DE60304761T2 - Vorrichtung zur Bestimmung der Haftfestigkeit und Scherfestigkeit einer Beschichtung - Google Patents

Vorrichtung zur Bestimmung der Haftfestigkeit und Scherfestigkeit einer Beschichtung Download PDF

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Messen der Haft- und Scherfestigkeit von Beschichtungen und im Besonderen eine Vorrichtung zum Messen der Haft- und Scherfestigkeit von Beschichtungen, mit der die Haft- und Scherfestigkeit eines Beschichtungsfilms, der an einem Prüfling anhaftet, präzise gemessen werden kann und die eine einfache und kostengünstige Struktur aufweist.
  • In der offengelegten japanischen Patentschrift (Heisei) 3-67151 ist eine gewöhnliche Vorrichtung zum Messen der Haft- und Scherfestigkeit von Beschichtungen geoffenbart, die einen Schneidmesserhalter, der zur Bewegung in zwei Richtungen, d. h. vertikal und parallel, in Bezug auf einen vertikal gleitenden Führungsschaft, der vertikal zur Beschichtungsoberfläche bewegt werden kann, und einen parallel gleitenden Führungsschaft, der parallel zur Beschichtungsoberfläche bewegt werden kann, angeordnet ist, ein am Schneidführungsschaft angebrachtes Schneidmesser zum Schneiden der Beschichtung, einen Vertikaldrucksensor zum Messen des Rückstoßes in vertikaler Richtung entlang dem vertikal gleitenden Führungsschaft, und einen Paralleldrucksensor zum Messen des Widerstands gegenüber dem Schneidvorgang in paralleler Richtung entlang dem parallel gleitenden Führungsschaft, umfasst.
  • Die herkömmliche Vorrichtung zum Messen der Haft- und Scherfestigkeit von Beschichtungen ist zum Messen des Rückstoßes in vertikaler Richtung aus einer Verschiebung des vertikal gleitenden Führungsschafts und des Widerstands gegenüber dem Schneidvorgang in der Parallelrichtung aus einer Verschiebung des parallel gleitenden Führungsschafts konzipiert. Demnach umfasst die Messung des Rückstoßes einen mit dem Gleiten in Zusammenhang stehenden Widerstand, der sich durch die Verschiebung des vertikal gleitenden Führungsschafts ergibt, während die Messung des Widerstands gegenüber dem Schneidvorgang einen mit dem Gleiten in Zusammenhang stehenden Widerstand, der sich durch die Verschiebung des parallel gleitenden Führungsschafts ergibt, umfasst.
  • Da diese Messungen des Rückstoßes und des Widerstands gegenüber dem Schneidvorgang den mit dem Gleiten in Zusammenhang stehenden Widerstand an den gleitenden Führungsschaffen umfassen, sind diese im Wesentlichen nicht korrekt und somit von Nachteil.
  • Da zwischen dem vertikal gleitenden Führungsschaft und dessen Lagerelementen Spiel (ein Spalt) ist, kann sich eine falsche Schnitttiefe ergeben. Gleichermaßen besteht auch zwischen dem parallel gleitenden Führungsschaft und dessen Lagerelementen Spiel (ein Spalt), sodass die Schnittebene kaum glatt sein kann. Dementsprechend kann die Schnittebene nur schwer verlängert werden.
  • Außerdem ist die Anordnung, die den vertikal und den parallel gleitenden Führungsschaftumfasst, komplex und dadurch die Gesamtkosten dieser höher.
  • Es wäre somit wünschenswert, eine Vorrichtung zum Messen der Haft- und Scherfestigkeit bereitzustellen, mit der die Haft- und Scherfestigkeit einer Beschichtung auf einem Prüfling präzise gemessen werden kann, deren Struktur einfach und deren Kosten günstig sind.
  • Als erstes Merkmal der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung für die Messung der Haft- und Scherfestigkeit von Beschichtungen zum Schneiden der Beschichtung eines Prüflings mit einem Schneidmesser, zum Messen der vertikal zur Beschichtung wirkenden Kraft und der parallel zur Beschichtung wirkenden Kraft, welche beide an das Schneidmesser angelegt werden, und zum Berechnen der Haftfestigkeit und der Scherfestigkeit der Beschichtung, bereitgestellt, umfassend eine Bühnenvorrichtung, die in zwei Richtungen, vertikal und parallel, zur Beschichtung bewegbar ist; einen Vertikaldrucksensor, der an einem Ende mit der Bühnenvorrichtung verbunden ist; einen Paralleldrucksensor, der an seinem ersten Ende mit dem anderen Ende des Vertikaldrucksensors verbunden ist; und das Schneidmesser, das mit dem zweiten Ende des Paralleldrucksensors verbunden ist, worin die an das Schneidmesser angelegte vertikale Kraft mit dem Vertikaldrucksensor gemessen wird und die an das Schneidmesser angelegte parallele Kraft mit dem Paralleldrucksensor gemessen wird.
  • Bei der Benutzung kann das Bühnenmittel bewegt werden, während der Prüfling stationär bleibt. Alternativ dazu kann der Prüfling bewegt werden, während das Bühnenmittel stationär bleibt.
  • Bei der Vorrichtung für die Messung der Haft- und Scherfestigkeit von Beschichtungen gemäß dem ersten Merkmal ist das Schneidmesser am Paralleldrucksensor angebracht, ohne dass ein gleitender Führungsschaft zwischen dem Schneidmesser und dem Paralleldrucksensor bereitgestellt ist. Dadurch kann der Einfluss eines mit dem Gleiten in Zusammenhang stehenden Widerstands auf den Paralleldruck verhindert werden und dieser präzise gemessen werden. Zudem ist das Schneidmesser über den Paralleldrucksensor mit dem Vertikaldrucksensor verbunden, ohne dass ein gleitender Führungsschaft zwischen dem Schneidmesser und dem Vertikaldrucksensor bereitgestellt ist. Dadurch kann der Einfluss eines mit dem Gleiten in Zusammenhang stehenden Widerstands auf den Vertikaldruck verhindert werden und dieser präzise gemessen werden.
  • Außerdem können weder Schnitttiefe noch Schnittebene durch ein Spiel des gleitenden Führungsschafts beeinflusst werden. Demzufolge kann sowohl die Haft- als auch die Scherfestigkeit einer Beschichtung eines Prüflings präziser gemessen werden. Da kein gleitender Führungsschaft vorhanden ist, ist die Vorrichtung von einfacher Struktur und kostengünstig.
  • Als zweites Merkmal der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung für die Messung der Haft- und Scherfestigkeit von Beschichtungen zum Schneiden der Beschichtung eines Prüflings mit einem Schneidmesser, zum Messen der vertikal zur Beschichtung wirkenden Kraft und der parallel zur Beschichtung wirkenden Kraft, welche beide an das Schneidmesser angelegt werden, und zum Berechnen der Haftfestigkeit und der Scherfestigkeit der Beschichtung, bereitgestellt, umfassend eine Bühnenvorrichtung, die in zwei Richtungen, vertikal und parallel, zur Beschichtung bewegbar ist; einen Paralleldrucksensor, der an einem Ende mit der Bühnenvorrichtung verbunden ist; einen Vertikaldrucksensor, der an seinem ersten Ende mit dem anderen Ende des Paralleldrucksensors verbunden ist; und das Schneidmesser, das mit dem zweiten Ende des Vertikaldrucksensors verbunden ist, worin die an das Schneidmesser angelegte vertikale Kraft mit dem Vertikaldrucksensor gemessen wird und die an das Schneidmesser angelegte parallele Kraft mit dem Paralleldrucksensor gemessen wird.
  • Bei der Benutzung kann das Bühnenmittel bewegt werden, während der Prüfling stationär bleibt. Alternativ dazu kann der Prüfling bewegt werden, während das Bühnenmittel stationär bleibt.
  • Bei der Vorrichtung für die Messung der Haft- und Scherfestigkeit von Beschichtungen gemäß dem zweiten Merkmal ist das Schneidmesser am Vertikaldrucksensor angebracht, ohne dass ein gleitender Führungsschaft zwischen dem Schneidmesser und dem Vertikaldrucksensor bereitgestellt ist. Dadurch kann der Einfluss eines mit dem Gleiten in Zusammenhang stehenden Widerstands auf den Vertikaldruck verhindert werden und dieser präzise gemessen werden. Zudem ist das Schneidmesser über den Vertikaldrucksensor mit dem Paralleldrucksensor verbunden, ohne dass ein gleitender Führungsschaft zwischen dem Schneidmesser und dem Paralleldrucksensor bereitgestellt ist. Dadurch kann der Einfluss eines mit dem Gleiten in Zusammenhang stehenden Widerstands auf den Paralleldruck verhindert werden und dieser präzise gemessen werden.
  • Außerdem können weder Schnitttiefe, noch Schnittebene durch ein Spiel des gleitenden Führungsschafts beeinflusst werden. Demzufolge kann sowohl die Haft- als auch die Scherfestigkeit einer Beschichtung eines Prüflings präziser gemessen werden. Da kein gleitender Führungsschaft vorhanden ist, ist die Vorrichtung von einfacher Struktur und kostengünstig,
  • Als drittes Merkmal der Erfindung ist die Vorrichtung für die Messung der Haft- und Scherfestigkeit von Beschichtungen modifiziert, worin die Bühnenvorrichtung durch die Wirkung piezoelektrischer Vorrichtungen bis zu 500 μm geringfügig bewegt wird.
  • Das Bühnenmittel kann als X-Y-Bühne ausgeführt sein, die von einem Schrittmotor oder einen Ultraschall-Schwingungsmotor angetrieben wird. Da die X-Y-Bühne Gleitabschnitte aufweist, sollte ihr Spalt einen Spielraum von 1 μm zulassen. Der Spalt kann jedoch zu Fehlern in der Messung führen.
  • Bei der Vorrichtung für die Messung der Haft- und Scherfestigkeit von Beschichtungen des dritten Merkmals wird die Bühnenvorrichtung durch die Wirkung piezoelektrischer Vorrichtungen angetrieben, und ihre gesamten Komponenten, einschließlich der Lagerbasis und des Schneidmessers, können somit ohne Bildung eines Spalts zusammengefügt werden, Somit kann die Genauigkeit der Messung verbessert werden.
  • Als viertes Merkmal der vorliegenden Erfindung umfasst die Vorrichtung für die Messung der Haft- und Scherfestigkeit von Beschichtungen weiters ein Graphikmittel zur Umwandlung von Änderungen des vom Vertikaldrucksensor gemessenen Vertikaldrucks, des vom Paralleldrucksensor gemessenen Paralleldrucks und der mit dem Schneidmesser erhaltenen Schnitttiefe in graphische Darstellungen.
  • Die Vorrichtung für die Messung der Haft- und Scherfestigkeit von Beschichtungen gemäß dem vierten Merkmal ermöglicht die Umwandlung von Änderungen des gemessenen Vertikaldrucks, Paralleldrucks und Schnitttiefe in graphische Darstellungen, mit deren Hilfe die Beziehung zwischen den Änderungen explizit veranschaulicht werden kann.
  • In den Zeichnungen ist:
  • 1 eine erklärende Vorderansicht der Struktur einer Vorrichtung für die Messung der Haft- und Scherfestigkeit von Beschichtungen gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 2 eine erklärende Primäransicht, die einen Vorgang des Schneidens der Beschichtung mit der Vorrichtung für die Messung der Haft- und Scherfestigkeit von Beschichtungen der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht; und
  • 3 eine erklärende Vorderansicht der Struktur einer Vorrichtung für die Messung der Haft- und Scherfestigkeit von Beschichtungen gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • Einige Ausführungsformen werden nun anhand den entsprechenden Zeichnungen beschrieben. Es versteht sich, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die beigefügten Zeichnungen eingeschränkt ist.
  • Erste Ausführungsform
  • 1 zeigt eine erklärende Vorderansicht der Struktur einer Vorrichtung für die Messung der Haft- und Scherfestigkeit von Beschichtungen der ersten Ausführungsform.
  • Die Vorrichtung für die Messung der Haft- und Scherfestigkeit von Beschichtungen, bezeichnet mit 100, verfügt über einen Führungsschaft 2, der fix an einem Lagerbett 1 angebracht ist. Ein Gleitelement 3 ist am Führungsschaft 2 beweglich angebracht.
  • Eine Muttereinheit 7, in die ein Gewindestab 6 eingeschraubt ist, ist fix am Gleitelement 3 angebracht.
  • Der Gewindestab 6 ist am anderen Ende an einem Parallelbewegungsmotor 5 angebracht. Bei der Drehung des Parallelbewegungsmotors 5 wird der Gewindestab 6 gedreht, um die Gleitbewegung der Muttereinheit 7 in horizontaler Richtung auszulösen.
  • Der Parallelbewegungsmotor 5 ist ein fix an einem stationären Block 4 angebrachter Schrittmotor.
  • Ein Schwenkkopf 8 ist mit der Muttereinheit 7 verbunden und zur Schwenkbewegung entlang der vertikalen Ebene durch die Verwendung eines Knaufs 30 angeordnet.
  • Der Schwenkkopf 8 kann durch einen Prüflings-Neigekopf ersetzt werden.
  • Ein Führungsschaft 9 verfügt über ein Gleitelement 10, das an selbigem beweglich angebracht und am Schwenkkopf 8 fix angebracht ist.
  • Eine Muttereinheit 14, in die ein Gewindestab 13 eingeschraubt ist, ist fix am Gleitelement 10 angebracht.
  • Der Gewindestab 13 ist am anderen Ende an einem Vertikalbewegungsmotor 12 angebracht. Bei der Drehung des Vertikalbewegungsmotors 12 wird der Gewindestab 13 gedreht, um die Gleitbewegung der Muttereinheit 14 in vertikaler Richtung auszulösen.
  • Der Vertikalbewegungsmotor 12 ist ein über ein Verbindungsstück 11 fix an einem stationären Block 8 angebrachter Schrittmotor.
  • Ein Vertikaldrucksensor 15 ist an einem Ende fix an der Muttereinheit 14 angebracht.
  • Der Vertikaldrucksensor 15 ist eine Druckmessdose (z. B. unter dem Handelsnamen "CB17" von MINEBA Co., Ltd., vertrieben), um am anderen Ende den in vertikaler Richtung ausgeübten Druck zu messen.
  • Das erste Ende eines Paralleldrucksensors 17 ist über ein Verbindungsstück 16 fix am anderen Ende des Vertikaldrucksensors 15 angebracht.
  • Der Paralleldrucksensor 17 ist eine Druckmessdose (z. B. "CB17" von MINEBA Co., Ltd.,), um an dessen zweitem Ende den in horizontaler Richtung ausgeübten Druck zu messen.
  • Ein Schneidmesser 18 ist fix am zweiten Ende des Paralleldrucksensors 17 angebracht.
  • Zudem ist ein Vertikalverschiebungssensor 19 durch ein Lager 20 fix an einem Schneidmesser-Halteende des Paralleldrucksensors 17 angebracht.
  • Ein Prüfling S ist ein beschichteter Streifen, der mit der beschichteten Fläche horizontal ausgerichtet zwischen einem Prüflingsbett 23 und einer Zwinge 22 gehalten wird.
  • Der Parallelbewegungsmotor 5 und der Vertikalbewegungsmotor 12 sind über eine Ausgangsschnittstelle 28a mit einem Personalcomputer 28 verbunden.
  • Der Vertikaldrucksensor 15, der Paralleldrucksensor 17 und der Vertikalverschiebungssensor 19 sind über eine Ausgangsschnittstelle 28b mit dem Personalcomputer 28 verbunden.
  • Nach Empfang eines Befehls von einem Benutzer betätigt der Personalcomputer 28 den Parallelbewegungsmotor 5 und den Vertikalbewegungsmotor 12, um die Beschichtung des Prüflings S zu schneiden. Dann empfängt der Personalcomputer 28 eine Messung des Vertikaldrucks vom Vertikaldrucksensor 15, eine Messung des Paralleldrucks vom Paralleldrucksensor und eine Schnitttiefe vom Vertikalverschiebungssensor 19. Der Vertikaldruck, der Paralleldruck und die Schnitttiefe werden dann in graphische Darstellungen umgewandelt, die an einer Anzeige angezeigt oder mit einem Drucker ausgedruckt werden.
  • Die Messung der Haft- und der Scherfestigkeit einer Beschichtung erfolgt durch die folgenden Schritte.
    • (1) Ein Prüfling S wird mithilfe der Zwinge 22 auf dem Prüflingsbett 23 platziert, sodass die beschichtete Oberfläche horizontal verläuft. Die Schneide des Schneidmessers 18 wird parallel zur beschichteten Oberfläche des Prüflings S angeordnet. Wird ein neigbarer Prüflingskopf verwendet, so wird die beschichtete Oberfläche des Prüflings S parallel zur Schneide des Schneidmessers 18 angeordnet.
    • (2) Das Schneidmesser 18 wird durch die Wirkung des Vertikalbewegungsmotors 12 nach unten gesenkt, bis dieses eine vorbestimmte Belastung (z. B. 1 g) auf die beschichtete Oberfläche des Prüflings S ausübt. Dann wird festgelegt, dass die vom Vertikalverschiebungssensor 19 abgelesene Schnitttiefe zu diesem Zeitpunkt null beträgt.
    • (3) Das Schneidmesser 18 wird in beide Richtungen, horizontal und vertikal, durch die Wirkung des Parallelbewegungsmotors 12 bewegt, sodass seine Schneide die Beschichtung des Prüflings S einschneidet, wie in 2 dargestellt ist. Sollten die beiden Drucksensoren 15 und 17 während des Schneidevorgangs durch irgendeinen Druck getrieben oder verformt werden, so wird die Schneidebene konstant parallel gehalten und hält die Form eines Parallelogramms aufrecht, sodass das Schneidmesser 18 im gewünschten Schneidwinkel zum Prüfling S gehalten wird.
    • (4) Der Vertikaldruck (ein Rückstoß) wird anhand der Ausgabe des Vertikaldrucksensors 15 gemessen, der Paralleldruck (ein Widerstand zum Schneidvorgang) wird anhand der Ausgabe des Paralleldrucksensors 17 gemessen und die Tiefe des Schnitts wird anhand der Ausgabe des Vertikalverschiebungssensors 19 gemessen. Die Messungen der Änderungen des Vertikaldrucks, des Paralleldrucks und der Schnitttiefe werden daraufhin untersucht.
  • Obwohl der Vertikaldruck möglicherweise die Messung des Paralleldrucks des Paralleldrucksensors 17 beeinflussen kann, ist dieser Einfluss sehr viel geringer als bei der gängigen Praxis und kann vernachlässigt werden. Auch der Paralleldruck kann die Messung des Vertikaldrucks des Vertikaldrucksensors 15 beeinflussen. Dies kann verhindert werden, indem der Einfluss des Paralleldrucks auf die Messung zuvor berechnet und mithilfe des Korrekturwerts beseitigt wird??. Alternativ dazu kann jedweder Einfluss ignoriert werden, wenn die Messung hinsichtlich des relativen Werts und nicht des absoluten Werts beurteilt wird.
  • Die Vorrichtung 100 zur Messung der Haft- und der Scherfestigkeit einer Beschichtung gemäß dieser Ausführungsform bietet die folgenden Vorteile:
    • (1) Da kein gleitender Führungsschaft zwischen dem Schneidmesser 18 und dem Paralleldrucksensor 17 bereitgestellt ist, weist die Vorrichtung keinen Gleitwiderstand auf und kann somit den Paralleldruck präziser messen.
  • Da auch kein gleitender Führungsschaft zwischen dem Schneidmesser 18 und dem Vertikaldrucksensor 15 bereitgestellt ist, weist die Vorrichtung keinen Gleitwiderstand auf und kann somit den Vertikaldruck präziser messen.
    • (2) Die Schnitttiefe und die Schnittebene können durch kein Spiel des gleitenden Führungsschafts beeinträchtigt werden.
    • (3) Da kein gleitender Führungsschaft bereitgestellt ist, kann die Gesamtstruktur einfach und kostengünstig gehalten werden.
  • Das Schneidmesser 18 kann am zweiten Ende des Vertikaldrucksensors 15 angebracht sein, der am ersten Ende über ein Verbindungsstück 16 mit einem Ende des Paralleldrucksensors 17 verbunden ist, der wiederum am anderen Ende fix an der Muttereinheit 14 angebracht ist.
  • Zweite Ausführungsform
  • 3 zeigt eine erklärende Vorderansicht der Struktur einer Vorrichtung für die Messung der Haft- und Scherfestigkeit von Beschichtungen gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • Die Vorrichtung für die Messung der Haft- und Scherfestigkeit von Beschichtungen, bezeichnet mit 200, verfügt über eine die leicht bewegliche Bühne antreibende piezoelektrische Vorrichtung 30h, die fix an einer Lagerbasis 1 angebracht ist.
  • Die die leicht bewegliche Bühne antreibende piezoelektrische Vorrichtung 30h umfasst eine Bühne 36h, die durch eine piezoelektrische Vorrichtung angetrieben wird, um sich in Bezug auf einen Rahmen 35h in eine Richtung zu bewegen (z. B. unter dem Handelsnamen "Nano-stage" von NANOCONTROL Co, Ltd., erhältlich).
  • Die die leicht bewegliche Bühne antreibende piezoelektrische Vorrichtung 30h ist fix an ihrem Rahmen 35h an der Lagerbasis 1 angebracht, sodass die relative Bewegung in horizontaler Richtung ausgeführt wird. Dadurch kann sich die Bühne 36h oberhalb der Lagerbasis 1 horizontal bewegen. Die horizontale Bewegung der Bühne kann in einem Bereich von 300 μm liegen.
  • Ein Verbindungsstab 32 ist fix am unteren Ende an der Bühne 36h der die leicht bewegliche Bühne antreibenden piezoelektrischen Vorrichtung 30h angebracht.
  • Das andere Ende des Verbindungsstabs 32 ist mit einer anderen, eine leicht bewegliche Bühne antreibenden piezoelektrischen Vorrichtung 30v verbunden.
  • Die die leicht bewegliche Bühne antreibende piezoelektrische Vorrichtung 30v umfasst eine Bühne 36v, die durch eine piezoelektrische Vorrichtung angetrieben wird, um sich in Bezug auf einen Rahmen 35v in eine Richtung zu bewegen (z. B. unter dem Handelsnamen "Nano-stage" von NANOCONTROL Co, Ltd., erhältlich).
  • Die die leicht bewegliche Bühne antreibende piezoelektrische Vorrichtung 30v ist fix an ihrer Bühne 36v am Verbindungsstab 32 angebracht, sodass ihre relative Bewegung in vertikaler Richtung ausgeführt wird. Dadurch kann sich der Rahmen 35v oberhalb der Lagerbasis 1 vertikal bewegen. Die vertikale Bewegung des Rahmens 35v kann in einem Bereich von 100 μm liegen.
  • Ein Vertikaldrucksensor 15 ist an einem Ende fix am Rahmen 35v der die leicht bewegliche Bühne antreibenden piezoelektrischen Vorrichtung 30v angebracht.
  • Der Vertikaldrucksensor 15 ist eine Druckmessdose (z. B. "CB17" von MINEBA Co., Ltd.), um am anderen Ende den in vertikaler Richtung ausgeübten Druck zu messen.
  • Das erste Ende eines Paralleldrucksensors 17 ist über ein Verbindungsstück 16 fix am anderen Ende des Vertikaldrucksensors 15 angebracht.
  • Der Paralleldrucksensor 17 ist eine Druckmessdose (z. B. "CB17" von MINEBA Co., Ltd.,), um am zweiten Ende dessen den in horizontaler Richtung ausgeübten Druck zu messen.
  • Ein Schneidmesser 18 ist fix am zweiten Ende des Paralleldrucksensors 17 angebracht.
  • Zudem ist ein Vertikalverschiebungssensor 19 durch ein Lager 20 fix an einem Schneidmesser-Halteende des Paralleldrucksensors 17 angebracht.
  • Ein Prüfling S ist ein beschichteter Streifen, der mit der beschichteten Fläche horizontal ausgerichtet zwischen einem Prüflingsbett 23 und einer Zwinge 22 gehalten wird.
  • Die die leicht beweglichen Bühnen antreibenden piezoelektrischen Vorrichtungen 30h und 30v sind über eine Ausgangsschnittstelle 38a (z. B. unter dem Handelsna men "Nano-servo controller" von NANOCONTROL, Ltd., vertrieben) mit einem Personalcomputer 28 verbunden.
  • Der Vertikaldrucksensor 15, der Paralleldrucksensor 17 und der Vertikalverschiebungssensor 19 sind über eine Ausgangsschnittstelle 28b mit dem Personalcomputer 28 verbunden.
  • Nach Empfang eines Befehls von einem Benutzer betätigt der Personalcomputer 28 die die leicht beweglichen Bühnen antreibenden piezoelektrischen Vorrichtungen 30h und 30v, um die Beschichtung des Prüflings S zu schneiden. Dann empfängt der Personalcomputer 28 eine Messung des Vertikaldrucks vom Vertikaldrucksensor 15, eine Messung des Paralleldrucks vom Paralleldrucksensor und eine Schnitttiefe vom Vertikalverschiebungssensor 19. Der Vertikaldruck, der Paralleldruck und die Schnitttiefe werden dann in graphische Darstellungen umgewandelt, die an einer Anzeige angezeigt oder mit einem Drucker ausgedruckt werden.
  • Die Messung der Haft- und der Scherfestigkeit einer Beschichtung erfolgt durch die folgenden Schritte.
    • (1) Ein Prüfling wird mithilfe der Zwinge 22 auf dem Prüflingsbett 23 platziert, sodass die beschichtete Oberfläche horizontal verläuft. Die Schneide des Schneidmessers 18 wird parallel zur beschichteten Oberfläche des Prüflings S angeordnet. Wird ein neigbarer Prüflingskopf verwendet, so wird die beschichtete Oberfläche des Prüflings S parallel zur Schneide des Schneidmessers 18 angeordnet.
    • (2) Das Schneidmesser 18 wird durch die Wirkung der die leicht bewegliche Bühne antreibenden piezoelektrischen Vorrichtung 30v nach unten gesenkt„ bis dieses eine vorbestimmte Belastung (z. B. 1 g) auf die beschichtete Oberfläche des Prüflings S ausübt. Dann wird festgelegt, dass die vom Vertikalverschiebungssensor 19 abgelesene Schnitttiefe zu diesem Zeitpunkt null beträgt.
    • (3) Das Schneidmesser 18 wird in beide Richtungen, horizontal und vertikal, durch die Wirkung der beiden die leicht beweglichen Bühnen antreibenden piezoelektrischen Vorrichtungen 30h und 30v bewegt, sodass seine Schneide die Beschichtung des Prüflings S einschneidet, wie in 2 dargestellt ist. Sollten die beiden Drucksensoren 15 und 17 während des Schneidevorgangs durch irgendeinen Druck gedrückt oder verformt werden, so wird die Schneidebene konstant parallel gehalten und hält die Form eines Parallelogramms aufrecht, sodass das Schneidmesser 18 im gewünschten Schneidwinkel zum Prüfling S gehalten wird.
    • (4) Der Vertikaldruck (ein Rückstoß) wird anhand der Ausgabe des Vertikaldrucksensors 15 gemessen, der Paralleldruck (ein Widerstand zum Schneidvorgang) wird anhand der Ausgabe des Paralleldrucksensors 17 gemessen und die Tiefe des Schnitts wird anhand der Ausgabe des Vertikalverschiebungssensors 19 gemessen. Die Messungen der Änderungen des Vertikaldrucks, des Paralleldrucks und der Schnitttiefe werden daraufhin untersucht.
  • Die Vorrichtung 200 für die Messung der Haft- und Scherfestigkeit dieser Ausführungsform verwendet zwei die leicht beweglichen Bühnen antreibenden piezoelektrischen Vorrichtungen 30h und 30v, sodass die Hauptkomponenten von der Lagerbasis 1 bis zum Schneidmesser 18 zu einer Einheit zusammengefügt werden können, ohne dass ein Spalt vorliegt, sodass die Messung höchst präzise erfolgen kann.
  • Wie oben dargelegt, kann jede der Vorrichtungen für die Messung der Haft- und Scherfestigkeit gemäß der vorliegenden Erfindung sowohl die Haftfestigkeit als auch die Scherfestigkeit einer Beschichtung präziser messen. Zudem kann ihre Struktur einfach und kostengünstiger gebaut werden. Das Gesamtgewicht kann minimiert werden, was einen Beitrag zur tragbaren Konstruktion der Vorrichtung leistet.

Claims (3)

  1. Vorrichtung für die Messung der Haft- und Scherfestigkeit von Beschichtungen zum Schneiden der Beschichtung eines Prüflings mit einem Schneidmesser, zum Messen der vertikal zur Beschichtung wirkenden Kraft und der parallel zur Beschichtung wirkenden Kraft, welche beide an das Schneidmesser angelegt werden, und zum Berechnen der Haftfestigkeit und der Scherfestigkeit der Beschichtung, umfassend ein Schneidmesser (18), einen Vertikaldrucksensor (15) und einen Paralleldrucksensor (17), dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung Folgendes umfasst: eine Bühnenvorrichtung, die in zwei Richtungen, vertikal und parallel, zur Beschichtung bewegbar ist; und dass der Vertikaldrucksensor (15) an einem Ende mit der Bühnenvorrichtung verbunden ist, der Paralleldrucksensor (17) an seinem ersten Ende mit dem anderen Ende des Vertikaldrucksensors (15) verbunden ist und das Schneidmesser (18) mit dem zweiten Ende des Paralleldrucksensors (17) verbunden ist; oder der Paralleldrucksensor (17) an einem Ende mit der Bühnenvorrichtung verbunden ist, der Vertikaldrucksensor (15) an seinem ersten Ende mit dem anderen Ende des Paralleldrucksensors (17) verbunden ist und das Schneidmesser (18) mit dem zweiten Ende des Vertikaldrucksensors (15) verbunden ist; worin die an das Schneidmesser (18) angelegte vertikale Kraft mit dem Vertikaldrucksensor (15) gemessen wird und die an das Schneidmesser (18) angelegte parallele Kraft mit dem Paralleldrucksensor (17) gemessen wird.
  2. Vorrichtung für die Messung der Haft- und Scherfestigkeit von Beschichtungen nach Anspruch 1, worin die Bühnenvorrichtung durch die Wirkung piezoelektrischer Vorrichtungen bis zu 500 μm geringfügig bewegt wird.
  3. Vorrichtung für die Messung der Haft- und Scherfestigkeit von Beschichtungen nach Anspruch 1 oder 2, weiters umfassend: ein Graphikmittel zur Umwandlung von Änderungen des vom Vertikaldrucksensor gemessenen Vertikaldrucks, des vom Paralleldrucksensor gemessenen Paralleldrucks und der mit dem Schneidmesser erhaltenen Schnitttiefe in graphische Darstellungen.
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