DE3223648C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Messen der Härte von Gummi oder Kunststoffen durch Umwandeln des Betrages der Verschiebung eines Fühlers der Härteprüfvorrichtung in elektrische Signale sowie auf eine Härtemeßvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, mit einem Härtesensor für die Erfassung des Betrages der Verschiebung eines an das Material anzulegenden Sensors in elektrische Größen, mit einer Auswerteinheit und einer Anzeigevorrichtung für die Anzeige der Härteänderung vom Höchstwert bis zu einem stabilisierten Wert.

Als Stand der Technik ist bereits eine Vorrichtung zur reproduzierbaren Messung der Festigkeit oder Konsistenz oder Zähigkeit eines Feststoffes bekannt. Diese Vor­ richtung ist so aufgebaut, daß zwei Aufnehmer miteinander zusammen wirken müssen, um zu einem verwertbaren Meßergebnis zu gelangen. Hierbei muß erst der eine Aufnehmer, welcher als Druckaufnehmer ausgebildet ist, in Null-Position gebracht werden, ehe der andere, als Verschiebungsauf­ nehmer ausgestaltete Aufnehmer die eigentliche Messung durchführt. Damit ergibt sich sowohl ein erheblicher Zeit- als auch Konstruktionsaufwand, bei dieser bekannten Vorrichtung.

Zum Stand der Technik zählt weiterhin eine Einrichtung zum Messen der Härte von Prüflingen aus Gummi oder der­ gleichen mit Hilfe eines Härtemeßgerätes, welches als Shore-Härtemesser ausgebildet ist. Hierbei ist die Konstruktion so geschaffen, daß vermieden werden soll, daß eine Bedienungsperson mittels Hand die Anordnung löst, um sie in Kontakt mit dem Prüfling zu bringen. Zu diesem Zweck findet eine Kurvenscheibe mit drei Schleifen Anwendung, wodurch drei individuelle Ablesungen vorgenommen werden und daraus ein genauer Durchschnitts­ wert ermittelt wird. Die Kurvenscheibe dreht sich hierbei kontinuierlich. Auch damit ergibt sich ein erheblicher zeitlicher und konstruktiver Aufwand.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es demgegenüber, ein Verfahren bzw. eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei welchem in einem einzigen Meßschritt auf einfache Weise eine genaue Messung vorgenommen wird.

Diese Aufgabe wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren dadurch gelöst, daß mit Hilfe eines Zeitgebers die Härte­ abweichung vom Höchstwert unmittelbar nach Beginn der Messung bis zum stabilisierten Wert nach Verstreichen einer vorgegebenen Zeitdauer gemessen und digital ange­ zeigt wird. Die Vorrichtung zur Durchführung dieses er­ findungsgemäße Verfahrens ist hierbei so gestaltet, daß die Auswerteinheit mit einer Schaltung zum Erfassen des maximalen Wertes und mit einem mit dem Zeitgeber verbundenen Schalterteil für die Voreinstellung der Zeit verbunden ist.

Hierdurch ergibt sich der Vorteil, daß in einem einzigen Meßschritt mit Hilfe eines Zeitgebers ein Zwischenwert und ein stabilisierter Wert ermittelt und entsprechende Bereiche angezeigt werden. Außerdem besteht die Möglich­ keit, in einer getrennten Anzeige den Differenzwert zwischen Höchstwert und stabilisiertem Wert darzustellen.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann die Härte­ meßvorrichtung eine weitere Auswerteinheit aufweisen, welche mit einem Temperatursensor verbunden ist und der erstgenannten Auswerteinheit zugeordnet wird, wobei die zusätzliche Auswerteinheit zur gleichzeitigen Messung der Härte- und Temperaturwerte des Prüfmaterials während der Härteprüfung eine Temperaturanzeige aufweist.

Die erfindungsgemäße Härtemeßvorrichtung weist insgesamt den Vorteil auf, daß nicht nur die Verringerung der Härte genau gemessen werden kann, was ein sehr wichtiges Merk­ mal der Erfindung ist, sondern daß auch die physikalischen Eigenschaften des Testmaterials genauer erfaßt werden können, da die Härte- und Temperaturwerte des Testmaterials gleichzeitig mittels eines Härtesensors und eines Temperatur­ sensors am starren Träger des Testkörpers gemessen werden können. Die erfindungsgemäße Härtemeßvorrichtung weist den weiteren Vorteil auf, daß die digitalen Ausgangssignale für die Datenverarbeitung gespeichert bzw. dieser aus­ gesetzt werden können. Ferner ist sie leicht anzuwenden, da sie in kleiner und handlicher Form hergestellt werden kann.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher beschrieben. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 eine die Härteänderung darstellende Kurve;

Fig. 2 einen Aufriß einer Ausführungsform der Härte­ meßvorrichtung;

Fig. 3 einen Mittelschnitt durch die Ausführungsform nach Fig. 2;

Fig. 4 eine Draufsicht auf die Ausführungsform nach Fig. 2;

Fig. 5 ein Blockdiagramm zur Messung der Härteänderung;

Fig. 6 einen Aufriß einer weiteren Ausführungs­ form der erfindungsgemäßen Härtemeßvor­ richtung;

Fig. 7 einen Grundriß davon;

Fig. 8 einen Aufriß einer dritten Ausführungs­ form der erfindungsgemäßen Härtemeßvor­ richtung;

Fig. 9 ein Blockdiagramm mit Auswert- und Anzeige­ schaltungen je eines Härte- und eines Tem­ peratursensors;

Fig. 10 ein Blockdiagramm je eines Temperatursen­ sors und einer Auswertschaltung.

Nach Fig. 2 bis 4 weist die Härtemeßvorrichtung 1 an der Vorderseite eine Anzeige 2 und einen Schalter 3 für die Vor­ einstellung der Zeit auf. Die Anzeige 2 umfaßt einen den Höchstwert anzeigenden Bereich 4, einen die Zwischenwerte anzeigenden Bereich 5, einen die stabilisierten Werte anzei­ genden Bereich 6 und einen die Differenzwerte anzeigenden Bereich 15 auf, welche jeweils die Werte mittels der bekannten Flüssigkristalle oder dergleichen digital anzeigen.

Die Unterteilung der Anzeige 2 erfolgt wahlweise. So kann sie z. B. auf einen die Höchstwerte anzeigenden Bereich 4 und ei­ nen die stabilisierten Werte anzeigenden Bereich 6 allein be­ grenzt werden.

Die Unterseite der Härtemeßvorrichtung weist starre Träger 7, 8, 8 auf, welche mit dem Testmaterial A in an sich be­ kannter Weise in Berührung gebracht werden, wobei ein Fühler 10 einerseits im Träger mit einer Blattfedereinheit 9 ver­ bunden ist und andererseits über den starren Träger 7 in dessen Mitte hinausragt.

Die Blattfedereinheit 9 steht in fester Wechselbeziehung zwischen Spannung und Verschiebung.

Der Fühler 10 ist in ein Zahnstangengetriebe a integriert, welches mit einem Ritzel b kämmt, wobei ein Rheostat c mit der Welle des Ritzels b verbunden ist, wodurch die Umwand­ lung der Verschiebung des Fühlers 10 in die Drehbewegung des Ritzels b erfolgt und diese als Spannungsabweichung (elektrische Größe) über den Rheostat c abgibt. Ein Diffe­ renzwertwandler und eine Rotationskodiereinrichtung oder dergleichen können ebenfalls verwendet werden.

Der vorstehend beschriebene Härtesensor 11 gibt ein elektri­ sches Signal ab, das als Eingangsgröße der Auswerteinheit 12 zugeführt wird. Die Auswerteinheit 12 gibt das elektrische Signal des Härtesensors 11 als eine digitale Größe der Härte in an sich bekannter Weise ab.

Diese Auswerteinheit 12 umfaßt eine Zählschaltung, einen A/D-Konverter, eine logische Schaltung bzw. einen Mikrocom­ puter, dessen Ausgangswert den Härtehöchstwert im Höchst­ wertanzeigebereich 4 digital über die Höchstwertanzeige­ schaltung 13 anzeigt, während der stabilisierte Härtewert digital im Anzeigebereich 6 angezeigt wird. Die Anzeige erfolgt nach Verstreichen von z. B. 1 Sekunde, die durch den Zeitgeber 14 bestimmt wird, welcher durch den Schalter 3 zur Voreinstellung der Zeit vorher eingestellt worden ist.

Eine Anzeige 15 für den Differenzwert kann anstelle der bzw. zusätzlich zur Anzeige 6 für den stabilisierten Wert vorge­ sehen sein, so daß der Unterschied zwischen dem Höchstwert und dem stabilisierten Wert digital angezeigt werden kann.

Alternativ dazu kann eine Anzeige 5 für die Zwischenwerte zusätzlich zur Anzeige des Höchstwertes und des stabilisierten Wertes vorgesehen sein, so daß die unverzügliche Härteab­ weichung digital angezeigt wird, z. B. in Millisekunden, wo­ durch die Härte erfaßt wird, sobald der Wert schließlich im wesentlichen stabilisiert ist.

Sie kann so angeordnet sein, daß die digitalen Signale des Höchstwertes, des Zwischenwertes, des stabilsierten Wertes und des Differenzwertes bei Bedarf jeweils ausgegeben werden können. Derartige Digitalsignale können aufgezeichnet wer­ den, indem sie einer nicht näher dargestellten Druckeinheit zugeführt oder der Datenverarbeitung in einem Computer oder dergleichen ausgesetzt werden.

Die Digitalsignale von der Auswerteinheit 12 können insbe­ sondere der Datenverarbeitung einschließlich der Höchstwert­ erfassung und dergleichen durch Zufuhr der Signale zu einem Computer oder dergleichen ausgesetzt werden.

Die Zeitdauer, die im Schalter 3 für die Zeitvoreinstellung vorher eingestellt werden muß, hängt von der Art des Test­ materials ab.

Nach Fig. 6 weist die Härtemeßvorrichtung 1′ einen Prüfteil 16 in Form einer quadratischen flachen Box auf, die, vergli­ chen mit der Querbreite und der Höhe, dünn ist, wobei ein flacher starrer Träger 7 mit dem Testmaterial A am Boden des Prüfteils 16 in Berührung gebracht wird und ein Härte­ sensor 11 im Inneren des Testkörpers 16 eingebracht ist.

Der Härtesensor 11 weist einen Fühler 10 auf, welcher norma­ lerweise über den starren Träger 7 hinausragt und sich zu­ rückzieht, sobald er mit dem Testmaterial A in Berührung gelangt. Die durch den Härtesensor 11 mittels des Fühlers 10 gemessene Härte wird auf einer Skala 17 angezeigt, welche an der Vorderseite des Prüfteils 16 angeordnet ist.

Am starren Träger 7 des Prüfteils 16 ist ein Temperatursen­ sor 18 neben dem Fühler 10 bzw. quer dazu am einen Ende des starren Trägers 7 vorgesehen.

Der Temperatursensor 18 zeigt einen Thermistor, ein Thermo­ element, einen Platinresistor und einen Halbleitersensor auf. Er ist so im starren Träger 7 eingelassen, daß er mit diesem bündig ist, wodurch ein dichtungsloser Kontakt mit dem Test­ material A ermöglicht wird, wenn dieses die Oberfläche berührt.

Die Prüfvorrichtung 1′ ist mit einer Temperaturanzeigeein­ heit 10 verbunden, so daß diese die von dem Temperatursen­ sor 18 gelieferten Temperaturwerte anzeigen kann.

Wird somit die Härte des Testmaterials A durch vorstehend beschriebene Härtemeßvorrichtung 1′ geprüft, werden die vom Härtesensor 11 festgestellten Härtewerte an der Skala 17 an­ gezeigt, während die vom Temperatursensor 18 erfaßten Tempe­ raturwerte von der Temperaturanzeigeeinheit 19 angezeigt werden.

Bei einer derartigen Härtemeßvorrichtung 1′ werden die Här­ te- und die Temperaturwerte unabhängig voneinander jeweils durch die Skala 17 und die Anzeigeeinheit 19 angezeigt. Alternativ dazu kann die in Fig. 8 dargestellte Meßvorrich­ tung 1′′ die Härte- und Temperaturwerte gleichzeitig durch digitale Meßwerke 20, 21 anzeigen, welche aus Leuchtdioden, Flüssigkristallen und dergleichen bestehen und an der Vor­ derseite des Prüfteils 16 angeordnet sind.

In diesem Fall werden, wie in Fig. 9 dargestellt, die Aus­ gangssignale des Härtesensors 11 und des Temperatursensors 18 durch die Auswerteinheiten 12 und 12 a der Datenverarbeitung unterworfen und durch die digitalen Meßwerke 20, 21 jeweils angezeigt.

Wie in Fig. 10 gezeigt, umfaßt der Temperatursensor 18 einen in der Brückenschaltung 22 angeordneten Thermistor 23, wobei die Auswerteinheit 12 a die Ausgangssignale der Brückenschal­ tung 22 an eine Integrierschaltung 25 über einen Gleichstrom­ verstärker 24 überträgt. Die Ausgangssignale werden durch einen Komparator 26 mit Basissignalen verglichen, wobei die Öffnungs­ zeit des Tores 27 durch das Ausgangssignal des Komparators 26 gemäß den gemessenen Temperaturen bestimmt wird. Impulssi­ gnale aus dem Impulsgenerator 28 werden von einer Zählvorrich­ tung 29 gezählt, wobei die Zählwerte dieser Zählvorrichtung 20 durch eine digitale Meßanzeige 21 angezeigt werden. Sie kann so angeordnet sein, daß digitale Signalausgangsleistungen von den Auswerteinheiten 12, 12 a unabhängig voneinander einem Computer zur Datenverarbeitung bzw. einem Drucker für die Aufzeichnung zugeführt werden.

Diese allgemein bekannte Schaltungsanordnung genügt ebenfalls dann, wenn der Temperatursensor 18 ein Halbleitersensor ist.

Claims (3)

1. Verfahren zunm Messen der Härte von Gummi oder Kunststoffen durch Umwandeln des Betrages der Verschiebung eines Fühlers der Härteprüfvorrichtung in elektrische Signale, dadurch gekennzeichnet, daß mit Hilfe eines Zeitgebers (14) die Härteabweichung vom Höchstwert unmittelbar nach Beginn der Messung bis zum stabilisierten Wert nach Verstreichen einer vorgegebenen Zeitdauer gemessen und digital angezeigt wird.

2. Härtemeßvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einem Härtesensor für die Erfassung des Betrages der Verschiebung eines an das Material anzulegenden Sensors in elektrische Größen, mit einer Auswerteinheit einer Anzeigevorrichtung für die Anzeige der Härteänderung vom Höchstwert bis zum stabilisierten Wert, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteinheit (12) mit einer Schaltung (13) zum Erfassen des maximalen Wertes und mit einem mit dem Zeitgeber (14) verbundenen Schalterteil (3) für die Voreinstellung der Zeit verbunden ist.

3. Härtemeßvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß eine weitere Auswerteeinheit (12 A), welche mit einem Temperatursensor (18) verbunden ist, der Auswerteinheit (12) zugeordnet ist, wobei die zusätzliche Auswerteinheit (12 A) zur gleich­ zeitigen Messung der Härte- und Temperaturwerte des Prüfmaterials während der Härteprüfung eine Temperaturanzeige (19) aufweist.