DE2849203A1

DE2849203A1 - Vorrichtung zum messen der abriebfestigkeit von materialien

Info

Publication number: DE2849203A1
Application number: DE19782849203
Authority: DE
Inventors: Shigeru Suga
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1978-05-22
Filing date: 1978-11-13
Publication date: 1979-11-29
Also published as: US4196611A; JPS54170891U; GB2021788B; GB2021788A; FR2426901A1; JPS5822127Y2; FR2426901B1; DE2849203C2

Description

u.Z.: M 901
Case: 13-81

SHIGERU SUGA
Tokyo, Japan

" Vorrichtung zum. Mccsen der Abriebfestigkeit von Materialien "

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Messen der Abriebfestigkeit von Materialien, und insbesondere der Materialoberfläche einer zu untersuchenden Probe.

Bei bekannten Abriebtestvorrichtungen wird ein auf seinem Umfang mit Schleifmittel belegtes Reibrad unter einem vorgegebenen Druck gegen die Oberfläche der zu untersuchenden Proben gedrückt, die an einem Probenhalter befestigt sind und selbstttätig eine Hin- und Herbewegung ausführen. Bei jeder dieser Hin- und Herbewegung wird das Reibrad mit HiI-fe eines Sperrklinken- und Getriebemechanismus um 0,9° verdreht. Daher fällt das während des Abriebs bei der Untersuchung erzeugte Schleifmittelpulver herab und haftet auf der Oberfläche der Probe oder verbleibt dort; daher ist die Genauigkeit und Reproduzierbarkeit der Untersuchungsergebnisse schlecht. Da ferner lediglich das Reibrad mit dem komplizierten Antrieb in Verbindung steht, der die Hin- und Herbewegung, sowie die schrittweise Drehbewegung bewirkt, ist es bei der bekannten Vorrichtung außerordentlich schwierig, die Oberfläche der Probe und die Schleifmittelfläche genau parallel zueinander in Berührung zu bringen. Daher besteht die Gefahr, daß jede Ebene nur teilweise abgeschliffen wird, worunter die genauigkeit und die Reprodu-

§09848/0494

zierbarkeit der Untersuchung leidet. Da ferner bei der bekannten Vorrichtung ein Sperrklinkenmechanismus verwendet wird, um das Reibrad um einen vorgegebenen Winkel (0,9°) zu verdrehen, und ferner ein Zahnradpaar vorgesehen ist, um die Drehbewegung zu übertragen, verschlechtert das unvermeidliche Spiel der Zahnräder aufgrund der durch die Hin- und Herbewegung verursachten Reibungsbelastung, die Untersuchungsergebnisse außerordentlich stark. Da sich das Reibrad bei jeder Bewegung um den Betrag dieses Spiels zurück in

•jO die Ausgangsstellung bewegt, ist es unmöglich, den Abrieb mit neuen Reibflächen völlig gleichmäßig vorzunehmen. Hierin liegt ein wesentlicher Nachteil der bekannten Vorrichtung. Ferner ist es technisch ungünstig, sowohl das Reibrad als auch die Proben schrittweise zu bewegen, während sie gegeneinander gedrückt werden.

Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen sollen diese Nachteile vermieden werden. So wird erfindungsgemäß die Probe mit der zu untersuchenden Oberfläche nach unten zu dem darunter liegenden Reibrad hinweisend angeordnet. Ferner werden komplizierte Bewegungen des Reibrades, wie eine Hin- und Herbewegung einerseits und eine schrittweise Drehbewegung andererseits, vermieden. Insbesondere ist erfindungsgemäß eine Andruck- und Freigabevorrichtung für das Reibrad vorgesehen, wobei ein Tragrahmen oder -gehäuse, in dem die Achse des Reibrades exakt horizontal gelagert ist, in dem Gestell der erfindungsgemäßen Testvorrichtung genau gehaltert ist, so daß es in Vertikalrichtung frei verschoben werden kann; zu diesem Zweck wird der Tragrahmen mit dem einen Ende eines Ausgleichs- oder Gleichgewichtshebels nach oben gedrückt, während am anderen Ende des Hebels ein Ausgleichsgewicht vorgesehen ist. Dadurch wird das Reibrad von unten an die Oberfläche der Probe gedrückt und durch eine synchronisierte Npckeneinrichtung in der Nähe des Totpunktes der Hin- und Herbewegung des Probenwagens freigegeben.

9Q9848/0494

■j Ferner werden die Proben an den Probenhalter mit Hilfe von Federn angedrückt, der mit Hilfe von in der Vorrichtung exakt horizontal angeordneten Führungsstangen leicht verschiebbar abgestützt ist. Der Probenhalter wird dann mit den Proben entlang den Führungsstangen mit Hilfe einer Verbindungsstange, einem Verbindungsteil, einer Kurbel und einem Motor hin- und herbewegt, die in dem Vorrichtungsgestell angeordnet sind. Schließlich kann erfindungsgemäß anstelle des Sperrklinkenmechanismus ein Schrittschaltmotor vorgesehen sein, um das

■IQ Reibrad schrittweise zu verdrehen. Zur übertragung dieser schrittweisen Drehbewegung sind zwei Zahnradpaare vorgesehen, wobei das eine Zahnrad des einen Paars der Zahnradverbindung entsprechend deren Spiel vorgespannt und wobei das andere Zahnrad des anderen Paars entsprechend eingestellt ist; die Zahnräder sind entweder an der Achse des Schrittschaltmotors bzw. an der des Reibrades befestigt.

Gegenüber der bekannten Vorrichtung weist die erfindungsgemäße Abriebtestvorrichtung unter anderem die folgenden Vorteile auf:

Das während des Tests durch den Abrieb erzeugte Schleifmittelpulver fp'llt weder auf die Oberfläche der Probe noch bleibt das Pulver dort haften; die für den Abrieb vorgesehene Hin- und Herbewegung zwischen der Probe und dem Reibrad ist immer parallel gerichtet und ein teilweiser Abrieb wird vermieden; eine schrittweise Drehbewegung ohne jegliche Rückwärtsbewegung des Reibrades sowie eine statische Festlegung des Reibrades während der Hin- und Herbewegung der zu untersuchenden Oberfläche der Probe werden erreicht, so daß eine hohe Genau-

gg igkeit und Reproduzierbarkeit der Untersuchungsergebnisse erhalten werden können.

Die Erfindung wird im folgenden mit Bezug auf die anliegende Zeichnung näher erläutert. Es zeigen

Figur 1 eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung, Figur 2 eine Aufsicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung und

9O9848/0A94

■j Figur 3 eine Vorderansicht des Betätigungs- und Anzeigegerätes .

Gemäß den Figuren 1 und 2 ist die Probe 1 mit Hilfe einer g Andruckplatte 3 lösbar am Probenhalter 4 befestigt, wobei die Oberfläche der Probe durch Spiralfedern 2 nach unten gedrückt wird. Der Probenhalter 4 weist eine horizontal verschiebbare Führungsvorrichtung 5 auf, die vier Schublager am rechten und linken Ende sowohl vorne als auch hinten aufweist. Diese Vorrichtung 5 wird mit Hilfe zweier Führungsstangen 6 frei verschiebbar geführt, deren Enden an der Vorder- und Rückseite der Testvorrichtung so befestigt sind, daß die Führungsstangen 6 horizontal und zueinander parallel auf den beiden Seiten der Vorrichtung verlaufen. Für den

.jg Antrieb zur Erzeugung der ebenen Hin- und Herbewegung des Probenhalters 4 mit der Probe 1 sind an der linken Seite der Vorrichtung in der Zeichnung ein Motor 7, ein Kurbelrad 8, eine Kurbelstange 9 sowie eine Verbindungsstange 10 vorgesehen, die in der angegebenen Reihenfolge miteinander ver-

2Q bunden sind. Das freie Ende der Verbindungsstange 10, die in einem Gleitlager 11 horizontal geführt ist, ist mit dem Probenhalter 4 verbunden.

Die Umfangsflache des kreisförmigen Reibrades 12 ist mit einem Schleifmittel 13 belegt. Das Reibrad 12 ist in dem Tragrahmen oder Traggehäuse 14 horizontal gelagert, und zwar senkrecht zur horizontalen Hin- und Herbewegungsrichtung des Probenhalters. In der Nähe des unteren Randes des Bodens des Tragrahmens 14 sind mindestens drei"Gleitfüh-3Q rungsstangen 15 in gleichen Abständen und vertikal befestigt. Die Stangen 15 sind in Gleitführungen 16 gelagert, die drei Paare im Vorrichtungsgestell vertikal und zueinander parallel angeordnete Gleitlager aufweist. Die unteren Enden der Stangen 15 sind an einer Stützplätte 17 befestigt. Das Reibrad 12 wird gegen die Unterseite der Probe 1 mit Hilfe des Tragrahmens 14 unter einem vorgegebenen Druck an-

9098A8/8494

■j gedrückt; dieser Andruck erfolgt über eine Ausgleichsvorrichtung, bestehend aus einem Gleichgewichts- oder Ausgleichshebel 19, der an einer Stütze 18 etwa in der Mitte des Bodens der Testvorrichtung angelenkt ist. Um die rechte Hebelarmlänge einstellen zu können, ist ein Ausgleichsgewicht 20 vorgesehen, während das andere (linke) Ende des Ausgleichshebels 19 an der Unterseite der Stützplatte 17 angelenkt ist.

Die Abrieblänge (oder Abriebdauer) sowie die Lage des Reibrades 12 während der Hin- und Herbewegung der zu untersuchenden Probe 1 beträgt in der Mitte des Hubs vorzugsweise 30 mm, und folglich sollte der Abrieb außerhalb des 30 mm-Bereichs -.unterbleiben.

Zu diesem Zweck ist an der Verbindungsstange 10 ein Nockenhebel 21 angelenkt, der am oberen Ende ein Langloch aufweist, sich nach unten erstreckt und unten am Hebel 19 endet; der Nockenhebel 21 ist mit seinem unteren Ende an einem La-

2Q ger am Boden der Testvorrichtung mit Hilfe einer Nockenwelle 22 angelenkt. Wenn sich die Probe 1 horizontal hin- und herbewegt, ^rrird daher der Nockenhebel 21 um die Achse 22 verschwenkt, um so das Reibrad 12, abgesehen von dem vorzugsweise 30 mm langen Reibbereich bei jedem Hub abzusenken, indem die Nocke 23 einmal in jedem Zyklus den rechts von der Stütze 18 liegenden Teil des Ausgleichshebels 19 nach oben drückt; die Nocke 23 ist entweder an dem Nockenhebel 21 oder an der Nockenwelle 22 befestigt.

₃q Das Reibrad 12 wird schrittweise um 0,9° (400 Schritte pro vollständiger Umdrehung) verdreht, damit die mit Schleifmittel 13 belegte Fläche jeweils bei einer Hin- und Herbewegung der Probe 1 erneuert werden kann. Das Auslösesignal wird durch die Rückseite des Hebels 21 erzeugt, der in seiner Gleichgewichtslage den Detektor 24, beispielsweise einen Endschalter, berührt, der an der Testvorrichtung an einer Stelle in der Nähe des Totpunktes des Hubs befestigt ist, wo

909848/9494

das Reibrad bei der reziproken Bewegung der Probe 1, beispielsweise entsprechend der gestrichelten Lage des Nockenhebels 21 in Figur 1, abgesenkt ist. Das von dem Detektor 24 erzeugte Signal wird einem Schrittschaltmotor 25 innerhalb des Tragrahmens oder Traggehäuses 14 zugeführt, wie sich insbesondere aus Figur 2 ergibt; dieser Motor 25 hält nach jeweils O,9°/Schritt an. Diese schrittweise Drehbewegung wird auf das Reibrad 12 über die an den beiden Enden der Achse des Motors 25 befestigten antreibenden Zahnräder 26, 26' und die zwei angetriebenen Zahnräder 27, 27' übertragen. Das Zahnradpaar 26, 26' steht mit dem Zahnradpaar 27, 27' auf der Achse des Reibrades 12 in Eingriff.

Grundsätzlich ist im Rahmen der Erfindung lediglich ein Zahnradgetriebe erforderlich, doch werden vorzugsweise zwei Zahnradpaare in Kombination verwendet, so daß die übertragung der Drehbewegung kein Spiel aufweist, und zwar unabhängig davon, wie rasch und mit welcher Schrittweite die Schrittbewegung erfolgt. Insbesondere im Zahnzwischenraum des Berührungspunktes des Teilkreises oder des nächstliegenden Punktes ist beispielsweise das Zahnvorderteil des Zahnrades 26 eng an das Hinterteil des vorderen Zahns des Zahnrades 27 angepaßt, und beide Zahnräder sind an ihren jeweiligen Achsen befestigt, während der Zahninnenrand des Zahnrads 26' eng an den Zahnvorderrand des Zahnrades 27' angepaßt ist. Folglich ist die Relativabweichung der Paßwinkel der Zahnräder 26 und 26' gleich dem Spiel bei gewöhnlichen Verzahnungen; insgesamt kann das Spiel vermieden werden.

Durch das erfindungsgemäße Umdrehen der Probe und des Reibrades werden die nachteiligen Einflüsse des Schleifmittelpulvers auf die Probe vermieden; dadurch, daß die Probe selbst hin- und herbewegt wird, und damit die schrittweise Drehbewegung und die Hin- und Herbewegung stabilisiert werden, wird eine teilweise Abnutzung der Reibungsflächen aus-

geschlossen. Das Spiel des Umlaufgetriebes wird durch die Verwendung zweier Zahnradpaare und durch eine schrittweise Drehbewegung mit Hilfe eines Schrittschaltmotors vermieden; dadurch wird eine Abriebtestvorrichtung erhalten, mit der hochgenaue und reproduzierbare Testergebnisse erhalten werden können.

In Figur 3 ist eine Betätigungs- und Anzeigevorrichtung dargestellt; /xn der Zeichnung nicht eingezeichnet sind die verschiedenen Einrichtungen, wie die elektrische Stromquelle, der Motor 7, der Detektor 24 und der Schrittschaltmotor 25 miteinander verschaltet. Ferner ist. ein üetζschalter 30 vorgesehen. Wenn die gewünschte Anzahl an Hubbewegungen an ■ · dem Einstellrad 31 festgelegt ist und der Startschalter 32 betätigt wird, beginnen die Tegtbewegungen, und die Anzahl der Hubperioden wird an der Anzeige 33 wiedergegeben. Durch Betätigen des Stoppschalters 34 wird die Testvorrichtung angehalten.

909848/Θ49*

Claims

VOSSIUS · VOSSIUS · HILTL · TAUCHNER · HEUNEMANN

PATENTANWÄLTE 28^9203

SIEBERTSTRASSE 4 · 8OOO MÜNCHEN 86 . PHONE: (O89) 4-7 4O75 ^V-

CABLE: BENZOLPATENT MÖNCHEN TELEX 5-29 453 VOPAT D ^VÄ{

u.Z.: M 901 (He/Kä)

Case: 13-81 "^:%.

SHIGERU SUGA
Tokyo, Japan

" Vorrichtung zum Messen der Abriebfestigkeit v.on Materialien "

Priorität: 22. Mai 1978, Japan, Nr. 068 853/78 (Gbm)

Patentansprüche

1 .J . Vorrichtung zum Messen der Abriebfestigkeit von Ma-

- —^

terialien, insbesondere der Materialoberfläche einer zu untersucherden Probe, mit einem Probenhalter und einem mit Hilfe eines Motors angetriebenen, umlaufenden, mit Schleifmittel belegten Reibrad, dessen Umfangsflache gegen die |§| Materialoberfläche der Probe gedrückt wird, wobei senkrecht zur Andruckrichtung zwischen dem Reibrad und der Probe eine- - ■■** hin- und hergerichtete Relativbewegung erfolgt, dadurch gekennzeichnet,

a) daß die Probe (1) oberhalb des Reibrades (12) angeordnet

ist,

b) daß die Probe (1) mit ihrer zu untersuchenden Oberfläche

nach unten weisend an dem innen hohl ausgebildeten Probenhalter (4) lösbar und elastisch angedrückt befestigt ist, und --W

c) daß die Probe (1) mittels einer Antriebsverbindung (7 bis

9) über eine horizontal gleitende,an dem Probenhalter

(4) angelenkte Verbindungsstange (1) horizontal hin- und herbewegbar ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

a) daß das Reibrad (12) in einem gegenüber dem Vorrichtungsgestell vertikal verschiebbaren ::Tragrahmen (14) gelagert und angetrieben ist,

b) daß das Reibrad (12) durch den Tragrahmen (14) an die Materialoberfläche der Probe (1) mit einem vorgegebenen Druck andrückbar ist,

c) daß ein Ausgleichshebel (19) mit seinem einen freien Ende am Tragrahmen (14) befestigt ist und am anderen freien Ende ein Ausgleichsgewicht (20) zum Einstellen der Hebelarmlänge aufweist und

d) daß der Andruck des Reibrades (12) an die Oberfläche der Probe (1) im Bereich der Totpunkte der Hin- und Herbewegung gelöst wird, indem die untere Ebene in der Nähe des Hebelgelenks (18) des Ausgleichshebels (19) nach einem Doppelhub mittels einer Nocke (23) am unteren Ende einer nach unten ragenden Nockenstange (21) nach unten gedrückt wird, die über ein Langloch an der Verbindungsstange (10) angelenkt ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen Schrittschaltmotor (25) zum Verdrehen des Reibrades (12), um einen vorgegebenen Winkel nach einem Doppelhub und während des Trennzeitraums.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine Steuereinrichtung für den Motor (25) , die durch elektrische Signale von Detektoren, wie Endschaltern, betätigbar ist, an die die Außenseite des Nockenhebels (19) in der Nähe des Totpunktes der Freigabeposition des Doppelhubs angrenzt.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß zum Vermeiden von Erschütterungen des Getriebes und einer Rückkehrbewegung des Reibrades (12) unmittelbar nach dessen Verdrehen um einen vorgegebenen Winkel mit Hilfe des Getriebes und des Schrittschaltmotors (25) zwei miteinander zusammenwirkende Paar Getriebeteile (26, 26' bzw. 27, 27') vorgesehen sind.

909848/G494