als Reib-, Schab-, Walg- oder Rolltester oder dergleichen ausgeführt ist.