DE1473354C - Harteprufer - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen nach dem Vorlastverfahren arbeitenden Härteprüfer mit mechanischer Einrichtung zur selbsttätigen Nulleinstellung einer Meßuhr, wobei ein Druckstempel über eine Kupplung lösbar mit einem Eindringkörper verbunden ist.

Bei bekannten Härteprüfern dieser Art wird ein Eindringkörper mit einer relativ geringen Vorlast gegen ein Werkstück, dessen Härte gemessen werden soll, angedrückt oder umgekehrt. Vor dem Aufbringen der eigentlichen Prüf last wird die Meßuhr in die Nullstellung gebracht. Die Härte des Werkstückes kann nach Aufbringen der Prüflast sodann an der in Härtegraden unterteilten Skala der Meßuhr abgelesen werden. ^

Durch die deutsche Patentschrift 722064 ist ein nach dem Vorlastverfahren arbeitender Härteprüfer mit mechanischer Einrichtung zur selbsttätigen Nulleinstellung einer Meßuhr bekannt, wobei ein Druckstempel über eine Kupplung lösbar mit dem Eindringkörper verbunden ist. Der Kupplungsmechanismus wirkt hierbei von außen nach innen. Eine Hauptlastpfanne, die als konische Spannbüchse ausgebildet ist, wirkt auf keilartige Bolzen ein, wenn sie nach unten gedrückt wird. Die keilartigen Bolzen verspannen sich mit dem Druckstempel.

Bei dieser bekannten Anordnung bringen selbst sehr geringfügige Unsymmetrien eine ungleichmäßige Kraftverteilung auf die verschiedenen Keilbolzen und damit auch auf den Druckstempel mit sich. Durch diese ungleichmäßige Belastung verschieben sich die Meßvorrichtungen radial, was deren Empfindlichkeit erheblich verringert.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung daher die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu beseitigen und einen Härteprüfer zu schaffen, dessen Kupplung besonders einfach aufgebaut ist und eine absolut sichere Wirkungsweise auch über längere Zeit aufweist. Hierbei soll die Kraftübertragungseinrichtung zwischen Prüflast und Eindringkörper selbst keiner besonderen Belastung ausgesetzt sein und insbesondere in keiner Weise die Meßvorrichtungen negativ beeinflussen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in den mit dem Eindringkörper verbundenen, hohlzylindrisch ausgebildeten Kupplungsteil eine außen zylindrische, innen in ihrem unteren Teil konisch zulaufende elastische Hülse gleitend gelagert ist und im Inneren dieser Hülse ein Klemmkörper gegen eine Feder verschiebbar gelagert ist, welcher nach Aufbringen der Vorlast in den unteren Teil der Hülse gleitet. . ■ . . '.-..

Erfindungsgemäß wird somit eine ungleichmäßige Belastung mit einer hierdurch bedingten Reduzierung der Empfindlichkeit vermieden, da sich die elastische Hülse bei einer Verschiebung des insbesondere kugelförmig ausgebildeten Klemmkörpers nach jeder Seite hin so weit ausdehnen kann, bis sie in Berührung mit dem äußeren zylindrischen Kupplungsteil kommt. Dadurch wird mit Sicherheit gewährleistet, daß die Anlage an diesem Teil völlig gleichmäßig erfolgt. Die erfindungsgemäßen Vorteile werden durch eine Abkehr von dem bekannten Prinzip der Kupplungswirkung von außen nach innen erreicht.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der untere Teil der Hülse mit Längseinschnitten versehen und der Klemmkörper bevorzugt als Kugel ausgebildet.

Erfindungsgemäß ergeben sich besondere Vorteile bei Brinell-, Rockwell- pnd Vickers-Härteprüfgeräten sowie bei tragbaren Geräten, insbesondere Tischgeräten, die mit hydraulischem Druck, durch Handbetätigung oder mechanisch und auf Grund der Schwerkraft arbeiten. Vorzugsweise werden die Lasten durch Gewichte erzeugt, da hierbei die Meßgenauigkeit besonders groß ist. Das Gewicht des Eindringkörpers und der üblicherweise angeschlossenen oder anschließbaren weiteren Teile ist zweckmäßigerweise so groß wie die Vorlast und kann in dem Maße, wie die Vorlast verändert werden muß, durch Zusatzgewichte verändert werden, was für Geräte beliebiger Größe gilt.

Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung sind in der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen an Hand der Zeichnung erläutert. Diesezeigtin : ..·...-;-,

F i g. 1 bis 3 schematisch das der Erfindung' zugrunde liegende Prinzip,

Fig.4 querschnittlich eine Ausführungsform der» Erfindung in Ruhestellung,

F i g. 5 in der Vorlastphäse,

F i g. 6 bei betätigter Kupplung und

F i g. 7 bei aufgebrachter Prüflast.

Wie aus F i g. 1 bis 3 ersichtlich, besteht ein nach dem ^Vorlastverfahren arbeitender Härteprüfer gewöhnlich aus einem Eindringkörper 10, auf den eine Vorlast 20 sowie eine Prüflast 60 aufgebracht werden kann. Zur Ermittlung der sich unter der Wirkung der Prüflast 60 ergebenden Eindringtiefe des Eindringkörpers 10 wird ein Meßgerät 40 verwendet, dessen Skala direkt in Härtegrade unterteilt ist.

Der Eindringkörper 10 ist mechanisch unabhängig vom Meßgerät 40 ausgebildet. Zu diesem Zweck ist zwischen beiden eine Kupplung 50 vorgesehen, die den Eindringkörper 10 und das Meßgerät 40 nur während der Ermittlung der Eindringtiefe fest verbindet. Bei der Durchführung der Härteprüfung wird eine Probe 110 an den Eindringkörper 10 angelegt oder umgekehrt, wobei auf einen der beiden Teile eine

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Vorlast aufgebracht wird, die beispielsweise durch das dem aus F i g. 5 bis 7 ersichtlichen Vergleichsmeßfreie Gewicht des Eindringkörpers 10 gebildet ist; so- instrument oder mit einem hydraulischen Meßinstrudann wird das Meßgerät 40 mit dem Eindringkörper ment, wie etwa einem sehr empfindlichen Quecksil-10 durch Betätigen der Kupplung 50 fest verbunden berinstrument, verbunden werden, (der Zeiger des Meßgerätes 40 befindet sich natürlich 5 Zwischen der Verlängerung 41 und dem Eindringwenigstens bis zum Schließen der Kupplung 50 körper 10 ist eine Kupplung 50 vorgesehen, die durch dauernd in Nullstellung), die Prüflast 60 aufgebracht das Kupplungsteil 13" in Form einer Muffe, durch und schließlich die Größe der Eindringtiefe des Ein- eine elastische Hülse 51, durch einen Klemmkörper in dringkörpers 10 am Meßgerät 40 abgelesen. Die Form einer Kugel 52 und durch eine Feder 53 gebildet Kupplung 50 kann in der in F i g. 1 bis 3 dargestellten ίο wird. Die Muffe 13" hat einen vollkommen zylineinfachsten Form aus einer beispielsweise manuell be- drischen Innenquerschnitt, wogegen der Außendurchtätigbaren radialen Schraube bestehen.. Weiterhin messer der elastischen Hülse 51 etwas kleiner ist als kann das Aufbringen von Vor- und Prüf last auf ver- der Innendurchmesser der Muffe 13', so daß zwischiedene Art, beispielsweise mit Gewichten, Federn, sehen diesen beiden Teilen unter normalen Bedingun-Handdruck, hydraulischem Druck od. dgl. erfolgen. 15 gen eine fast reibungslose Verschiebung stattfinden Bei der erfindungsgemäßen Ausführungsform wird kann. Das untere Ende der Hülse 51 ist in mehrere dies, wie aus F i g. 4 bis 7 ersichtlich, mittels Federn Sektoren, beispielsweise sechs, durch sechs Längseindurchgeführt. schnitte 5Γ unterteilt. Im Bereich dieses unteren Tei-Hierbei weist der Eindringkörper 10 die Form les weist die Hülse 51 innen eine Verjüngung 51" auf. einer sechseckigen Stange 11 auf, an deren unterem 20 In der Hülse 51 ist die Kugel 52 angeordnet, deren Ende der eigentliche Eindringkörper 10, beispiels- Durchmesser etwas kleiner als der Durchmesser des ^weise ein Brinell-, Rockwell- oder Vickers-Eindring- zylindrischen Teiles der Hülse 51, jedoch größer als körper, eingeschraubt ist. Die Stange 11 ist in ihrem der des verjüngten Teiles 51" ist, so daß, wenn die Kuoberen Teil als Brecher 13 ausgebildet, der etwa in gel 52 nach unten gedrückt wird, sie auf die Sektoren halber Höhe zwei oder mehrere Längskanäle 14 auf- 25 51" sowie auf die schrägen Ebenen wirkt und die weist und an seinem oberen inneren Ende mit einem Hülse 51 ausweitet sowie in der Muffe 13" verGewinde 13' zur Aufnahme eines im folgenden näher klemmt. Die Kugel 52 wird durch die Feder 53 erläuterten Kupplungsteils 13" versehen ist. Der Ein- (F i g. 6 und 7) in die Verjüngung 51" gedrückt. Sodringkörper 10 wird von einem im wesentlichen rohr- bald jedoch, wie in den F i g. 4 und 5 gezeigt ist, der förmigen und vertikal die gesamte Höhe des Gerätes 30 Teil 5" die Kugel 52 angehoben und die Feder 53 zuumfassenden Sondenkörper 70 geführt. Dieser besteht sammengedrückt hält, nehmen die Sektoren 51" auf aus einem unteren, mit einem oberen becherförmigen Grund ihrer Eigenelastizität eine vollkommen zylin-Teil 72 verbundenen rohrförmigen Körper 71. Der drische Form an, wodurch der Eindringkörper 10 Becher 72 ist am äußeren unteren Ende 73', am äuße- bzw. die Muffe 13" ohne Beeinflussung des Meßinren oberen Ende 73 sowie am inneren oberen Ende 35 strumentes 40 frei verschoben werden kann. 73" mit jeweils einem Gewinde versehen und weist im Das Gerät wird durch einen Druckkörper 82 eroberen Teil zwei oder mehrere vertikale Kanäle 72" gänzt, der durch einen gegebenenfalls aus zwei Teilen auf. Auf das äußere obere Ende 73 sind ein Ring 74 82' und 82" bestehenden Teleskopkörper gebildet ist und ein das Meßinstrument 40 tragender Deckel 75 und außen am Schaft 71 der Sonde 70 bzw. innen am aufgeschraubt. Außerhalb des Sondenkörpers 70 be- 40 Körper 80 verschieblich ist. Der Druckkörper 82 wird findet sich der rohrförmige Geräterahmen 80, der in- von der Feder 90 in herausgedrückter Stellung gehalnen drei Schultern 80', 80" und 80'" aufweist, die An- ten.

schlage für eine Feder 90 eines Druckkörpers 82, für Der Härteprüfer, der in der dargestellten Ausfüh-

eine Hilfsfeder3 und für Anschlagarme 4 eines Bü- rungsform gemäß F i g. 4 bis 7 als tragbares Gerät aus-

gels 5 bilden. ₄₅ gebildet ist, funktioniert folgendermaßen:

Der BügelS ist dasjenige Organ, das fast die ge- Die Probe 110 wird auf eine ausreichend stabile

samte Funktionsweise des Härteprüfers regelt. Er be- Auflage 111 gelegt und das Gerät mit dem Druckkör-

sitzt die Form eines Bechers, und sein Boden ist durch per 82 auf die Probe 110 aufgesetzt. Sodann wird der

zwei oder mehrere Speichen 14' gebildet, di& die ~ Körper 80 unter Kraftanwendung auf die Probe 110

Längskanäle 14 durchsetzen und das untere Ende 50 gedrückt, wobei zuerst die Feder 90 und dann die Fe-

einer Prüflastfeder 60 tragen. Die Speichen 14' sind der 3 zusammengedrückt werden. Der Druckkörper

durch eine Nabe 5' verbunden, auf der ein vertikales 82 hält die Probe 110 fest und schiebt sich in den Kör-

Teil 5" steht. Weiterhin weist der Bügel 5 die schon per 80 hinein, so daß auch die Sonde 70 hineingescho-

erwähnten zwei Arme 4 oder deren mehrere auf, die ben wird, drückt die Feder 3 zusammen und ermög-

die vertikalen Kanäle 72' radial durchsetzen. Auf das 55 licht die Auflage des Eindringkörpers 12 auf die

Gewinde 73" des Bechers 72 ist eine Kalotte 61 auf- Probe 110 mit dem ganzen Gewicht des Eindringkör-

geschraubt, die als Schulter für das obere Ende der pers 10 und der Muffe 13". Das Gewicht dieser Teile

Feder 60 dient und einen nach unten ragenden Fort- wird auf die Vorlast abgestimmt. In diesem Stadium

satz 62^aufweist, der das obere Ende des Kupplungs- ist die Vorlastphase (F i g. 5) durchgeführt, teils 13" und folglich des Eindringkörpers 10 führt. 60 Wenn der Körper 80 weiter hinabgedrückt und die

Der Eindringkörper 10 ist mit dem aus F i g. 5 bis 7 Federn 90 und 3 weiter zusammengedrückt werden,

ersichtlichen Meßinstrument 40 über die Verlange- setzt sich der Deckel 75 vom oberen Ende des Körpers

rung 41 verbunden. Das Meßinstrument 40 liegt in der 80 ab und der BügelS verschiebt sich einschließlich

Darstellung gemäß F i g. 4 vor der Kugel 40'. Die Ver- der Arme 4, der Speichen 14' der Nabe 5' und dem längerung 41 steht folglich mit der Kugel 40' in Ver- 65 Teil 5" nach unten, wobei diese Teile dem Körper 80

bindung. Diese ist zwischen den beiden Zwingen 75' mit Bezug auf den Eindringkörper 10-12,13" und mit

und 75" eingeschlossen und kann mit jedem beliebi- Bezug auf den Sondenkomplex 70-71-72-73 folgen,

gen mechanischen Meßinstrument, beispielsweise mit Diese Bewegung wird durch die Kanäle 14 und 72" er-

möglicht. Beim Hinunterschieben des Teiles 5" wird die Kugel 52 durch die Feder 53 in die Verjüngung 51" gedrückt und somit die elastische Hülse 51 ausgedehnt, die sich in der Muffe 13" verklemmt. In diesem Augenblick (Fig.6) werden der Eindringkörper 10-12, die Verlängerung 41 und das Fühlorgan 40' des Meßinstrumentes 40 des Gerätes fest miteinander verbunden, so daß das Gerät zur Aufnahme der Prüflast bereit ist; hierbei befindet sich das Meßinstrument 40 noch in Nullstellung, d. h. wurde automatisch in Nullstellung gebracht.

Wird der Körper 80 weiter nach unten auf die Probe 110 gedrückt, so verschiebt sich der Bügel 5 so. weit nach unten, bis die Speichen 14' auf das Ende der Kanäle 14 auftreffen. Bei weiterem Hinunterschieben des Körpers 80 lösen sich die Arme 4 von der Schulter

80'" ab, und die gesamte Kraft der Feder 60, die vorher vollständig von der Feder 3 gehalten wurde, wirkt auf den Eindringkörper 10-12. Da die Kraft der Feder 60 genau der Prüflast entspricht, wird auf diese Weise die Prüfkraft aufgebracht (F i g. 7).

Obwohl die Kupplung 50 zu einer äußerst sicheren und auch die relativ hohen axialen Beanspruchungen aushaltenden Blockierung zwischen Eindringkörper 10 und Verlängerung 41 führt, ist sie doch keiner besonderen Beanspruchung bzw. Belastung ausgesetzt und muß nur die passiven Widerstände des Meßinstrumentes 40, die gewöhnlich einige Gramm betragen, überwinden. Praktische Versuche haben eine fast absolute Leistungskonstanz des Gerätes gezeigt, wie sie mit den derzeit bekannten Geräten nicht erzielt werden konnte.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Nach dem Vorlastverfahren arbeitende Härteprüfer mit mechanischer Einrichtung zur selbsttätigen Nulleinstellung einer Meßuhr, wobei ein Druckstempel über eine Kupplung lösbar mit einem Eindringkörper verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß in den mit dem Eindringkörper (10) verbundenen, hohlzylindrisch ausgebildeten Kupplungsteil (13") eine außen zylindrische, innen in ihrem unteren Teil (51") konisch zulaufende elastische Hülse (51) gleitend gelagert ist und im Innern dieser Hülse (51) ein Klemmkörper (52) gegen eine Feder (53) verschiebbar gelagert ist, welcher nach Aufbringen der Vorlast in den unteren Teil (51") der Hülse (51) gleitet. .

2. Härteprüfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der untere Teil (51") der Hülse (51) mit Längseinschnitten (51') versehen ist und der Klemmkörper (52) als Kugel ausgebildet ist.