DE1298305B - Pendelhaertepruefer - Google Patents

Pendelhaertepruefer

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DE1298305B
DE1298305B DE1967P0042775 DEP0042775A DE1298305B DE 1298305 B DE1298305 B DE 1298305B DE 1967P0042775 DE1967P0042775 DE 1967P0042775 DE P0042775 A DEP0042775 A DE P0042775A DE 1298305 B DE1298305 B DE 1298305B
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DE
Germany
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pendulum
sensing elements
photoelectric sensing
sensing element
measurement
Prior art date
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Withdrawn
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DE1967P0042775
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English (en)
Inventor
Dipl-Ing Janusz
Nowaczyk
Sikorski
Dr-Ing Ryszard Tadeusz
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Politechnika Wroclawska
Original Assignee
Politechnika Wroclawska
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N3/00Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N3/40Investigating hardness or rebound hardness
    • G01N3/50Investigating hardness or rebound hardness by measuring rolling friction, e.g. by rocking pendulum

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  • General Physics & Mathematics (AREA)
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  • Pathology (AREA)
  • Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
  • Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)

Description

  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Weiter ist ein Zähler mit einer Kippschaltung zur Zählfrequenzuntersetzung im Verhältnis 2:1 bekannt.
  • Dieser Zähler ist jedoch zur Verwendung mit einem Pendelhärteprüfer nicht brauchbar.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung an Hand der Zeichnung erläutert, in der das Ausführungsbeispiel in Form eines Blockschaltbildes gezeigt ist.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.

Claims (1)

  1. Patentanspruch: Pendelhärteprüfer mit einer Beleuchtungseinrichtung, mit zwei fotoelektrischen Fühlelementen, von denen wenigstens eines in einer vorbestimmten, das 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, dadurch gekennzeichnet, daß die fotoelektrischen Fühlelemente (Fl, F2) so angeordnet sind, daß sie zeitlich nacheinander bei den Schwingungen des Pendels (W) von diesem abgedeckt werden, und daß die Ausgänge der beiden fotoelektrischen Fühlelemente (Fl, F2) jeweils an einen getrennten Eingang eines bistabilen Systems (P) angeschlossen sind, dessen Schaltzustand (0,1) von den von dem einen Fühlelement (F1) bzw. von dem anderen Fühlelement (F2) kommenden Impulsen abhängt und nur in dem einen Schaltzustand (0) an seinem Ausgang einen Zählimpuls abgibt.
DE1967P0042775 1966-08-08 1967-08-08 Pendelhaertepruefer Withdrawn DE1298305B (de)

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PL116005A PL56266B1 (de) 1966-08-08

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2410268A1 (fr) * 1977-11-25 1979-06-22 Oreal Pendule mesureur de durete a fonctionnement automatique

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2757535A (en) * 1951-11-07 1956-08-07 Ici Ltd Apparatus for the measurement of surface hardness
DE1140759B (de) * 1959-07-23 1962-12-06 Ringsdorff Werke Gmbh Zaehler fuer elektrische Impulse

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SE314225B (de) 1969-09-01

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