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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Überprüfung oder Kalibrierung der Rückprallelastizität in einem Rückprallelastizitätsprüfgerät.
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Zur Bestimmung von Härtewerten sind unterschiedliche Messvorrichtungen bekannt, die teilweise auf der Bestimmung von Rückprallwerten als auch auf der Bestimmung von Eindringtiefen beruhen.
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So wurde anfänglich bei metallischen Werkstücken ein Härteprüfer vorgeschlagen, bei dem ein Pendelhammer auf das zu messende Metall geleitet wird, sodass über den Rückprallweg ein entsprechender Härtewert angezeigt werden kann.
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Die
DE 421 289 A zeigt einen Härteprüfer für Metalle mit ausschwenkbarem Pendelhammer, in dem ein Kopfstück aus sehr hartem Material eingesetzt ist, und der aus vorbestimmter Höhe gegen das zu prüfende Material zu fallen eingerichtet ist. Ein in den Rückprallweg des Pendelhammers stellbarer Schleppzeiger, welcher beim Rückprallen des Pendelhammers von diesem mitgenommen wird, vermag den Härtegrad auf einer Skala anzuzeigen.
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Aus der
DE 428 746 A ist eine Einrichtung zum Prüfen der Härte fester Körper, insbesondere von Metallen bekannt, bei der eine Kugel, die als Fallkörper in an sich bekannter Weise an möglichst masseloser Aufhängung pendelnd schwingt oder längs einer Rinne geleitet ist, aus einer elastischen, im Vergleich zur Masse des Prüfungskörpers vernachlässigbaren Masse von Stahl oder dergleichen besteht, deren Führung so eingerichtet ist, dass die Kugel von der Seite her im rechten Winkel gegen die Fläche des Prüfkörpers schwingen oder rollen oder derart anzuschlagen vermag, dass die Weite des zweckmäßig auf einer Skala ablesbaren Rückpralls oder auch die Anzahl der Rückprallungen ein Maß für die Härte abgibt.
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Die
DE 646 362 A beschreibt einen Rückprallhärteprüfer mit Fall- oder Pendelfallhammer, bei dem bei Kugelschlaghärteprüfern bekannte Weise der Eindringkörper von der Masse des Rückprallkörpers getrennt ist.
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Zwischenzeitlich wird jedoch zur Bestimmung der Härtewerte bei Metallen üblicherweise eine Bestimmung nach Rockwell durchgeführt, bei dem eine Eindringtiefe bestimmt wird.
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Zur Bestimmung des Elastizitätsverhaltens von Elastomeren, weichelastischen Schaumstoffen oder ähnlichen Werkstoffen in einem Härtebereich von 30 bis 85 Shore oder IRHD N sind Rückprallelastizitätsprüfgeräte im Einsatz und erlauben über die Normen DIN 53512, ISO 4662 (Schob) sowie ASTM D 1054 eine reproduzierbare und standardisierte Bestimmung von Messgrößen. Neben der Bestimmung mittels eines Pendelhammers ist auch noch ein sogenannter Kugel-Rückpralltester bekannt, bei dem eine Kugel senkrecht auf eine Oberfläche des zu untersuchenden Materials trifft. Derartige Vorrichtungen werden typischerweise zur Bestimmung der Rückprallelastizität an Polymer-Schaumstoffen eingesetzt, wofür entsprechende weitere Normen existieren.
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Zur Überprüfung derartiger mit einem Pendelhammer ausgestatteter Rückprallelastizitätsprüfer werden üblicherweise Elastomere als Referenzblöcke eingesetzt, deren Elastizitätsverhalten bekannt ist.
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Bekanntlich verändern sich jedoch die Elastizitätswerte eines derartigen Referenzblocks während der Benutzung in einem Rückprallelastizitätsprüfer, sodass ein derartiger Referenzblock nur einmalig verwendbar ist.
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Der Erfinder hat sich daher die Aufgabe gestellt, eine Vorrichtung zur Überprüfung oder Kalibrierung der Rückprallelastizität in einem Rückprallelastizitätsprüfgerät zu schaffen, die eine einfache aber dennoch zuverlässige Prüfung ermöglicht, so dass auch ein regelmäßiger und wiederholter Einsatz möglich wird.
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Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind jeweils Gegenstand der Unteransprüche. Diese können in technologisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden. Die Beschreibung, insbesondere im Zusammenhang mit der Zeichnung, charakterisiert und spezifiziert die Erfindung zusätzlich.
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Gemäß der Erfindung wird eine Vorrichtung zur Überprüfung oder Kalibrierung der Rückprallelastizität in einem Rückprallelastizitätsprüfgerät geschaffen, die einen Probenhalter, der in einer horizontalen Richtung verschiebbar ist und geeignet ist, einen Probenkörper in einer Halterung aufzunehmen, und einen Pendelhammer umfasst, der während einer Messung aus einer Kreisbewegung etwa in der horizontalen Richtung auf den Probenkörper treffen kann, wobei anstelle des Probenkörpers ein Referenzkörper vorgesehen ist, der auf seiner dem Pendelhammer zugewandten Ende mit einem beweglichen Auftreffkörper versehen ist, der relativ zu einem Gehäuse des Referenzkörpers verschiebbar ist und mit einer in Abhängigkeit der Verschiebung monoton ansteigenden Kraftkomponente beaufschlagt ist, wobei unter Einwirkung des Pendelhammers die Verschiebung des Auftreffkörpers im Gehäuse des Referenzkörpers einem Wert entspricht, der mit einer vorgegebenen Elastizität korrespondiert, so dass ein Rückprall des Pendelhammers zur Kalibrierung herangezogen werden kann.
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Demnach wird eine Vorrichtung zur Messung von Elastizitätswerten in einem Rückprall-Elastizitätsprüfgerät geschaffen, bei der die ansonsten übliche Bestimmung von Elastizitätswerten an einen Probenkörper nun durch die Aufnahme eines Referenzkörpers ersetzt werden kann. Der Referenzkörper ist dabei bezüglich seiner äußeren Abmessungen so ausgestaltet, dass er anstelle des Probenkörpers auf den Halter aufgesetzt werden kann, so dass ebenfalls der Pendelhammer mit dem Referenzkörper zusammentreffen kann. Anstelle eines elastomeren Werkstoffes ist jedoch erfindungsgemäß der Referenzkörper mit einem Auftreffkörper versehen, der relativ zum Gehäuse des Referenzkörpers mit einer monoton ansteigenden Kraftkomponente versehen ist, so dass der Rückprall des Pendelhammers zur Überprüfung oder Kalibrierung nicht anhand von Elastizitätswerten von Elastomeren sondern in Bezug auf die gemessenen Rückprallwerte durch die kraftbeaufschlagte Reaktion des Auftreffkörpers bestimmt werden kann. Demnach kann das oftmals in der Praxis beobachtete Problem, dass insbesondere elastomere Probenkörper nach ein- oder mehrmaliger Verwendung abweichende Resultate liefern würden und daher nicht mehr zur weiteren Überprüfung oder Kalibrierung herangezogen werden können, umgangen werden, indem auf einen erfindungsgemäßen Aufbau zurückgegriffen wird, der den oben beschriebenen Referenzkörper aufweist. Darüber hinaus ist die Erzeugung der monoton ansteigenden Kraftkomponente, die in Ausführungsformen der Erfindung üblicherweise mittels einer Feder vorgenommen werden wird, weniger von Umwelteinflüssen, wie z. B. der Temperatur oder der Luftfeuchtigkeit beeinflussbar, so dass eine Überprüfung oder Kalibrierung mittels des Referenzkörpers auch zu zuverlässigeren und genaueren Werten führen kann. Die Erfindung kommt zum Einsatz, wenn das Rückprall-Elastizitätsprüfgerät überprüft oder kalibriert werden soll, wobei aufgrund der einfachen Handhabung auch ein turnusmäßiger Einsatz möglich ist, da der anstelle eines Prüflings als Rückprallelastizitätsmodul zu verwendende Prüfkörper auch mehrfach genutzt werden kann.
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Gemäß weiteren Ausführungsformen der Erfindung wird die monoton ansteigende Kraftkomponente durch eine Feder erzeugt, die vorteilhafterweise im Inneren des Gehäuses zwischen einer relativ zum Gehäuse starren Wand und einer relativ zum Gehäuse beweglichen Federaufnahme angeordnet ist, die in Form eines Federtellers oder Federrings ausgeführt ist.
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Gemäß dieser Vorgehensweise wird beim Auftreffen des Pendelhammers die dabei entstehende Kraft über die Feder an das Gehäuse übertragen.
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Dabei kann es insbesondere vorgesehen sein, die Position des Federtellers verstellbar auszugestalten, so dass beispielsweise die Vorspannung der Feder je nach gewünschter vorgegebener Elastizität entsprechend einstellbar ist. Dabei wäre es insbesondere vorteilhaft, das Gehäuse mit einem abnehmbaren Deckel oder dergleichen auszustatten.
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Anstelle einer Feder, die im einfachsten Fall als Schraubenfeder ausgebildet sein kann, sind jedoch auch andere, eine wegabhängige Kraft bereitstellende Aufbauten denkbar, die alternativ im Inneren des Gehäuses angeordnet sein könnten.
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Ein besonders einfacher und kostengünstiger Aufbau kann dadurch erreicht werden, dass die Federaufnahme mittels einer Gewindestange und einer darauf angeordneten, mit einem Innengewinde versehenen Hülse oder einer Mutter verstellbar angebracht wird. Dies ermöglicht eine besonders einfache Verstellbarkeit des Federtellers.
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Um eine einmal eingestellte Federaufnahme bezüglich der Vorspannung nicht unbeabsichtigt verändern zu können, kann es vorgesehen sein, die Hülse oder die Mutter mit einer entsprechenden Kontermutter zu arretieren. Dies ermöglicht auch bei längerem Gebrauch der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine hohe Reproduzierbarkeit der Kalibrierungsergebnisse. Desweiteren ermöglicht dieser Aufbau das Einstellen einer Vorspannung der Feder.
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Gemäß weiteren Ausführungsformen der Erfindung kann das Gehäuse des Referenzkörpers so ausgeführt sein, dass ein Austausch mit einem Probenkörper in dem Halter werkzeuglos durchführbar ist.
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Hierbei kann das Gehäuse des Referenzkörpers insbesondere mit einem Flansch versehen sein, der mit entsprechenden Befestigungsmitteln am Halter korrespondiert, so dass nach Austausch des Probenkörpers der Referenzkörper an der gewünschten Position am Halter arretierbar ist.
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Vorzugsweise wird der Auftreffkörper als zylindrischer Stift ausgeführt, der mit einer entsprechenden Abschrägung am Ende versehen ist, auf die der Pendelhammer trifft.
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Hierbei ist es ebenso möglich, die Ruheposition des Auftreffkörpers am Referenzkörper einstellbar auszuführen, so dass der Referenzkörper auf unterschiedliche Orientierungen relativ zum Pendelhammer angepasst werden kann.
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Nachfolgend werden einige Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
- 1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung in einer perspektivischen Seitenansicht,
- 2 einen Referenzkörper zur Verwendung in einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer teilweise gebrochenen Darstellung.
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In den Figuren sind gleiche oder funktional gleich wirkende Bauteile mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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In 1 ist in einer perspektivischen Seitenansicht eine Vorrichtung MG zur Messung von Elastizitätswerten in einem Rückprall-Elastizitätsprüfgerät gezeigt. Die Vorrichtung MG weist den an sich bekannten Aufbau mit einem Pendelhammer PH auf, der drehbar an der Vorrichtung MG angeordnet ist und in Richtung eines Probenhalters HA schwingt, der üblicherweise mit einem nicht in 1 gezeigten Probenkörper bestückt ist. Der Probenhalter HA ist in horizontale Richtung verschiebbar, so dass während des Betriebs der Vorrichtung MG der Pendelhammer PH aus einer Kreisbewegung heraus horizontal auf den Probenkörper treffen würde.
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Erfindungsgemäß wird nun anstelle des Probenkörpers ein Referenzkörper RK am Halter HA angeordnet, der an seinem dem Probenhalter HA abgewandten Ende mit einem Auftreffkörper AK versehen ist. Der Auftreffkörper AK ist dabei so angeordnet, dass dieser anstelle des Probenkörpers mit dem Pendelhammer PH in Wechselwirkung tritt. Der Referenzkörper RK wird anstelle eines Prüflings als Rückprallelastizitätsmodul verwendet.
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Wie 1 zu entnehmen ist, bilden der Pendelhammer PH, der Auftreffkörper AK, ein Gehäuse GE und der Probenhalter HA in etwa eine horizontale Linie zum Zeitpunkt des Auftreffens des Pendelhammers PH. Der Auftreffkörper AK ist relativ zum Gehäuse GE des Referenzkörpers RK verschiebbar angeordnet, wobei der Auftreffkörper AK mit einer in Abhängigkeit der Verschiebung monoton ansteigenden Kraftkomponente beaufschlagt ist. Demnach wird unter Einwirkung des Pendelhammers PH die Verschiebung des Auftreffkörpers AK im Gehäuse GE des Referenzkörpers RK einem Wert zugeordnet werden können, der mit einer vorgegebenen Elastizität korrespondiert, so dass über den Rückprall des Pendelhammers PH eine Überprüfung oder Kalibrierung der Vorrichtung MG durchgeführt werden kann.
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Der detaillierte Aufbau des Referenzkörpers RK ist in einer teilweise gebrochenen Darstellung in 2 nochmals detaillierter dargestellt. Man erkennt, dass der relativ zum Gehäuse GE verschiebbare Auftreffkörper AK mit einer Gewindestange GW versehen ist, die beweglich im Inneren des Gehäuses GE angeordnet ist. Zur Einstellung einer Nulllage des Auftreffkörpers AK ist die Gewindestange GW mit einer Arretierung AN versehen, die im einfachsten Fall als Bauteil mit einem Innengewinde ausgebildet ist, in das die Gewindestange GW eingreifen kann. Eine Federaufnahme kann in Form eines Federtellers FT, wie in 2 gezeigt, oder als Federring ausgeführt sein. Der Federring oder der Federteller FT kann ebenfalls in Form einer Mutter oder einer Hülse ausgebildet sein, so dass dieser entlang der Gewindestange GW zur Einstellung einer gewünschten Vorspannkraft entsprechend verstellbar ausgeführt sein kann. Die Position des Federrings oder des Federtellers FT auf der Gewindestange GW kann mittels einer Kontermutter KM gegen versehentliches Verstellen gesichert werden.
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Zwischen dem Federteller FT und dem Gehäuse GE ist eine Feder FE angeordnet, die die wegabhängige Kraft bereitstellt. Diese kann wie in 2 gezeigt in Form einer Spiralfeder bereitgestellt werden. Das Gehäuse GE des Referenzkörpers RK geht auf der im Auftreffkörper AK abgewandten Ende in einen Flansch FL über, der entsprechend den auf dem Probenhalter HA vorgesehenen Befestigungsmittel ausgebildet sein kann, so dass der Referenzkörper RK auf einfache Weise mit dem Probenhalter HA der Vorrichtung MG verbunden werden kann. Zur Vornahme der oben beschriebenen Einstellbarkeit bezüglich der Ruheposition des Auftreffkörpers AK sowie der Vorspannung der Feder FE kann das Gehäuse GE mit einem nicht in 2 gezeigten Deckel versehen sein, der beispielsweise über Schrauben in den in 2 gezeigten Bohrungen BO gesichert sein kann.
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Mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung MG lässt sich die Überprüfung oder Kalibrierung des Rückprall-Elastizitätsprüfgerätes mittels des Referenzkörpers RK durchführen, so dass nicht mehr auf elastomere Referenzkörper zurückgegriffen werden muss, deren Referenzwerte nach ein- oder mehrmaligem Gebrauch nicht mehr reproduzierbar sind. Dies stellt eine erhebliche Vereinfachung und Verbesserung bezüglich der Überprüfung oder Kalibrierung eines Rückprall-Elastizitätsprüfgeräts dar.
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Die vorstehend und die in den Ansprüchen angegebenen sowie die den Abbildungen entnehmbaren Merkmale sind sowohl einzeln als auch in verschiedener Kombination vorteilhaft realisierbar. Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern im Rahmen fachmännischen Könnens in mancherlei Weise abwandelbar.
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Bezugszeichenliste
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- AK
- Auftreffkörper
- AN
- Arretierung
- BO
- Bohrung
- FE
- Feder
- FL
- Flansch
- FT
- Federteller
- GE
- Gehäuse
- GW
- Gewindestange
- HA
- Probenhalter
- KM
- Kontermutter
- MG
- Vorrichtung
- PH
- Pendelhammer
- RK
- Referenzkörper
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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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.
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 421289 A [0004, 0005]
- DE 428746 A [0004, 0006]
- DE 646362 A [0004, 0007]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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