DE4311975A1 - Vorrichtung zum Testen der Verfestigungsgeschwindigkeit von Stoffen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Testen der Verfe­ stigungsgeschwindigkeit von in fließfähigem Zustand zu verar­ beitenden, erhärtenden Stoffen, wie z. B. Klebern, Dichtungs­ materialien und Lacken.

Die Verfestigungsgeschwindigkeit solcher Stoffe ist eine für die Verarbeitung, z. B. in der Automobil-Industrie, kritische Eigenschaft, die immer wieder kontrolliert werden muß. Hier­ für gibt es bisher keine einfachen, zuverlässigen Geräte, die automatisch reproduzierbare und vergleichbare Ergebnisse lie­ fern. In der Praxis wird die Untersuchung in der Weise vorge­ nommen, daß man in zeitlichen Abständen Gegenstände an die Oberfläche einer Probe heranführt, um festzustellen, wann sich dort eine Haut gebildet hat, die unter einem gewissen Andruck nachgibt ohne zu reißen. Ein Konzept sah eine gerade Reihe nebeneinander angeordneter, nacheinander gegen die Oberfläche der Probe zu führender Taster vor, wobei die Art der Betätigung, der zeitlichen Steuerung und der Einstellung des Wegs der Taster ungeklärt blieb.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zur Verfügung zu stellen, die mit sehr einfachen Mitteln einen automatischen Ablauf der Unter­ suchung der Zeitdauer gestattet, nach der sich eine Probe we­ nigstens an der Oberfläche in einem bestimmten Maße verfe­ stigt hat.

Vorstehende Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß mehrere Taster mit zeitlichen Abständen nacheinander ein be­ stimmtes Maß unter die Oberfläche einer Probe des Stoffes ab­ senkbar und wieder zurückziehbar sind, indem sie durch ein gemeinsames, mit steuerbarer Geschwindigkeit von Taster zu Taster bewegbares Betätigungsglied gegen eine Rückstellkraft absenkbar sind.

Die neue Vorrichtung bietet zunächst den Vorteil, daß man für sämtliche Taster, die man sonst auch einzeln, z. B. elektro­ magnetisch, betätigen könnte, mit einem einzigen Betätigungs­ glied auskommt. Diese Lösung bringt aber noch den weiteren Vorteil mit sich, daß sämtliche Taster durch das gemeinsame Betätigungsglied ganz gleichmäßig bewegt werden. Außerdem brauchen Einstellungen der Absenktiefe und der zeitlichen In­ tervalle nur einmal, nämlich am Betätigungsglied bzw. seinem Antrieb vorgenommen zu werden, nicht aber an jedem Taster einzeln.

In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung sind die Taster im Kreis angeordnet und durch ein rotierend antreibbares Betäti­ gungsglied absenkbar. Die kreisförmige Anordnung ist raumspa­ rend und erlaubt den Einsatz eines einfachen, steuerbaren mo­ torischen Direktantriebs des Betätigungsglieds, d. h. es ist keine Umsetzung der Antriebsbewegung in eine Linearbewegung des Betätigungsglieds erforderlich. Allerdings besteht die Möglichkeit, die einzelnen Taster in senkrechter Richtung li­ near zu führen und z. B. durch eine im Kreis geführte, von oben auf sie drückende Rolle als Betätigungsglied gegen die Wirkung einer Feder nach unten in bzw. auf die Probe zu drüc­ ken. Vorgezogen wird jedoch eine Ausführung, bei welcher die Taster an den freien Enden von schwenkbar gelagerten Hebeln angebracht oder angeformt sind, wobei die Hebel als einarmige oder als zweiarmige Hebel ausgebildet und die Taster radial innen oder radial außen an den insgesamt radial ausgerichte­ ten Hebeln angeordnet sein können. Befinden sich die Schwenk­ lager der Hebel radial außen und die Taster radial innen, genügen kleinere Probenmengen, aber es ist schwieriger, bei einfachem konstruktiven Aufbau eine gute Übersichtlichkeit zu gewährleisten. Bevorzugt wird daher eine Anordnung, bei wel­ cher die Hebel an einem Kreisring radial auswärts verschwenk­ bar gelagert sind, wobei sich die Taster an den radial äuße­ ren Enden der Hebel befinden und dort gut zu beobachten sind, während für den motorischen Antrieb, das Betätigungsglied und eine Rückstelleinrichtung der Raum im Zentrum der kreisförmi­ gen Anordnung zur Verfügung steht.

Da man in der Regel mehr als zehn, eventuell auch mehr als zwanzig oder dreißig Taster verwenden wird, spielt deren La­ gerung und Führung im Hinblick auf den konstruktiven Aufwand eine große Rolle. Um einen besonders einfachen Aufbau zu er­ halten, wird in weiterer bevorzugter Ausgestaltung der Erfin­ dung vorgeschlagen, daß die Hebel auf einem gemeinsamen, ge­ schlitzten, radial federnden Stahlring gelagert sind, der durch Eigenspannung in einer Ringnut sitzt, die in einem La­ gerkörper mit einer Vielzahl radialer, die Ringnut schneiden­ der Nuten ausgebildet ist, welche die Hebel seitlich führen.

Nicht nur die Lagerung, sondern auch die Rückstellung der Ta­ ster nach dem Absenken in die angehobene Stellung läßt sich vereinheitlichen und dadurch vereinfachen. Hierzu ist in be­ vorzugter Ausführung der Erfindung vorgesehen, daß die Hebel im Abstand zu ihrem Schwenklager mit einer gemeinsamen, ra­ dial einwärts wirkenden Feder verbunden sind.

Die Hebel selbst können z. B. aus Stahlblech ausgestanzt und verzinkt sein. Zweckmäßigerweise haben sie eine L-Form mit einem längeren und einem kürzeren Schenkel und sind am Ende des längeren Schenkels schwenkbar gelagert, während der am Ende abgerundete kürzere Schenkel als Taster dient. Damit nicht beim Zurückschwenken eines zuvor in die noch flüssige Probe getauchten Tasters daran haftende Flüssigkeit zum Schwenklager des Hebels läuft, ist zweckmäßigerweise an der Unterkante des längeren Schenkels eine Tropfnase ausgebildet, an welcher die Flüssigkeit abtropft, bevor sie zum Schwenkla­ ger gelangt.

Das Betätigungsglied kann ein sich im wesentlichen radial er­ streckendes, fingerförmiges Leitorgan sein, welches um das Zentrum der ringförmigen Anordnung der Taster drehbar ist. In der in der Praxis bevorzugten Ausführung ist es ein Drahtbü­ gel, der radial nach außen abwärts und mit Bezug auf die Drehrichtung an seiner Vorderkante rückwärts gebogen ist, so daß er bei seiner Drehung mit der Vorderkante wie eine Kufe weich gegen einen hochgeschwenkten Hebel stößt, der dann bei der weiteren Drehung des Drahtbügels an dessen gebogener Vor­ derkante entlanggleitet und durch diese bis in eine bestimmte tiefste Schwenkstellung nach unten gedrückt wird, wobei der das freie Ende des Hebels bildende Taster in die Probe einge­ taucht bzw. gegen deren verfestigte Oberfläche geführt wird. Die abgerundete Form des Tasters verhindert, daß sich dieser durch eine auf der Probe gebildete Haut bohrt oder diese durchschneidet.

Zweckmäßigerweise ist das Betätigungsglied an einer motorisch antreibbaren, kreisrunden Scheibe befestigt und z. B. mittels einer Stellschraube einstellbar, so daß sich in einfacher Weise die Tiefe, mit der die Taster in die noch fließfähige Probe eintauchen, einstellen läßt. Gleichzeitig ergibt sich dabei der Vorteil, daß eine Umfangskante oder -fläche der Scheibe einen Anschlag für die Hebel in ihrer aufwärts und einwärts geschwenkten Ruhestellung bilden kann.

Als Antriebsmotor des Betätigungsglieds wird vorzugsweise ein Schrittmotor verwendet, der sich in einfacher Weise so steuern läßt, daß er erst nach einer bestimmten Vorlaufzeit mit der Drehung des Betätigungsglieds beginnt, dieses dann mit einer bestimmten Winkelgeschwindigkeit von einem zum nächsten Hebel bewegt und bei jedem Hebel eine bestimmte Zeitdauer stehenbleibt oder mit langsamerer Geschwindigkeit weiterdreht, so daß der Taster eine bestimmte Zeitdauer in der tiefsten Stellung gehalten wird, bevor der Hebel wieder nach oben zurückschwenkt. Der Rückhub erfolgt dann entspre­ chend der weiteren Drehgeschwindigkeit des Betätigungsglieds beim Weiterschalten zum nächsten Hebel und entsprechend der Krümmung der, in Drehrichtung betrachtet, hinteren Kante des Betätigungsglieds.

Als Aufnahme für die Probe des zu untersuchenden Stoffes eignet sich besonders eine Ringrinne, welche zweckmäßiger­ weise abnehmbar und durch geeignete Positionieranschläge kon­ zentrisch zur Anordnung der Hebel und Taster positionierbar ist. Während der Untersuchung befinden sich in bevorzugter Ausführung der Erfindung die Oberfläche der Probe und die oberen Randkanten der Ringrinne auf demselben Niveau, d. h. man füllt die Ringrinne randvoll bzw. streicht überschüssigen Stoff über den Rand der Rinne ab und gewinnt dadurch gleich­ bleibende Ausgangsbedingungen für die Untersuchung. Da für manche Stoffe die Rinne tiefer sein sollte als für andere, wird in bevorzugter Weiterbildung der Erfindung vorgeschla­ gen, daß ein die Ringrinne enthaltender Ring einen H-förmigen Querschnitt mit zwei gegenüberliegenden, unterschiedlich tie­ fen Rinnen hat. Der Ring kann z. B. aus einem verhältnismäßig festen Kunststoff, aus Metall, aber auch aus Gummi oder einem elastomeren Kunststoff bestehen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Draufsicht auf eine Vorrichtung zum Testen der Verfestigungsgeschwindigkeit von Klebern, Lacken und dergleichen;

Fig. 2 einen vereinfachten senkrechten Quer­ schnitt nach Schnittlinie A-A in Fig. 1;

Fig. 3 in einer Ansicht entsprechend Fig. 2 einen vervollständigten Querschnitt des Unterteils der Vorrichtung nach Fig. 1 und 2;

Fig. 4 eine Draufsicht auf das Unterteil der Vorrichtung nach Fig. 2, wobei sämtliche Taster der Vorrichtung in der zurückgezo­ genen Betriebsstellung gezeigt sind.

Die in der Zeichnung beispielhaft dargestellte Vorrichtung hat ein kastenförmiges Gehäuse mit einer in Fig. 2 gezeigten oberen Abdeckplatte 10. Das Gehäuse enthält in seinem Innen­ raum einen Antriebsmotor 12 und die zugehörige elektronische Steuerung. Auf der Abdeckplatte 10 ist ein ringförmiger, im wesentlichen hohlzylindrischer Lagerkörper 14 mit senkrechter Mittellängsachse befestigt. Er trägt im Beispielsfall sech­ zehn gleichmäßig über den Umfang verteilte Hebel 16. Um sie zu lagern, ist der obere Bereich des Lagerkörpers 14 mit einer mittleren, nach oben offenen Ringnut 18 und mit sech­ zehn gleichmäßig über den Umfang verteilten radialen Nuten 20 versehen, welche die Ringnut 18 durchdringen. In letztere ist ein an einer Stelle seines Umfangs geschlitzter Stahlring 22 eingesetzt. Damit er in der Ringnut 18 zuverlässig fest sitzt, ist diese, wie aus Fig. 3 ersichtlich, an der äußeren Umfangswand mit einer umlaufenden Mulde bzw. Ausbuchtung 24 ausgebildet, also mit Bezug auf die obere Öffnung der Ringnut 18 hinterschnitten. Die Durchmesser der Ringnut 18 und des Stahlrings 22 sind so bemessen, daß dieser mit radialer Vor­ spannung in der Ringnut 18 sitzt, wobei er das Bestreben hat, sich aufzuweiten und sich dadurch in die umlaufende Ausbuch­ tung 24 drückt.

Der Stahlring 22 bildet eine gemeinsame Lagerachse für sämt­ liche Hebel 16. Sie bestehen aus verzinktem Stahlblech und haben im wesentlichen die Form eines "L". Am Ende des länge­ ren Schenkels sind sie mit einer zum Durchmesser des Stahl­ rings 22 passenden Lagerbohrung versehen, durch die sich der Stahlring 22 erstreckt, während die Hebel 16 jeweils einzeln in einer der radialen Nuten 20 sitzen. Diese Nuten bilden die seitliche Führung der Hebel 16.

Mit Zwischenabstand zur Lagerbohrung sind die Hebel 16 je­ weils mit einer weiteren Bohrung 26 im langen Schenkel verse­ hen, durch welche eine in sich ringförmig geschlossene, als Zugfeder wirkende Schraubenfeder 28, die sämtliche Hebel 16 miteinander verbindet, hindurchgeführt ist. Sie hat das Be­ streben, die Hebel 16 nach oben bis gegen einen Anschlag zu verschwenken, der bei dem Ausführungsbeispiel durch die äußere Randkante einer zentralen, kreisrunden Scheibe 30 ge­ bildet ist, welche drehfest mit der Abtriebswelle des An­ triebsmotors 12 verbunden ist und sich oberhalb des Stahl­ rings 22 und der Ringfeder 28 befindet.

An der Unterseite der Scheibe 30 ist ein Drahtbügel 32 mit­ tels Schrauben befestigt, dessen Form aus Fig. 1 und 2 her­ vorgeht. Er bildet einen radial über den Umfang der Scheibe 30 vorstehenden spitzen Winkel, der gemäß Fig. 1 außen abge­ rundet und gemäß Fig. 2 nach unten umgebogen ist. Man erkennt aus Fig. 1, wo die Drehrichtung der Scheibe 30 durch einen Pfeil angegeben ist, weiterhin, daß die in Drehrichtung vor­ dere Kante des Drahtbügels 32 einen wesentlich größeren Win­ kel, der z. B. 30 bis 45° betragen kann, mit einer die Dreh­ achse und die äußere Spitze des Drahtbügels 32 enthaltenden Ebene bildet als die hintere Kante des Drahtbügels. Mittels einer von oben in die Scheibe 30 einschraubbaren Stell­ schraube 34, die von oben auf den an seinen radial inneren Enden befestigten Drahtbügel 32 drückt, kann das Niveau von dessen radial äußerem Ende eingestellt bzw. verändert werden.

Der hohlzylindrische Lagerkörper 14 ist umgeben von einem konzentrisch angeordneten, im Querschnitt im wesentlichen H-förmigen Ring 36, der in der gezeigten Stellung eine nach oben offene Ringrinne 38 begrenzt, in welche die zu untersu­ chende Probe eines Klebstoffs, Dichtungsmaterials oder Lacks bis zur oberen Randkante eingefüllt wird. Der Ring 36 wird durch nicht gezeigte Positionieranschläge in der mit dem La­ gerkörper 14 konzentrischen Lage gehalten, kann aber ohne weiteres angehoben und abgenommen werden, so daß er abseits der Vorrichtung befüllt und gesäubert werden kann. Dreht man ihn mit der Unterseite nach oben, so steht eine zweite Ring­ rinne 40 zur Verfügung, die flacher ist als die Ringrinne 38. Zum Testen der Verfestigungsgeschwindigkeit eines Stoffes der genannten Art wird dieser in eine der Ringrinnen 38, 40 bis zur oberen Randkante eingefüllt und der Ring koaxial zum La­ gerkörper 14 positioniert. Dann wird der die Scheibe 30 mit dem Drahtbügel 32 antreibende Schrittmotor 12 in Gang ge­ setzt, welcher mit der jeweils eingestellten Geschwindigkeit den Drahtbügel 32 nacheinander zu den einzelnen Hebeln 16 führt. Die ersten von dem Drahtbügel 32 in die in Fig. 2 an­ gedeutete abgesenkte Stellung niedergedrückten Hebel 16 tau­ chen mit dem abgerundeten freien Ende 17 ihres kürzeren Schenkels in die noch flüssige Probe in der Ringrinne 38 ein, wobei Probenmaterial an ihnen haften bleibt. Damit dieses nicht zum Schwenklager am Stahlring 22 läuft, wenn der Drahtbügel 32 zum nächsten Hebel 16 weiterdreht und der zuvor in die Probe eingetauchte Hebel 16 durch die Ringfeder 28 wieder in seine obere Ausgangsstellung zurückgeführt wird, ist an der Unterkante des längeren Schenkels der Hebel 16 eine nach unten und radial einwärts weisende Tropfnase 42 vorgesehen.

Wenn sich nach der durch die Materialeigenschaften bestimmten Zeitdauer eine Haut auf der zu untersuchenden Probe gebildet oder sich diese insgesamt ausreichend verfestigt hat, stößt der nächste vom Drahtbügel 32 niedergedrückte Hebel 16 gegen die geschlossene Oberfläche der Probe und wird nicht mehr be­ netzt. Die zum Verfestigen benötigte Zeitdauer läßt sich dann sehr einfach berechnen, indem man die als Taster dienenden, zuvor von der noch flüssigen Probe benetzten freien Enden 17 der Hebel 16 mit dem an der Steuerung eingestellten Zeitin­ tervall multipliziert, in welchem der Drahtbügel 32 von einem zum nächsten Hebel 16 weiterdreht, und gegebenenfalls noch eine ebenfalls eingestellte Vorlaufzeit hinzurechnet. Diese Rechenvorgänge können auch in einem in das Gehäuse der Vor­ richtung eingebauten Rechner ausgeführt werden, dem man die Anzahl der benetzten Hebel 16 mittels einer Tastatur eingibt.

Wenn sich die Probe verfestigt hat und die Hebel 16 nicht mehr so tief wie am Anfang in die Ringrinne 38 eintauchen können, gewährleistet die Elastizität des Drahtbügels 32 einen weiteren störungsfreien Ablauf der Untersuchung, da er sich beim Passieren der nicht mehr bis in die unterste Stel­ lung niederzudrückenden Hebel 16 elastisch verformen kann. Gegebenenfalls kann der Drahtbügel 32 mittels der Stell­ schraube 34 nachjustiert werden.

Claims (15)

1. Vorrichtung zum Testen der Verfestigungsgeschwindigkeit von in fließfähigem Zustand zu verarbeitenden, erhärten­ den Stoffen, wie z. B. Klebern, Dichtungsmaterialien und Lacken, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Taster (17) mit zeitlichen Abständen nacheinander ein bestimmtes Maß unter die Oberfläche einer Probe des Stoffes absenkbar und wieder zurückziehbar sind, indem sie durch ein ge­ meinsames, mit steuerbarer Geschwindigkeit von Taster (17) zu Taster (17) bewegbares Betätigungsglied (32) gegen eine Rückstellkraft (28) absenkbar sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Taster (17) im Kreis angeordnet und durch ein rotie­ rend antreibbares Betätigungsglied (32) absenkbar sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die Taster (17) an den freien Enden von schwenk­ bar gelagerten Hebeln (16) angebracht oder angeformt sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Hebel (16) an einem Kreisring (14, 22) radial aus­ wärts verschwenkbar gelagert sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeich­ net, daß die Hebel (16) auf einem gemeinsamen, geschlitz­ ten, radial federnden Stahlring (22) gelagert sind, der durch Eigenspannung in einer Ringnut (18) sitzt, die in einem Lagerkörper (14) mit einer Vielzahl radialer, die Ringnut (18) schneidender Nuten (20) ausgebildet ist, welche die Hebel (16) seitlich führen.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Hebel (16) im Abstand zu ihrem Schwenklager (22) mit einer gemeinsamen, radial einwärts wirkenden Feder (28) verbunden sind.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Hebel (16) zwischen dem Taster (17) und dem Schwenklager (22) mit einer Tropfnase (42) ausge­ bildet sind.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Betätigungsglied (32) ein sich im wesentlichen radial erstreckendes, fingerförmiges Leit­ organ ist, welches um das Zentrum der ringförmigen Anord­ nung der Taster (17) drehbar ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungsglied (32) ein Drahtbügel ist, der radial nach außen abwärts und mit Bezug auf die Drehrichtung an seiner Vorderkante rückwärts gebogen ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Betätigungsglied (32) an einer mo­ torisch antreibbaren, kreisrunden Scheibe (30) einstell­ bar befestigt ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine Umfangskante oder -fläche der Scheibe (30) einen An­ schlag für die Hebel (16) in ihrer aufwärts und einwärts geschwenkten Ruhestellung bildet.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsmotor des Betätigungs­ glieds (32) ein Schrittmotor ist.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Probe in einer Ringrinne (38) enthalten ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche der Probe und die oberen Randkanten der Ringrinne (38) auf demselben Niveau liegen.

15. Vorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekenn­ zeichnet, daß ein die Ringrinne (38) enthaltender Ring (36) einen H-förmigen Querschnitt mit zwei gegenüber­ liegenden, unterschiedlich tiefen Rinnen (38, 40) hat.