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Die Erfindung betrifft einen Pendelhärteprüfer mit einer Beleuchtungseinrichtung,
mit zwei fotoelektri-' schen Fühlelementen, von denen wenigstens eines in einer
vorbestimmten, da& -Ende der Messung definierenden Lage angeordnet ist, mit
einem Pendel, dessen Bewegungsbahn zwischen den fotoelektrischen Fühlelementen und
der Beleuchtungseinrichtung verläuft, und mit einem von den Fühlelementen betätigten
Zähler für die Pendelschwingungen.
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Pendelhärteprüfer dienen zur Härtebestimmung von Werkstoffen, insbesondere
von Lackanstrichen, nach der Pendelmethode, und zwar durch Messung der Dämpfung
der Bewegung des auf die zu untersuchende Fläche aufgesetzten Pendels.
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Es ist bereits ein wippenartiger Härteprüfer mit fotoelektrischen
Fühlelementen und einem Zähler zum Zählen der Wippen- bzw. Pendelbewegungen bekannt.
Das eigentliche Härteprüfgerät besteht dabei aus zwei Ringen, die durch Distanzhalter
miteinander verbunden sind. Die ganze Anordnung ist mit einem Exzentergewicht versehen,
so daß die Ringanordnung eine stabile Lage einnehmen kann. Am Umfang der Ringanordnung
ist eine Blende oder ein Spiegel angebracht, welche einen Lichtstrahlengang durch
Eintauchen in diesen beeinflussen können. Bei der Messung führt die Ringanordnung
wippende oder pendelnde Bewegungen aus. Dabei führt das den Strahlengang beeinflussende
Element der Ringanordnung eine verhältnismäßig komplizierte Bewegung aus. Das heißt,
das den Strahlengang beeinflussende Element führt nicht nur eine reine Kippbewegung,
sondern darüber hinaus noch eine kurvenbahnförmige Bewegung als Ganzes durch. Diese
Vorrichtung weist eine Reihe von Nachteilen auf. Sie besitzt verhältmsmäßig große
Abmessungen. Dies ist dadurch bedingt, daß das in den Strahlengang eintauchende
Element im Strahlengang selbst longitudinale Bewegungen ausführt, wodurch die optischen
Gegebenheiten während des Hin- und Herschwingens der Ringanordnung ständig verändert
werden. Dieser Einfluß könnte dadurch klein gehalten werden, daß die Ringanordnung
sowohl zur Beleuchtungseinrichtung als auch zu dem fotoelektrischen Fühlelement
in einem größeren Abstand angeordnet ist. Dieser notwendige größere Abstand hat
jedoch weitere Nachteile zur Folge. Es ist eine verhältnismäßig starke Lichtquelle
erforderlich, da infolge des großen Abstandes von der Beleuchtungseinrichtung zu
dem foto elektrischen Fühlelement sonst Fremdlichteinflüsse zu befürchten sind.
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Damit eine exakte Führung des Lichtstrahles über die große Entfernung
erreicht wird; muß ein optisches System vorgesehen werden. Ferner ist es zur Erreichung
befriedigender optischer Verhältnisse auch noch erforderlich, eine Spezialglühlampe
mit waagerecht liegendem Faden zu verwenden.
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Es wurde auch vorgeschlagen, die Ringanordnung lediglich mit einem
schmalen Spiegel zu versehen, der in einer bestimmten Kipplage der Ringanordnung
das Licht von der Beleuchtungseinrichtung auf das fotoelektrische Fühlelement wirft.
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Damit keine Zählfehler infolge eines zweimaligen Eintauchens des
Spiegels in den Strahlengang je Schwingungsperiode auftreten, wird jeweils bei Abgabe
eines Signals von dem fotoelektrischen Fühlelement die Beleuchtungseinrichtung abgeschaltet
und diese über ein zweites fotoelektrisches Fühlelement erst dann wieder angeschaltet,
nachdem der Spiegel während der betreffenden Schwingungsperiode
kein Licht mehr auf
das erste fotoelektrische Fühlelement werfen kann Somit.- muß die Glühlampe ständig
an und abgeschaltet werden und unterliegt deshalb einer höheren Beanspruchung.
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Weiter ist ein Zähler mit einer Kippschaltung zur Zählfrequenzuntersetzung
im Verhältnis 2:1 bekannt.
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Dieser Zähler ist jedoch zur Verwendung mit einem Pendelhärteprüfer
nicht brauchbar.
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Bei einem Pendelhärtemesser der eingangs erläuterten Art ändert sich
die Zahl der von jedem fotoelektrischen Fühlelement pro Schwingungsperiode des Pendels
abgegebenen Signale im Verlauf der Messung.
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Bei Verwendung des vorgenannten Zählers in Verbindung mit dem Pendelhärteprüfer
gemäß Erfindung würde sich bei eben diesem Übergang der Impulsanzahl ein Zählfehler
ergeben, da dieser Zähler auch bei der geringeren Signalzahl pro Schwingungsperiode
des Pendels eine starre Zählfrequenzuntersetzung im Verhältnis 2:1 vornehmen würde.
Das heißt, wenn die fotoelektrischen Fühlelemente nur mehr einen Impuls pro Schwingungsperiode
des Pendels abgeben würden, würde dieser Zähler je Schwingungsperiode nur eine halbe
Zähleinheit weiterzählen und somit ein falsches Ergebnis liefern.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Pendelhärteprüfer
der eingangs genannten Art zu schaffen, der eine einfache und wenig aufwendige Bauart
mit geringen Abmessungen und eine geringe Störanfälligkeit hat.
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Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die fotoelektrischen Fühleiemente
so angeordnet sind, daß sie zeitlich nacheinander bei den Schwingungen des Pendels
von diesem abgedeckt werden, und daß die Ausgänge der beiden f6toelektn.schen Fühlelemente
jeweils an einen getrennten Eingang eines bistabilen Systems angeschlossen sind,
dessen Schaltzustand von den von dem einen Fühlelement bzw. von dem anderen Fühlelement
kommenden Impulsen abhängt und nur in dem einen Schaltzustand an seinem Ausgang
einen Zählimpuls abgibt Eine derartige Einrichtung benötigt nur verhältnismäßig
schwache Lichtquellen, da diese sehr nahe in einem Abstand von den fotoelektrischen
Fühlelementen angeordnet werden können, welcher nur durch die Dicke des Abdeckelementes
bestimmt ist. Dadurch entfallen natürlich auch alle besonderen Maßnahmen zur Beeinflussung
des Lichtstrahlenganges. Durch die Verwendung eines bistabilen Systems gemäß Erfindung
können weiterhin die Beleuchtungseinrichtungen kontinuierlich betrieben werden,
was zusammen mit der geringeren erforderlichen Beleuchtungsstärke zu einer geringeren
Störanfälligkeit der Beleuchtungseinrichtungen führt.
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Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung an Hand der
Zeichnung erläutert, in der das Ausführungsbeispiel in Form eines Blockschaltbildes
gezeigt ist.
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Das Gerät zur Härtebestimmung der Werkstoffe weist ein konventionelles
Gerät zur Pendelhärtemessung von Anstrichen und eine elektronische Anlage zur Automatisierung
des Meßvorganges auf. Die in der Zeichnung dargestellte elektronische Anlage zur
Automatisierung des Meßvorganges weist zwei fotoelektrische Fühlelemente F1 und
F, ein bistabiles System P, einen Trennverstärker S, einen ImpulszählerL und eine
Stromversorgung Z auf. In dem Moment, in dem zwischen das lichtempfindliche Element
und den Beleuchtungsapparat eine undurchsichtige
Abdeckung bewegt
wird, geben die fotoelektrischen Fühlelemente F1 und F2 Ausgangsimpulse ab. In der
automatisierten Anlage wird die Abdeckung von dem Pendel W bewirkt.
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Die Anlage arbeitet wie folgt: Vor Beginn der Messung wird der Impulszähler
L in Nullstellung gebracht. Während der Messung deckt das sich bewegende Pendel
die fotoelektrischen Fühlelemente F3 und F2. ab, wodurch diese an ihren Ausgängen
elektrische Impulse abgeben. Das bistabile System P wird durch die Fühlelemente
F1 und F2 asymmetrisch gesteuert, wobei der dem Eingang A zugeleitete Impuls das
bistabile System P aus dem Nullzustand in den Zustand Eins überführt und der dem
Eingang B zugeleitete Impuls das System P von dem Zustand Eins in den Nullzustand
überführt. Ein Zyklus des Pendels wird von dem Impulszähler nur dann registriert,
wenn dem im Nullzustand befindlichen bistabilen System ein Impuls von dem Fühlelement
F2 zugeleitet wird. Das Fühlelement F1 dient zur Vorbereitung des bistabilen Systems
P zur Erzeugung eines Impulses, der gezählt werden soll. Dank des »Gedächtnisses«,
das das in dem Gerät zweimal auftretende bistabile System P darstellt, wird bei
der nächsten Abdeckung des Fühlelementes F2 bei der Rückbewegung des Pendels W ein
Bewegungszyklus des Pendels nicht zweimal gezählt. Die Fühlelemente F1 und F2 sind
in dem Gerät so angeordnet, daß nach der Freigabe des Pendels aus der Ausgangsstellung
zuerst das Fühlelement Fl und danach das Fühlelement F.2 abgedeckt wird. Dadurch
muß das bistabile System P vor der Messung nicht in den Nullzustand überführt werden,
da es, wenn es sich in der Stellung Eins befindet, in der Anfangsphase der Pendelbewegung
durch den Ausgangsimpuls des Fühlelementes F1 in den Nullzustand überführt wird.
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Dem Impulszähler L werden so lange Impulse zugeleitet, solange das
Pendel W während seiner Bewegung das Fühlelement F2. verdeckt, d. h. bis zu dem
Moment, in dem die Ausschläge des Pendels W auf den Normwert von 20 gedämpft sind.
Die während einer Messung erreichte und von dem Impulszähler L registrierte Zahl
ist die Anzahl der von dem Pendel während der Meßdauer ausgeführten Schwingungen.
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Diese Zahl ist proportional zur Härte des untersuchten Werkstoffes.
Der Quotient der am Impulszähler L angezeigten Meßwerte für einen untersuchten Werkstoff
und für die Standardglasplatte bildet das Maß seiner relativen Härte.
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Die Messung geht wie folgt vor sich: Die elektronische Einrichtung
wird an ein Wechselstromnetz 220 V, 50 Hz geschaltet. Eine Probe des zu untersuchenden
Materials in Form einer Platte
mit den ungefähren Abmessungen 60 X 10 X 3 mm wird
auf den Meßtisch gebracht. Auf diese Platte wird dann das Pendel aufgesetzt. Das
Pendel wird aus der vertikalen Lage bis zu dem in den Normen festgelegten Winkel
von 5° abgelenkt, der Impulszähler wird in den Nullzustand gebracht, und das Pendel
W wird freigegeben. Von diesem Moment an verläuft die Messung automatisch. Wenn
der Impulszähler L aufgehört hat zu zählen, wird die von ihm registrierte Zahl abgelesen.
Diese Zahl, geteilt durch die Zahl, die sich bei der Messung für die Standardglasplatte
ergab, liefert den relativen Härtewert des untersuchten Werkstoffes. Zur Eichung
des Gerätes wird die Lage der Gewichte des auf der Standardglasplatte abgestützten
Pendels so lange reguliert, bis ein Meßergebnis von 340 1 4 Zyklen erreicht wird.
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Der grundsätzliche technische Vorzug des automatisierten Gerätes
zur Härtebestimmung gemäß Erfindung beruht darauf, daß von der für die Messung verantwortlichen
Person keine Fehler begangen werden können, daß subjektive Irrtümer bei der Beurteilung
der Schwingungsdämpfung des Pendels ausgeschlossen werden und daß der eigentliche
Meßvorgang vollständig automatisiert ist. Weitere Vorteile sind darin zu erblicken,
daß das Meßergebnis unmittelbar in Form einer Ziffer vorliegt, daß die Meßergebnisse
registriert werden können und daß gegebenenfalls eine Fernübertragung der Meßergebnisse
möglich ist.