DE3507118C2 - Härteprüfgerät - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Härteprüfgerät gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 oder 3.

Ein solches Gerät ist bekannt aus der US 4,182,164 sowie dem DE-GM 19 69 326.

Härteprüfgeräte werden seit vielen Jahren in großem Umgang vertrieben. Diese Geräte werden dazu benutzt, die Härte eines Materials zu bestimmen, wobei ein herkömmliches Verfahren zum Bestimmen dieser Härte darin besteht, den Unterschied im Eindringen einer Prüfspitze unter kleiner und großer Last zu bestimmen. Diese Prüfverfahren werden seit vielen Jahren in großem Umfang durch erfahrenes Personal ausgeführt, wobei die Sensibilität oder Erfahrung der Bedienungsperson stark zur Qualität und zum Wert der Prüfergebnisse beiträgt.

Leider sind diese menschlichen Einflußfaktoren, die die Durchführung dieser Härte­ prüfungen wesentlich beeinflussen, aufgrund der Unterschiede zwischen den Bedie­ nungspersonen und der zunehmenden Schwierigkeit, Personal zu schulen und zu fin­ den, das qualifiziert und trainiert ist, diese Prüfungen durchzuführen, unerwünscht.

Digitale Lesegeräte zum Anzeigen der Ergebnisse von Härteprüfungen werden in weitem Umfang in derartigen Prüfgeräten ver­ wandt, relativ einfache und betriebssichere und absolut zuver­ lässige Meßtechniken stehen jedoch allgemein nicht zur Verfü­ gung.

Es werden Härteprüfungen durchgeführt, die sich auf eine Viel­ zahl von Standardmaßstäben beziehen. Obwohl eine Messung in einem Maßstab durchgeführt und angezeigt werden kann, kann es für die Bedienungsperson notwendig sein, schnell die gelesene Anzeige in einem anderen Maßstab zu bestimmen. Das erfolgt all­ gemein dadurch, daß die Bedienungsperson verschiedene Tabellen zu Rate zieht und die gelesene Anzeige in einem Maßstab in den anderen Maßstab umwandelt. Diese Umwandlung durch den Menschen ist oftmals mit Fehlern verhaftet, wobei die Möglichkeit, zuver­ lässig die gelesene Anzeige von einem Maßstab in einen anderen umzuwandeln, nicht ohne weiteres verfügbar ist und zeitraubend sein kann.

Wenn eine kleine Last angelegt wird, indem eine Hubspindel hochgestellt wird, um das Werkstück mit der Prüfspitze in Berührung zu brin­ gen, wird manchmal die Bewegung der Hubspindel umgekehrt. Diese Umkehr der Richtung beim Anlegen einer kleinen Last führt dazu, daß Ungenauigkeiten im Meßverfahren auftreten. Es ist wünschens­ wert, daß keine Messungen durchgeführt werden, wenn eine derar­ tige Richtungsumkehr aufgetreten ist, um die Durchführung un­ gültiger Messungen zu vermeiden. Bisher kennt nur die Bedienungs­ person eine Umkehr in der Richtung der Hubspindel, so daß es für jemand anderen unmöglich ist zu wissen, ob die Prüfungen richtig durchgeführt wurden oder nicht.

Wenn eine kleine Last angelegt wird, bewegt sich die Hubspindel manchmal zu weit, was zu einer Überlast oder zu einer zu hohen Einstellung für die kleine Last führt. Aufgrund des Einflusses des Menschen auf die Meßvorgänge ist diese zu weit gehende Ein­ stellung wiederum nur der Bedienungsperson bekannt, so daß die Messung weiter ungültige Daten erzeugen kann.

Es ist wichtig, das Meßverfahren von Gerät zu Gerät zu eichen oder zu standardisieren. Eine der problematischsten Gesichts­ punkte des Prüfverfahrens ist das Maß des Anlegens einer großen Last an das Werkstück. Die Steuerung für dieses Maß wird von Gerät zu Gerät nicht kontrolliert, so daß dieser Fak­ tor zu einem Mangel an Standardisierung oder Eichung zwischen den Geräten beiträgt. Das kann zu einer Ungenauigkeit und Un­ zuverlässigkeit in den Härtemessungen führen und ist ein un­ erwünschter Gesichtspunkt bei Härteprüfgeräten.

Die Härtemeßverfahren, die oben beschrieben wurden, werden im allgemeinen von Hand aus gesteuert. Der Zeitpunkt, an dem eine große oder kleine Last angelegt und/oder abgenommen wird, hängt im allgemeinen von der Fähigkeit und Erfahrung der Bedienungs­ person ab. Ein wichtiger Gedanke bei der Bestimmung der Härte des zu prüfenden Materials besteht darin, in welcher Weise die große und kleine Last zu richtigen Zeitpunkten im Verfahren angelegt und abgenommen werden kann, so daß eine ungenaue Mes­ sung der Härte des gerade geprüften Materials vermieden wird.

Härteprüfungen werden nach gewissen ASTM-Normen durchgeführt. Diese Normen beziehen sich auf die Art des geprüften Materials. Darüberhinaus gibt es bestimmte ASTM-Normen für Metalle, Kunst­ stoffe und andere Arten von Materialien, wobei zur Bestimmung der richtigen Norm die Bedienungsperson verschiedene Tabellen vor dem Prüfverfahren zu Rate ziehen muß. Die Wahrscheinlich­ keit menschlicher Fehler besteht natürlich immer, so daß falsche ASTM-Normen während des Prüfverfahrens angewandt werden können, was zu ungenauen und unzuverlässigen Messungen führt, was wie­ derum nicht bemerkt werden kann, da niemand in der Lage ist, zu wissen, daß die Bedienungsperson falsche Normen benutzt hat.

Ein weiterer Gesichtspunkt bei bekannten Härteprüfgeräten be­ zieht sich auf die Wahl der größeren Last, der kleineren Last und der Prüfspitze. Die anzulegende Last sowie die Prüfspitze stehen in Beziehung zu dem Maßstab und der Art der verwandten Prüfung. Für eine Oberflächenprüfung werden niedrigere Werte der größeren und kleineren Last benutzt, was jedoch möglicher­ weise dann nicht erfolgt, wenn die Messung läuft, da die rich­ tige Last und die richtige Prüfspitze von Hand aus gewählt wer­ den müssen.

Die Form des geprüften Materials ist ein wichtiger Einflußfak­ tor bei der Härteanzeige. Wenn das geprüfte Material zylin­ drisch geformt ist, gibt es bestimmte Korrekturfaktoren, bei­ spielsweise den Innen- und den Außendurchmesser des Werk­ stückes, wobei diese Faktoren bei den Prüfergebnissen berücksich­ tigt werden müssen. Wiederum muß die Bedienungsperson separate Tabellen zu Rate ziehen, wobei es sich lediglich hoffen läßt, daß die Bedienungsperson die richtigen Stellen in den richti­ gen Tabellen findet und die richtigen Korrekturen durchführt, damit sich eine genaue Messung ergibt. Oftmals treten dabei je­ doch leider menschliche Fehler auf, so daß die Korrektur für die zylindrische Form des Werkstückes nicht in richtiger Weise durchgeführt wird.

Bestimmte Teile werden regelmäßig auf ihre Härte geprüft. Jedes­ mal wenn das Teil zu prüfen ist, bestimmt die Bedienungsperson die passenden Prüfverfahren, die passenden Lasten und die ge­ eigneten Normen. Wiederum kann die Subjektivität der Bedie­ nungsperson zu ungenauen Messungen des geprüften Materials füh­ ren.

Manche Bedienungspersonen können es schwierig finden, verschie­ dene gedruckte Tabellen zu Rate zu ziehen und mit diesen Tabel­ len zu arbeiten, sowie speziellen Anweisungen zu folgen. Die Möglichkeit, einer Bedienungsperson einen vielsinnigen Satz von Anweisungen, Normen und Verfahren zur Verfügung zu stellen, kann die Gültigkeit und Zuverlässigkeit der Testverfahren wesentlich erhöhen.

Obwohl einige bekannte Härteprüfgeräte digitale Anzeigen lie­ fern, gibt es bis jetzt kein zuverlässig arbeitendes bekanntes Gerät, in dem Informationen und Daten gespeichert werden, die während der Durchführung der Prüfungen verwandt werden. Zum Er­ zeugen von zuverlässigen Normen sowie von historischen Daten wäre eine solche Möglichkeit wünschenswert, diese steht jedoch bei den bekannten Geräten nicht zur Verfügung.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Härteprüfgerät zum Messen der Härte von Materialien zu schaffen, bei dem menschliche Fehler, die bei bekannten Geräten auftreten, im wesentlichen ausgeschlossen sind. Diese Aufgabe wird durch das Prüfgerät gemäß Anspruch 1 und Anspruch 3 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen finden sich in den Unteransprüchen.

Der Bedienungsperson kann insbesondere die Möglichkeit gegeben werden, von einem Prüfmaßstab automatisch auf einen anderen Prüfmaßstab umzuschalten und die Prüfergebnisse zuverlässig in einem gewünschten Maßstab anzuzeigen.

Es ist sichergestellt, daß das Prüfverfahren richtig durchgeführt wird und daß die Prüfung blockiert ist, wenn eine Übereinstellung bei dem Anlegen einer kleinen Last oder eine Umkehr der Bewegung der Hubspindel erfolgt ist.

Es kann weiterhin die mehrsinnig wahrnehmbare Möglichkeit zum Liefern sowohl einer akustischen als auch optischen Information geschaffen werden, die Normen und Arbeits­ verfahren enthält, so daß die Bedienungsperson zuverlässiger die richtigen Prüfungen durchführen kann, indem sie den Anleitungen folgt.

Ferner ist eine wirksame Bestimmung des genauen Zeitpunktes, an dem die kleine Last anzulegen und abzunehmen ist, und die Bestimmung des genauen Zeitpunktes, an dem die Härtemessung auszuführen ist, möglich.

Ferner kann die Möglichkeit der automatischen Korrektur von Materialänderungen und der Korrektur der Materialform eingebaut sein, so daß die Bedienungsperson lediglich Daten eingeben muß, um nach den eingegebenen Daten automatisch eine Korrektur auszuführen.

Für bestimmte Teile, die laufend geprüft werden, kann das Prüfgerät automatisch die Arbeitsabläufe und Bedingungen des Prüfverfahrens ermitteln, um menschliche Fehler so gering wie möglich zu halten.

Weiterhin kann die richtige kleine und große Last sowie die Art der Prüfspitze der Bedienungsperson entsprechend einem Maßstab angezeigt werden, in dem die Prüfung durchzuführen ist.

Es kann darüber hinaus sichergestellt sein, daß das Prüfgerät mit den richtigen Normen arbeitet, was dadurch erreicht wird, daß Standardprüfblöcke benutzt werden und die Prüfungen durchgeführt werden, um die Ergebnisse mit Standard-ASTM-Normen für diese Blöcke als Zuverlässigkeitsprüfung zu vergleichen.

Es kann eine Datenspeicher- und Anzeigevorrichtung vorgesehen werden, in der statisti­ sche Daten bezüglich der Prüfungen wirksam gespeichert, rückgewonnen und für ver­ schiedene Gesichtspunkte der Prüfarbeitsgänge benutzt werden können.

Schließlich kann die Möglichkeit der Umwandlung einer Messung von einem Maßstab in einen anderen und zur Anzeige derselben leicht dadurch erhalten werden, daß auto­ matisch nach einer in das Gerät eingegebenen Information die gewünschte Skala ange­ zeigt und auf die gewünschte Skala umgeschaltet wird.

Bei dem automatisch arbeitenden Härteprüfgerät wird ein digitales Datenverarbeitungs­ system dazu verwandt, die Messungen unter Ausschluß des Einflusses von Fehlern durch die Bedienungsperson zu steu­ ern und zuverlässig durchzuführen. Ein derartiges Prüfgerät enthält insbesondere einen Kodierer, der mit der Plattform verbunden ist, die das zu messende Werkstück trägt, wobei der Kodierer eine Vielzahl von Signalen bezüglich verschiede­ ner Gesichtspunkte des Meßverfahrens liefert. Vor dem Anlegen der kleinen Last wird die Meßskala gewählt und eingetastet. Das zentrale Datenverarbeitungssystem bestimmt die richtigen zu verwendenden Lasten sowie die zu benutzende Prüfspitze. Das zu prüfenden Material wird am Anfang auf der Plattform an­ geordnet und eine Hubspindel wird dazu benutzt, das Werkstück anzuheben, um es einer kleinen Last auszusetzen. Diese Hub­ spindel kann automatisch betrieben werden, wobei dann, wenn die kleine Last angelegt wird, der Kodierer eine Reihe von Im­ pulsen ausgibt, die dazu benutzt werden, den Zeitpunkt zu be­ stimmen, an dem die gewünschte Höhe der kleinen Last erreicht ist.

Der Kodierer liefert Richtungssignale, die die Richtung der Be­ wegung der Hubspindel und der Plattform anzeigen. Wenn eine Umkehr der Bewegung wahrgenommen wird, ist das Meßverfahren blockiert. Dann werden keine Meßergebnisse angezeigt.

Das Prüfgerät hat die Möglichkeit, den richtigen Zeitpunkt zur Abnahme der großen Last zu bestimmen und die Härte zu berech­ nen. Das erfolgt dadurch, daß ein Neigungsdetektor vorgesehen ist, der das Maß der Bewegung der Prüfspitze in das Werkstück oder aus dem Werkstück wahrnimmt. Wenn dieses Maß einen gewähl­ ten Wert erreicht, werden die Messungen abgeschlossen, worauf­ hin der nächste Arbeitsvorgang erfolgt. Dadurch werden mensch­ liche Fehler bezüglich der Wahl des richtigen Zeitpunktes zur Abnahme der größeren Last und bezüglich der Berechnung der Här­ te ausgeschlossen.

Der Neigungsdetektor bestimmt das Maß, in dem die größere Last angelegt wird. Wie es oben beschrieben wurde, ist es wich­ tig, daß zwischen den Geräten eine Konsistenz herrscht. Die Ge­ räte haben daher die Möglichkeit, das Maß des Anlegens der größeren Last so einzustellen, daß es für alle Prüfgeräte gleich ist.

Die Verwendung einer zentralen Datenverarbeitungseinheit er­ möglicht es, gewisse Daten vorher in das Prüfgerät einzugeben und sicherzustellen, daß die richtigen Korrekturfaktoren er­ halten werden sowie in geeigneter Weise von einem Maßstab auf den anderen umgeschaltet wird. Das Gerät hat weiterhin die Möglichkeit, relevante Prüfverfahren und Normen für vorgewähl­ te Teile zu speichern, die regelmäßig in dem Gerät geprüft werden. Diese Information wird dazu benutzt, den Arbeitsablauf zu steuern und die Bedienungsperson während der Prüfung an zu­ weisen. Darüberhinaus liefert das Gerät eine optische und akustische Anzeige, um gleichzeitig die Bedienungs­ person bezüglich der geeigneten Schritte bei der Durchführung der Prüfverfahren zu instruieren.

Im folgenden werden anhand der zugehörigen Zeichnung besonders bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung näher beschrie­ ben. Es zeigen

Fig. 1 in einer perspektivischen Ansicht ein Ausführungs­ beispiel des erfindungsgemäßen Prüfgerätes,

Fig. 2 in einer auseinandergezogenen perspektivischen An­ sicht das in Fig. 1 dargestellte Prüfgerät, wobei seine Hauptbauteile dargestellt sind,

Fig. 3 in einem Blockschaltbild die Steuerung gemäß der Erfindung,

Fig. 4 in einem Flußdiagramm die Arbeitsweise des Prüfgerä­ tes einschließlich des anfänglichen Anlegens der kleinen Last und der Wahrnehmung des Maßes, in dem die große Last an die zu prüfenden Materialien ge­ legt wird,

Fig. 5 in einem Flußdiagramm die Umwandlung von einem Maßstab auf einen anderen Maßstab im Prüfgerät,

Fig. 6 in einem Flußdiagramm die Korrektur der Anzeige nach Maßgabe der Form des geprüften Materials,

Fig. 7 in einem Flußdiagramm die Arbeitsweise eines durch das Prüfgerät gesteuerten Druckers,

Fig. 8 in einem Blockschaltbild die Verbindung eines Sprachsynthesizers,eines Telefonmodems und einer Kathodenstrahlröhrenanzeige mit dem Prüfgerät,

Fig. 9 in einem Blockschaltbild die Verwendung von sta­ tistischen Daten bezüglich bestimmter Messungen,

Fig. 10 in einem Blockschaltbild die Eingabe und die Steu­ erung des Prüfgerätes nach vorgegebenen ASTM-Normen unter Verwendung von Prüfblöcken,

Fig. 11 in einem Blockschaltbild die Arbeitsweise,bei der bestimmte regelmäßig geprüfte Teile identifiziert und die Arbeitsabfolge und die Normen bezüglich die­ ser Teile optisch und/oder akustisch angezeigt wer­ den,

Fig. 12 in einer graphischen Darstellung die Arbeits­ schritte der Arbeitsabfolge des Prüfgerätes und

Fig. 13 eine Vorderansicht der Anzeigetafel und der Bedie­ nungstasten bei einem Ausführungsbeispiel des Gerätes.

Fig. 1 zeigt in einer perspektivischen Ansicht ein Ausführungs­ beispiel des Prüfgerätes. Das Prüfgerät hat im wesentlichen einen C-förmigen Rahmen mit einer mittleren vertikalen Stütze oder Säule 10 und einem oberen Kopfteil 12, wobei der Kopfteil eine Anzeigetafel und Tasten 14 aufweist. Der untere Teil 15 des Gerätes sitzt auf einer Auflage. Das zu prüfende Werkstück wird auf einer Plattform 16 angeordnet, die mit einer Teleskophubeinheit 18 verbunden ist, die durch die Drehung einer Kreuzlochmutter 20 angehoben wird, die am Boden der Hubeinheit angeordnet ist und eine Vielzahl von Handgriffen 22. aufweist. Die perspektivische Ansicht des Aus­ führungsbeispiels des erfindungsgemäßen Härteprüfgerätes zeigt ein relativ ähnliches Aussehen wie andere bekannte Prüfgeräte, die Arbeitsweise des erfindungsgemäßen Prüfgerätes ist jedoch eine wesentlich andere.

Die Rockwell-Härte eines Materials wird dadurch bestimmt, daß die Eindringtiefe eines Eindringkörpers gemessen wird, der un­ ter bekannten Lastverhältnissen in eine Probe gedrückt wird. Die Messung ist tatsächlich eine Differenzmessung von zwei Tie­ fen. Eine kleine Bezugslast, die die Vorlast genannt wird, wird angelegt und das Eindringen des Eindringkörpers wird ge­ messen. Die volle Prüflast, die die Hauptlast genannt wird, wird anschließend angelegt. Die Hauptlast wird dann abgenom­ men, während die Vorlast beibehalten wird und es erfolgt eine zweite Tiefenmessung. Der Unterschied zwischen diesen bei­ den Meßwerten ist die Eindringtiefe.

Es gibt zwei Grund-Rockwell-Härteprüfungen. Die eine ist die sogenannte "normale" Prüfung und die andere ist die sogenannte "Oberflächenprüfung". Der normale Maßstab verwendet eine kleine Last von 10 kg und eine große Last von entweder 60, 100 oder 150 kg. Der Oberflächenmaßstab verwendet eine kleine Last von 3 kg und eine große Last von 15, 30 oder 45 kg. Der Eindring­ körper ist entweder ein speziell geformter Diamant, ein soge­ nannter BRALE oder eine gehärtete Stahlkugel mit einem Durch­ messer vom 1/16, 1/8, 1/4 oder 1/2 Inch., d. h. 0,159, 0,317, 0,635 und 1,27 cm jeweils. Die richtige Wahl des Prüfverfahrens, der Last und des Eindringkörpers ist durch die Härte und die Stärke der Prüfprobe bestimmt. Je weicher das Material ist, umso größer wird die Eindringtiefe sein, so daß bei ansonsten unveränderten Bedingungen eine geringere Last und ein Ein­ dringkörper mit größerem Durchmesser verwendet würde.

Eine unendlich harte Probe ohne Eindringtiefe hätte eine Rock­ well-Härte von 100 für den normalen BRALE-Maßstab und alle Oberflächenmaßstäbe. Bei normalen Kugelmaßstäben hätte eine unendlich harte Probe eine Härte von 130. Mit weicher werden­ dem Material nimmt die Härtezahl ab. Die niedrigsten Werte, die benutzt werden, variieren von der Rockwell-Härte ????????? 0 auf dem C-Maßstab bis zur Rockwell-Härte 0 auf den Kugelmaßstäben.

Auf dem normalen Rockwell-Maßstab sind 100 Eindringpunkte gleich 0,2 mm Änderung in der Tiefe. Auf dem Oberflächen-Rock­ well-Maßstab sind 100 Eindringpunkte gleich 0,1 mm Änderung in der Tiefe. Die Rockwell-Härte an digitalen Prüfgeräten be­ trägt 0,1 Rockwellpunkte.

Fig. 3 zeigt ein Betriebsblockschaltbild der elektronischen Schaltung eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Prüfgerätes. Im Zentrum dieses Gerätes befindet sich eine zen­ trale Datenverarbeitungseinheit CPU 30, die vom Typ 8085 von Intel sein kann. Diese Einheit hat eine Vielzahl von Ausgängen, die separat als Anzeige 32, Kodierer 34, Last 36, Schalter 38, Tastatur 40, Drucker 42 und Energieversorgungsanschluß 46 be­ zeichnet sind. Der Anzeigeanschluß 32 ist mit der Frontplat­ te 14 verbunden. Die Tastatur 50 ist über ein Verbindungska­ bel 52 mit der CPU 30 verbunden.

Das Prüfgerät enthält einen linearen digitalen Kodierer 54, der von einem Typ sein kann, der von Dynamics Research Corp. Massachusetts, USA hergestellt wird. Dieser Kodierer hat ein ausgezeichnetes Auflösungsvermögen, das genaue Messungen mit hohem Leistungsvermögen erlaubt. Der Kodierer ist im Kopf 12 des Prüfgerätes angeschlossen und nimmt die Bewegung des Ein­ dringkörpers dadurch wahr, daß er eine Reihe von Impulsen er­ zeugt, die zum Maß dieser Bewegung in Beziehung stehen. Der Kodierer weist insbesondere ein Auflösungsvermögen von 1 µm, wenn er bei normalen Rockwell-Prüfungen verwandt wird, und von 0,5 µm auf, wenn er bei Oberflächen-Rockwell-Prüfun­ gen verwandt wird. Ein höheres Auflösungsvermögen kann durch eine geeignete mechanische Verbindung erzielt werden, um die Empfindlichkeit des Kodierers zu erhöhen.

Das Prüfgerät enthält weiterhin Solenoide, die zugehörige elektro-mechanische Elemente betätigen können. Insbesondere ist eine Eingabe/Ausgabeplatte 56 mit der CPU 30 an der Last­ klemme 36 und mit einem Bremssolenoid 58, einem Selbstauslöse­ solenoid 60, einem Hubmotor 62 und einem Motorschalter 64 ver­ bunden.

Eine Vielzahl von Schaltern wird über die CPU 30 gesteuert, wo­ bei diese Schalter zu einem Schalter-oder Kontaktsatz zusammen­ geschlossen sind, der über den Schalteranschluß 38 mit der CPU verbunden ist. Eine Energieversorgungsquelle 68 ist an den Ener­ gieversorgungsanschluß 46 der CPU 30 angeschlossen und der An­ schluß 42 ist mit einem Drucker 70 verbunden, um die Prüfergeb­ nisse auszudrucken.

Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Prüfgerätes in einer auseinandergezogenen perspektivischen An­ sicht. Das Untergestell 15 umschließt in der dargestellten Wei­ se den Motor 62, den Motorschalter 64 und das Selbstauslöse­ solenoid 60. Das Bremssolenoid 58 ist am unteren Teil der Dreh­ kreuzeinheit gehalten, während die Energieversorgungsquelle 68 im Ständer 10 des Rahmens des Prüfgerätes aufgenommen und dort gehalten ist. Die CPU 30 befindet sich auf einer Schaltplatte und ist an einer Seite des Kopfes des Rahmens angebracht, wobei zusätzliche Schaltplatten einschließlich einer Schaltplatte 74 des Kodierers gleichfalls im Kopf des Prüfgerätes angebracht sind. Der lineare digitale Kodierer 54 ist im vorderen Teil des Kopfes des Prüfgerätes angebracht und nimmt die Aufwärts- oder Abwärtsbewegung des Eindringkörpers bei der Arbeit des Prüfgerätes wahr. Die Eingabe/Ausgabeschaltplatte 56 ist gleich­ falls im Kopf der Einheit angebracht und die Frontplatte und die Tastatur sind am vorderen Teil des Kopfes 12 des Prüfgerä­ tes angebracht.

Im folgenden wird kurz die grundsätzliche Arbeitsweise des Gerätes beschrieben.

Die Bedienungsperson dreht die Kreuzlochmutter 20 von Hand aus, wodurch die Hubeinheit 18 zum Heben des Werkstückes angehoben wird. Wenn das Werkstück mit der Prüfspitze 76 in Berührung kommt, wird damit begonnen, eine kleine Last oder Vorlast an­ zulegen, wobei der Kodierer 54 in eine Richtung zu zählen be­ ginnt. Nach einer vorgegebenen Zählerzahl betätigt ein Fest­ körperschalter ein Solenoid 58 oder ein Relais, das die Mutter bei der richtigen Vorlast sperrt. Dann betätigt ein anderer Festkörperschalter das Selbstauslösesolenoid 60, um das Anlegen der größeren oder Hauptlast auszulösen. Wenn die Last anliegt, beginnt der Kodierer zu zählen und werden die Zählvorgänge ad­ diert. Wenn die Hauptlast voll anliegt, beginnt die Bewegung der Hauptlast anzuhalten und werden das Maß an Bewegung der Haupt­ last, das durch den Kodierer wahrgenommen wird, und die Impuls­ frequenz gegen Null gehen. Wenn ein bestimmtes Maß oder eine bestimmte Frequenz erreicht ist, wird das Gerät einen anderen Festkörperschalter 64 erregen, der nach einer vorgegebenen Ver­ zögerungszeit den Motor 62 in Betrieb setzt, um die Hauptlast abzunehmen. Während die Hauptlast abgenommen wird, wird der Kodierer 54 Impulse ausgeben, als würde er in die entgegenge­ setzte Richtung zählen. Wenn die Hauptlast vollständig abge­ nommen ist, hört die Bewegung wieder auf und kommt die Impuls­ frequenz wieder auf Null. Bei einer bestimmten Frequenz ist die Härteprüfung abgeschlossen und werden der Restzählerstand, der die Eindringtiefe wiedergibt, und die Prüfergebnisse ange­ zeigt. Es wird auch die Kreuzlochmutter freigegeben, so daß die Bedienungsperson die Hubeinheit 18 von Hand absenken kann. Die Bedienungsperson senkt dann die Hubeinheit 18 ab, um die Probe zu entnehmen. Die Bewegung der Prüfspitze endet in einer bestimmten vertikalen Lage und der Restzählerstand der Bewe­ gung wird gleich Null sein.

Fig. 12 zeigt in einer Kurve die Bewegung der Prüfspitze während des Betriebsablaufes des Gerätes.

Die Anfangsposition ist mit A bezeichnet und liegt vor dem Beginn der Prüfung. Wenn die Kreuzlochmutter gedreht wird und die Vorlast anzuliegen beginnt, wird die Bewegung der Prüf­ spitze als nach oben gerichtet angezeigt, wobei dann, wenn eine bestimmte Anzahl von Impulsen entsprechend der Arbeit des linea­ ren Kodierers 54 gezählt ist, die richtige Vorlast angelegt ist. Das ist der Punkt B der Kurve in Fig. 12. Eine vorgegebene Zeitverzögerung ist dann als Teil des Betriebes des Gerätes vorgesehen. Nachdem die Vorlast in geeigneter Weise angelegt ist und die Zeitverzögerung vorübergegangen ist, beginnt das Prüfgerät mit dem Anlegen der Hauptlast. Das beginnt am Punkt C der Kurve. Das Anlegen der Hauptlast erfolgt in einem bestimm­ ten Maße bzw. mit einer bestimmten Geschwindigkeit. Wenn die Hauptlast die Diamantprüfspitze bis zum Ende ihres Eindringens in das geprüfte Werkstück gedrückt hat, beginnt sich die Ge­ schwindigkeit des Anlegens der Hauptlast an das Werkstück zu verlangsamen, wobei bei einer passenden Anlegegeschwindigkeit der Hauptlast der Arbeitsvorgang beendet wird, da die Prüfung abgeschlossen ist. Das ist am Punkt D der Kurve der Fall. Da­ nach wird die Hauptlast während einer gegebenen Verweilzeit zur Ruhe kommen gelassen, was zwischen den Zeitpunkten D und E erfolgt. Während die Hauptlast anliegt und die Kurve zwischen den Punkten C und D verläuft, kann die Geschwindigkeit, mit der die Hauptlast angelegt wird, bestimmt werden und kann eine geeichte Messung erfolgen, um ähnliche Anlegegeschwindigkeit für verschiedene Geräte sicherzustellen. Das wird später im einzelnen beschrieben.

Nachdem die Hauptlast angelegt ist und die Verweilzeit abge­ laufen ist, wird die Hauptlast vom Werkstück abgenommen. Das Maß oder die Geschwindigkeit des Rückzuges der Prüfspitze vom Werkstück wird auch nach Maßgabe der Bewegung der Prüfspitze und der Frequenz der Erzeugung der Impulse vom Linearkodierer 54 wahrgenommen. Wenn dieses Maß einen vorbestimmten Wert am Punkt F unterschreitet, wird festgestellt, daß die Härtemessung abge­ schlossen ist. Die Messung erfolgt tatsächlich erst nach Ablauf einer gewissen Erholungszeit, die teilweise durch das geprüfte Material bestimmt ist. Am Ende der Erholungszeit, d. h. am Punkt G in Fig. 12 erfolgt eine Messung bezüglich des Unter­ schiedes in der Eindringtiefe zwischen den Punkten C und G, wobei dieser Unterschied in der Eindringtiefe ein Maß für die Härte des geprüften Materials ist.

Fig. 13 zeigt ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel der Anzei­ getafel dieses Prüfgerätes. Dieses Ausführungsbeispiel ist eine erweiterte Version des in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbei­ spiels. Die Ergebnisse der Prüfungen oder die Härte oder andere Faktoren bezüglich der Messungen werden an einem Anzeigelese­ fenster 80 angezeigt, wobei die Höhe der Vorlast an einem An­ zeigelesefenster 82 angezeigt wird. Die Wahl der geeigneten Vor­ last, der geeigneten Hauptlast und der richtigen Prüfspitze wird in den Fenstern 84, 86 und 88 angezeigt, wobei diese Werte mit dem richtigen Prüfmaßstab in Beziehung stehen, der für die Messung verwandt wird. Insbesondere wird eine Prüfmaßstabum­ schalttaste 90 betätigt, um die verschiedenen Maßstäbe durch­ laufen zu lassen, die für die Benutzung verwandt werden können, wobei bei jedem Maßstab die passende Vorlast, Hauptlast und Prüfspitze angezeigt werden.

Ein besonderer Gesichtspunkt bei dem erfindungsgemäßen Härte­ prüfgerät, der im folgenden mehr im einzelnen beschrieben wird, befaßt sich mit der Möglichkeit der Anzeige der Messung in ver­ schiedenen Maßstäben. Eine Umwandlungsschalttaste 92 dient da­ zu, die verschiedenen Maßstäbe durchzuschalten oder durchlaufen zu lassen, unter denen die Prüfungen durchgeführt werden könnten.

Selbst wenn die Prüfung in einem C-Maßstab durchgeführt wird, kann eine Anzeige auch eine Ablesung im D- oder G-Maßstab lie­ fern. Der für die im Fenster 80 angezeigte Messung geeignetste Maßstab ist gleichzeitig im Fenster 94 angezeigt und die Um­ wandlung erfolgt dadurch, daß die benachbarte Umwandlungs­ taste 96 betätigt wird.

Bestimmte andere Gesichtspunkte der Arbeit des Prüfgerätes werden gleichzeitig an der Anzeigetafel angegeben. Insbesondere werden im Fenster 98 die Verweilzeit, im Fenster 100 die Erho­ lungszeit, im Fenster 102 der addierte zylindrische Korrektur­ faktor und im Fenster 104 der subtrahierte Faktor angezeigt. Die Art des geprüften Materials wird an den Anzeigefenstern 106 und 108 als weich oder hart angegeben und das Fenster 110 gibt an, daß die Prüfung fehlerfrei abgelaufen ist und geeignete Messungen stattgefunden haben.

Ein zusätzlicher Tafelbereich 112 umfaßt eine Reihe von Funk­ tionstasten 130 und Zahlentasten 115, wobei die Funktionstasten und danach geeignete Zahlentasten betätigt werden, um bestimmte numerische Daten für die Prüfarbeitsabläufe und die Anzeige ein­ zugeben. Insbesondere können hohe und niedrige Grenzwerte von Hand aus durch Betätigen der geeigneten Zahlentasten eingegeben werden, wobei diese Einstellungen im Anzeigefenster 80 angezeigt werden. Die hohen und niedrigen Grenzwerte werden dadurch ein­ gegeben, daß zunächst die entsprechenden Tasten 114 und 116 und danach die geeigneten Zahlentasten gedrückt werden. Darüberhin­ aus können auch die Verweilzeit und die Erholungszeit nach dem­ selben Verfahren unter Verwendung der jeweiligen Tasten 118 und 120 eingegeben werden. Um die Messung bei einem zylindrischen Werkstück zu korrigieren, wird die Taste 112 für ein zylindri­ sches Werkstück gedrückt und wird zusätzlich zu dem Innen- und Außendurchmesser die geeignete Information unter Verwendung der Tasten 124 und 126 eingegeben.

Das Fenster 80 ist eine alpha-numerische Anzeige, die nicht nur die oben beschriebenen Funktionen sondern auch anzeigt, ob das Gerät richtig arbeitet oder nicht, in welcher Betriebs­ phase es entsprechend den Funktionen arbeitet, die unter Bezug auf die Kurve in Fig. 12 beschrieben wurde, ob die Prüfungen durchgeführt werden sollen oder nicht oder wertlos sind, sowie andere Informationen, die noch beschrieben werden.

Das Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels des erfindungs­ gemäßen Prüfgerätes wurde im obigen anhand von Fig. 9 beschrie­ ben. Die CPU 30 ist ein Mikroprozessor, der so organisiert sein kann, daß er verschiedene Funktionen steuert. Im folgenden wird das Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Prüfgerätes wei­ ter bezüglich der speziellen Funktionen beschrieben, die durch die CPU ausgeführt und organisiert werden, obwohl bestimmte Programmanweisungen nicht gegeben werden, da diese ohne weiteres bei gegebenen auszuführenden Funktionen und Identifikationen der CPU ersichtlich sind.

Fig. 4 zeigt ein Flußdiagramm, in dem der Ablauf mehrerer Funktionen des erfindungsgemäßen Prüfgerätes beschrieben ist. Der Kodierer 54 liefert insbesondere Zählwerte, die durch einen Phasensensor 200 hindurchgehen. Wenn der Phasensensor eine Um­ kehr der Phase in den Ausgangssignalen vom Kodierer 54 wahr­ nimmt, wird ein Signal ausgegeben, das der CPU zugeführt wird, die dadurch weitere Meßvorgänge des Gerätes beendet.

Das betrifft natürlich die Umkehr der Hubspindel beim Anlegen der Vorlast. Darüberhinaus zeigt das Anzeigefenster 80 an, daß diese Umkehr stattgefunden hat und die Prüfung nicht weitergehen kann.

Wenn der Phasensensor eine derartige Phasenumkehr nicht anzeigt, wird der Kodiererzähler eine vorgegebene Zahl zählen, wobei die­ se vorgegebene Zahl mit der Vorlast in Beziehung steht, die an das Werkstück anzulegen ist. So lange dieser Zählerstand nicht erreicht ist, wird der Kodierer weiter Impulse liefern, die dem Kodiererzähler 202 geliefert werden. So lange der Kodierer­ zähler weiterzählt, wird der Kodierer weiter Impulse erzeugen. Wenn der vorgegebene Zählerstand erreicht ist, wird eine posi­ tive Anzeige ausgegeben, wobei jedoch dann, wenn der Gesamtzäh­ lerstand einen Überschreitungsbetrag überschreitet, wie es im Block 204 angegeben ist, der gesamte Arbeitsvorgang abgebrochen wird und keine weiteren Messungen erfolgen. Wenn durch den Über­ schreitungskomparator 204 eine positive Anzeige gegeben wird, dann lag eine größere Last als die gewünschte Vorlast an und wird somit verhindert, daß ein Meßvorgang ausgeführt wird.

Solange der Kodiererzählerstand größer als die vorgegebene Zahl jedoch kleiner als die Überlast ist, wird der Betrieb fortge­ setzt. An dieser Stelle wird angenommen, daß die Vorlast einge­ stellt ist und wird das Sperrsolenoid 58 erregt, um dadurch sicherzustellen, daß die Vorlast an das geprüfte Werkstück an­ gelegt ist. Dann beginnt eine vorgegebene Verzögerungszeit, wie es im Block 206 angegeben ist, wonach mit dem Anlegen der Hauptlast an das geprüfte Werkstück begonnen wird. Das erfolgt durch den Ablauf der vorgegebenen Verzögerungszeit im Block 206, durch den das Selbstauslösesolenoid 60 erregt wird, um mit dem Anlegen der Hauptlast zu beginnen. An dieser Stelle beginnt der Lesekodierer wiederum damit, eine Reihe von Impulsen zu erzeu­ gen, die zu der Bewegung der Prüfspitze in das geprüfte Werk­ stück in Beziehung stehen.

Es versteht sich ohne weiteres, daß sich die Prüfspitze mit einer bestimmten Geschwindigkeit oder in einem bestimmten Maß bewegt, wobei dieses Maß oder diese Geschwindigkeit der Bewe­ gung von dem geprüften Material sowie von der Prüfspitze und anderen Einflußfaktoren abhängt. Das Maß oder die Geschwindig­ keit mit dem oder mit der die Prüfspitze das zu prüfende Werk­ stück beaufschlagt, wird dadurch bestimmt, daß die Anzahl der vom Kodierer 54 pro Zeiteinheit erzeugten Impulse gemessen wird. Ein Geschwindigkeitsvergleich erfolgt im Block 208, um anzuzei­ gen, daß die Hauptlast vollständig am Werkstück liegt, da die Geschwindigkeit der Anlegung der Last am Werkstück abnimmt. Es kann irgendeine derartige Geschwindigkeit oder irgendein derartiges Maß sowie eine geeignete Anzahl von Zählimpulsen pro Zeiteinheit gewählt werden, um anzuzeigen, daß das Anlegen der Hauptlast abgeschlossen ist. Solange dieser Zählwert noch nicht erreicht ist, oder mit anderen Worten, solange dieser Zählwert größer als die genannte Zahl ist, wird keine Anzeige gegeben und wird weiter die Geschwindigkeit oder das Maß des Anlegens der Last an das geprüfte Werkstück wahrgenommen. Wenn einmal im Block 208 festgestellt wird, daß dieses Maß gleich oder kleiner als das vorgegebene Maß ist, dann wird das Anlegen der Hauptlast an das zu prüfende Werkstück beendet. Das erfolgt natürlich nicht augenblicklich, vielmehr wird eine Verweilzeit verwandt, die mit dem geprüften Material sowie mit bestimmten ASTM-Normen in Beziehung steht. Nach Ablauf der Verweilzeit wird der Motor 62 über eine Erregung des Motorschalters 64 be­ tätigt, so daß dieser beginnt, die Hauptlast vom geprüften Werk­ stück abzunehmen.

Wieder dient der Kodierer 54 dazu, das Maß oder die Geschwindig­ keit der Abnahme oder Bewegung der Prüfspitze aus dem Werkstück zu bestimmen, wobei wiederum dann, wenn das Maß der Bewegung, das durch die Anzahl der vom Kodierer erzeugten Impulse be­ stimmt ist, unter einem vorbestimmten Wert liegt, festgestellt wird, daß die Prüfung abgeschlossen ist und daß die Prüfspitze in einem vorgegebenen Maß vom Werkstück wegbewegt ist. Zu diesem Zeitpunkt kann die Messung der Härte des Materials erfolgen, aufgrund der benutzten mechanischen Arbeitsvorgänge ist jedoch nach den ASTM-Normen eine gewisse Erholungszeit vorgesehen. Nachdem der Ablauf dieser Erholungszeit durch den Block 210 festgestellt ist, erfolgt eine Anzeige der Härte des Materials im Fenster 80. Diese Anzeige ist in Fig. 4 als Anzeige 212 bezeichnet.

Ein weiterer Gesichtspunkt beim erfindungsgemäßen Prüfgerät befaßt sich mit der Möglichkeit, das Maß oder die Geschwindig­ keit des Anlegens der Hauptlast an das zu prüfende Werkstück zu normieren oder zu eichen, um eine Zuverlässigkeit und Kon­ sistenz vom Prüfgerät zu Prüfgerät sicherzustellen. Was die Arbeit des Kodierers 54 anbetrifft, so wird insbesondere dann, wenn mit dem Anlegen der Hauptlast an das zu prüfende Werkstück begonnen wird, ein Zählimpuls bei 214 in der CPU 30 erzeugt, wobei die Erzeugung dieses Zählimpulses nach Maßgabe einer vor­ gegebenen Zeiteinheit erfolgt. Der Zählimpuls beginnt nach Ab­ lauf eines vorgegebenen bestimmten Zeitintervalls, das mit dem zu prüfenden Werkstück sowie mit der Höhe der anzulegenden Haupt­ last in Beziehung steht. Es kann beispielsweise ein Zeitablauf von 1/4 oder 1/2 Sekunde vor Beginn der Zähleinheit für das Maß des Anlegens der Hauptlast an das zu prüfende Werkstück gewählt werden. Wenn diese Norm einmal gegeben ist, wird jedes folgen­ de Prüfgerät so eingestellt, daß es dasselbe standardmaß des Anlegens der Last an das zu prüfende Werkstück liefert.

Wie es weiterhin in Fig. 4 dargestellt ist, wird das Prüfgerät überprüft, um zu bestimmen, ob das Maß des Anlegens der Haupt­ last annähernd gleich dem vorgegebenen, vorbestimmten Maß ist. Insbesondere enthält die CPU 30 eine Einrichtung 216, die das Maß des Anlegens der Hauptlast an das Werkstück bestimmt, wobei während dieser Zeit ein Schalter 218 betätigt ist, um im Fenster 80 in Fig. 13 dieses Maß,mit dem die Hauptlast an das Werk­ stück angelegt wird, anzuzeigen. Wenn diese Anzeige innerhalb eines vorbestimmten Bereiches liegt, dann genügt das Prüfgerät den Konsistenznormen in der Beschreibung. Darüberhinaus kann ein Vergleich automatisch in die CPU 30 eingebaut sein, bei dem das Maß des Anlegens der Hauptlast an das Werkstück vorgegeben werden kann und ein Vergleich des gerade geprüften Gerätes mit dieser vorgegebenen Norm erfolgen kann, so daß die Anzeige nur anzeigen muß, daß das Gerät tauglich ist oder nicht, da es inner­ halb oder außerhalb der vorgegebenen Norm liegt.

Obwohl das Gerät so beschrieben wurde, daß es durch eine Drehung einer Kreuzlochmutter von Hand aus betätigt wird, um die Platt­ form und das Werkstück anzuheben, kann auch eine automatische Einrichtung dazu verwandt werden, die Spindel automatisch an­ zuheben, um die kleine Vorlast anzulegen. In dieser Weise kann ein weiterer menschlicher Fehler vermieden werden und ist im wesentlichen sichergestellt, daß das automatische Anlegen der Vorlast nach den vorgegebenen Normen erfolgt, da eine geringe Wahrscheinlichkeit besteht, daß eine Umkehr der Bewegung dieser Hubspindel erfolgen wird, während die Vorlast an das Werkstück gelegt wird.

Es versteht sich, daß das oben beschriebene System, das einen Lesekodierer verwendet, im wesentlichen menschliche Bedienungs­ fehler dadurch ausschließt, daß es versucht, festzustellen, wann die Haupt- und Vorlast anliegen oder anliegen sollten oder die Bewegungen abgeschlossen sind oder abgeschlossen sein sollten. Durch die Bestimmung und Normierung des Maßes oder der Geschwin­ digkeit, in dem oder in der die Hauptlast angelegt wird, kann darüberhinaus eine Gleichförmigkeit von Gerät zu Gerät leicht erzielt werden.

Der Benutzer kann die Möglichkeit haben, das Maß des Anlegens der Last zu variieren, wenn das jedoch erfolgt, kann die Zu­ verlässigkeit des Gerätes beeinträchtigt werden. Andererseits kann die CPU 30 auch ein Standardmaß vorgeben, so daß der Be­ nutzer bestimmen kann, ob das Gerät innerhalb der vorgegebenen Norm arbeitet oder nicht, die durch den Hersteller angegeben ist. Wenn das Maß, in dem die Hauptlast an einen Prüfblock an­ gelegt wird, nicht innerhalb der Norm liegt, die vorgegeben und in der CPU gespeichert ist, kann das an der Anzeige 80 ange­ zeigt werden und kann eine Einstellung erfolgen, um dieses Maß, in dem die Hauptlast angelegt wird, nachzustellen.

Fig. 5 zeigt das Flußdiagramm eines weiteren Funktionsmerkmals des erfindungsgemäßen Gerätes. Wie es oben beschrieben wurde, erfolgt oftmals eine Messung in einem Maßstab, obwohl es wichtig wäre, daß zum Anzeigen der Härte des geprüften Materials andere Maßstäbe benutzt werden. Im allgemeinen sind derartige Maßstäbe in Umwandlungstabellen enthalten, wobei diese Umwandlungstabel­ len eine Anzahl von Maßstäben beispielsweise die Maßstäbe C, A, D, 15-N, 30-N, 45-N sowie andere enthalten. Diese Tabellen ent­ halten jeweils die entsprechenden Härtewerte in Bezug auf den gewählten Maßstab. Es kann wünschenswert sein, das Werkstück in einem Maßstab, beispielsweise dem Maßstab C zu prüfen, und dennoch in der Lage zu sein, eine Härteangabe in einem anderen Maßstab zu liefern. Gemäß der Erfindung sind die Maßstäbe und die diesbezüglichen Härtemeßwerte in der CPU 30 gespeichert.

Die Umwandlungsdurchlauftaste 72 wird betätigt und jeder jewei­ lige Maßstab wird im Fenster 94 angegeben. Das erfolgt, nach­ dem eine Messung bereits in einem Maßstab durchgeführt worden ist, der bei der Prüfung durch die Betätigung des Prüfmaßstabs­ wählschalters 90 vorgewählt ist. Nach Abschluß der Prüfung wird der Umwandlungsdurchlauf ausgeführt, wobei dann, wenn der andere gewünschte Maßstab erreicht ist, eine benachbarte Umwandlungs­ taste 96 betätigt wird. Diese Maßstabsumwandlung bewirkt dann eine Anzeige im neugewählten Maßstab im Fenster 80, so daß in dieser Weise die Bedienungsperson leicht Härteangaben in ver­ schiedenen Maßstäben bekommen kann, ohne daß sie zu separaten Tabellen greifen muß oder separat verschiedene Maßstabsangaben oder Härtewerte handhaben muß, um die geeigneten Umwandlungsda­ ten einzustellen und aufzufinden.

Fig. 5 zeigt den Tastaturdurchlaufblock 220, der betätigt wird, um die Tabellen durch das Fenster 94 durchlaufen zu lassen. Der Maßstab und die Umwandlungstabelle werden dann dadurch aktiviert, daß in die CPU am Block 222 eingetreten wird, wobei dann, wenn der Umwandlungsdruckknopf 224 (96) betätigt wird, die Umwand­ lungstabelle 226 aktiviert wird, um umgewandelte Daten an der Anzeige 80 zu erzeugen.

Gemäß eines weiteren Gesichtspunktes des erfindungsgemäßen Gerä­ tes, der durch das Flußdiagramm von Fig. 6 dargestellt ist, müssen bestimmte Messungen, die an einem flachen Werkstück aus­ geführt werden, bei einem zylindrischen Werkstück korrigiert werden. Insbesondere werden am Block 230 zylindrische Korrek­ turdaten in die CPU 30 eingegeben. Die Anzeige, die einer Stan­ dardhärteprüfung entspricht, erfolgt im Block 232 und eine Ab­ wandlung der Standarddaten gemäß der zylindrischen Korrelations­ daten erfolgt im Abwandlungsblock 234, um eine Anzeige im Fen­ ster 80 zu liefern, die eine modifizierte oder korrigierte An­ zeige ist. Wie es in Fig. 13 dargestellt ist, werden zylindri­ sche Korrekturdaten über die Tastatur und die geeigneten Tasten 122, 124 und 126 sowie die Zahlentasten eingegeben. Wenn einmal die Größe des Werkstückes sowie sein Innen- und Außendurchmesser eingegeben sind, kann die Datenkorrektur erfolgen. Die Anzeige 80 zeigt nicht nur die korrigierte Information, sondern auch an, daß die angezeigte Härte eine korrigierte Zahl und nicht die Standardzahl ist, die ursprünglich während der herkömmli­ chen Härteprüfung geliefert wurde.

Fig. 7 zeigt das Flußdiagramm der Arbeitsabfolge, bei der ein Drucker 70 eingeschaltet wird, um die während der Prüfung er­ zeugten Daten auszudrucken. Insbesondere werden Härteangaben bezüglich des oben beschriebenen Standardverfahrens im Block 232 erzeugt, wie es ähnlich in Fig. 6 der Fall ist. Diese Informa­ tion liegt an einem Druckbefehlsblock 236, wobei dann, wenn ein Druckbefehl in den Block 236 eingegeben wird, ein Druckbefehl gegeben wird, um den BCD-Druckerausgang 238 und Computeran­ schlüsse 240 zu aktivieren, so daß der Drucker die gewünschte Information ausdruckt.

Wie es oben beschrieben wurde, besteht eine Schwierigkeit bei den bekannten Geräten darin, daß eine mehrsinnige Anweisung der Bedienungsperson fehlt. Die in Fig. 8 dargestellte CPU 30 enthält ein Organisationsprogramm und Anschlüsse und Zugänge, mit denen eine Schnittstelle 242 für eine Kathodenstrahlröhren­ anzeige verbunden werden kann. Die Betriebsschnittstelle 242 kann mit einem Standardmonitor 244 verbunden werden und geeigne­ te alpha-numerische Daten können von der CPU 30 über die Schnitt­ stelle 242 dem Monitor 244 geliefert werden. Zusätzlich kann ein Sprachsynthesizer 246 verwandt werden und mit einer ge­ eigneten Anschlußklemme der CPU 30 verbunden werden. Der Sprachsynthesizer kann einen Lautsprecher 248 aktivieren, so daß geeignete alpha-numerische Daten über den Sprachsynthesi­ zer eingegeben werden können, um eine akustische Angabe der ge­ wünschten Information zu liefern. Das wird mehr im einzelnen im folgenden anhand der wiederholten Messung bestimmter Werk­ stücke sowie der Messung und des Vergleichs mit gegebenen ASTM-Normen beschrieben.

Die CPU 30 enthält weiterhin einen Modemanschluß, mit dem ein Telefonmodem 250 verbunden werden kann, dessen Ausgang mit einem Standardtelefon 252 verbunden ist. Es kann wünschenswert sein, die Prüfgeräte an Ort und Stelle fernzuprüfen, wobei der Tele­ fonmodem dazu verwandt werden kann, sicherzustellen, daß die Prüfgeräte den meisten laufenden Prüfbedingungen genügen. Die­ ser Modem kann mit einer zentralen Datenverarbeitungseinheit vom Hersteller verbunden werden, so daß neue Informationen be­ züglich neuer Normen, fortgeschriebene Daten, Umwandlungstabel­ len und andere Informationen bezüglich der im Speicher der CPU gespeicherten Information vom Hersteller des Härteprüfgerätes über die CPU dem Telefonmodem übertragen werden können, um je­ des Prüfgerät auf dem neuesten Stand zu halten.

Wie es oben beschrieben wurde, besteht ein weiteres Problem bei bekannten Geräten darin, daß es schwierig ist, die Messun­ gen über ein Zeitintervall zu korrelieren. Die CPU 30 (Fig. 9) enthält insbesondere einen Speicher, um eine Information bezüg­ lich der Meßabläufe einschließlich des Tages,der Zeit,der Art des Werkstückes, der Prüfergebnisse und anderer zugehöriger Daten zu speichern. Insbesondere ist der Benutzer des Gerätes in der Lage, die allgemeine Qualität der geprüften Materialien über ein Zeitintervall zu bestimmen und Standardabweichungen oder andere statistische Werte zu ermitteln.

Ein weiterer wichtiger Gesichtspunkt gemäß der Erfindung ist die Möglichkeit zu bestimmen, ob das Gerät innerhalb gegebener ASTM- Spezifizierungen richtig arbeitet oder nicht. Das erfolgt unter Verwendung der vorliegenden Vorrichtung. Fig. 10 zeigt ein Flußdiagramm dieses Arbeitsablaufes. Der Speicher der CPU 30 speichert insbesondere ASTM-Prüfdaten bezüglich gegebener Prüf­ blöcke. Diese Prüfblöcke werden anstelle des Werkstückes be­ nutzt, das vorher identifiziert wurde, um festzustellen, ob das Prüfgerät gemäß der Standardarbeitsweise arbeitet oder nicht. Die Daten bezüglich der Art des Prüfblockes werden in das System unter Verwendung der Zahlentasten und der Funktionstasten einge­ geben. Während die Prüfungen ablaufen, erfolgt ein Vergleich im Block 270 zwischen den gespeicherten ASTM-Daten und den gemesse­ nen Daten.

Das Ergebnis des Vergleiches der Tabellen, der im Block 270 er­ folgt, wird dann im Speicher der CPU 30 gemäß Flußdiagramm­ schritt 272 gespeichert, wobei dann, wenn die Messungen und der Vergleich der Testarbeitsabläufe mit den ASTM-Normen in Über­ einstimmung stehen, ein positives Signal im Block 274 erzeugt wird und die Anzeige 80 anzeigt, daß das Prüfgerät den ASTM-Normen genügt.

Fig. 11 zeigt in einem weiteren Flußdiagramm ein weiteres Merk­ mal des erfindungsgemäßen Gerätes. Einige Benutzer stellen ins­ besondere fest, daß sie wiederholt Prüfungen am selben Bauteil ausführen müssen. Dieses Bauteil kann eine Standardnummer haben und statt der regelmäßigen Konsultation einer separaten Karte oder Tabelle, um die Arbeitsparameter und Verfahren für dieses Bauteil durch die Bedienungsperson festzulegen, kann die CPU 30 die Daten entsprechend der Nummer des geprüften Bauteiles spei­ chern. Die Bedienungsperson muß nur die Bauteilnummer über eine Identifizierung eintasten, wobei die CPU akustisch oder optisch die Normen und Verfahren liefert, denen das Prüfgerät folgen soll. Darüberhinaus kann die CPU automatisch den Arbeitsablauf und den Ablauf der Prüfung am Werkstück steuern, um zu bestimmen, ob dieses Werkstück innerhalb der Normen liegt oder nicht, die entsprechend der vorher in der CPU gespeicherten Information vor­ gegeben sind.

Im obigen wurden besonders bevorzugte Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Gerätes beschrieben. Durch die Erfin­ dung wird ein vollständig automatisches relativ betriebssi­ cheres, konsistentes und zuverlässig und genau arbeitendes Härteprüfgerät geschaffen, bei dem die Prüfungen von Gerät zu Gerät konsistent sein können und bei dem die Möglichkeit von menschlichen Fehlern in weitem Umfang ausgeschlossen ist. Die Fähigkeit, leicht von einer Tabelle auf eine andere sowie von einem Maßstab auf einen anderen umzustellen sowie bestimm­ te Faktoren wie beispielsweise bezüglich der zylindrischen Form und der Größe des geprüften Werkstückes nachzustellen und zu korrigieren macht das erfindungsgemäße Gerät den bekann­ ten Geräten deutlich überlegen. Darüberhinaus stellt es gegen­ über den bekannten Geräten gleichfalls eine merkliche Verbesse­ rung dar, daß es möglich ist, sicherzustellen, daß das Prüfge­ rät mit gegebenen ASTM-Normen übereinstimmt, indem Prüfblöcke verwandt werden, um Ergebnisse zu liefern, die dann mit den ge­ speicherten ASTM-Normen in der CPU 30 verglichen werden. Die Möglichkeit, die CPU-Information entsprechend revidierten Daten fortzuschreiben und diese zu einer zentralen Stelle zu übertra­ gen, stellt gleichfalls eine wesentliche Verbesserung dar.

Die Verwendung von gleichzeitigen akustischen und optischen An­ weisungen sowie einer angezeigten Information zur Unterstützung der Bedienungsperson bei der Durchführung der Prüfungen ist gleichfalls als Verbesserung auf diesem Gebiet anzusehen.

Claims (12)

1. Härteprüfgerät zum Prüfen der Härte eines Materials in einem bestimmten Maßstab mit einer Plattform, die ein zu prüfendes Werkstück trägt, einer Hubeinheit zum Anheben der Plattform, einer Prüfspitze, die in das Werkstück eindringt, während die Plattform zur Prüfspitze angehoben wird, um an das Werkstück eine kleine Vorlast zu legen, einer Einrichtung, die eine größere Hauptlast an das Werkstück legt und die Prüfspitze weiter in das Werkstück bewegt, einer Einrichtung, die die Hauptlast vom Werkstück abnimmt und einer Einrichtung, die die Härte des Werkstückes dadurch bestimmt, daß sie die relative Eindringtiefe der Prüfspitze bei anliegender Haupt- und Vorlast vergleicht, gekennzeichnet durch
eine Einrichtung mit einem linearen Kodierer, die eine Reihe von Impulsen erzeugt, die die Relativbewegungen zwischen der Prüfspitze und dem Werkstück wiedergeben, wobei die Einrichtung, die eine Reihe von Impulsen erzeugt, eine Einrichtung umfaßt, die die relative Richtung der Bewegung zwischen der Prüfspitze und dem Werkstück angibt, während das Werkstück bewegt wird,
und durch eine Einrichtung, die wahrnimmt, daß die Richtung der Relativbewegung zwischen der Prüfspitze und dem Werkstück umgekehrt wurde, während die Vorlast angelegt wurde, und durch eine Einrichtung, die auf eine Umkehr der Richtung der Relativbewegung ansprechend die Arbeit des Gerätes beendet.

2. Härteprüfgerät nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Anzeigeeinrichtung, die anzeigt, daß eine Überlast vorliegt und daß eine Umkehr der Bewegungsrichtung und eine Beendigung des Meßvorganges vorliegen.

3. Härteprüfgerät zum Prüfen der Härte eines Materials in einem bestimmten Maßstab mit einer Plattform, die ein zu prüfend es Werkstück trägt, einer Hubeinheit zum Anheben der Plattform, einer Prüfspitze, die in das Werkstück eindringt, während die Plattform zur Prüfspitze angehoben wird, um an das Werkstück eine kleine Vorlast zu legen, einer Einrichtung, die eine größere Hauptlast an das Werkstück legt und die Prüfspitze weiter in das Werkstück bewegt, einer Einrichtung, die die Hauptlast vom Werkstück abnimmt, und einer Einrichtung, die die Härte des Werkstückes dadurch bestimmt, daß sie die relative Eindringtiefe der Prüfspitze bei anliegender Haupt- und Vorlast vergleicht, gekennzeichnet durch
eine Einrichtung mit einem linearen Kodierer, die eine Reihe von Impulsen erzeugt, die die Relativbewegungen zwischen der Prüfspitze und dem Werkstück wiedergeben,
und durch eine Einrichtung, die die Geschwindigkeit des Anlegens der Hauptlast an das Werkstück wahrnimmt.

4. Härteprüfgerät nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine Einrichtung, die das Anlegen der Prüfspitze beendet, wenn die Geschwindigkeit, mit der die Hauptlast ange­ legt wird, unter einen vorbestimmten Wert fällt.

5. Härteprüfgerät nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine Einrichtung, die die Geschwindigkeit, mit der die Hauptlast angelegt wird, anhand eines Standardwerkstücks normiert und eine Einrichtung umfaßt, die die Reihe der Impulse pro Zeiteinheit zählt, um eine Norm für die Geschwindigkeit zu erzeugen, mit der die Hauptlast angelegt wird, wobei diese Norm bei anderen Härteprüfgeräten angewandt wird.

6. Härteprüfgerät nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine Einrichtung, die den Beginn des Anlegens der Hauptlast wahrnimmt, eine Einrichtung, die den Beginn des Zählens der Impulse verzögert und eine Einrichtung, die die Impulse nach der Verzö­ gerung zählt.

7. Härteprüfgerät nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine Einrichtung, die die Hauptlast vom Werkstück dadurch abnimmt, daß sie die Prüfspitze aus dem Kontakt mit dem Werkstück herausbewegt, und durch eine Einrichtung, die die Geschwindigkeit wahrnimmt, mit der die Prüfspitze vom Werkstück wegbewegt wird, und die Härtemes­ sung beendet, wenn die Geschwindigkeit der Abnahme der Hauptlast gleich einer vor­ bestimmten Geschwindigkeit ist.

8. Härteprüfgerät nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch eine Einrichtung, die die Härte des Werkstückes dadurch bestimmt, daß sie den Unterschied zwischen der Anzahl der Impulse, die während des Anlegens der Vorlast und während der Abnahme der Hauptlast erzeugt werden, zählt.

9. Härteprüfgerät nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch eine Einrichtung, die eine Vielzahl von Meßskalen oder Maßstäben speichert, eine Einrichtung, die auf die gemessene Härte ansprechend einen Wert anzeigt, der die Härte in einem Meßmaßstab wiedergibt, und eine Einrichtung, die diesen Meßmaßstab anzeigt.

10. Härteprüfgerät nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch eine Einrichtung, an der die Skalen oder Maßstäbe und der gemessene Härtewert anliegen, um automatisch die Härte in einem der Meßmaßstäbe anzuzeigen.

11. Härteprüfgerät nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Verstellen der Skalen oder Maßstäbe, um die Skala oder den Maßstab auszuwählen, in der bzw. in dem der Härtewert angezeigt werden soll.

12. Härteprüfgerät nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch eine Einrichtung, die eine Vielzahl von Korrekturfaktoren speichert, die zur Form eines zylindrischen Werkstückes in Beziehung stehen, wobei die Faktoren den Innen- und Außendurchmesser des Werk­ stückes einschließen, eine Einrichtung, die die gemessene Härte in eine korrigierte Härte umwandelt, durch eine Einrichtung, die die gemessene Härte und die Korrekturfaktoren der Umwandlungseinrichtung zuführt, und durch eine Anzeigeeinrichtung, die mit der Umwandlungseinrichtung verbunden ist, um den korrigierten Härtewert und die Identität eines korrigierten Wertes anzuzeigen.