DE1573430A1 - Haertepruefer - Google Patents

Description

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8 MÜNCHEN 27 · 0». DGZ. 1966

MAUBRKIRCHERSTR^ ' TEL4ÖÖ626

Beloit-Eastern Corporation, Downingtown, Pennsylvania 19335, U.S.A.

HarteprUfer

Priorität: Vereinigte Staaten von Amerika Patentanmeldung vom 13. Dezember 1965, Serial No. 513,194

Die Erfindung betrifft im allgemeinen ein Gerät und ein Verfahren um die relative HSrte von Materialien zu messen, im besonderen betrifft die Erfindung ein Gerät und ein Verfahren um die relative Dichte von kontinuierlich aufgewickelten Papier« rollen, oder dergleichen, zu messen. Die relative Dichte von aufgewickelten Rollen steht in direkter Beziehung mit der Festigkeit zwischen jeder Lage der aufgewickelten Rolle» Darum ist das Gerät und das Verfahren zum Messen der relativen Dichte nützlich um die Festigkeit zwischen aufgerollten Lagen einer Papierrolle, oder dergleiche,. zu messen.

Bis zur Zeit war eines der meistgebrauchten Geräte zum Messen von aufgewickelten Papierrollen ein Stab oder Knüppel, im '■

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allgemeinen aus. Hartholz, welcher so von Hand geführt wurde, dass die Rollenoberfläche geritzt wurde. Der Bedienungsmann merkt sich sodann die Klangfarbe des erzeugten Tones sowie bis zu einem gewissen Grade den Schwingungstyp der durch die Berührung im Keulenstiel erzeugt wird. Oft wird die freie flache Hand und die Fingerspitzen derselben ungefähr 0,30 m (einen Fuss) von der Stelle an der die Rollenoberfläche angeschlagen werden soll, gegen die Rollenfläche gehalten. Auf diese Weise können bestimmte Schwingungen, welche im Papier durch das Anschlagen der Rolle erzeugt werden, gefühlsmässig erfasst werden, besonders die niedrigen, Frequenzen, welche schwer zu hören sind.

Das Keilverfahren ist schnell und einfach um relativ härtere oder weichere Flächen zu bestimmen, aber es hat keine absolute Härteskala. Ein behaltenes oder eingeprägtes Ton- oder Gefühlsempfinden einer Person ist schlecht von einer Rolle auf die nächste zu übertragen. Wenn ein Bedienungsmann das Hartholz-Keilverfahren anwendet um eine Rolle Papier zu prüfen, so dürfte er Schwierigkeiten haben, die richtigen Worte zu finden um das auszudrücken was er findet. Ausserdem kann es vorkommen, dass ein zweiter Bedienungsmann nicht mit dem Urteil des ersten einverstanden ist.

Es sind auch schon Penetrometer-Typ-Geräte gebraucht worden um die Härte einer Rolle numerisch zu bestimmen, aber ohne viel Erfolg. Im allgemeinen arbeiten diese Geräte nach einem Prinzip, welches ähnlich dem des Durometerprüfers ist, wo eine federgespannte Eindringkugel in den Stoff getrieben wird, bis eine

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grossflächige Bezugsfläche des Geräts die Stoffläche berührt, und ein weiteres Vordringen verhindert. Der Skalenwert einer Skalenlehre des Durometerprüfers zeigt die Distanz, welche die Eindringkugel im Stoff zurückgelegt hat. Um zu verhüten, dass das Material gekerbt wird oder dass sich Grübchen bilden, müssen diese Geräte Eindringkörper mit grossem Radius haben. Es muss auch, um bis zu einer genügend grossen Tiefe zu prüfen, damit der Effekt von einigen losen, Susseren Fetzen auf das Geringstmass zurückgeführt wird, eine grosse Kraft auf diese grosse Eindringkugel ausgeübt werden.

Eine grossflächige Bezugsfläche muss benutzt werden um diese Kraft auf der Stoffoberfläche zu bremsen. Darum entwickeln sich diese Geräte rasch aus der Klasse der "Hand gehaltenen" und "mit der Hand aufgebrachten", zu einer Art, welche mechanische Hebeoperationen verlangt. Die Zeit beeinflusst die Werte, welche von dieser Art Geräte aufgenommen werden. Je länger der Eindringkörper im Stoff gehalten wird, umso weicher wird der Härtewert, bedingt durch Kriechen und plastisches Fliesseri, welches unter der Eindringkugel stattfindet.

Noch eine Ändere Art Eindringgeräte wurde gebraucht um Messwerte an den Papierrollenenden zwischen den Schichten aufzunehmen. Diese Art Prüfgeräte benutzt einen mit einer Nadel besetzten Prüfkopf. Diese Art Prüfung muss zu den zerstörenden Prüfverfahren gezählt werden, denn die Prüfköpfe zerreissen oder

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schneiden die Blattenden unvermeidbar durch, was später zu einem möglichen Bandbruch führen kann. Der Härtezustand der Bandenden ist gewöhnlich verschieden, bedingt durch trockene Ränder, Längsschneider oder Schnell-Offsets, so dass er selten mit dem Rest der Rolle übereinstimmt.

Die Ultraschallprüfung wurde erwogen, und man versuchte sogar die Rollenhärte zu prüfen, aber sie versagte in drei Punkten. Im Bereich der Ultraschallfreguenzen ist der Schallwiderstand des Fapiers sehr nahe demjenigen von Luft. Deswegen wird es sehr schwierig die Energie eines Ultraschallsenders In eine Papierrolle zu strahlen, ohne dass der grosste Teil der Energie in die umgebende Luft streut. Zweitens ist die Dämpfung, oder der %-Gehalt der pro Distanz verlorengegangenen Energie bei diesen Frequenzen für Papier sehr hoch, und daraus ergibt sich, dass nur wenig Energie für.das Echo-zeichen (die Rückstrahlung)

Stellen in Papierrollen zu finden, so wie die Risse in Gusstücken

übrig¹] bleibt. Schliesslich sind die Hoffnungen, die harten

mit Ultraschall gefunden werden, unerfüllt geblieben, da die

harten Stellen im Papier üblicherweise allmählich zunehmende Stengel in eingewalzten Spannungszonen sind, und nicht annähernd

so diskontinuierlich sind als Luftüasen oder Risse in Gusstücken.

Es wurden zusätzlich Versuche gemacht die Tonfrequenzechos und

Widerhalle welche durch den Aufschlag auf die Rollenoberfläche verursacht werden zu empfangen und zu analysieren. Diese Art

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Untersuchung ist äusserst verworren und kompliziert. Ein Problem besteht darin, das Signal von fremden Raumgeräuschen zu trennen, und, wenn die Rolle dreht, von inneren Knarrgeräuschen und Geräuschen des Aufrollers zu trennen. Das andere Problem besteht darin, die komplizierte Schallwellenform zu analysieren, welche man bei besten Voraussetzungen erhält. .

Die oben erwähnte Prüfungsart darf nicht verwechselt werden mit Prüfverfahren, welchepie Fortpflanzungsgeschwindigkeit der Schallwelle im Papier messen und welche mit grossem Erfolg im Laboratorium angewendet wurden um auf den internen Druck zwischen den Lagen einer Papierrolle zu schliessen. Das Schallfortpflanzungsgeschwindigkeitsprüfverfahren begreift nicht die Untersuchung der Wellenform eines Echos, es verlangt das Messen des Zeitabschnitts/ vom Start einer Druckwelle, bedingt durch einen Anschlag, um zu einem oder mehreren spezifischen Punkten im Innern der Rolle zu gelangen; oder entlang eines der Enden. Ipmerhin sind verschiedene Rechenschritte erfordert um diese in Härtewerte umzuwandeln, und das Verfahren ist nicht brauchbar für einen tragbaren Härteprüfer. /-

Auch Rücksprunghärteprüfer wurden zur Härteprüfung verwendet

Doch der Rücksprung ist ein Mass für die Wiedergabe |uijd rieht für die Härte. Dieses Gerät benutzt eine Prüfmasse ^Fallgewicht) von ungefähr'0,4536 kg welche mit bemerkenswerter Gekschwinäig- . keit gegen die Rollenoberfläche geschleudert wird. Diie Anprallenergie genügt um das Papier 12,7 mm (% Zoll) tief zu beschädigen,

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Vorhergehende Berichte geben an, dass der Rücksprunghärteprüfer nur halb so empfindlich ist wie erforderlich um die Härteänderungen in einer bestimmten Papiersorte zu bestimmen.

Die Rücksprunghärteprüfer messen den Verlust des Moment-Energieinhaltes einer Prüfmasse indem das Verhältnis der Rücksprung-

höhe zur Ausgangsfallhöhe gemessen wird. Die Quadratwurzel dieses Verhältnisses ist bekannt als Koeffizient der Wiedergabe, welche 1 ist bei perfektem elastischem Aufprall und ο bei perfektem unelastischem Aufprall. Es wurde jedoch gefunden, dass der Rücksprung ein Mass für die Härte der Materialeigenschaft ist. Die beiden beziehen sich nur in einem beschränkten Bereich aufeinander wenn andere Eigenschaften konstant gehalten v/erden. Es gleicht dem Versuch, das spezifische Gewicht einer Flüssigkeit zu schätzen, indem man seine Viskosität misst. Bei festen Stoffen ist es nicht unbedingt der härteste Stoff, welcher den grössten Rücksprung aufweist. Zum Beispiel, im Falle eines dicken, harten Stücks gegerbten Leders, kann der Rücksprung sehr klein sein, während für eine Masse Naturkautschuk der Rücksprung 100% erreichen kann. Für die Papier.prüfung kann keine Korrelation zwischen Rücksprunghöhe und Härte aufgestellt werden, durch das Verhältnis der langen zu den kurzen Fasern welche in die Zusammensetzung des Papiers eingehen, und/oder den Feuchtigkeitsgehalt des Papiers.

Härteprüfer sind in der Papierindustrie besonders brauchbar um die mittlere Festigkeit zwischen den Schichten einer kontinuierlich aufgewickelten Rolle zu prüfen. Wenn die mittlere

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Festigkeit zu hoch ist, treten möglicherweise AnhSufungs- und Dünnstellen stellenweise im Papier auf der Rolle auf. Wenn andererseits die mittlere Festigkeit zu klein ist, Rönnen möglicherweise Überlappungen, Kriechfalten und Uber-'wicklungen auftreten. Darum ist es wünschenswert, ein Gerät zu entwickeln mit welchem die relative Festigkeit zwischen Papierschichten einer Rolle genau und schnell bestimmt werden kann, sodass die oben erwähnten Schwierigkeiten beseitigt werden können.

Deswegen ist einer der primSren Zwecke dieser Erfindung ein tragbares Gerät sowie ein Verfahren zu zeigen, zum genauen Bestimmen der relativen Härte von Stoffen bei welchen die bekannte Masse des Prüfkopfes eine konstant beschleunigte lineare Bewegung ausführt und somit mit einer bekannten kinetischen Energie auf die zu prüfende Materialol-erflache auffahrt, wobei die maximal negative Beschleunigung als Scheitelwert auf eine Skala übertragen wird.

Ein weiterer Zweck dieser Erfindung ist es einen tragbar an Härteprüfer zu zeigen, welcher über lange Zeiten zuverlSssic. und genau die Rollenstruktur einer Iapierrolle sowie die relative Festigkeit zwischen den Papierschichten einer kontinuirlich aufgewickelten Papierrolle messen kann, wobei der erhaltene Härtewert für einen relativ dicken Teil des Stoffes bezeichnend ist.

Das Gerät der vorliegenden Erfindung bestimmt die Härte durch Messen der maximalen Kraft, erzeugt durch den Zusainmenstoss eines speziell ausgebildeten Schlagbolzens, welcher sich mit

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einer bekannten Energie bewegt, zu der Zeit wo der Schlagbolzen mit dem zu prüfenden Objekt in Kontakt kommt. Diese Härteangabe , stimmt genau überein mit einigen einseitigeren Härteprüfverfahren, bei welchen das zu prüfende Objekt mit einem Hartholzkeil oder mit den Knöcheln angeschlagen wird.

Da der spezifische Kraftbetrag, welcher bei dem Zusammenstoss zwischen einem Schlagbolzen und einer Papierrolle entwickelt wird, von der Masse, der Geschwindigkeit und der Form der Kontaktfläche des Schlagbolzens abhängt, ist eine neue Reihe von Einheiten erfordert, um die Werte dieser Mengen su erfassen, die zum Gebrauch des Gerätes dieser Erfindung gewählt wurden. Zum Beispiel können diese Einheiten Rho genannt werden, nach dem griechischen Buchstaben Rho im Zusammenhang mit den mathematischen und physikalischen Symbolen für die Dichte, welche in vielen Fällen als Mass für die Härte betrachtet werden kann. Ein willkürlicher Zahlenbereich der Einheiten, wie auf einer metrischen Skala gezeigt wird, erstreckt sich von O bis 100, und ergibt Werte zwischen 3 und 25 für weiche Stoffrollen, und 70 und 100 für hartes oder stark gehärtetes Papier.

Der metrische Skalenwert des Gerätes ist in einem Zeitabschnitt von 1/1000 Sekunden gemessen und entspricht vollständig einem einseitigen "hart" oder "weich¹¹ Entscheid, welcher auf der Geschwindigkeit der sich in Bewegung befindenden Rolle beruht. Zum Beispiel, wenn das Gerät dieser Erfindung dazu dient. Gummi oder andere solche Materialien zu prüfen, so ist der metrische

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Skalenwert nicht direkt in einen Durometer- oder Plastometerwert umwandelbar, wegen der Geschwindigkeit, bei welcherdie Messungen gemacht wurden, und auch weil das vorliegende Gerät bis zu einer grösseren Tiefe misst.

Um einen Wert auf der Skala des Härteprüfers ablegen zu können, stellt man ihn so auf die Rolle, dass eine daran angebrachte Schuhplatte tangential zu der Rollenoberfläche steht, auf einer Linie, welche durch zwei Sehschlitze im Schuh läuft. Nachdem der Härteprüfer ausgerichtet ist, wird der Abzug mit der zu prüfenden Fläche betätigt, im Gehäuse des Geräts wird dadurch ein Mechanismus gespannt, und irgendein von früher im Messinstrument gebliebener Wert wird durch Betätigung eines Spezialschaltkreises aufgehoben. Nachdem der Abzug vollständig durchgezogen ist, wird der Mechanismus geschaltet und die Fläche der Rolle wird leicht angeblasen. Die maximale Kraft dieses Blasens wird elektronisch erfasst durch passende Wandleraggregate und erscheint sofort als metrischer Skalenwert. Der Abzug darf dann losgelassen werden. Der Wert bleibt im Messinstrument bis der Abzug wieder gezogen wird, so dass Zeit bleibt um den erhaltenen Wert abzulesen.

Der Härteprüfer kann auf beweglichen Papierrollen bis zu Geschwindigkeiten von 1.219 (m pro Minute) gebraucht werden ohne wesentlichen Verlust an Brauchbarkeit, es sei denn die Rolle ist exzentrisch oder sie schlägt in solchem Masse, dass es schwierig wird den Schuh in Kontakt mit der Rolle zu halten. Die Fähigkeit, eine sich bewegende Rolle zu prüfen, kann drei Eigenschaften

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des Gerätes zugeschrieben werden. Eine davon ist, dass die Prüfmasse/ oder Schlagbolzen, nicht mehr als ungefähr zwei Millisekunden Kontaktzeit mit der Rolle benötigt um den Wert abzunehmen. In dieser Zeit,werden nicht mehr als O,Q4O5 Meter Papier vorbeigelaufen sein bei einer Geschwindigkeit von 1,219 Meter pro Minute. Zweitens sorgt eine einzigartige, geradlinige Gliederanordnung welche die Prüfmasse führt dafür, dass sie sich senkrecht zu der Rollenoberfläche bewegt, so dass die Bewegungskomponenten der Rolle keine Susseren Kräfte zum Aufschlag hinzufügen. Schliesslich sind alle Gelenke, die zur Bewegung der Prflfmassenaufhängung gebraucht werden aus Polypropylenkunststoff, welcher eine Bewegung mit geringer Reibung ermöglicht, während er Schubkräften, welche von dem sich bewegenden Papier herkommen, widersteht und dies ohne Anschlag oder andere mechanischen Geräusche, welche den empfindlichen elektronischen Wandler stört Tantal. Die elektronischen Schaltungen des Härteprüfers werden von wiederaufladbaren Nickel-Cadmium Batterien gespeist, welche das Gerät mit einer einzigen Ladung während ungefähr 40 Stunden Dauerbetrieb speisen. Die Batterien können unbeschränkt oft über eine Schnellkontaktklemme von einem Lader welcher beim Härteprüfer einbegriffen sein kann wiederaufgeladen werden» Der Lader wird mit 115 Volt Wechselstrom betrieben und enthält ein Sicherungsgerät welches jeder Möglichkeit des Oberladens vorbeugt. Der Härteprüfer kann dauernd am Lader angeschlossen sein, auch wenn er nicht in Betrieb ist, um einen Start mit vollaufgeladenen Batterien zu sichern.

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Drei Betriebskontrollen für die elektronsiche Schaltung und die Wiederaufladeverbindung liegen an einerPlatte aus nichtrostendem Stahl, genau vor dem Abzug* Diese Kontrollen sind: Ein Aus-Ein-Schalter für die Batterien, mit dem Abzugfinger leicht zu erreichen, um den Prüfer auszuschalten, während er niedergesetzt wirdj ein Betriebsprüfschalter auf der gegenüberliegenden Seite des Abzugs. In der Prüfstellung verwandelt dieser Schalter die Skala in einen Voltmeter und gibt die Batteriespannung in %~Vollspannung an und ist eine kontrolle für die Nullpunkteinstellung des Härteprüfers. Die erforderte Nullpunktkontrolle wird nur gebraucht, wenn die Batteriespannung sich um einen wesentlichen Betrag geändert hat.

Andere Eigenschaften der elektronischen Schaltung sind die Stabilisation gegen die Kalibrierungsausdehnung, bedingt durch Änderungen der umgebenden Temperatur, eine Vorkehrung zur Kalibrierungseichung nachLabornormen, so dass die Skala eines jeden Ablesegerätes von einer Mehrzahl HSrteprüfern übereinanderstimmen, sowie vollständig gesicherte Schaltungen mit Silizium-Transistoren, auf vorgepressten Schaltungen aus Glas-Melamin von höchster Qualität.

Das Gehäuse des Härteprüfers ist aus hochschlagfestern Kunststoff gegossen und der geradlinige Bewegungs- oder Schlagbolzen Mechanismus ist entworfen um harten Betriebsbedingungen zu widerstehen. Das metallische Element welches auf die papierfläche aufschlägt, ist so gewählt, dass es keinen Eindruck hinterlässt und

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hochverschleissfest ist. Es muss jedoch darauf hingewiesen werden, dass laufendes Prüfen von einigen überzogenen Papiersorten begrenzt sein sollte, da irgendeine Art von Reibung Streifen im Papierüberzug verursachen kann.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher, beschrieben.

Andere Eigenschaften und Vorteile werden durch den neuen Aufbau dieser Erfindung leichter verwirklicht und die Verständlichkeit wird besser sein durch die folgende ausführliche Beschreibung wenn sie mit den beiliegenden Zeichnungen zusammen betrachtet wird.

Figur 1 ist eine Seitenansicht eines Härteprflfers welcher nach, den Prinzipien dieser Erfindung gebaut ist und wobei bestimmte Teile aus Obersichtlichkeitsgründen weggebrochensind.

Figur 2 ist eine Seitenansicht im Schnitt des unteren Teiles des Gehäuses nach Figur 1 und zeigt die relative Bewegung von bestimmten Teilen, wenn der Abzug des Härteprüfers gedrückt wird.

Figur 3 ist eine Seitenansicht im Schnitt des unteren Teiles des Gehäuses nach Figur 1 und zeigt die relative Bewegung von bestimmten Teilen zum Auslösen des Schlagbolzens im Gehäuse.

Figur 4 ist eine Seitenansicht und zeigt die Konstruktion eines Seitenbleches im Gehäuse aach Figur 1.

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Figur 5 ist eine Seitenansicht und zeigt das gegenüberliegende Seitenblech nach Figur 4.

Figur 6 ist eine Teilzeichnung eines Schalterbetätigungssatzes, welcher an dem Seitenblech nach Figur 5 befestigt ist.

Figur 7 zeigt den Schalterbetätigungssatz aach Figur 6 in einer ausgelösten Stellung.

Figur8 zeigt den Schalterbetätigungssatz nach Figur 6 zurück in seiner normalen, nicht ausgelösten Stellung.

Figur 9 ist ein Schnitt entlang der Linie IX-IX aus. Figur 4. Figur IO ist ein Schnitt entlang der Linie X-X nach Figur 9.

Figur 11 ist eine perspektivische Darstellung von Teilen des Mechanismuses in dem unteren Teil des Gehäuses nach Figur 1.

Figur 12 ist eine schematische Darstellung und zeigt ein Ver-. fahren um eine im wesentlichen lineare Bewegung von einem drehbar gelagerten Glied zu erhalten.

Figur 13 igt eine schematische Darstellung und zeigt ein anderes Verfahren um eine lineare Bewegung eines drehbar gelagerten Gliedes zu erhalten.

Figur 14 ist ein Schaltschema und zeigt die bevorzugte Schaltanordnung um die maximale negative Beschleunigung eines zweckraässigen Wandleraggregats zu messen.

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Figur 15 ist ein Schaltschema eines zweckraässigen Batterieladers, welcher an den Härteprüfer dieser Erfindung angeschlossen werden kann.

VerstSndlicherwÄise sollen die Referenznummern in den verschiedenen Ansichten der Zeichnungen dazu dienen, ähnliche Elemente oder Komponenten der vorliegenden Erfindung zu bezeichnen.

In Figur 1 ist der Härteprüfer mit dinem Voltmeter 10 versehen, welcher in einem oberen Gehäuse 11 angebracht ist, welches einen Teil des Härteprüfergehäuses bildet. In dem oberen Gehäuse 11 liegen ebenfalls alle elektronischen Komponenten, welche im allgemeinen mit der Referenznummer 12 bezeichnet sind. Ein Paar Nickel-Cadmium-Batterien 13 und 14 liegen ebenfalls im oberen Gehäuse 11, und sind in Reihe geschaltet, um ungefähr 25 Volt Glei strom für den elektronischen Schaltkreis des Härteprüfers zu liefern.

Der Härteprüfer ist mit einem Griff 16 versehen, welcher dem Bedienungsmann als Handgriff dient. Der Griff 16 ist am Härteprüfer zweckmässig mit den Schrauben 17 und 18 befestigt. Ein Abzug 19 ist beweglich am Handgriff (16) angebracht. Ein biegsames Schallstahlband (21) ist an einem überstehenden Teil (22) des Abzugs (19) mit einer Schraube (23) befestigt. Darum, wird, wenn der Abzug (19) in Pfeilrichtung (24) zum Handgriff (16) hin gedrückt wird, das biegsame Stahlband (21) von dem Abzug (19) bewegt um den Härteprüfermechanismus auszulösen.

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Der Härteprüfer hat ein unteres Gehäuse (26), welches am oberen Gehäuse (11) zweckmässig befestigt ist. Eine obere Platte (27) kann zwischen dem oberen Gehäuse (11) und dem unteren Gehäuse (26) angebracht werden, um ein Hauptträgerelement für den Handgriff (16) und den beweglichen Abzug (19) zu haben. Die obere Platte (27) gibt auch dem Mechanismus im unteren Gehäuse (26) einen Halt.

Ein Schalgbolzen (28) ist an einem Spezialmechanismus angeschlossen, welcher dem Bolzen eine grundsätzlich lineare Bewegung in Richtung des Doppelpfeiles (29) gibt. Der Bolzen (28) hat einen spezial geformten Bolzenkopf (31). Der Bolzenkopf (31) schlägt durch eine öffnung im Boden des Härteprüfers, so dass er auf die Oberfläche des eu prüfenden Materials aufschlägt, wenn der Abzug (19) gedrückt wird. Am Bolzen (28) ist ein Wandlerelement (32) angebraucht, welches die maximalen Beschleunigungskräfte misst. Das Wandlerelement (32) ist ein piezo-elektrisches Gerät, welches ein Spannungsleistungssignal proportional zu den dabei gemessenen Susseren Kräften erzeugt. Eine Leitung (33) ist an das Wanderelement (32) angeschlossen, um den Signalimpuls in den Eingang des elektroniechen Kreises (12) weiterzugeben. Die Leitung (33) ist vorzugsweise ein zweckmässiges koaxiales Kabel, so dass ein Minimum an Verlusten zwischen den Abnehmer (32) und. dem Eingangskreis des Härteprüfers auftritt.

Der Schlagbolzen (28) ist zum Erzeugen der Bewegung mit einem <■/ Paar Gelenke (36) und (37) verbunden. Die Bindeglieder (36) und

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(37) sind mit dem Bolzen (28) durch Gelenke (38) resp. (39) verbunden. Ein Bindeglied (41) ist hängend an einer Nabe (42) angebracht, welche an der oberen Platte (27) befestigt ist. Ein Gelenk (43) ist zwischen dem Bindeglied (41) und der Nabe (42) befestigt. Ausserdem sind ein Paar Gelenke (44) und (45) zwischen dem hängenden Glied (41) und den Gliedern (46) und (47) befestigt. Am Glied (37) ist ein Element (46) eines dreiteiligen Gliedes (47) festgemacht. Ein zweites Glied (48) befindet sich zwischen dem Glied (46) and einem feststehenden Glied (49), welches an der Bodenfläche des Gehäuses (26) festgemacht ist. Das Element (46) des Gliedes (47) kann vorzugsweise verstellbar an das Glied (37) befestigt werden, so dass die Linearität der Bewegung vom Bolzen (28) nachgestellt werden kann.

Der Bolzen (28), die Bindeglieder (36) und (37) und das hängende Glied (41), sowie die Nabe (42) sind vorzugsweise ein einheitlich gegossenes Aggregat. Der Bolzen (28), die Glieder (36, 37, 41) und die Nabe (42) sind vorzugsweise aus gegossenem Epoxy-Material, und die Gelenke (38, 39, 43, 44 und 45) sind vorzugsweise Polypropylen-Gelenke, welche während dem Giessen an den Gliedern festgemacht werden.

Das biegsame Stahlband 21 ist an einer Rolle 51 befestigt welche ihrerseits an einer Welle .52 zwecks Rotation befestigt ist. An der Welle 52 ist ebenfalls eine ander« Rolle befestigt, welche in Figur 1 nicht sichtbar ist. Die Rolle 53 ist über ein biegsames Stahlband 56 mit einer Rolle verbunden. Darum rotiert Rolle

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51 wenn der Abzug 19 gedrückt wird und mit der Welle 52 dreht sich auch die Rolle 54 um eine Welle 57, weil das Stahlband 56 auf der Rolle 53 aufgewickelt ist.

Da die Rolle 54 auf der Welle 57 dreht, dreht auch ein Nocken auf der Welle 57. Eine Rolle 59 welche ihrerseits an einem Arm 61 befestigt ist, rollt auf der Fläche des Nockens 5€ so, dass sie das Ende des Armes 61 in die Höhe hebt. Wie aus Figur 1

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ersichtlich, ist der Arm 61 mit Welle 52 drehbar verbunden. Am Arm 61 sitzt ebenfalls ein Riegel (62) welcher um einen Stift (63) drehbar ist» Der Riegel (62) greift in einen Riegelhalter (64), welcher seinerseits am Bolzen (28) fest ist* Daher wird, wenn der Arm (61) durch dir Nocke (58) gehoben wird, der Riegel (62) seinerseits den Bolzen (28) aufheben.

So wie die Rolle 54 weiter rotiert, verfolgt die Rolle 59 die Kurvenform des Nockens (58) und hebt den Bolzen (28) an. Die Nocke (58) ist jedoch mit einer Fläche (58a) versehen, welche es dem Roller (59) erlaubt, weiterzurollen, ohne den Bolzen (28) weiterzuheben. Daher ist die maximale Hohe um die der Bolzen (28) gehoben werden kann, durch den Abstand zwischen der die Fläche (58a) und die Welle {57) bestimmt. Weiterhin ermöglicht die kreisförmige Fläche (58a) es, den Bolzen (28) zu stabilisieren, bevor er ausgelöst wird um einen Härtewert zu messen.

Wenn der Bolzen (28) am Ende seiner Aufwärtsbewegung angelangt ist, wird der Riegel (62) durch einen wegstehenden Finger (6.6) ausgelöst welcher an der Well© (57) festsitzt um sich mit ihr zu

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drehen. Der Finger 66 ist gekerbt um die Rolle 59 zu umgeben. Darum wird, wenn der Teil 66a des Fingers 66 mit dem Ende 62a des Riegels 62 in Berührung kommt, der Riegel 62 um den Stift 63 drehen und den Riegelhalter 64 loslassen. Dies verursacht, dass der Bolzen 28 sich in Pfeilrichtung mit einer im wesentlichen geradlinigen Bewegung nach unten bewegt.

Der primäre Anteil der nach unten gerichteten Kraft, welche auf den Bolzen 28 wirkt, wird durch eine Feder 67 erzeugt. Die Feder 67 ist mit einem Ende an einer Nabe 68 festgemacht, welche ihrerseits an einem zweckmässigen Rahmen in dem unteren Gehäuse 26 befestigt ist. Das andere Ende der Feder 67 ist am Bolzen befestigt. Die Feder 67 arbeitet hauptsächlich als Blattfeder. Das heisst, wenn der Bolzen 28 angehoben wird, biegt, sich die Feder 67 zwischen ihren: beiden Enden durch. Darum wird, wenn der Bolzen 28 aus seiner höchsten Stellung ausgelöst wird, die Feder 67 den Bolzen 28 nach unten zwingen, um auf die zu prüfende Fläche aufzuschlagen. Es versteht sich, dass die Grosse der Hasse des Bolzens 28 und die Beträge der daran angreifenden Kräfte bekannt sein werden. Darum kann, wenn der Bolzen 28 mit einer bekannten kinetischen Energie auf das zu prüfende Material aufschlägt, das Ausgangssignal des Wandlerelements 32 in eine maximale negative Beschleunigung umgewandelt werden.

Um den Auslösemechanismus und die Gliederanordnung zur linearen Bewegung besser zu verstehen, wird auf Figur 2 und 3 hingewiesen. Wie oben erwähnt, dreht die Welle 57 dadurch dass das Stahlband

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56 sich in Pfeilrichtung 70 bewegt, wenn der Abzug 19 durchgedrückt wird. Dadurch bewegt sich der Nocken 58 in einer Winkelrichtung welche durch den Pfeil 71 angezeigt wird. Da der Finger 66 auch mit der Welle 57 verbunden ist, bewegt er sich in eine durch den Pfeil 72 angegebenen Winkelrichtung. Ausserdem bewirkt die Rolle 59 in Berührung mit Nocke 58, dass sich der Arm 61 entsprechend nach oben bewegt, wie der Pfeil 73 andeutet. Man sieht dass durch diese Kette von Ereignissen derjBolzen 28 in Pfeilrichtung 29 gehoben wird.

Der Bolzen 28, das hängende Glied 41, und die Glieder 36 und 37 bilden die Seiten eines Parallelogrammes. Das dreiteilige Glied 47 ist mit einem seiner Enden am Glied 37 und mit dem anderen Ende am feststehenden Gli^d 49 befestigt. Das dreiteilige Glied 47 halt das hängende Glied 41 in einer grundsätzlich von der Nabe 42 aus nach, unten gerichteten unveränderlichen Stellung. Da der Bolzen 28 im Parallelogramm gegenüber dem Glied 41 liegt, wird der Bolzen 28 in grundsätzlich paralleler Richtung mit dem hängenden Glied 41 gehalten. Dieser Vorgang bewirkt, dass sich der Bolzen 28grundsätzlich geradlinig auf die Fläche des zu prüfenden Materials hinbewegt.

Wie Figur 3 zeigt, bewegt sich der Bolzenkopf 31 durch eine öffnung 76 im Boden des Gehäuses 26. Ein Schuh 77 ist am Boden des Gehäuses 26 mit Hilfe einer Mehrzahl von Schrauben 78 angebracht. In der Schuhplatte 77 ist eine Öffnung 79 welche genau auf die Öffnung 76 ausgerichtet ist. Die Schuhplatte 77 steht

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auf beiden Seiten des Härteprüfers über. Eine öffnung ist auf jeder Seite des überstehenden Teiles der Bodenplatte angebracht, ' um das Ausrichten des Härteprüfers auf der runden fläche der Rolle zu erleichtern.

Figur 4 zeigt eine Seitenansicht einer Tragseitenwand 81, welche im unteren Gehäuse 26 angebracht ist. Die Welle 52 erstreckt sich durch die Seitenwand 81, und durch die gegenüberliegende Seitenwand (nicht sichtbar) und ist an diesen mit den Ringen 82 und 83 befestigt. Die Welle 57 steht ebenfalls aus der Seitenwand 81 heraus, und ist in einer gegenüberliegenden nicht sichtbaren Seitenwand befestigt. Die Welle 57 hat einen an ihr festgemachten Ring 85. Ein Haken 86 ist am Ring 85 und an der Welle 57 festgemacht um mit dieser in Pfeilrichtung 87 zu drehen. Wie oben er-, wähnt, dreht die Welle 57 einen Nocken, welche ihrerseits den Schlagbolzen 28 anhebt, wenn der Abzug 19 gedrückt wird. Eine Rückführfeder 88 ist mit dem Haken 86 und einer ortsfesten Schraube 89 verbunden welche in der Seitenwand 81 befestigt ist. Die Feder 88 bringt die Welle 57 in ihre neutrale Stellung zurück, wenn der Abzug 19 losgelassen wird.

Figur 5 ist eine Seitenansicht der linken Seite des Härteprüfers und zeigt die Seitenwand 91. Ein Schalterbetätiger 92 ist an der Welle 57 angebracht und dreht sich mit ihr. Der Schalterbetätiger 92 hat eine in L-Fonn gebogene Klammer 93, welche mittels einer Schraube 94 an ihm befestigt ist. Die Klammer 93 ist in dem Teil 95 biegsam, wodurch die Klammer 93 sich durchbiegen wird,

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■ wenn die Klammer 93 einen Schalthebel 96 berühren wird. Ein . elektrischer Schalter 97 ist mit zwei Schrauben 98 und 99 an der Seitenwand 91 angebracht«, Ein Isolator 100 ist zwischen der Seitenwand 91 und dem Schalter 97 angebracht, um der Möglichkeit vorzubeugen,dass die Enden des Schalters 97 mit der Seitenwand 91 kurzgeschlossen werden. Ein Anschluss 102 ist an der Oberplatte 27 angebracht um die elektrischen: Anschlüsse des Härteprüfers aufzunehmen.

Durch den Schalter 97 wird der elektronische Schaltkreis des Härteprüfers eingeschaltet, wenn der Abzug 19 betätigt wird. Der Schalter 97 soll jedoch den elektronischen Schaltkreis des Härteprüfers nicht ausschalten, wenn der Abzug 19 losgelassen wird. Hierfür muss ein spezielles Schalterbetätigüngsgerät angewendet werden.

Mit Hilfe der Figuren 6, 7 und 8 wird der Schalterbetätiger 92 und die Klammer 93 besser zu verstehen sein. Wenn der Abzug 19 betätigt wird, dreht der Schalterbetätiger 92 um die Welle 57, bis die Klammer 93 den Schalthebel 96 des Schalters 97 berührt. Die Stellung der Klammer 93 bezogen auf den Schalthebel 96 ist

so, dass, während der Betätiger 92 um einen Winkel A dreht, die Schalterkontakte geschlossen sind. Dadurch wird der elektronische ; Kreis des Härteprüfers in Bereitschaft gesetzt um das Scheitelsignal vom Wandlerelement 32 zu messen.

Nachdem die Klammer 93 sich am Schalterhebel 96 vorbeibewegt " hat, wird der Betätiger 92 weiterdrehen, da der Abzug 19 eben

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durchgezogen wird. Nachdem der Schlagbolzen 28 ausgelöst worden ■ ist um ein Ausgangssignal vom Wandlerelement 32 zu erzeugen, wird der Abzug losgelassen wobei der Betätiger 92 in Richtung des Pfeiles 102, Figur 8 dreht. Der Schalthebel 96 des Schalters ist starr genug um die L-f8rmige Klammer 93 in dem Teil 95 zu biegen, siehe Figur 8. Deswegen schaltet der Schalter 97 den elektronischen Schaltkreis des Härteprüfers nicht ab, wenn der Abzug 19 losgelassen wird.

Figur 9 ist die Vorderansicht des Schnittes IX-IX durch den Härteprüfer aus Figur 4. Die Welle 52 hat zwei Lager 105 und 106, welche die Seitenwände 81 und 91 durchstossen. Ähnlich hat die Welle 57 zwei Lager 107 und 108, welche durch die Seitenwände 81 und 91 stossen. Die Rolle 59 ist auf einer exzentrischen Welle 109 gelagert. Die exzentrische Welle 109 dient zur Einstellung der Rolle 59 um eine optimale Leistung des Härteprüfers zu erreichen.

Aus Figur 9 ersieht man ebenfalls, dass das dreiteilige Glied

47 auf beiden Seiten des Gliedes 37 liegt, was durch die Teile

48 und 48* angedeutet wird.

Die Seitenwände 81 und 91 sind an der Qberplatte 27 mit Befestigungsschrauben 111 und 112 festgemacht. Ausserdem sind die Seitenwände 81 und 91 an der Schuhplatte 77 mit Befestigungsschrauben 78 festgemacht. Deswegen bildet der Zusammenbau der Seitenwände 81 und 91, der Ober- und Unterplatte 27 und 77, ein

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starres Gehäuse für den Mechanismus des Härteprüfers. In der bevorzugten Anordnung dieser Erfindung werden die Seitenwände 81 und 91 im unteren Gehäuse 26 gezeigt. Dies ist jedoch nicht im einschränkenden Sinn zu deuten. Die Seitenwände 81 und 91 können wenn erwünscht die Aussenseiten eines unteren Gehäuses bilden.

Wie Figuren 1, 2 und 3 zeigen, ist Arm 61 ein U-förmiges Glied,

52

dessen ausgestreckten Armteile auf der Welle/gelagert sind. Deswegen drehen die ausgestreckten Armteile 61a und 61b auf der Welle 52 wie Figur 9 zeigt. Der ausgestreckte Armteil 61a dreht um das Lager 113 während der ausgestreckte Armteil 61b um den Zapfen 114 dreht.

Da die Lager 105 und 106 die Lager 113 und 114 berühren, hindern sie die Armteile 61a und Gib des Armes 61 daran, sich axial auf der Welle 52 zu verschieben.

Figur 10 ist ein Schnitt entlang der Linie X-X aus Figur 9. Eine Schraube 116 erstreckt sich durch das Ende des U-förmigen Armes 61 und ist mit der exzentrischen Welle 109 verbunden. Die Schraube 116 ist mit einem Ende einer Spannfeder 117 verbunden, welche mit ihrem anderen Ende an einer Klammer 118 festgemacht ist. Die . Spannfeder 117 dient dazu, den Arm 61 in seine neutrale Stellung zurückzubringen, nachdem der Abzug 19 losgelassen wurde. Ausserdem verhindert die Feder 117 jedes Anschlagen zwischen der Rolle 59 und dem Nocken 58.

Eine gewundene Biegefeder 119 steckt über dem Stift 63 und dient dazu den Riegel 62 in die Richtung zu drücken, dass er vom

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Riegelhalter 64 aus Figur 1 erfasst wird.

Das ortsfeste Glied 49 des dreiteiligen Gliedes 47 ist am unteren Teil 121 der Seitenwand 91 mit einer Mutter 122 und einem Bolzen 123 festgemacht. Die Mutter 122 und der Bolzen 123 halten die Klammer 118 in einer festgelegten Stellung um das Ende der Feder 117 aufzunehmen.

Figur 11 ist eine perspektivische Ansicht der Seitenwände 81 und 91, und des dazwischen liegenden Triebwerkes des Härteprüfers. Die exzentrische Welle 109 sitzt mit ihren Enden in den ausgestreckten Armteilen des Armes 61. Darum wird, wenn die Rolle von dem Nocken 58 aufwärts gezwungen wird, auch der Arm 61 über die Welle 52 gehoben. Wie oben erwähnt, wird durch die Aufwärtsbewegung des Armes 61 der Riegel 62, gehoben welcher seinerseits den Schlagbolzen 28 in eine festgelegte Stellung hebt. Wenn die festgelegte Stellung erreicht wird löst der Finger 66 den Riegel 62 wodurch der Schlagbolzen 28 veranlasst wird mit einer bekannten kinetischen Energie gegen die Fläche des zu prüfenden Materials zu schlagen.

Um den Gliedermechanismus welcher gebraucht wird um eine wesentlich geradlinig ausgerichtete Bewegung des Schlagbolzens 28 zu erhalten besser zu verstehen, bezieht man sich auf Figur 12. Das untere Ende des hängenden Gliedes 41 ist am Glied 37 mittels des Gelenkes 45 festgemacht, so dass es sich biegsam bewegen kann. Ähnlich ist das Glied 36 an einem Zwischenteil des hängenden Gliedes 41 mittels des Gelenkes 44 festgemacht. Wenn

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der Schlagbolzen 28 ober- bderjunterhalb seiner neutralen Stellung bewegt wird, welche in ausgezogenen Strichen gezeichnet ist,

41
versucht das hängende Glied/sich über das Gelenk 43 zu bewegen.

Hingegen hindert das dreiteilige Glied 47, welches zwischen dem unteren Glied 37 und dem ortsfesten Glied 49 festgemacht ist das hängende Glied 41 daran, sich um einen beträchtlichen Betrag zu bewegen. Des^wegen wird die Bewegung des Schlagbolzens 28 zu einer im wesentlichen geradlinigen Bahn, parallel zum hängenden Glied 41. Es versteht sich hingegen, dass die geradlinige Bewegung des Bolzens 28 nur innerhalb bestimmter Bewegungsgrenzen der Glieder 36 und 37 erhalten wird. Wenn die Glieder 36 und 37 sich um einen beträchtlichen Betrag um die Gelenke 44 und 45 drehen, so wird der Schlagbolzen 28 eine bogenförmige Bewegungskomponente erfahren. Deswegen kann durch den Gebrauch des dreiteiligen Gliedes 47 und durch Begrenzen des zu gebrauchenden Bewegungsintervalls des Schlagbolzens 28, eine im wesentlichen geradlinige Bewegung mit der Gliederanordnung welche in Figur 12 gezeigt wird erzeugt werden.

Ein abgeänderter Gliedermechanismus zeigt Figur 13. Das dreiteilige Glied 47 ist entfernt, und das hängende Glied 41 wird in einer im wesentlichen starren Bedingung gegen eine Wandfläche 125 gehalten. Die starre Wandfläche 125 hat die gleiche Aufgabe wie das dreiteilige Glied 47, welche darin besteht, das hängende Glied 41 während der Bewegung des Schlagbolzens 28 in einer im wesentlichen festen Stellung zu halten.

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Obwohl nur zwei Ausführungen von Gliedermechanismen um eine im wesentlichen geradlinige Bewegung zu erzeugen gezeigt wurden, ist das nicht im einschränkenden Sinn zu deuten. Ähnliche in Parallelogrammform angeordnete Gliedermechanismen können gebraucht werden.

Figur 14 zeigt schematisch den elektronischen Schaltungsaufbau welcher im Härteprüfer angewendet wird. Der vom Wandlerelemant 32 erzeugte Impuls beim Auf sch]a g des Schlagbolzens 28 auf die Fläche des zu prüfenden Materials, ein Impuls negativer Spannung wird erzeugt, gibt die Geschwindigkeitsverminderung des Schlagbolzens 28 während des Aufschlages wieder. Das vom Wandlerelement

32 erzeugte negative Signal wird durch das konzentrische Kabel

33 auf den Eingangskreis 130 übertragen. Das koaxiale Kabel 33 ist vorzugshalber ein geräuscharmes konzentrisches Kabel welche lösbar mit der Eingangsbüchse 131 verbunden ist. Der Eingangskreis 130 besteht aus zwei Kondensatoren 132 und 133 welche parallel geschaltet eind. Die Kondensatoren 132 und 133 sind so gewählt, dass sie den Gesamtkapazitätswert haben, welcher zur Temperatur- und Frequenzstabilisierung des Wandlarelements 32 notwendig ist. Die Gesamtkapazität der Kondensatoren 132 und 133 kann z.B. 700 Picofarad betragen.

Der negative Impuls welcher in dem Eingangskreis 130 entwickelt wird, wird durch einen Gleichstrom-Koppelkondensator 134 in die Torschaltung eines Feldsteuerungstransistors 135 gegeben. Der Transistor 135 arbeitet zusammen mit einem Transistor 136 und

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beide bilden zusammen eine Gleichstromquelle von Folgestrom. Das heisst, der Transistor 135 wirkt als Stromfolger mit Gleichstromregelung mit Hilfe des Nebenschlusstransistors 136.

Die Vorspannung am Eingang vom Transistor 135 ist aufgebaut von dem Spannungsverteilernetz, bestehend aus den Widerständen 138 und 139. Das Quellenelement von Transistor 135 ist durch die Referenznummer 140 angegeben, welche mit dem Kollektor von. Transistor 136 verbunden ist.

Der Ausgang der Transistoren 135 und 136 geht zurück zum Eingang des Transistors 135 mittels einer Widerstand/Kondensatorkombination, bestehend aus den Widerständen 14.1 und 142 sowie Kondensator 143. Die Kombination der Widerstände 141 und 142 und des Kondensators 143 ist gewShlt um eine Rückkoppelung zum Eingang des Transistors 145 zu verhindern. Wenn das geschieht so . wirkt sich der Rückkopplungsimpuls so aus, dass er die Eingangsimpedanz der ersten Verstärkerstufe bis auf ungefähr lOOO Megaohm steigert. Weiterhin hilft der Widerstand 142, jegliche Schwingungen zu dämpfen, welche anfallen mögen, wenn der Kreis der erstenrVerstärkerstufe seinen normalen Betriebspunkt sucht, nachdem Leistung eingegeben wurde.

In der bevorzugten Darstellung der vorliegenden Erfindung fällt in der ersten Verstärkerstufe, welche aus den Transistoren 135 und 136 besteht, ein Spannungsgewinn von ungefähr 0,99 an. Weiterhin arbeitet die erste Verstärkerstufe so, dass der darin ge-

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gebene Eingangsimpuls nicht in seinen Ausgang zurückkehrt. Deswegen wird ein negativer Impuls durch einen Gleichstromkopplungskondensator 144 zu der Basiselektrode des Transistors 146 gegeben. .

Eine Mehrzahl von Widerständen 147, 148, 149 und 150 dient als Spannungsvertexlernetz um den Transistor 146 als konventionellen Verstärker vorzuspannen. Der Widerstand 149 ist regelbar und sein Kontaktarm ist mit dem Kondensator 144 verbunden. Der regelbare Widerstand 149 ist vorzugsweise ein 20-Windungen starker Potentiometer welcher als Verstärkungsregler für den Transistor 146 gebraucht wird. Der Widerstand 148 dient gleichfalls als Rückkopplungswiderstand um die Verstärkung des Transistors 146 gegen jegliche Änderungen der Speisespannung zu stabilisieren.

Das Ausgangssignal von Transistor 146 wird durch einen Gleichstrcjnkoppelkondensator 152 zur Basis eines Transistors 153 gegeben. Der Transistor 153 arbeitet als Nachlaufemitter. Ein Paar Widerstände 154 und 155 sind mit der Basis von Transistor 153 verbunden und dienen dazu den Transistor 153 vorzuspannen. Das Ausgangssignal des Transistors 153 wird durch einen Emitterwiderstand 156 entwickelt, welcher seinerseits über einen Kondensator 157 geerdet ist. Der Nachlaufemitter 153 erfasst die ihm eingegebene Impulsspitze und gibt diese Scheitelspannung durch den Kondensator 157.

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Wie oben angegeben wurde, vermittelt das Zähleranzeigesystem des Härteprüfers ein kontinuierlic hes Ablesen nachdem die Härte des Materials geprüft wurde. Deswegen wird der kürzzeitige Impuls vom Wandlerelement 32 verstärkt und durch den Nachlaufenitter 153 ' und den Kondensator 157 wird ein im wesentlichen kontinuierlicher Spannungszustand' vermittelt um das kontinuierliche Zähleranzeigesystem des Härteprüfers zu betätigen. Solange das dem Transistor 153 eingegebene Signal positiv ist, wird der Strom durch Transistor 153 so flieseen, dass der Kondensator 157 in einer positiven Richtung aufgeladen vird. Wenn das vom Transistor 153 entwickelte Signal seinen Scheitelwert erreicht, wird der Kondensator 157 proportional geladen sein, wenn der Strom der durch TBfcansistor 153 fliesst, abzunehmen geneigt ist,, wird die Ladung des Kondensators 157 auf dem Spitzenwert bleiben, welcher vom Transistor 153 wahrgenommen wurde.

Der Gleichstromkoppelkondensator 157 gibt in die Eingangselektrode eines Feldsteuerungstransistors 158. Ein Transistor 159 ist dem ,

^Transistor 158 nebengeschaltet in wesentlich gleicher Art wie die Transistoren 135 und 136. Die Transistoren 158 und 159 hingegen arbeiten als Gleichstromverstärker ohne Rückkopplungskreis zur Eingangselektrode des Transistors 158. Transistor 158 ist ein Stromfolger, und Transistor 159 dient dazu, dessen Stromfluss zu einem konstanten Wert zu regeln. Die Schaltung der Transistoren .158 und 159 erstrebt eine Verringerung des Fehlers zwischen der Torspannung und der Ausgangsspannung des Transistors 158.

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Ein Belastungswiderstand 161 ist mit der Kollektorelektrode der Transistoren 158 und 159 verbunden und ein Vorspannwiderstand 162 ist mit der Basiselektrode von Transistor 159 verbunden. Ein Widerstand 163 ist mit einem seiner Enden an die Torelektrode von Transistor 158 und mit seinem anderen Ende an Schalter 164 angeschlossen-.

Das Ausgangssignal von Transistor 158 und 159 wird in einen Voltmeter 165 gegeben, Ober einen Vorschaltwiderstand 166 welcher mit einem Gleitkontakt 167 eines Prüfschalters 168 in Reihe geschaltet ist. Der Strom durch Voltmeter 165 geht durch einen anderen Gleitkontakt 169 des Prüfschalters 168 und zu einem Nullpunkteinstellpotentiometer 170. Der Nullpunkteinstellpotentiometer ist vorgesehen um eine versetzte Spannung auf die Minusader des Voltmeters 165 zu geben, um die Betriebsvorspannurig des Voltmeterkreises zu kompensieren, so dass das Messgerät Null anzeigt, wenn kein Signal wahrgenommen wurde.

Schalter 164 ist ähnlich dem Schalter 97 aus Figur 5. Darum ist, um die Spannung des Kondensators 157 zu entladen, bevor man eine neue Ablesung vom Härteprüfer erhält, ein Entladungsweg zur Erde vorgesehen über den Widerstand 163 und den Schalter 164 mittels einer Leitung 172. In der bevorzugten Darstellung der vorliegenden Erfindung beträgt die Geschwindigkeit, mit der der Kondensator 157 entladen wird, annähernd 1/30 Sekunde.

Ein Kondensator 173 ist zwischen die positive Leitung 174 und die Erde geschaltet und dient dazu, vorübergehende Signale welche

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im Härteprüferschaltkreis auftreten können zu sieben, Das Potentiometer 17O- ist auch an die positive Linie 174 über einen Festwiderstand 176 angeschlossen.

Ein Paar Widerstände 177 und 178 sind mit einem Knotenpunkt

179 verbunden, welcher seinerseits an einem Ein-Aus-Schalter

180 liegt. Am Ein-Aus-Schalter 180 liegt ebenfalls eine Stromquelle 182 deren negatives Potential an die Erde angeschlossen ist. Wie oben angedeutet besteht die Stromquelle 182 vorzugshalber aus einem Paar NicketCadmium-Batterien.

Wenn der Prüfschalter 168 in der gestrichelten Stellung steht, ist der Widerstand 178 mit einem Festwiderstand 185 in Reihe geschaltet. Der Widerstand 185 ist gewählt um einen Bereichsendwert anzugeben, wenn die Batterien der Stromquellen vollständig geladen sind. Eine Buchse 186 liegt an der einen Klemme des Ein-Aus-Schalters 180 und an dem positiven Pol der Stromquelle 182. Der Anschluss vom Batterieladegerät zur Buchse 186 ' ist so, dass die Batterien unabhängig von der Stellung des Schalters 18O'aufgeladen werden.

Figur 15 zeigt schematisch die Schaltung eines Batterieladegeräts welches im Zusammenhang mit dem HärteprOfer der vorliegenden Erfindung gebraucht wird. Das Batterieladegerät ist mit einem Transformator 190 versehen, dessen Primärspule über einen Stecker 191 an einer Wechselstromquelle liegt. Die Se- -, kundärspuIe des Transformators 190 liegt an den Wechselstromklemmen eines Brückengleichrichters 192. Ein Paar Schutzwider-

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stände 193 und 194 sind zwischen der Sekundä'rspule des Transformators 190 und dem Brückengleichrichter 192 in Reihe geschaltet. Der Gleichstromausgang der Brückenschaltung 192 wird über ein Paar Leitungen 196 und 197 entwickelt, welche ihrerseits mittels eines zweckmässigen Kabels 198 and die Buchse 186 aus Figur 14 angeschlossen sind.

Eine Zener-diode 199 liegt zwischen den Leitungen 196 und 197 und dient dazu den Ausgang des Brückenglexchrichters 192 auf näherungsweise 27,5 Volt zu regeln. Obschon es nicht angedeutet wird, können zweckmässige Sicherungen in der Schaltanordnung des Batterieladegerätes aus Figur 15 angebracht werden.

Zusammenfassend zeigt die vorliegende Erfindung ein zuverlässiges Gerät um die relative Härte von Materialien zu messen. Der Schlagbolzen 28 hat eine bekannte kinetische Energie und wird gegen die Fläche des zu prüfenden Materials geschleudert. In dem ScHagbolzen 28 befindet sich das Wandlerelement 32, welches ein im wesentlichen geräuschfreies Impulssignal erzeugt. Die Scheitelspannungsamplitude des Impulssignals ist ein Mass für die maximal negative Beschleunigung, mit welcher der Schlagbolzen 28 die FlSche des zu prüfenden Materials berührt» Das Impulssignal wird in einen Verstärker gegeben in welchem das Signal verstärkt wird und anschliessend zum Erzeugen eines Gleichstromsignals gebraucht wird, welches eine Amplitude hat, die der Scheitelamplitude des Impulssignals proportional ist. Das Gleichstromsignal wird in ein zweckmässiges Ablesegerät gegeben, so zum Beispiel

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dem Voltmeter 10, um eine Angabe über die relative Härte des zu prüfenden Materials abzugeben. Der Verstärkerkreis, einschliesslich des Voltmeters 10, ist mit einem Kreis versehen, welcher den Messwert so lange beibehält bis der Abzug 19 wieder abgedrückt wird um einen neuen Härtewert zu erhalten, oder bis der Ein-Aus-Schalter 180 betätigt wird.

Ausserdem zeigt die vorliegende Erfindung Mittel, den Bolzen in einer im wesentlichen geradlinigen Bewegung gegen die Fläche des zu prüfenden Materials zu schleudern. Dies schliesst die Fehlermöglichkeit, verursacht durch eine nicht im Gerät Io erfasste Winkelkraftkomponente aus.

Obwohl die vorliegende Erfindung besonders nützlich ist um die relative Härte von Papierrollen zu messen, ist dies nicht im einschränkenden Sinn zu deuten. Es versteht sich, dass Variationen und Modifikationen vorgenommen werden können ohne vom Sinn und dem Ziel der neuen Idee dieser Erfindung abzuweichen.

Andere Anwendungsbeispiele sind, das Messen der Härte von Kunststoffilmen, Walzenglättwerken, Gummi überzogenen Rollen, und gefüllte Rollen, sowie Flachbogen, z.B. gerunzelte Pappe.

Weitere Anwendungen um mit einer nummerisehen Skala die Härte von verschiedenen Materialien zu messen liegen im ungefähren Bereich zwischen weichem Gummi und festem Holz.

Noch andere Anwendungen liegen darin, mit einar nummerischen ,Skala die Härte von Eisen- oder Kicht-Eisen-Metallen zu messen,

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wobei der Bolzen durch einen Bolzen aus einem zweckmSssigen Material/ welches härter ist als das zu prüfende Material, ersetzt wird.

Weiterhin kann die Flächenform des Schlagbolzens , welcher mit dem Material in^ Kontakt kommt, ausgehend von der ursprünglichen zylindrischen Form, welche in den beiliegenden Zeichnungen gezeigt wird, in andere Formen umgestaltet werden, wie z.B..eine spherische oder konische Form, um sich besser den Eigenschaften des zu prüfenden Materials anzupassen.

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Claims (7)

P a t e η t a η s ρ r Ü c h e

1. Verfahren zur Härteprüfung von Materialien dadurch gekennzeichnet, dass ein Schlagbolzen im wesentlichen geradlinig mit einer bekannten kinetischen Energie gegen die zu prüfende Oberfläche geschleudert wird wobei die maximale Verzögerung des Schlagbolzens beim Aufschlag als Funktion der Härte mit Hilfe eines Wandlerelements gemessen wird, welches in einem Schaltkreis ein Impulssignal erzeugt, das der maximalen Verzögerung proportional ist. ,

2. Ein Härteprüfer zur Bestimmung der relativen Härte von Materialien nach dem Verfahren aus Anspruch 1 mit einem Gehäuse an dem ein Abzug befestigt ist und einem beweglichen Teil, welcher einen Schlagbolzen fijhrt, dadurch gekennzeichnet, dass der
Schlagbolzen zwecks Spannen durch Antriebsmittel über den beweglichen Teil in einer bestimmten Richtung bewegt wird, und Auslösemittel den Schlagbolzen an einem bestimmten Punkt seiner
Spannbewegung freigeben, wodurch er in entgegengesetzter Richtung gegen die Oberfläche des zu prüfenden Materials geschleudert
wird, wobei ein im Schlagbolzen eingebautes Wandler element ein Signal erzeugt das in ein im Gehäuse befestigtes Anzeigegerät eingeführt wird und die relative Härte des zu prüfenden Materials angibt.

3. Ein Härteprüfer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlagbolzen mit Hilfe einerFeder gegen die zu prüfende Oberfläche geschleudert wird und an einem feststehenden Teil

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zwecks geradliniger Bewegung über einen zwischengeschalteten Gliedermechanismus beweglich befestigt ist.

4. Der Härteprüfer nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass an einem U-förmigen Arm, welcher mit einem Ende drehbar auf der ersten Achse gelagert ist und an dessen anderem Ende über der zweiten Achse ein drehbar befestigter Riegel sich befindet, welcher eine zu seiner Drehachse sich gegenüberliegende vorstehende Spitze und eine eingeschnittene Vertiefung hat, wobei die Vertiefung in eiien Riegelhalter greift, der am Schlagbolzen befestigt ist, so dass sich der Schlagbolzen in die Spannrichtung bewegt, wenn der Arm in dieser Richtung bewegt wird.

5. Der HSrteprüfer nach den Ansprüchen 2-4 dadurch gekennzeichnet, dass ein erstes biegsames Band am Abzug und an einer ersten Rolle auf der ersten Achse befestigt ist, auf der noch eine zweite Rolle sitzt, welche durch ein zweites biegsames Band mit einer dritten Rolle auf der zweiten Achse verbunden ist, auf welcher auch ein Finger und eine Nocke sitzen, so dass, wenn der Abzug durchgedrückt wird, die zweite Achse den Finger dreht und die vorstehende Spitze des Riegels in einem bestimmten Punkt der Armbewegung, welche dadurch zustande kommt dass eine am Ana sitzende Rolle auf der Nocke ISuft, erfasst und so die Verbindung zwischen Riegel und Riegelhalter unterbricht, damit der Schlagbolzen sich in entgegengesetzter Richtung zur Spannrichtung bewegen kann.

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6, Der Härteprüfer nach den Ansprüchen 2-5 dadurch gekennzeichnet, dass beim Aufschlag auf die zu prüfende Oberfläche ein Impulssignal mit einer Scheitelamplitude proportionalzur maximalen Verzögerung des Schlagbolzens von dem im Bolzen angebrachten Wandlerelement erzeugt, zuerst in den Verstärker und dann zu einem Punkt des Ausgangskreises des Verstärkers gegeben wird, wo mit Hilfe einer Batteriestromquelle¹ eine GMchstromspannung erzeugt wird, deren Amplitude proportional der Scheitelamplitude des verstärkten Impulssignales ist. .

7. Der Härteprüfer nach den Ansprüchen 2-6 dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltkreis einen Schalter begreift, der abwechselnd an den Ausgangskreispunkt des Verstärkers und an die Batteriestromquelle angeschlossen werden kann, sodass das Anzeigegerät abwechselnd als Materialhärteanzeiger, wenn der Schalter mit dem Verstärker und als Voltmeter, wenn der Schalter mit der Batteriestromquelle verbunden ist, arbeitet, wobei ein Teil dieser Schaltung an einem Ein-Aus-Schalter so angeschlossen ist, dass die Batterien der Stromquelle in beiden Stellungen des Schalters aufgeladen werden.

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