DE19818884A1

DE19818884A1 - Hardness measuring device e.g. for relatively soft material samples

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Publication number: DE19818884A1
Application number: DE1998118884
Authority: DE
Inventors: Michael Hildebrand; Martin Essig
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1998-04-28
Filing date: 1998-04-28
Publication date: 1999-11-11
Anticipated expiration: 2018-04-29
Also published as: DE19818884C2

Abstract

The measuring device has a frame to which a measuring head (16) is releasably secured, the measuring head having a coding detected by an evaluation device (5), for selection of the required evaluation algorithm or table for evaluating the linear displacement of a penetration element.

Description

Die Erfindung betrifft ein Härtetestgerät zur schnellen und einfachen Bestimmung der Härte von Prüflin gen in einem weiten Härtebereich.The invention relates to a hardness tester quick and easy determination of the hardness of Prüflin in a wide range of hardness.

Für den industriellen Einsatz sind Härteprüf- oder Messgeräte erforderlich, die eine schnelle und einfache Bestimmung von Härtewerten von unterschiedlichen Prüflin gen ermöglichen. Dies kann Bestandteil der Gütekontrolle sein. Bspw. kann es erforderlich sein, die Härte von O- Ringen bei deren Herstellung, vor deren Auslieferung oder vor deren Einbau zu prüfen. Auch bei anderen aus Kunst stoff oder Gummi bestehenden Bauelementen kann es erfor derlich sein, deren Härte bei oder nach der Herstellung oder bei deren Einbau zu überprüfen. Hier ist ein Mess gerät zu wünschen, das nicht auf ein spezielles Werkstück eingerichtet ist, sondern eine möglichst vielfältige Ver wendung zuläßt. Bspw. können in der Praxis Messaufgaben an unterschiedlichen Prüflingen auftreten, die in ihren Härtewerten sehr verschieden sind. Die in der Iso 48 nie dergelegte Vorschrift zur Bestimmung der Härte von Gummi oder Kunststoff trägt dem Rechnung, indem für unterschiedlich harte Materialien verschiedene Eindring- oder Prüfkörper zugrundegelegt werden. Bspw. wird für eine hohe Härte eine Kugel von einem Millimeter Durch messer benutzt, während für eine niedrige Härte eine Kugel von fünf Millimetern Durchmesser als Eindringkörper benutzt wird. Für besonders kleine Bauelemente wird eine noch kleinere Kugel von 0,395 Millimetern Durchmesser als Eindringkörper benutzt. Zur Bestimmung der Mikrohärte (kleinste Kugel) sind außerdem deutlich geringere Vor spann und Druckkräfte festgelegt als bei den übrigen Prüfverfahren.For industrial use, hardness testing or Gauges required that are quick and easy Determination of hardness values from different test specimens enable gene. This can be part of the quality control be. E.g. the hardness of O- Wrestling in their manufacture, before delivery or to be checked before installation. Also with others from art existing components or rubber can be used be hard, their hardness during or after manufacture or to check during their installation. Here is a measurement device that is not on a special workpiece is set up, but as diverse a Ver permits. E.g. can perform measurement tasks in practice occur on different test objects, which in their Hardness values are very different. The one in the Iso 48 never the specified regulation for determining the hardness of rubber or plastic takes that into account by different hard materials different penetration or test specimens are used. E.g. is for a high hardness a ball of one millimeter through knife used for a low hardness one Ball of five millimeters in diameter as an indenter is used. For particularly small components, a even smaller ball with a diameter of 0.395 millimeters than Indenter used. To determine the microhardness (smallest ball) are also significantly lower in front tension and compressive forces determined than with the rest Test method.

Anhand der Eindringtiefe des Prüfkörpers lassen sich die internationalen Gummihärtewerte (international rubber hardness degrees = IRHD) anhand von vorgegebenen Tabellen bestimmen, die einen nichtlinearen Zusammenhang zwischen den IRHD-Werten und der Eindringtiefe des jeweiligen Prüfkörpers wiedergeben.Based on the penetration depth of the test specimen, the international rubber hardness values (international rubber hardness degrees = IRHD) based on given tables determine that has a nonlinear relationship between the IRHD values and the depth of penetration of the respective Play test specimen.

Außerdem sind in der Praxis andere Härteskalen gebräuchlich. Bspw. können die Härtewerte von Gummi auf einer anderen Skala als Shorehärte angegeben werden. Die Shorehärtewerte werden mit einem nicht kugelförmigen Prüfkörper gemessen. There are also other hardness scales in practice in use. E.g. can the hardness values of rubber on on a scale other than Shore hardness. The Shore hardness values are with a non-spherical Test specimen measured.

Mit welchem Prüfkörper der betreffende Prüfling zu messen ist, hängt in hohem Masse von dem erwarteten Härtewert ab. In der Praxis kann es dabei vorkommen, dass bspw. aus unterschiedlichen Produktionslinien relativ harte und relativ weiche Gummiteile im Wechsel zu messen bzw. zu prüfen sind. Um den gerätetechnischen Aufwand für die Messungen möglichst in Grenzen zu halten wird ange strebt, diese Messungen mit ein und denselben Härtemess gerät durchführen zu können.With which test specimen the test specimen in question is closed measure depends largely on the expected Hardness value. In practice it can happen that For example, from different production lines relatively to measure hard and relatively soft rubber parts alternately or to be checked. To the technical expenditure for The aim is to keep the measurements within limits strives to make these measurements with one and the same hardness measurement to be able to perform device.

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, ein Härtemess gerät zu schaffen, das einen flexiblen Einsatz gestattet.It is therefore an object of the invention to measure hardness to create device that allows flexible use.

Diese Aufgabe wird mit dem Härtemessgerät nach Patentanspruch 1 gelöst.This task is carried out with the hardness measuring device Claim 1 solved.

Das erfindungsgemäße Härtemessgerät ist in einen festen oder unveränderlichen Geräteteil und in einen abnehmbaren Messkopf unterteilt. Für den praktischen Einsatz gehören zu einem Härtemessgerät mehrere Mess köpfe, die gemeinsam einen Satz bilden, mit dem verschie dene Messbereiche abdeckbar sind. Jeder Messkopf ist mit dem übrigen Messgerät verbindbar oder bedarfsweise von diesem lösbar. Durch einfaches Auswechseln des Messkopfs kann das Härtemessgerät an unterschiedliche Härtebereiche der Prüflinge angepasst werden.The hardness measuring device according to the invention is in one fixed or unchangeable part of the device and in one detachable measuring head divided. For the practical Use belong to a hardness measuring device several measuring heads that together form a sentence with which different whose measuring ranges can be covered. Every measuring head is included connectable to the rest of the measuring device or as required by this detachable. By simply changing the measuring head the hardness tester can be adjusted to different hardness ranges of the test objects.

Zu einem Messkopf gehören ein Trägerteil, von dem eine Vorlasterzeugungseinrichtung mit einem Fuss getragen ist, dessen Ringfläche zum Vorbelasten des zu prüfenden Materials in einem kreisförmigen Gebiet um den eigentli chen Eindringpunkt herum dient. Die Vorlasterzeugungsein richtung kann bspw. ein verschiebbar an dem Trägerteil gelagertes Gewicht oder eine Feder sein. Das Gewicht hat den Vorteil, das es die bei der IRHD-Messung geforderte Konstanz der Vorspannkraft auf einfache Weise liefert. A measuring head includes a carrier part, of which a preload generating device carried with one foot is the ring surface for preloading the test item Materials in a circular area around the Chen penetration point serves. The preload generation direction can, for example, be displaceable on the carrier part stored weight or a spring. The weight has the advantage that it was the one required for IRHD measurement Consistency of the preload in a simple way.

An dem Messkopf ist ebenfalls der Eindringkörper verschiebbar gelagert. Dieser weist ein Eigengewicht auf, das jedoch nicht die erforderliche Eindringkraft auf bringt. Um diese zu erhalten, ist an dem ortsfesten Grundträger des Härtemessgeräts ein Gewicht verstellbar gelagert, das zur Durchführung der Messung von einem Stellantrieb mit dem Eindringkörper in Wirkverbindung bringbar ist. Bspw. wird es zur Durchführung der Messung auf dem Eindringkörper oder einem mit diesen verbundenen Schaft oder einem Druckglied aufgesetzt und ansonsten von diesem abgehoben.The indenter is also on the measuring head slidably mounted. This has its own weight, but that does not have the required penetration force brings. To get this is at the stationary Base carrier of the hardness measuring device adjustable weight stored to carry out the measurement of one Actuator with the indenter in operative connection is feasible. E.g. it will carry out the measurement on the indenter or one connected to it Put on shaft or a pressure element and otherwise by this lifted off.

Das Belastungsgewicht ist vorzugsweise mittels einer Linearführung an dem Grundrahmen gelagert und liegt wenn es den Eindringkörper belastet mit einer Planfläche an einer entsprechenden Planfläche an, die an einem mit dem Belastungskörper verbundenen Teil ausgebildet ist. Da durch wird eine seitliche Entkopplung zwischen dem Bela stungsgewicht und der Planfläche erreicht, an der es anliegt.The load weight is preferably by means of a Linear guide mounted on the base frame and is it loads the indenter with a flat surface a corresponding plan surface, which is on a with the Load body connected part is formed. There is a lateral decoupling between the Bela weight and the flat surface on which it is reached is present.

Der Messkopf ist mit einer Kodiereinrichtung ver sehen, die ein Signal abgibt das den verwendeten Messkopf kennzeichnet. Bspw. sind an dem Grundrahmen drei Schalter angeordnet, die von entsprechenden Stiften des Messkopfs selektiv betätigt werden. Die Anzahl der vorhandenen Stifte und deren Position kodieren den Messkopf. Anstelle der Stifte können jedoch auch anderweitige Marken und entsprechende Leseeinrichtungen verwendet werden. Mit der Kodierung ist es möglich, die Auswerteeinrichtung auf den jeweils verwendeten Messkopf einzustellen. Bspw. kann es erforderlich sein, die von der Erfassungseinrichtung angegebenen Messsignale messkopfspezifisch aufzubereiten. Bei Messkopfwechsel wird die Anpassung der Auswerteein richtung somit automatisch vorgenommen. Fehlbedingungen sind nahezu ausgeschlossen. The measuring head is equipped with a coding device see that emits a signal that the measuring head used indicates. E.g. there are three switches on the base frame arranged by corresponding pins of the measuring head be operated selectively. The number of existing Pins and their position code the measuring head. Instead of however, the pens can also have other brands and appropriate reading devices are used. With the It is possible to code the evaluation device to the adjust the measuring head used. E.g. it can be required by the detector prepare the specified measurement signals specific to the measuring head. When changing the measuring head, the evaluation will be adjusted direction automatically made. Malpractice are almost impossible.

Der Messkörper weist ein Trägerteil auf, in dem vorzugsweise eine wälzgelagerte Linearführung für den Eindringkörper bzw. eine mit diesem verbundene Welle, ein Stift oder eine Stange angeordnet ist. Diese Lagerung ermöglicht einen Messaufbau der so reibungsarm ist, dass keine sonstigen Mittel zur Vermeidung von Haftreibung wie bspw. Vibratoren erforderlich sind.The measuring body has a carrier part in which preferably a roller-bearing linear guide for the Indenter or a shaft connected to it Pin or rod is arranged. This storage enables a measurement setup that is so low in friction that no other means to avoid static friction like For example, vibrators are required.

In dem vorzugsweise als Gehäuse ausgebildeten Grund rahmen ist ein Messsystem ortsfest gelagert, das die Erfassungseinrichtung für die Auslenkung des Eindringkör pers bildet. Die Auslenkung wird somit gegen den Grund rahmen und nicht gegen das Vorlastgewicht gemessen. Dies wird möglich, wenn zu Beginn der Messung die Position des Vorlastgewichts festgestellt oder eine bestimmte Position des Vorlastgewichts eingestellt wird. Bei dem vorliegen den Härtemessgerät kann dies erreicht werden, indem der Prüfkörper von unten her so an den Messkopf herangefahren wird, dass er zunächst das Vorlastgewicht und dann auch den Eindringkörper anhebt, wobei der Eindringkörper noch unbelastet ist. Das Messsystem, das mit dem Eindringkör per verbunden ist erfasst mit der Eindringkörperposition somit zugleich die Position des Vorlastgewichts. Hier ist es sowohl möglich an einer erreichten Position zu nullen, als auch eine vorgegebene Nullposition gezielt anzufah ren. Bei dem sich anschließenden Messvorgang, bei dem der Eindringkörper durch Aufsetzen des Belastungsgewichts kraftbeaufschlagt wird, wird somit, obwohl gegen die Position des Grundrahmens gemessen wird, zugleich der Bezug zu dem Vorlastgewicht und dem Fuss hergestellt, was eine normgerechte Messung erbringt.In the base, which is preferably designed as a housing A measuring system is mounted in a fixed position in the frame Detection device for the deflection of the indenter pers forms. The deflection is therefore against the reason frame and not measured against the preload weight. This becomes possible when the position of the Preload weight determined or a specific position of the preload weight is set. With the present the hardness measuring device can be achieved by the Test specimens approach the measuring head from below is that he first the preload weight and then also lifts the indenter, the indenter still is unencumbered. The measuring system that works with the indenter per connected is recorded with the indenter position hence the position of the preload weight. Here is it is both possible to zero at a position reached, as well as approaching a predetermined zero position ren. In the subsequent measuring process, in which the Indenter by placing the load weight is applied, although against the Position of the base frame is measured, at the same time the Relation to the preload weight and the foot made what provides a standardized measurement.

An dem erfindungsgemäßen Härtetestgerät kann auch ein Messkopf mit federbelastetem Eindringkörper, bspw. zur Bestimmung der Shorehärte verwendet werden. Das Bela stungsgewicht wird dazu von dem Stellantrieb in eine inaktive Position verfahren. Bei dieser Ausführungsform ist an dem Rahmen ein Positionsschalter oder ein ander weitiges Mittel zur Erkennung wenigstens einer vorgegebe nen Position des Vorbelastungsgewichts vorgesehen.On the hardness tester according to the invention can also a measuring head with a spring-loaded indenter, e.g. can be used to determine the Shore hardness. The Bela For this purpose, the weight of the actuator is changed into a Move inactive position. In this embodiment is a position switch or another on the frame extensive means for recognizing at least one predefined Position of the preload weight is provided.

Vorteilhafte Einzelheiten von Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen und ergeben sich aus der Zeichnung und/oder der Beschreibung. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht. Es zeigen:Advantageous details of embodiments of the Invention are the subject of subclaims and result itself from the drawing and / or the description. In the Drawing is an embodiment of the invention illustrated. Show it:

Fig. 1 ein Härtetestgerät in einer schematisierten Gesamtansicht, Fig. 1, a hardness tester in a schematic general view,

Fig. 2 den mechanischen Teil des Härtetestgeräts nach Fig. 1, in einer geschnittenen schematisierten Ansicht, Fig. 2 shows the mechanical part of the hardness tester of FIG. 1, in a sectional schematic view,

Fig. 2a eine schematisierte Ansicht auf den Boden des Grundrahmens des Messkopfs, FIG. 2a is a schematic bottom view of the base frame of the measuring head,

Fig. 3 den Messkopf für das Härtemessgerät nach den Fig. 1 und 2, zur Messung von Gummiteilen großer Härte, in längsgeschnittener Darstellung, Fig. 3 shows the measuring head of the hardness tester shown in FIGS. 1 and 2, for the measurement of rubber of high hardness, in longitudinal section,

Fig. 4 den Messkopf nach Fig. 3, in einer Drauf sicht, Fig. 4 view the probe of Fig. 3, in a plan,

Fig. 5 einen Messkopf für das Härtemessgerät nach Fig. 2 und für die Verwendung bei Gummibauteilen mitt lerer Härte, in längsgeschnittener Darstellung, Fig. 5 shows a measuring head of the hardness tester of FIG. 2 and for use in rubber components mitt Lerer hardness, in longitudinal section,

Fig. 6 den Messkopf nach Fig. 5, in Draufsicht, Fig. 6 shows the probe of Fig. 5, in plan view,

Fig. 7 einen Messkopf für das Härtemessgerät nach Fig. 2, zur Messung von Gummibauteilen geringer Härte, in längsgeschnittener Darstellung, Fig. 7 shows a measuring head of the hardness tester of FIG. 2, for measuring a low hardness rubber component parts, in longitudinal section,

Fig. 8 den Messkopf nach Fig. 7, in Draufsicht, Fig. 8 shows the probe of Fig. 7, in plan view,

Fig. 9 einen Messkopf für das Härtemessgerät nach Fig. 2, zur Bestimmung der Shorehärte, in längsge schnittener schematisierter Darstellung, und FIG. 9 shows a measuring head for the hardness measuring device according to FIG. 2, for determining the Shore hardness, in a longitudinally sectioned schematic illustration, and

Fig. 10 den Messkopf nach Fig. 9, in Draufsicht. Fig. 10 shows the probe of Fig. 9, in plan view.

Zu dem in Fig. 1 veranschaulichten Härtetestgerät 1, das zur Härteprüfung oder Messung von aus Gummi beste henden Prüflingen 2 wie bspw. O-Ringen dient, gehören eine mechanische Messeinrichtung 3 und eine Auswerteein heit 4. Die Auswerteeinheit 4 wird durch einen Computer 5 gebildet, an dem als Anzeigeeinrichtung ein Bildschirm 6 und als Eingabeeinrichtung eine Tastatur 7 angeschlossen ist.For the example illustrated in Fig. 1 hardness test apparatus 1, which serves for hardness testing or measurement of the best DUTs from rubber Henden 2 such as. O-rings, include a mechanical measuring device 3 and a Auswerteein unit 4. The evaluation unit 4 is formed by a computer 5 , to which a screen 6 is connected as a display device and a keyboard 7 as an input device.

Die mechanische Messeinrichtung 3 weist ein ledig lich schematisch angedeutetes Stativ 8 auf, das auf einer Unterlage aufstellbar ist. Es trägt einen Tisch 9 mit einer im Wesentlichen horizontalen Auflagefläche 11 für die Prüflinge 2. Die Auflagefläche 11 ist an einer ent sprechenden Platte 12 ausgebildet, die in Bezug auf den übrigen Tisch 9 und das Stativ 8 vertikal verstellbar ist. Dies ist in Fig. 1 durch einen Pfeil 13 angedeutet. Ein entsprechender Stellantrieb ist nicht weiter ver anschaulicht. Der Stellantrieb ist von dem Computer 5 steuerbar, wie durch eine Signalleitung 14 angedeutet ist. Damit kann der Computer 5 die Platte 12 des Tischs 9 gezielt vertikal verstellen.The mechanical measuring device 3 has a tripod 8 which is only schematically indicated and which can be set up on a base. It carries a table 9 with an essentially horizontal contact surface 11 for the test objects 2 . The support surface 11 is formed on a corresponding plate 12 , which is vertically adjustable in relation to the rest of the table 9 and the stand 8 . This is indicated in Fig. 1 by an arrow 13 . A corresponding actuator is not further illustrated. The actuator can be controlled by the computer 5 , as indicated by a signal line 14 . This allows the computer 5 to specifically adjust the plate 12 of the table 9 vertically.

An dem oberen Ende des vertikal aufragenden Stativs 8 oder in der Nähe desselben ist ein Gerätekopf 15 gehal ten, der an seiner Unterseite einen Messkopf 16 trägt.At the upper end of the vertically towering tripod 8 or in the vicinity thereof, a device head 15 is held which carries a measuring head 16 on its underside.

Der Messkopf 16 und der Gerätekopf 15 sind detail lierter aus Fig. 2 ersichtlich. Der Gerätekopf 15 weist einen Grundrahmen 17 auf, der einen Innenraum 18 um schliesst und somit ein Gehäuse bildet. Der Grundrahmen 17 ist bedarfsweise verstellbar, jedoch ansonsten orts fest an dem Stativ 8 gehalten. An seiner im Wesentlichen flachen Unterseite ist eine Buchse 19 gehalten, die sich mit einem Fortsatz in den Innenraum 18 des Grundrahmens 17 hineinerstreckt. An ihrem äußeren Ende weist die Buchse 19 einen Flansch 20 auf, der flach an der Unter seite des Grundrahmens 17 anliegt und mit diesem ver schraubt ist. An ihrem in dem Innenraum 18 des Grundrah mens 17 angeordneten Ende der Buchse 19 ist eine Linear führung 21 gehalten. Die Linearführung 21 ist eine Kugel führung, deren geführtes Element 22 koaxial zu der Buchse 19 gehalten und bewegbar ist. Das Element 22 ist an seiner Oberseite mit einem Ringflansch 23 versehen oder verbunden, der den Vertikalweg des Elements 22 nach unten begrenzt.The measuring head 16 and the device head 15 can be seen in more detail from FIG. 2. The device head 15 has a base frame 17 which closes an interior space 18 and thus forms a housing. The base frame 17 is adjustable if necessary, but is otherwise held firmly on the stand 8 . On its essentially flat underside, a bushing 19 is held, which extends into the interior 18 of the base frame 17 with an extension. At its outer end, the socket 19 has a flange 20 which lies flat against the underside of the base frame 17 and is screwed to it. At its in the interior 18 of the Grundrah mens 17 arranged end of the socket 19 , a linear guide 21 is held. The linear guide 21 is a ball guide, the guided element 22 is held and movable coaxially to the socket 19 . The element 22 is provided or connected on its upper side with an annular flange 23 which limits the vertical path of the element 22 downwards.

Zur Erfassung der Vertikalposition des Elements 22 dient eine Erfassungseinrichtung 24, die durch einen induktiven Wegaufnehmer 25 gebildet ist. Der induktive Wegaufnehmer 25 ist mit einem Halter 26 unbeweglich mit dem Grundrahmen 17 verbunden. Sein beweglich gelagerter Kern 27 ist mit dem Element 22 starr verbunden. Eine nicht weiter veranschaulichte Leitung führt von dem linearen Wegaufnehmer 25 zu einem Analogdigitalwandler 28, der das von dem linearen Wegaufnehmer 25 abgegebene Analogsignal in Digitalsignale wandelt, die über eine aus Fig. 1 ersichtliche Leitung 29 dem Computer 5 zugeführt werden.A detection device 24 , which is formed by an inductive displacement sensor 25 , is used to detect the vertical position of the element 22 . The inductive displacement transducer 25 is immovably connected to the base frame 17 with a holder 26 . Its movably mounted core 27 is rigidly connected to the element 22 . A line (not illustrated further) leads from the linear displacement sensor 25 to an analog-digital converter 28 , which converts the analog signal output by the linear displacement sensor 25 into digital signals, which are fed to the computer 5 via a line 29 shown in FIG. 1.

In dem Innenraum 18 ist an einer entsprechenden Linearführung 31 außerdem ein Belastungsgewicht 32 ver tikal verfahrbar gelagert. Das Belastungsgewicht 32 weist eine Aussparung 33 auf, mit der es die Erfassungsein richtung 24 umgreift. An seiner Unterseite ist es plan ausgebildet, so dass es mit einer entsprechenden Plan fläche auf eine Planfläche des Ringflanschs 23 aufsetzbar ist. Koaxial zu diesem ist es mit einer Öffnung 34 ver sehen, durch die der Kern 27 der Erfassungseinrichtung 24 zu dem Element 22 führt.In the interior 18 , a load weight 32 is also mounted vertically movable on a corresponding linear guide 31 . The loading weight 32 has a recess 33 with which it encompasses the device 24 Ernahmein. On its underside, it is flat, so that it can be placed on a flat surface of the ring flange 23 with a corresponding flat surface. Coaxial with this, it is seen with an opening 34 through which the core 27 of the detection device 24 leads to the element 22 .

Die Linearführung 31 ist vorzugsweise eine Kugelfüh rung, mit der das Belastungsgewicht 32 spielarm und nahezu reibungsfrei vertikal (Pfeil 35) führbar ist. The linear guide 31 is preferably a ball guide, with which the load weight 32 can be guided with little play and almost without friction vertically (arrow 35 ).

Um das Belastungsgewicht 32 bedarfsweise von dem Ringflansch 23 abheben zu können, ist in dem Innenraum 18 eine Stelleinrichtung 36 angeordnet, die einen vertikal verfahrbaren Stößel oder Finger 37 aufweist. Die Stell einrichtung 36 kann elektrisch betätigt sein, wobei sie dann vorzugsweise von dem Computer 5 angesteuert wird. Entsprechende Signale können über die Leitung 29 geführt werden. Die Stelleinrichtung 36 stützt sich mit einem Ende an dem Grundrahmen 17 ab. Der Finger oder Stößel 37 liegt mit seiner endseitigen Stirnfläche lose an der unterseitigen Planfläche des Belastungsgewichts 32 an, wenn er dieses vertikal nach oben drückt. Der Stößel 37 kann bedarfsweise so weit nach unten gefahren werden, dass er von der Planfläche abhebt, so dass das Be lastungsgewicht 32 mit seinem gesamten Gewicht auf dem Ringflansch 23 lastet.In order to be able to lift the load weight 32 from the ring flange 23 as required, an adjusting device 36 is arranged in the interior 18 , which has a vertically movable plunger or finger 37 . The actuating device 36 can be actuated electrically, in which case it is then preferably controlled by the computer 5 . Corresponding signals can be routed via line 29 . The actuating device 36 is supported at one end on the base frame 17 . The end face of the finger or plunger 37 lies loosely against the lower flat surface of the loading weight 32 when it presses it vertically upward. The plunger 37 can, if necessary, be moved so far down that it lifts off the flat surface, so that the loading weight 32 is loaded with its entire weight on the ring flange 23 .

Zur Fixierung des Belastungsgewichts 32, bspw. zu Transportzwecken, dient eine Transportsicherung 41, die durch eine an der Oberseite des Grundrahmens 17 vorgese hene Schraube 42 gebildet wird. Diese ragt mit einem Ende aus dem Grundrahmen 17 heraus und ist dort mit einem Rändelgriff 43 versehen. Die Schraube 42 trägt ein mit Innengewinde versehenes Druckstück 44, das gegen die Oberseite des Belastungsgewichts 32 schraubbar ist, um dieses gegen den Ringflansch 23 zu drücken. Ein in dem Innenraum 18 angeordneter Schalter 45 erfasst eine Posi tion des Druckstücks 44, in der es maximal von dem Bela stungsgewicht 32 entfernt ist, so dass dieses vertikal frei beweglich und der Gerätekopf 15 somit betriebsfähig ist.To fix the load weight 32 , for example for transport purposes, a transport lock 41 is used , which is formed by a screw 42 on the top of the base frame 17 . One end protrudes from the base frame 17 and is provided with a knurled handle 43 there . The screw 42 carries an internally threaded pressure piece 44 which can be screwed against the upper side of the loading weight 32 in order to press it against the ring flange 23 . A switch 45 arranged in the interior 18 detects a position of the pressure piece 44 , in which it is at a maximum distance from the loading weight 32 , so that it can move freely vertically and the device head 15 is thus operational.

Der Messkopf 16 ist von dem Gerätekopf 15 trennbar. Er weist ein Trägerteil 51 auf, das im Wesentlichen rohrförmig ausgebildet und mit einem Scheibenflansch 52 versehen ist. Oberhalb des Flanschs 42 erstreckt sich ein rohrartiges Ansatzstück 53 in die Buchse 19 hinein. Zur Arretierung des Ansatzstücks 53 dienen eine Rastkugel 54 und eine die Buchse 19 seitlich durchgreifende Klemm schraube 55, die außen mit einem Rändelgriff 56 versehen ist. Die Schraube 55 fasst mit einem endseitigen Kegel zapfen 57 in eine seitliche Bohrung des Ansatzstücks 53 und klemmt mit einer Ringschulter 58 das Ansatzstück 53 fest.The measuring head 16 can be separated from the device head 15 . It has a carrier part 51 which is essentially tubular and is provided with a disk flange 52 . Above the flange 42 , a tubular extension 53 extends into the socket 19 . To lock the extension 53 are a locking ball 54 and a laterally penetrating the socket 19 clamping screw 55 , which is provided on the outside with a knurled handle 56 . The screw 55 holds with an end taper 57 in a lateral bore of the end piece 53 and clamped with an annular shoulder 58 the extension 53 firmly.

Das Trägerteil 51 weist außerdem einen sich von dem Scheibenflansch vertikal nach unten erstreckenden rohr förmigen Fortsatz 61 auf, auf dessen zylindrischer Man telfläche ein Vorbelastungsgewicht 62 vertikal verschieb bar gelagert ist. Zur Hubbegrenzung dient eine relativ breite, jedoch nicht sehr tiefe Ringnut 63 in der Außen fläche des Fortsatzes 61. Eine radial in dem Belastungs gewicht 62 vorgesehene Schraube 64 greift mit einem zylindrischen Zapfen 65 in die Ringnut 63 und begrenzt somit den Hub.The carrier part 51 also has a vertically downwardly extending tubular extension 61 from the disc flange, on the cylindrical man tel surface a preload weight 62 is mounted vertically displaceable bar. A relatively wide, but not very deep annular groove 63 is used in the outer surface of the extension 61 to limit the stroke. A radially provided in the load weight 62 screw 64 engages with a cylindrical pin 65 in the annular groove 63 and thus limits the stroke.

An seiner Unterseite ist das Belastungsgewicht 62 mit einem im Wesentlichen zylindrischen Fuss 66 versehen, der an seiner Unterseite eine plane ringförmige Druck fläche 67 aufweist. Diese umgibt die Öffnung einer sich axial durch das Trägerteil 51 erstreckenden Bohrung 68, in der ein Eindringkörper 69 axial beweglich gehalten ist. Der Eindringkörper 69 wird bspw. durch eine Kugel festgelegten Durchmessers gebildet. Der Eindringkörper 69 ist an einem Ende einer mittels einer Präzisions-Kugel führung in der Bohrung 68 gelagerten Stange oder einem Stift 71 gehalten, der an seinem anderen Ende ein Anlage- und Übertragungsstück 72 trägt. Dieses weist eine sich radial zu der Bohrung 68 erstreckende Planfläche auf, an der die Stirnseite des Elements 22 anliegt. Das Anlage- und Übertragungsstück 72 weist außerdem einen solchen Durchmesser auf, dass es an der Stirnfläche des Träger teils 51 anliegt, bevor der Ringflansch 23 auf einer entsprechenden Stirnfläche der Buchse 19 aufsitzt. On its underside, the load weight 62 is provided with a substantially cylindrical foot 66 which has a flat annular pressure surface 67 on its underside. This surrounds the opening of a bore 68 , which extends axially through the carrier part 51 and in which an indenter 69 is held so as to be axially movable. The indenter 69 is formed, for example, by a ball of a fixed diameter. The indenter 69 is held at one end of a guide by means of a precision ball in the bore 68 mounted rod or a pin 71 , which bears an abutment and transmission piece 72 at its other end. This has a plane surface which extends radially to the bore 68 and on which the end face of the element 22 bears. The contact and transmission piece 72 also has a diameter such that it rests on the end face of the carrier part 51 before the ring flange 23 is seated on a corresponding end face of the bushing 19 .

Das insoweit beschriebene Härtemessgerät 1 arbeitet wie folgt:The hardness measuring device 1 described so far operates as follows:

Zum Messen oder Prüfen der Härte eines Prüflings 2 wird dieser zunächst auf der Planfläche 11 des Tischs 9 aufgelegt. Nach Auslösen des Messvorgangs steuert der Computer 5 den Tisch 9 so an, dass die Platte 12 den Prüfling von unten gegen die Planfläche 67 des Messkopfs 16 drückt. Dadurch wird das Vorlastgewicht 62 angehoben. Sobald es einen gewissen Weg zurückgelegt hat setzt auch der Eindringkörper 69 auf dem Prüfling 2 auf. Die Ver stelleinrichtung 36 war jedoch vorab so angesteuert worden, dass das Belastungsgewicht 32 in seine obere Position verfahren worden ist, in der es den Eindringkör per 69 nicht belastet. Die Unterseite des Belastungs gewichts 32 liegt nicht auf der Planfläche des Ring flanschs 23 auf. Der Eindringkörper 69 dringt deshalb unter der geringen Belastung, die von dem Stift 71, dem Element 22 und dem Anker 27 ausgeht, nicht nennenswert des Material des Prüflings 2 ein. Der Computer lässt den Tisch 5 nun so lange seinen Hebevorgang fortsetzen, bis die Erfassungseinrichtung 24 ihren Nullpunkt erreicht hat. Wegen der Übereinstimmung der Vertikalposition des Eindringkörpers 69 und des Fusses 66 bzw. seiner Plan fläche 67 stimmt der Nullpunkt mit der Position des Vorbelastungsgewichts 62 überein.To measure or test the hardness of a test object 2 , it is first placed on the flat surface 11 of the table 9 . After triggering the measuring process, the computer 5 controls the table 9 in such a way that the plate 12 presses the test specimen against the flat surface 67 of the measuring head 16 from below. As a result, the preload weight 62 is raised. As soon as it has traveled a certain distance, the indenter 69 also touches the test object 2 . The adjusting device 36 , however, had been controlled beforehand in such a way that the loading weight 32 was moved into its upper position, in which it did not load the indenter by 69 . The bottom of the load weight 32 is not on the flat surface of the ring flange 23 . The indentor 69 therefore does not penetrate the material of the test specimen 2 to any appreciable extent under the low load which arises from the pin 71 , the element 22 and the anchor 27 . The computer now lets the table 5 continue its lifting process until the detection device 24 has reached its zero point. Because of the correspondence of the vertical position of the indenter 69 and the foot 66 or its flat surface 67 , the zero point coincides with the position of the preload weight 62 .

Nach Ablauf einer Wartezeit gibt der Computer 5 ein Signal an die Verstelleinrichtung 36 zum Absenken des Belastungsgewichts 32. Der Finger 37 fährt nach unten, wodurch das Belastungsgewicht 32 auf dem Ringflansch 23 aufgesetzt wird. Das Gewicht des Belastungsgewichts 32 lastet nun auf dem Eindringkörper 69. Dessen Verlagerung wird von der Erfassungseinrichtung 24 erfasst und an den Computer 5 gemeldet.After a waiting time has elapsed, the computer 5 sends a signal to the adjusting device 36 for lowering the load weight 32 . The finger 37 moves down, whereby the loading weight 32 is placed on the ring flange 23 . The weight of the load weight 32 now rests on the indenter 69 . Its displacement is detected by the detection device 24 and reported to the computer 5 .

Aus dem gemessenen Eindringwert bestimmt der Compu ter den IRHD-Härtewert, bspw. anhand einer abgespeicher ten Tabelle. Zwischenwerte können linear oder nichtlinear interpoliert werden.The Compu determines from the measured penetration value ter the IRHD hardness value, for example using a stored table. Intermediate values can be linear or non-linear be interpolated.

Der Gerätekopf 15 ist wahlweise mit unterschiedli chen, aus den Fig. 3 bis 10 ersichtlichen Messköpfen 16 bestückbar. Die Messköpfe 16 der Fig. 3 bis 8 unterscheiden sich untereinander lediglich durch die Größe ihrer als Eindringkörper 69 verwendeten Kugel und einer Markierung die diese kennzeichnet. Die Markierung wird bei dem Messkopf 16 nach den Fig. 3 und 4, der zur Messung von harten Gummiteilen eine Kugel 69 von 1 mm Durchmesser aufweist, durch zwei Zapfen 81, 82 gebildet, die auf dem Scheibenflansch 52 angeordnet sind. Zur Kennzeichnung des Messkopfs 16 für mittlere Härten mit einer Kugel 69 von 2,5 mm dient lediglich ein Zapfen 82, während die Position des Zapfens 81 frei bleibt. Bei dem Messkopf 16 nach Fig. 7 und 8 zur Messung von Gummitei len mit sehr geringer Härte wird eine Kugel 69 von 5 mm Durchmesser verwendet, wobei zur Kennzeichnung der Zapfen 81 dient. Die Position des Zapfens 82 bleibt frei. Bei allen drei Messköpfen 16 dient der Zuordnung der Zapfen zu einer vorgegebenen Position eine in den Ansatz 53 ausgebildete Axialnut 83, der ein entsprechender Zapfen in der Buchse 19 gegenübersteht.The device head 15 can optionally be equipped with different measuring heads 16 which can be seen from FIGS . 3 to 10. The measuring heads 16 of FIGS . 3 to 8 differ from one another only in the size of their ball used as indenter 69 and a marking which identifies them. The marking is formed in the measuring head 16 according to FIGS. 3 and 4, which has a ball 69 of 1 mm diameter for measuring hard rubber parts, by two pins 81 , 82 which are arranged on the disk flange 52 . Only a pin 82 is used to mark the measuring head 16 for medium hardness with a ball 69 of 2.5 mm, while the position of the pin 81 remains free. In the measuring head 16 according to FIGS. 7 and 8 for measuring rubber parts with very low hardness, a ball 69 of 5 mm diameter is used, the pin 81 being used for identification. The position of the pin 82 remains free. In all three measuring heads 16 , the pin is assigned to a predetermined position by an axial groove 83 formed in the projection 53 , which is opposed by a corresponding pin in the socket 19 .

Zur Erfassung der durch die Zapfen 81, 82 vorgenom menen Kodierung dienen zwei aus Fig. 2a ersichtliche Schalter 84, 85, die an dem Boden des Grundträgers 17 an entsprechenden Bohrungen angeordnet sind. Dringt ein entsprechender Zapfen 81 und/oder 82 in die betreffende Bohrung ein, schließt der jeweilige Schalter 84 und/oder 85. Der Rechner 5 kann daran den verwendeten Messkopf er kennen und wählt die jeweils zur Umrechnung der gemesse nen Eindringwerte in Härtewerte geeignete Umrechnungs tabelle aus. Bei der Auswertung legt er diese Tabelle zur Messwertumformung zugrunde. To detect the coding made by the pins 81 , 82 serve two switches 84 , 85 visible from FIG. 2a, which are arranged on the bottom of the base support 17 at corresponding bores. If a corresponding pin 81 and / or 82 penetrates the relevant hole, the respective switch 84 and / or 85 closes. The computer 5 can then know the measuring head used and selects the conversion table suitable for converting the measured penetration values into hardness values. During the evaluation, he uses this table for the measurement conversion.

In Fig. 9 ist ein weiterer Messkopf 16 veranschau licht, der der Bestimmung der Shorehärte dient. Der Mess kopf 16 unterscheidet sich von den vorbeschriebenen Messköpfen durch die Form des Eindringkörpers 69, der hier durch einen Kegelstumpf gebildet wird. Die Plan fläche 67 des Fusses 66 weist spezifische Abmessungen auf, die von denen der vorbeschriebenen Messköpfe ver schieden sind. Wesentlich ist auch die Erzeugung der Messkraft an dem Eindringkörper 69 mittels einer Feder 86, die in dem Trägerteil 51 angeordnet ist. Bei Shore härtemessungen wird das Belastungsgewicht 32 in seine vertikal obere Position gefahren und ist somit inaktiv. Aufgrund des abweichenden Messverfahrens und der perma nenten Eindringkrafterzeugung mittels der Feder 86 ist eine gesonderte Positionserfassung des Vorbelastungs gewichts 62 erforderlich. Dazu dient ein mit dem Vor belastungsgewicht 62 verbundener Stößel 87, der durch eine dazu vorgesehene Bohrung 88 des Scheibenflansch 52 greift. Ein aus Fig. 2 ersichtlicher Präzisionsschalter 89, der einen genau definierten Schaltpunkt aufweist, gibt ein Signal ab, wenn das Vorlastgewicht 62 die ge wünschte Nullposition erreicht hat.A further measuring head 16 is illustrated in FIG. 9, which serves to determine the Shore hardness. The measuring head 16 differs from the measuring heads described above by the shape of the indenter 69 , which is formed here by a truncated cone. The flat surface 67 of the foot 66 has specific dimensions, which are different from those of the measuring heads described above. It is also essential to generate the measuring force on the indenter 69 by means of a spring 86 which is arranged in the carrier part 51 . In Shore hardness measurements, the load weight 32 is moved to its vertically upper position and is therefore inactive. Due to the different measuring method and the permanent penetration force generation by means of the spring 86 , a separate position detection of the preload weight 62 is required. For this purpose, a plunger 87 connected to the load weight 62 is used , which engages through a bore 88 provided in the disk flange 52 . A visible from Fig. 2 precision switch 89 , which has a precisely defined switching point, emits a signal when the preload weight 62 has reached the desired zero position.

Zur Kennzeichnung des Messkopfs 16 als Shorehärte messkopf dient ein Zapfen 91 auf dem Scheibenflansch 52. Dem Zapfen 91 ist ein aus Fig. 2a ersichtlicher Schalter 93 zugeordnet. Gibt dieser ein Signal ab, schaltet der Rechner 5 automatisch auf die Auswerteprogramme oder Tabellen zur Shorehärtebestimmung um.A pin 91 acts on the disk flange 52 for the identification of the measurement head 16 as a Shore hardness measuring head. A switch 93 shown in FIG. 2a is assigned to the pin 91 . If the latter emits a signal, the computer 5 automatically switches to the evaluation programs or tables for determining the hardness of the shore.

Ein Härtemessgerät zur Bestimmung von IRHD-Härtewer ten und bedarfsweise Shore-Härtewerten weist auswechsel bare Messköpfe 16 auf, die mit einer Kodierung 81, 82 versehen sind. Die Kodierung ist über eine entsprechende Erfassungseinrichtung 84, 85 erfassbar und veranlasst eine Auswerteeinrichtung 5 die für den jeweils verwende ten Messkopf 16 geeigneten Auswerteralogrithmen oder Tabellen zu verwenden.A hardness measuring device for determining IRHD hardness values and, if necessary, Shore hardness values has interchangeable measuring heads 16 which are provided with a coding 81 , 82 . The coding can be detected via a corresponding detection device 84 , 85 and causes an evaluation device 5 to use the evaluation algorithms or tables suitable for the measuring head 16 used in each case.

Claims

1. hardness measuring device ( 1 ) for quick and easy determination of the hardness of test specimens ( 2 ), in a wide range of hardness,
with a base frame ( 17 ) which can be set up in a stationary manner,
with a measuring head ( 16 ) which has a carrier part ( 51 ) which can be detachably and exchangeably connected to the base frame ( 17 ),
with a preload generating device ( 62 ) which is mounted on the support part ( 51 ) of the measuring head ( 16 ) so as to be vertically linearly displaceable,
with a foot ( 66 ) for generating a preload on the test object ( 2 ), the foot ( 66 ) having an annular contact surface ( 67 ) and being rigidly connected to a preload weight ( 62 ),
with an indenter ( 69 ) which is mounted so as to be linearly displaceable with respect to the carrier part ( 51 ),
with a loading weight ( 32 ) which is mounted on the base frame ( 17 ) and which can be moved by means of an actuator ( 36 ) into a first position, in which it is separated from the indenter ( 69 ), and into a second position , in which it rests on an urgent body ( 69 ),
with a detection device ( 24 ) which emits a signal corresponding to the relative movement between the foot ( 66 ) and the penetration body ( 69 ) and delivers it to an evaluation device ( 5 ), and
with coding device ( 81 , 82 , 84 , 85 ), which emits a signal which characterizes the measuring head ( 16 ) and delivers this to the evaluation device ( 5 ).

2. Hardness measuring device according to claim 1, characterized in that the evaluation device ( 5 ) determines the hardness values from the signal emitted by the detection device ( 24 ) using the signal generated by the coding device ( 81 , 82 , 84 , 85 ) specific to the measuring head.

3. Hardness measuring device according to claim 1, characterized in that the coding device ( 81 , 82 , 84 , 85 ) has at least one, preferably two sensors ( 84 , 85 ) which are arranged on the base frame ( 17 ) and which are set up for this purpose , on the measuring head ( 16 ) arranged marks ( 81 , 82 ).

4. Hardness measuring device according to claim 3, characterized in that the sensors ( 84 , 85 ) are formed by at least one, preferably a plurality of electrical switches and that the marks ( 81 , 82 ) on the measuring head ( 16 ) are switch actuating elements.

5. Hardness measuring device according to claim 4, characterized in that the switch actuating elements on the carrier part ( 51 ) are provided recesses or projections.

6. Hardness measuring device according to claim 1, characterized in that the base frame ( 17 ) has a socket ( 19 ) and the carrier part ( 51 ) has an insert ( 53 ) which can be inserted into the socket ( 19 ).

7. Hardness measuring device according to claim 1, characterized in that the indenter ( 69 ) on the carrier part ( 51 ) is mounted in a roller-mounted linear guide.

8. Hardness measuring device according to claim 1 or 6, characterized in that on the socket ( 19 ) a pressure element ( 22 ) coaxial to the indenter ( 69 ) is mounted linearly displaceable bar, which on its side facing the indenter ( 69 ) has a contact surface for has a plunger ( 71 ) connected to the indenter.

9. Hardness measuring device according to claim 8, characterized in that the plunger ( 71 ) with a preferably as an annular flange ( 72 ) formed ver limiting means connected to the indenter in the rest position in a position above the annular surface ( 67 ) of the foot ( 66 ) holds.

10. Hardness measuring device according to claim 8 and 9, characterized in that the stroke limiting means ( 72 ) has on its upper side a pressure surface for the contact surface of the pressure element ( 22 ).

11. Hardness measuring device according to claim 8, characterized in that the pressure element ( 22 ) is provided with a stop means ( 23 ) which is set such that it does not abut against the stop assigned to it when the indenter ( 69 ) is relieved, and that it only rests against its stop when the measuring head ( 16 ) is separated from the rest of the hardness measuring device ( 15 ).

12. Hardness measuring device according to claim 11, characterized in that the pressure element ( 22 ) rests with a flat surface on an end surface of a guide rod ( 71 ), at the other end of which the indenter ( 69 ) is held.

13. Hardness measuring device according to claim 12, characterized in that the pressure element ( 22 ) is connected to a contact piece ( 23 ) having a contact surface, onto which the load weight ( 32 ) can be lowered.

14. Hardness measuring device according to claim 1, characterized in that the evaluation device ( 5 ) contains a set of tables which serve to convert measured penetration depths into hardness values.

15. Hardness measuring device according to claim 14, characterized records that the selection of the respective assignment used on the basis of the information provided by the coding device level signal is made.

16. Hardness measuring device according to claim 14, characterized records that hardness values for between table values located penetration depths are interpolated.

17. Hardness measuring device according to claim 1, characterized in that the detection device ( 24 ) is an inductive path measuring device.

18. Hardness measuring device according to claim 1, characterized in that the detection device is connected to an analog-digital converter ( 28 ).

19. Hardness measuring device according to claim 1, characterized in that the detection device ( 24 ) measures the deflection of the indenter ( 69 ) against the base frame ( 17 ).

20. Hardness measuring device according to claim 1, characterized in that a position sensor ( 89 ) is arranged on the base frame ( 17 ) on the side facing the measuring head ( 16 ), which emits a signal which indicates that the preload weight ( 62 ) has taken a target position.

21. Hardness measuring device according to claim 1, characterized in that the measuring head ( 16 ) is provided with a spring ( 86 ) for loading the indenter ( 69 ).