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Härteprüfer nach Rockwell
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Beschreibung: Die Erfindung betrifft einen Härteprüfer nach Rockwell.
Ziel der Erfindung ist ein Härteprüfer nach Rockwell, der mit einer einfachen Hin-
und Herbewegung arbeitet und bei dem während der Messung nur die Bezugsfläche und
der Eindringkörper mit dem Prüfstück in Berührung gelangen, so daß auch kleine Flächen
geprüft werden können.
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Ein anderes Ziel der Erfindung ist es, die Prfkraft bei Änderung der
angewandten Kraft konstant zu halten, wobei die Prüfkraft innerhalb eines großen
Bereiches von Prüfkraftwerten vorher eingestellt werden kann.
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Ein weiteres Ziel ist ein einfacher, kompakter und genauer |toprUfer,
der auch an vorhandenen Werkzeugmaschinen angebracht verwendet werden kann, z.B.
an der Spindel einer Bohrmaschine.
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Ein Härteprüfer gemäß der Erfindung ist gekennzeichnet; durch einen
oberen Aufbau, der den Teil trägt, der den äußeren Druck aufnimmt und die Lastfeder,
von einem
unteren Aufbau , der die Bezugsfläche sowie den Eindringkörper
und die Teile trägt, wclche die Relativbewegung zwischen dem Eindringkörper und
der Bezugsfläche vergrößern, sowie durch einen dazwischen liegenden Aufbau, der
zwischen der Lastfeder und dem Eindringkörper liegt, wobei der obere Aufbau in Bezug
auf den unteren unter dem von außen aufgebrachten Druck um einen vorher eingestellten
Betrag zwischen der Ruhestellung und einem Auflageanschlag verschiebbar ist, so
daß die Lastfeder eine gleichbleibende Verformung erfährt, um auf den Eindringkörper
die gleichbleibende Prüflast aufgrund ihrer alleinigen Verformung zu übertragen,
während die überschüssige Kraft des aufgebrachten Druckes über die Bezugsfläche
abgeführt wird.
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Die Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnung in einem Ausführungsbeispiel
näher erläutert, und zwar zeigt die Zeichnung einen Härteprüfer gemäß der Erfindung
im Schnitt.
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Gemäß Fig. 1 besitzt der Härteprufer einen starren unteren Aufbau
oder Stützaufbau 1 mit einer kräftigen waagerechten Platte 2, mit der ein unteres
Trageteil 3 ein Ganzes bildet, das unten in einer Bezugsfläche 4 endet, welche vom
Rand einer Büchse 5 gebildet ist, in der koaxial der Eindringkörper sitzt, welcher
während der verschiedenen Meßphasen axial darin verschiebbar ist. Mit der Platte
2 ist eine nach oben gerichtete vertikale Säule 6 starr verbunden.
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Ein oberer Aufbau 7 des Härteprüfers besteht aus einer parallel zur
Platte 2 verlaufenden Platte 8, mit der dann eine nach unten gerichtete und zur
Säule 6 parallel verlaufende Säule 9 reicht durch ein sie mit Spiel usgebendes Loch
10 in der Platte 2 bis unterhalb dieser Platte.
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Die Platte 8 trägt eine Stange 11 zur Übertragung des Betätigungsdrucks.
Die Stange 11 wird durch einen in einer koaxialen Bohrung in der Platte 8 sitzenden
Bund 12 in der Platte gehalten und an axialer Bewegung in Bezug darauf durch eine
untere Schulter 13 und eine obere Mutter 14 mit dazwischenliegendem Ring 15 gehindert,
der am Umfang mit in Abstand angeordneten radialen Bohrung 16 versehen ist.
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Die Stange 11 ist um ihre Achse drehbar, und eine Drehung kann durch
Einwirkung auf den Ring 15 bewirkt werden, indem dieser durch in die Bohrungen 16
eingefhhrte, mit Stiften versehene Werkzeuge gedreht wird.
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Der sich unterhalb der Schulter 13 erstreckende Teil der Stange 11
weist einen mit Gewinde versehenen Abschnitt 11' auf, auf welchen ein Wiederlagerflansch
17 geschraubt ist. Der Endabschnitt 11' hat eine glatte Oberfläche und endet mit
einer ringförmigen Stütze 18 zum Tragen eines Gegenflansches 19. Die Feder 20, die
in später zu beschreibender Weise dazu dient, die konstante Prüfkraft zuliefern,
ist zwischen dem Flansch 17 und dem Gegenflansch 19 gelagert.
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Ein senkrecht zur Platte 8 angeordneter Zapfen 21 verhindert eine
Rotation des Flansches 17. Auf diese Weise wird der Flansch 17 durch Drehen der
Stange 11 bei Betätigung des Ringes 15 in der einen oder anderen Richtung in die
eine oder andere Richtung geschraubt, wodurch die Feder 20 auf einen vorbestimmten
Wert gespannt wird.
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Dieser Wert ist an einer Skala abzulesen, die von einer senkrecht
zur Platte 8 verlaufenden Leiste 22 getragen wird. Ein vom Flansch 17 getragener
Zeiger 23 bewegt sich über die Skala.
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Auf dem zylindrischen Teil 11" der Stange 11 sitzen
zwei
kleine Flansche 24 und 25 in einem Abstand voneinander. Zwischen diesen Flanschen
wirkt eine Feder 26 derart, daß der kleine Flansch 25 in Ruhestellung des Härteprüfers
sich gegen den Flansch 19 stützt, während der kleine Flansch 24 sich gegen die Schulter
27 stützt, die durch den Unterschied im Durchmesser zwischen dem Abi schnitt 11'
und 11" der Stange 11 gebildet wird.
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Der kleine Flansch 24 ist frei beweglich auf dem Abschnitt 11" angebracht.
Der kleine Flansch 25 ist über eine oder mehrere kleine senkrechte Säulen 28 mit
der Platte 2 fest verbunden.
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Ein dritter starrer Aufbau zwischen dem Aufbau 1 und 7 wird vom Flansch
19 selbst'einem unter der Platte 2 angeordneten Druckstück 30 und einer kleinen,
senkrechten Säule 31 gebildet, welche den Flansch 19 starr mit dem Druckstuck 30
verbindet und locker durch eine Bohrung 32 in der Platte 2 geht.
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Die kleine Säule 31 verläuft parallel zu den Säulen 6 und 9.
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Die Säulen 6 und 9 werden mittels zweier elastischer Blätter 33 und
34, vorzugsweise aus Stahl, miteinander verbunden. Die Enden der Blätter sind spielfrei
an den Säulen selbst befestigt. Diese Verbindung ermöglicht einen sich gegenseitig
tragenden Zusammenhalt zwischen dem Aufbau 1 und dem Aufbau 7 sowie eine spielfreie
Verschiebung zwischen den Aufbauten, Verschiebung, in Richtung der Säulen selbst
und der Stange 11 als axial angesehen werden kann, und zwar wegen der Geringfügigkeit
während der Arbeitsphase des Härteprüfers.
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In ähnlicher Weise ist der dazwischenliegende Aufbau und zwar der
an der kleinen Säule 31 mittels zweier elastischer Blätter 35 und 36 mit der Säule
9 verbunden, so daß dieser dazwischenliegende Aufbau mit dem Aufbau 7 verbunden
ist und in Bezug auf diesen kleine axiale Verschiebungen spielfrei erfahren kann.
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Die zwei Paare von Blättern 33 und 34 einerseits und 35 und 36 andererseits
bilden mit den durch sie zusammengehaltenen Säulen ebensoviel Parallelogramme, so
daß die Durchbiegung der Blätter die Axialität der Relativverschiebung zwischen
den Säulen gewährleistet. Die gebildeten Parallelogramme sind vorzugsweise Rechtecke,
so daß die Relativverschiebungen der Säulen mit guter Annäherung als gradlinig angesehen
werden können.
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Axial zur Stange 11 ist der Eindringkörper 37 vorgesehen, der sich
in der Büchse 5 befindet, welche die Bezugsfläche 4 trägt, und die Spitze des Eindringkörpers
aus Diamant kann über die Bezugsfläche hinausragen um einen durch eine konische
Auflagefläche 38 bestimmten Betrag.
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Der Eindringkbrper 37 wird von einem Eindringkörperträger 39 getragen,
der im mittleren Teil einen Durchlaß für einen Hebel 40 aufweist, der an einer Seite
in seinem Drehpunkt 41 gelagert ist und auf der anderen Seite aus dem Tragteil 3
herausragt, um die Tastatange 42 der Meßuhr 43 zu tragen, Diese letztere ist eine
an sich bekannte Meßuhr mit manueller oder automatischer Nullstellung.
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Der Hebel 40 ist mit dem Eindringkörperträger 39 mittels eines Zapfens
44 verbunden.
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Oben verlängert sich der Eindringkörperträger 39 in eine Stange 45
mit abgerundetem Kopf, der in eine am Ende konisch
verlaufende
Bohrung 46 im Druckstück 30 hineinragt, das Ganze immer achsengleich mit der Stange
11.
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Zwischen dem Hebel 40 uns der Platte 2 ist eine Feder 47 angeordnet,
die während der Messung in nachstehend beschriebener Weise die Vorlast liefert.
Der von der Feder 47 ausgeübte Druck ist merklich geringer als der von der Feder
26.
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Die Stange 11 besitzt oben einen so vorspringenden Schaft 48, der
so bemessen ist, daß er vom Werkzeugträger einer axial bewegbaren Spindel festgehalten
werden kann, die nur axial, d.h. ohne Drehbewegung bewegt wird.
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Andererseits kann der Schaft 48 zur Befestigung des HErteprüfers in
einer besonderen Vorrichtung vorgesehen sein, die einen axialen Druck auf die Stange
11 ausüben kann.
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Unten weist die Stange 11 ein Ende 49 mit abgerundetem Kopf auf, das
sich in der Ruhestellung in einem vorbestimmten Abstand von einer Auflage 50 aus
nachgiebig stoßdämpfendem Material befindet. Das Ende 49 stützt sich jedenfalls
gegen die Platte 2 unter Zwischenschaltung einer stoßdämpfenden Auflage, wobei dieser
Stützpunkt den Arbeitshub der Stange 11 bestimmt und dadurch den Betrag, um den
die Feder 20 zusammengedrückt wird, um auf den Eindringkörper die konstante PrUS-kraft
zu übertragen. Die stoßdampfende Bigenschaft der Auflage 50 dient nur dazu, Erschütterungen
im Augenblick der BerUhrung mit dem Ende 49 zu vermeiden. Die Auflage 50 bildet
Jedenfalls einen axial zum Eindringkörper angeordneten Anschlag zwischen dem oberen
Aufbau 7 und dem unteren Aufbau 1.
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Die Arbeitsweise des Härteprüfers ist nachfolgend beschrieben und
erläutert.
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Durch Betätigung des Ringes 16 wird die Stange 11 in der einen oder
anderen Richtung gedreht, wodurch sich der Flansch 17 hebt oder senkt, so daß die
Feder 20 eine Vorspannung erfährt, der wegen des gleichbleibenden Betrages, um den
sie zusammengedrückt wird, eine vorbestimmte Prüfkraft entspricht, die auf der Skala
an der kleinen Leiste 22 ablesbar ist.
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Alsdann wird der Harteprüfer auf der Vorrichtung oder der Werkzeugmaschine,
z.B. einer Bohrmaschine, mittels deren er betätigt werden soll, angebracht, und
dem Prüfstück genähert.
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Am Ende der Annäherung gelangt die Spitze des Eindringkörpers 37 in
Berührung mit dem PrüfstUck und wird demnach in die Büchse 5 zurückgeschoben, bis
die Bezugsfläche 4 dem PrUfstück aufliegt. Die Bewegung des Eindringkörpers 37 in
Bezug auf die Bezugsfläche bewirkt gleichzeitig das Zusammendrücken der Feder 47,
die die Vorprufkraft auf den Eindringkörper ausübt, und die Verschiebung des Tasters
42 der Meßuhr 43. In dieser Stellung wird die Meßuhr 43 manuell oder automatisch,
Je nach verwendeter Bauart, auf Null gestellt und der Druck weiter ausgeübt. Beim
weiteren Ausüben des Druckes hindert die kleine Säule 28 den kleinen Flansch 25,
sich abwärts zu bewegen, so daß sich der Gegenflansch 19 von ihm löst und von der
Feder 26 nicht mehr beaufschlagt wird, sondern nur dem Druck der Feder 20 unterworfen
bleibt.
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Indem die Stange 11 weiter verschoben wird, erfaßt das End der Bohrung
46 den Kopf der kleinen Stange 45 und beginnt die Spitze des Eindringkörpers 37
gegen das Prüf stück zu drücken.
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In dieser Stellung wird der Flansch 19 durch die kleine Säule 31 angehalten,
indem sie sich von der Schulter 18 löst, da die Stange ihren Hub zusammen mit dem
Aufbau 7 frei fortsetzt, dessen Säule 9 sich in Bezug auf die Säulen 6 und 31 infolge
der Elastizität der Blätter 33 und 34 einerseits und 35 und 36 andererseits bewegen
kann.
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Die Bewegung der Stange 11 erfolgt weiter, bis das Ende 49 gegen die
Auflage 50 und die Platte 2 stößt.
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In dieser Stellung wirkt auf das Druckstück 30 diegesamte Kraft der
Feder 20, während der Rest des ausgeübten Druckes über den Aufbau 1 und demnach
über die Bezugsfläche 4 abgeleitet wird. Auf den Eindringkörper wirken also in dieser
Stellung die Vorlast und die Last der Feder 20, deren Summe die Gesamtprüfkraft
ist.
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Unter diesen Voraussetzungen bewirkt die Spitze des Diamanteneindringkörpers
37 den Meßeindruck, und es beginnt das Wiederhochführen der Stange 11.
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Während des Druckhubes löst sich zuerst das Ende 49 der Stange von
der Auflage 50, bis sich die Schulter 18 wieder gegen den Gegenflansch 19 stützt
und ihn anhebt, so daß sich das Ende der Bohrung 46 des Druckstücks 30 vom Eindringkörper
37 löst, auf den dann wieder nur die Vorlastfeder 47 einwirkt. In dieser Stellung
erfolgt die Ablesung der Härte an der Meßuhr entsprechend dem Rockwellverfahren.
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Bei weiterer Aufwärtsbewegung der Stange 11 erfolgt wieder die BerUhrung
zwischen dem Flansch 19 und dem kleinen Flansch 25, indem die Aufwärtsbewegung der
Stange 11 vollständig erfolgt und das Ganze in die Ruhestellung zurückkehrt. Indem
der Druck aufhört, gelangt das ganze außer Berührung mit dem Prüfstück.
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Wie aus der oben erläuterten Figur hervorgeht, werden die verschiedenen
in Bezug aufeinander bewegten Teile allein von den elastischen Blättern 33 und 34
einerseits und den elastischen Blättern 35 und 36 andererseits gehalten und
geführt,
welche ein Spiel zwischen den besagten Teilen verhindern und wegen der geringfügigen
Bewegungen der Teile selbst können dieselben als in Achsrichtung verlaufend angesehen
werden.
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Zu bemerken ist auch, daß die verschiedenen bewegten Teile keine Gleitführungen
oder dergleichen für die Axialbewegung aufweisen, wodurch der Härteprüfer sowohl
wegen des Wegfalles der verschiedenen für solche Führung erforderlichen Teile als
auch der hierfür erforderlichen Präzisions-Verarbeitung sowie durch die Vereinfachung
der Montagearbeiten und derBeseitigung von Reibungen sehr wesentlich vereinfacht
wird.
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Natürlich kann bei der praktischen Verwirklichung eines Härteprüfers
nach der Erfindung sowohl die Anordnung als auch der Aufbau der verschiedenen Teile
abgeändert werden, soweit den üblichen Anforderungen an Geräte dieser Art, insbesondere
bezüglich des axialen Verlaufes der Bewegungen und der Zentrierung des Druckes entsprochen
wird.
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Zum Beispiel können zweckmäßig die Säulen 9 und 6, die in der Zeichnung
beide auf der gleichen Seite liegen, in der Praxis symmetrisch in Bezug auf die
Stange 11 angeordnet sein. Ebenso können die Teile, welche den Druck übertragen,
Verbindungsstücke aufweisen, welche eine exzentrische Übertragung des Druckes verhindern,
alles entsprechend dem Stand der Technik. Weiterhin kann zweckmäßig die kleine Säule
31 doppelt sein, um ein Nachgeben während der Kraftübertragung zu vermeiden, Die
BUchse 5 kann abnehmbar sein, ebenso wie der Eindringkörper, um einen Austausch
zu ermöglichen.
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Die Säulen können so ausgebildet sein, daß sie starr an den Platten
angebracht werden können und die Enden der elastischen Blätter spielfrei einspannen.