DE3128536A1 - Apparatus for testing the hardness of a workpiece - Google Patents

Apparatus for testing the hardness of a workpiece

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Abstract

An apparatus for testing the hardness of a workpiece has a testing element which is mounted on a movable testing-element holder, a loading mechanism for variable loading of the testing element, a measuring instrument for measuring the load acting in each case on the testing element, a measuring member for measuring the penetration depth, attained under the respective load, of the testing element in the workpiece, and a liftable and lowerable clamping table for holding the workpiece. To create an apparatus which is easy to operate and with which accurate values can be recorded, it being possible to apply the load continuously, the testing-element holder is assigned a measuring body (21) which is movable with respect to the latter and rests on the workpiece (19) to be tested during the testing process. One of the parts (28) of the measuring member (27) cooperates with the measuring body, the other part of which is connected to the testing-element holder. The measuring body is movable in the apparatus housing (23), on which a stop place (24) for the workpiece is located, and it is not influenced by the loading mechanism (1). <IMAGE>

Description

"Vorrichtung zum Prüfen der Härte eines Werkstückes""Device for testing the hardness of a workpiece"

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung entsprechend dem Oberbegriff des Anspruches 1.The invention relates to a device according to the preamble of claim 1.

Eine bekannte Vorrichtung der vorgenannten Art hat einen motorisch angetriebenen Prüfkörpertisch, der auf einer Zustellspindel befestigt ist. Eine Prüflastsenk- und Prüflasthubvorrichtung im Oberteil der Vorrichtung ist mittels eines drehzahlreaelbaren Motors betätigbar. Ein Schrittmotor verbunden mit einem entsprechenden Bewegungssystem ermöglicht die Aufbrinaung einer definierten Vorlast zur sicheren Berührung von Prüfkörper und Werkstiick. Eine Kompensationsmeßdose mit mechanischer und elektrischer Bestückung ermöglicht die Messung der Eindringtiefe und der augenblicklichen Belas-tuna des Prüfk*rners. Die Meßwerte können sowohl digital angezeigt als auch diagrammmäßig aufgezeichnet werden (tTI Berichte Nr. 308, 1978).A known device of the aforementioned type has a motor driven test body table, which is attached to a feed spindle. One Test load lowering and test load lifting device in the upper part of the device is by means of a speed-realizable motor can be actuated. A stepper motor connected to one Appropriate movement system enables a defined preload to be applied for safe contact between test specimen and workpiece. A compensation load cell with mechanical and electrical equipment enables the measurement of the penetration depth and the current Belas-tuna of the test person. The measured values can both digitally displayed as well as recorded graphically (tTI reports no. 308, 1978).

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine leicht bedienbare Vorrichtung zu schaffen, mit der genaue Meßwerte erfaßt werden konnen, wobei die Last kontinuierlich oder schrittweise aufaebracht wird und jeweils abhängig von der Eindringtiefe des Prüfkörpers in das Werkstück kontinuierlich oder schrittweise gemessen werden kann.The present invention has for its object to be an easy to create an operable device with which precise measured values can be recorded, whereby the load is applied continuously or gradually and in each case depending from the depth of penetration of the test body into the workpiece continuously or step-by-step can be measured.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale im Kennzeichnungsteil des Anspruches 1 erfindungsgemäß gelöst. Die Anordnung des MeMkorpers erlaubt eine einfache Gestaltung der Vorrichtung und ein sicheres Aufbringen der Last mit Hilfe der Belastungseinrichtung. Die Last wird hierbei kontinuierlich aufgebracht, wohei die jeder Eindringtiefe des Prüfkörners im zu prüfenden Werkstück zugehörige Last gemessen werden kann.This task is carried out by the characteristics in the marking part of Claim 1 solved according to the invention. The arrangement of the measuring body allows a simple Design of the device and a safe application of the load with the help of the loading device. The load is applied continuously, including each penetration depth of the test body in the workpiece to be tested associated load can be measured.

Bei einer Ausbildung der Meßfeder entsprechend dem Anspruch 6 kann bei dieser ein gleiches Wegmeßgerät wie zum Messen der Eindringtiefe des Prüfkörpers benutzt werden.In a design of the measuring spring according to claim 6 can in this case a measuring device that is the same as for measuring the penetration depth of the test body to be used.

Weitere Vorteile erqeben sich aus den übrigen Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnuna. In dieser ist eine Vorrichtung zum Prüfen der Härte eines Werkstückes als Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung im Längsschnitt schematisch dargestellt.Further advantages emerge from the remaining claims and the description and the drawing. In this is a device for testing the hardness of a workpiece as an embodiment of the subject matter of the invention in longitudinal section schematically shown.

Ein Arbeitszylinder 1 ist mit seinem Zylindermantel 2 an einem ortsfesten Teil 3 eines Gehäuses für die Vorrichtung befestigt. Eine mit dessen Kolben 4 verbundene Kolbenstange 5 durchsetzt den Teil 3 mit Spiel und träqt an seinem freien Ende ein Aufnahmestück 6, das zur Aufnahme eines Zanfens 7 dient, der an einem Verbindunasteil 8 eines Federkerners10 anaebracht ist und auf dem ein Satz Tellerfedern 9 mit radialem Spiel anaeordnet ist.A working cylinder 1 is stationary with its cylinder jacket 2 Part 3 of a housing for the device attached. One connected to its piston 4 Piston rod 5 penetrates part 3 with play and träqt at its free end Receiving piece 6, which serves to receive a pin 7, which is attached to a connecting part 8 of a spring core 10 is attached and on which a set of disc springs 9 with radial Game is arranged.

Der Zapfen 7 ist im Aufnahmestück 6 axial verschiebbar qelagert.The pin 7 is axially displaceably mounted in the receiving piece 6.

Der Federkörner 10 hat einen im. wesentlichen länalich-runden Federteil 10a, dessen länglichen Teile 11 und 12 verstärkt ausgehildet sind. Der geaenseitige Abstand der beiden länglichen Teile 11, 12 ist wesentlich geringer als der Innendurchmesser der halbrunden Teile. Der längliche Teil 12 ist in Richtung zum Verbindungsteil 8 verlängert und nimmt ein Meßgerät 13 auf, dessen Meßelement 14 an der gegenüberliegenden Wand des länglichen Teiles 11 ansteht. Das Meßgerät 13 ist als induktiver Weggeber ausgebildet.The spring center punch 10 has an im. essential longish-round feather part 10a, the elongated parts 11 and 12 of which are reinforced. The mutual The distance between the two elongated parts 11, 12 is much smaller than the inner diameter of the semicircular parts. The elongated part 12 is towards the connecting part 8 extends and takes a measuring device 13, the measuring element 14 on the opposite Wall of the elongated part 11 is pending. The measuring device 13 is as inductive Weggeber trained.

An der Außenseite des lanolichen Teiles 11 lieat eine Rolle 15 an, die in einem Ende eines Umlenkhebels 16 gelagert ist. Das andere Ende des Umlenkhebels 16 wirkt mit einem Prüfkörperhalter 17 zusammen, der an seinem oberen Ende dachförmig ausgebildet ist und in eine einen etwas größeren Winkel als dieses Ende aufweisende Ausnehmung an dem von der Rolle 15 abaewandten Ende des Umlenkhebels 16 eingreift. An dem vom Umlenkhebel 16 abgewandten Ende des Prüfkörperhalters 17 ist ein für die Härteprtifung geeigneter Prüfkörper 18 befestiat, mit dem ein Eindruck in ein zu prfifendes Werkstück 19 vorgenommen werden kann, dasguf einem heb- und senkbaren Spanntisch 20 angeordnet ist.A roller 15 is attached to the outside of the lanoliche part 11, which is mounted in one end of a reversing lever 16. The other end of the bell crank 16 cooperates with a test body holder 17, which is roof-shaped at its upper end is formed and in a slightly larger angle than this end having Recess engages at the end of the reversing lever 16 facing away from the roller 15. At the end of the test body holder 17 facing away from the lever 16 is a for the hardness test of suitable test specimens 18 attached, with which an impression in a Workpiece 19 to be tested can be made that can be raised and lowered Clamping table 20 is arranged.

Der Prüfkörperhalter 17 befindet sich in einem hülsenförmigen Meßkörper 21, der von dem Prüfkörper 18 in seinem Boden mit Spiel durchsetzt ist und der ein den Prüfkörper 18 mit Spiel umgebendes Anschlußstück 22 hat. Der Meßkörper 21 ist mindestens im Bereich des Prüfkörpers von einem ortsfesten Gehäuseteil 23 mit Spiel umgeben, der im bereich des Anschlußetückes 22 einen einstückig damit verbundenen hohlzylindrischen Gegenhalter 24 aufweist. Der Meßkörper 21 ist innerhalb des Gehäuseteils 23 und der Prüfkörperhalter 17 ist innerhalb des Meßkörpers 21 jeweils in gleicher Richtung bewegbar. In Ruhelage der Vorrichtung sitzt der Meßkörper 21 auf einer den Gegenhalter 24 umgebenden Schulter des Gehäuses 23. The test body holder 17 is located in a sleeve-shaped measuring body 21, which is penetrated by the test body 18 in its bottom with play and the one the test body 18 has connecting piece 22 surrounding it with play. The measuring body 21 is at least in the area of the test body of a stationary housing part 23 with play surrounded, in the area of the connecting piece 22 an integrally connected therewith Has hollow cylindrical counter holder 24. The measuring body 21 is within the housing part 23 and the test body holder 17 are within the measuring body 21 in the same Movable direction. In the rest position of the device, the measuring body 21 sits on a the shoulder of the housing 23 surrounding the counter holder 24.

Zwischen eine Schulter des Prüfkörperhalters 17 und eine Schulter des Meßkörpers 21 ist eine Feder 25 eingespannt, die den Prüfkörperhalter 17 gegenüber dem Meßkersrer 21 in Richtung zum Umlenkhebel 16 zu verschieben sucht.Between a shoulder of the test body holder 17 and a shoulder of the measuring body 21, a spring 25 is clamped, which the test body holder 17 opposite seeks to move the Meßkersrer 21 in the direction of the lever 16.

Der Meßkörper 21 ist von einem Querbolzen 26 durchsetzt, der den Prüfkörperhalter 17 mit Spiel durchdringt. Der Prüfkörperhalter 17 nimmt ein Meßorgan 27 auf, dessen Meßelement 28 an dem Querbolzen 26 ansteht. Das Meßorgan 27 ist ebenfalls als induktiver oder inkrementaler Weggeber ausgebildet.The measuring body 21 is penetrated by a cross bolt 26, the the test body holder 17 penetrates with play. The test body holder 17 occupies Measuring element 27, the measuring element 28 of which is applied to the transverse bolt 26. The measuring organ 27 is also designed as an inductive or incremental displacement encoder.

Der Umlenkhebel 16 ist an einem ortsfesten Gehäuseteil 29 schwenkbar gelagert. The reversing lever 16 can be pivoted on a stationary housing part 29 stored.

Zum Prüfen der Härte des Werkstükes 19 wird dieses auf den abgesenkten Spanntisch 20 gelegt und anschließend von diesem gegen den Gegenhalter des Gehäuseteils 3 mit einer Kraft angedrückt, die die vom PrüfkYmer 18 für das zu prüfende Werkstück 19 aufbringbare maximale Prüfkraft wesentlich überschreitet. Beim Andrücken des Werkstückes 19 an den Gegenhalter 24 des Gehäuseteiles 23 wird durch Anlage des Anschlußstückes 22 am Werkstück 19 der Meßkörper 21 in Richtung zum Umlenkhebel 16 verschoben. Hierbei befindet sich der Prüfkörper 18 noch außer Anlaae am Werkstück 19, da der Kolben 4 des Arbeitszylinders 1 in seine Ruhelaqe zurückaefahren ist und von seiten der Belastungsvorrichtuncr auf den von der Feder 25 anaehobenen Prüfkörnerhalter 17 keine Kraft ausgeübt wird. To check the hardness of the workpiece 19, it is lowered onto the Clamping table 20 placed and then from this against the counter holder of the housing part 3 is pressed with a force that is that of the PrüfkYmer 18 for the workpiece to be tested 19 significantly exceeds the maximum test force that can be applied. When pressing the Workpiece 19 to the counterholder 24 of the housing part 23 is by contact of the Connection piece 22 on the workpiece 19 of the measuring body 21 in the direction of the reversing lever 16 postponed. In this case, the test body 18 is still located on the workpiece apart from the contact point 19, since the piston 4 of the working cylinder 1 has moved back into its rest position and on the part of the loading device on the test grain holder lifted by the spring 25 17 no force is exerted.

Zu Beginn des Prüfverfahrens wird der Kolben 4 deS Arbeitszylinders 1 auf seiner von der Kolbenstange 5 abgewandten Seite mit Druckmittel beaufschlagt, das unter konstantem Förderstrom in den Zylindermantel 2 fließt. Der Kolben Lt bewegt sich hierbei in der Zeichnung gesehen nach oben und übt eine Kraft auf die Tellerfedern 9 aus, die sich an dem Federkörper 10 abstützen. At the beginning of the test procedure, the piston becomes 4 of the working cylinder 1 pressurized with pressure medium on its side facing away from the piston rod 5, which flows into the cylinder jacket 2 with a constant flow rate. The piston Lt moves seen in the drawing upwards and exerts a force on the disc springs 9, which are supported on the spring body 10.

Dieser wieder wirkt über die Rolle 15 auf den Umlenkhebel 16, der die Prüflast auf den Prijfkrnerhalter 17 überträgt, wobei die Feder 25 starker gespannt wird. Kurz bevor der Prüfkörper 18 das Werkstück 19 bertihrt wird die vom Meßgerät 13 gemessene Kraft auf Null gesetzt. Sobald der Prüfkörper 18 auf dem Werkstück 19 aufgesetzt hat, beginnt der eigentliche Meßorgan. Das Aufsetzen des Prüfkörpers 18 auf dem Werkstück 19 kann elektrisch registriert werden.This again acts via the roller 15 on the reversing lever 16, the transmits the test load to the Prijfkrnerhalter 17, whereby the spring 25 is more strongly tensioned will. Shortly before the test body 18 moves over the workpiece 19, the measuring device is applied 13 measured force set to zero. Once the Test body 18 on has placed the workpiece 19, the actual measuring element begins. The touchdown the test body 18 on the workpiece 19 can be registered electrically.

Dies ist auch bei Erreichen einer durch das Meßaerat 13 vorher gemessenen Kraft möalich. Der Meßvorgang kann auch erst beginnen, sobald auf den Prüfkörper 18 eine vorbestimmte Vorlast aufgebracht wurde.This is also when a previously measured by the measuring device 13 is reached Kraft möalich. The measuring process can also only begin as soon as the test piece is applied 18 a predetermined preload has been applied.

Während des Meßvoroanves wird die vom Arbeitszylinder 1 ausgeübte Kraft ständig verar8Bert. Die auf den Prüfen körper 18 ausgeübte Kraft wird durch das MeBaerät 13 abhänvon der durch das Meßorgan 27 ermittelten Eindringtiefe laufend oder schrittweise gemessen. Das Meßgerät 13 und das Meßorgan 27 sind an einen Prozeßrechner anschließbar, welcher die verlangten Meßwerte ermittelt. Die Belastung wird so lange auf den Prüfkörper 18 aufgebracht, bis eine vorgewählte Eindrinotiefe dieses Prüfkdrners 18 im Werkstück 19 oder eine bestimmte Maximalkraft erreicht wird.During the measurement advance, the pressure exerted by the working cylinder 1 is applied Force constantly consumed. The force exerted on the testing body 18 is through the measuring device 13 depends on the penetration depth determined by the measuring element 27 or measured gradually. The measuring device 13 and the measuring element 27 are connected to a process computer connectable, which determines the required measured values. The load will be so long applied to the test body 18 until a preselected penetration depth of this test body 18 in the workpiece 19 or a certain maximum force is reached.

In der Zeichnuna ist die Vorrichtung w2hrend des Meßvorganges dargestellt. Der Arbeitszylinder 1 wird nach dem Meßvorgang entlastet und der Spanntisch 20 mit dem Werkstück t9 gesenkt.In the drawing the device is shown during the measuring process. The working cylinder 1 is relieved after the measuring process and the clamping table 20 with it the workpiece t9 lowered.

Mit Hilfe des Arbeitszylinders 1 und der Tellerfedern 9 ist es möglich, eine gleichförmig steiaende Belastuna auf den Prüfkörper 18 aufzubringen. Die Eindrinatiefe des Prüfkörpers 18 wird durch die Relativbewegung zwischen dem Prüfköroerhalter 17 und dem Meßkörper 21 durch das Meßorgan 27 gemessen.With the help of the working cylinder 1 and the disc springs 9, it is possible to apply a uniformly increasing load to the test body 18. The depth of penetration of the test body 18 is caused by the relative movement between the test body holder 17 and the measuring body 21 measured by the measuring element 27.

Bei einer bevorzuaten Ausbilduna ist die Belastunaseinrichtung 1, 9 und 10 nicht wie dargestellt mit lotrechter, sondern mit waagerechter Achse angeordnet.In the case of a preferred apprenticeship, the load facility is 1, 9 and 10 are not arranged as shown with a vertical, but with a horizontal axis.

Claims (7)

A n s p r ü c h e Vorrichtung zum Prüfen der Härte eines Werkstückes mit einem an einem bewegbaren Prüfkörperhalter angebrachten Prüfkörper, mit einer Belastunaseinrichtung zum unterschiedlichen Belasten des Prüfkdrpers, mit einem Meßorgan zum Messen der jeweiligen Eindringtiefe ues PruSkörpers im Werkstück, mit einem Meßgerät zum Messen der jeweils abhängig von der Eindringtiefe auf den Prüfkörper wirkenden Last und mit einem heb- und senkbaren Spanntisch zur Aufnahme des Werkstückes, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß dem Prüfkörperhalter (17) ein diesem geaenüber bewegbarer Meßkörper (21) zugeordnet ist, der während des Prüfvorganges am zu prüfenden Werkstück (19) ansteht, daß mit dem Meßkörper einer der Teile (28) des Meßorganes (27) zusammenwirkt, dessen anderer Teil mit dem Prüfkörperhalter verbunden ist, daß der Meßkörper im Gehäuse (23) der Vorrichtung bewegbar ist, an dem sich eine Anschlagstelle (24) für das Werkstück befindet, und daß der Me.Rkbrner von der Belastunaseinrichtung (1) unbeeinflußt ist. A p r ü c h e Device for testing the hardness of a workpiece with a test body attached to a movable test body holder, with a Loading device for different loading of the test body, with one Measuring element for measuring the respective penetration depth ues test body in the workpiece, with a measuring device for measuring the depth of penetration on the test specimen acting load and with a liftable and lowerable clamping table to hold the workpiece, in that the test body holder (17) is placed over the test body holder (17) movable measuring body (21) is assigned to the to be tested during the testing process Workpiece (19) is pending that with the measuring body one of the parts (28) of the measuring element (27) cooperates, the other part of which is connected to the test specimen holder, that the measuring body in the housing (23) of the device is movable on which a Stop point (24) for the workpiece is located, and that the Me.Rkbrner from the loading device (1) is unaffected. 2. Vorrichtuna nach Anspruch 1, dadurch a e k e n n -z e i c h n e t , daß der Meßkörper (21) den Prüfkörperhalter (17) umgibt, der einen gegenüber dem Meßkörper vorstehenden Teil fUr die Verbindung mit der Belastungseinrichtuna (1) hat,-und das der Meßknffirper einen den Prüfkörperhalter mit Spiel durchsetzenden Anlageteil (26) für die Anlage des Meßelementes (28) des im Prüfkörperhalter unteraebrachten Meßorqanes (27) hat.2. Vorrichtuna according to claim 1, characterized a e k e n n -z e i c h n e t that the measuring body (21) surrounds the test body holder (17), the one opposite The part protruding from the measuring body for the connection with the loading device (1), -and that the Meßknffirper has a test piece holder penetrating with play Plant part (26) for the plant of the measuring element (28) accommodated in the test body holder Messorqanes (27) has. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß der .Meßkdroer (21) den Prüfkörper (18) umgibt und im Bereich des Prüfkörpers von dem die Anschlagstelle (24) aufweisenden Gehäuseteil (23) umgeben ist und daß der Meßkörper sowohl geaenüber dem Prüfkörner als auch gegenüber dem Gehäuseteil axial bewegbar ist.3. Apparatus according to claim 2, characterized in that g e k e n n -z e i c h n e t that the .Meßkdroer (21) surrounds the test body (18) and in the area of the test body is surrounded by the housing part (23) having the stop point (24) and that the measuring body both above the test grain and opposite the housing part is axially movable. 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch a e k e n n -z e i c h n e t , daß zwischen dem Meßkörper (21) und dem Prüfkörperhalter (17) eine Feder (25) einer spannt ist, die den Prüfkörperhalter (17) in Richtung zur aufzubrinaenden Last vom Meßkörper zu entfernen sucht.4. Apparatus according to claim 3, characterized in that a e k e n n -z e i c h n e t that between the measuring body (21) and the test body holder (17) a spring (25) one is tensioned, which the test body holder (17) in the direction of the aufzubrinaenden Seeks to remove the load from the measuring body. 5. Vorrichtung nach einem der vorheraehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Belastungsvorrichtung (1, 9, 10) einen Arbeitszylinder (1) und eine durch diesen Arbeitszylinder spannbare Belastungsfeder (9) hat, zwischen der und dem Prüfkorperhalter (17) das Meßgerät (13) eingeschaltet ist.5. Device according to one of the preceding claims, characterized in that g e k e n n n n e i c h n e t that the loading device (1, 9, 10) is a working cylinder (1) and a loading spring (9) which can be tensioned by this working cylinder, between and the test body holder (17) the measuring device (13) is switched on. 6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß das MeRaerSt (13) mit einer länglich-runden Meßfeder zusamm.enwirkt, deren längliche Teile (11, 12) verstmrkt sind, und daß eine Xnderuna des Abstandes der einander gegenüberliegenden länglichen Teile durch das Meßgerät bestimmbar ist.6. Apparatus according to claim 5, characterized in that g e k e n n -z e i c h n e t that the MeRaerSt (13) cooperates with an elongated-round measuring spring, whose elongated Parts (11, 12) are reinforced, and that an Xnderuna des Distance between the opposing elongated parts can be determined by the measuring device is. 7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch q e k e n n -z e i c h n e t , daß zwischen die Meßfeder (10) und den Prüfkörperhalter (17) ein Umlenkhebel (16) eingeschaltet ist, der von dem im Prüfkörperhalter (17) untergebrachten Meßorgan (27) durchsetzt ist.7. Apparatus according to claim 6, characterized in that q e k e n n -z e i c h n e t that between the measuring spring (10) and the test body holder (17) a lever (16) is switched on, that of the measuring element housed in the test body holder (17) (27) is interspersed.
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