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Hydraulisch wirkende Härteprüfmaschine Es sind hydraul,isch wirkende
Härteprüfmaschinen bekannt, bei denen der Antrieb des Eindringkörpers, in der Regel
einer Prüfkugel, selbsttätig so gesteuert wird, daß die Annäherungsbewegung des
Eindringkörpers bis zum Aufsetzen auf das jeweilige Prüfstück gegenüber der dann
folgenden Eindringbewegung beschleunigt ist, wobei nach dem Aufsetzen des Eindringkörpers
auf das Prüfstück ein elektrischer Strom geschlossen wird, der die Ausschl.agdauer
des Meßinstruments beendet.
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Zum Bestimmen der gegenüber der Annäherungsbewegung verzögerten Eindrängbewegung
des Prüfkörpers in das Prüfstück ist bei den bekannten Vorrichtungen ein Druckzylinder
mit einem darin gegen Federn beweglichen Kolben angeordnet, zu welchem die Druckflüssigkeit
nach dem Aufsetzen der Prüfkugel .auf das Prüfstück durch mechanische Betätigung
eines Ventils Zutritt erhält.
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Die Erfindung dient der Lösung der Aufgabe, die Verzögerung der Eindringbewegung
von der vom Eindringwiderstand des Prüfstücks herrührenden Steigerung des Flüssigkeitsdrucks
unmittelbar abhängig zu machen. Dadurch wird der Aufbau der Vorrichtung einfacher
und zugleich das Arbeiten genauer, weil durch das erreichte unmittelbare W.irksamwerden
der Flüssigkeitsdrucksteigerung mechanische Teile entbehrlich werden und gleichzeitig
der Flüssigkeitsdruck an der Prüfkugel zu demjenigen in der Vorrichtung zum Bestimmen
der verzögerten Eindringbewegung im unmiftelbaren Verhältnis von Wirkung und Gegenwirkung
steht, was das höchste Maß an Fehlerfreiheit gewährleistet.
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Gemäß der Erfindung steht die Vorrichtung zum Verzögern der Eindringbewegung
unmittelbar über die Prüffiüssigkeitsleitung in ständig offener Verbindung mit dem
Prüfmaschinenzylinder.
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Die Erfindung ist auch zum Steuern des Meßgeräts zum Anzeigen der
Eindringtiefe des Prüfkörpers anwendbar, wenn das Meßgerät, wie an sich bekannt,
erst wirksam werden soll, wenn der eigentliche Prüfdruck einsetzt, sowie zur oberen
Begrenzung des anzunehmenden Prüfdrucks.
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In den Abbildungen sind Ausführungsformen von Vorrichtungen gemäß
der Erfindung dargestellt; es zeigt Abb. I die Seitenansicht einer bewährten Ausführungsform,
wobei einige Teile im Schnitt dargestellt sind, Abb. 2 in vergrößerter Schnittdarstellung,
die ein Abb. 1 mitdargestellte Steuervorrichtung für das Anzeigeinstrument oder
Meßgerät, Abb. 3 einen Querschnitt nach der Linie 3-3 durch das Druckbegrenzungsventil
nach Abb. I, Abb. 4 das Schaubild einer günstigen Gesamtausführung des Erfindungsgegenstandes,
Al)b.
5 im Schnitt eine von den Darstellungen der Abb. I und 2 abweichende Ausführung
für die Steuerung des NIeßgeräts mit Hilfe eines zu schließenden elektrischen Stromes
und Abb, 6 im Schnitt eine rein hydraulische Steuerungseinrichtung fiir das lVIeßgerät.
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In Abb, I ist das zu prüfende Werkstück mit 14 und der Eindringkörper
mit 22 bezeichnet.
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Am oberen Ende des Kopfteiles 12 ist der Zylinder 26 vorgesehen,
in dem sich der gegen die Feder 29 wirkende Kolben 27 verschiebt. der durch die
hohle Stange 28 mit dem Halter 23 verbunden ist.
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Die Einlaßöffnung für das Druckfluidum, wie Öl, das den Kolben 27
betätigt, ist mit 34 bez.eichnet.
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Eine Flüssigkeitspumpe 37, vorzugsweise eine Kreiselpumpe, die unmittelbar
durch einen Elektromotor 38 angetrieben ist, fördert das Druckfluidum. Der Motor
38 und die Pumpe 37 können an oder nahe einem Behälter 39 angeordnet sein, von dem
eine Saugleitung Ao zur Pumpe führt. Unter normalen Bedingungen und außer, wenn
eine Prüfung vorgenommen wird, zieht die ständig umlaufende Pumpe 37 das Öl aus
dem Behälter 39 und gibt es durch die Rohre 4' und 42 an ein offenes Ventil 44 ab,
von wo das 01 durch die Leitung 47 und das Rohr 48 in den Behälter zurückgelangt.
Wenn das kolbenartige Ventil 46 sich unter dem E.influß eines Fußhebelsßg nach aufwärts
bewegt, verhindert es vollkommen das Rückströmen des Öls von der Pumpe 37 zum Behälter
39, und die Flüssigkeit, die durch die Pumpe abgegeben wird, gelangt unter Druck
durch die Leitungen 58, 59 und 36 in den Zybiader 26, um hier den Kolben 27 zu betätigen.
Da die Härteprüfung des Werkstückes 14 durch eine LIessung der Eindringtiefe bei
einer vorbestimmten Belastung erfolgt und diese Be lastung abhängt von dem auf den
Kolben 27 ausgeübten Druck, ist ein Druckregelventil 6o vorgesehen, das dazu bestimmt
ist, die durch die Pumpe 37 geförderte Flüss,igkeit wieder dem Behälter 39 zuzuleiten,
wenn ein vorbestimmter Förderdruck erreicht ist.
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Der gewünschte vorbestimmte Druck ist bestimmt in Übereinstimmung
mit der Art des Werkstoffes und der Art der vorzunehmenden Prüfung und wird geregelt
mittels der Schraube 71.
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Damit die Anzeigeeinrichtung für die Eindringtiefe auf die Bewegung
des Eindringkörpers nur dann anspricht, wenn der Halter 23 sich um das Maß bewegt,
um das der Eindringkörper 22 in das Werkstück eindringt, ist ein Betätigungsorgan
77 vorgesehen, das mit der Stange 76 der Anzeigevorrichtung verbunden ist und eine
lösbare Kupplung hat mit dem Halter 23. Dies ermöglicht, den Halter schnell nach
unten zu hewegen, bis der Eindringkörper 22 sich gegen das Werkstück 14 legt, ohne
daß die AIeßeinrichtung 75 in Tätigkeit tritt. so daß also die gewünschte Arbeitsgeschwindigkeit
bei der Vornahme der Prüfung erzielbar ist.
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Das Betätigungsorgan 77 besteht in der bevorzugten Ausführungsform
aus einem magnetisierbaren Werkstoff, wie weichem Stahl. und einem Elektromagneten,
der von dem Halter 23 getragen wird, und. wenn er erregt ist, das Betätigungsorgan
anzieht und es dadurch veranlaßt, sich gemeinsam mit dem Halter 23 zu bewegen. Ein
Ende der Windung des Elektromagneten 78 ist an den Halter 23 angeschlossen, wie
bei 79 angedeutet, und das andere Ende ist mit dem Arm 80 verbunden, der eine Kontaktrolle
8I trägt, die .+n dem leitenden Blechstreifen 82 angreift, welcher isoliert am Gehäuse
12 hefestigt ist.
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Der Elektromagnet kann durch eine Batterie 84 unter Strom gesetzt
werden, deren einer Pol durch einen Draht 89 mit einem Unterbrecher 85 verbunden
ist, durch den die Batterie mit der Masse verbunden werden kann.
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Der Unterbrecher 85 ist so angeordnet, daß er durch den Flüssigkeitsdruck
betätigt wird, und er ist vorzugsweise mit dem Regelventil 60 vereinigt. Es ist
hier ein Kanal 86 vorgesehen, an dessen oberen Ende ein Kolben 92 angeordnet ist,
der durch eine Feder 93 in se.iner untersten Stellung gehalten wird und entgegen
dieser Feder durch den Flüssigke'?tsdruck angehoben werden kann. Der Ansatz 9I des
Kolbens 92 trägt einen Kontakt 90.
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Der Unterbrecher 85 enthält noch ein Glied 88, das einen hier oben
gelegenen Kontakt 87 fiir den Eingriff mit dem Kontakt 90 trägt, im den Batteriestromkreis
zu schließen. Das Glied 88 ist gegenüber seinem Gehäuse 94 isoliert un-l wird durch
eine Feder 95 nachgiebig in der Stellung nach Abb. 2 gehalten, um den Verstellungen
des Kontaktes 90 folgen zu können. Es ist eine Einrichtung vorgesehen, um die Bewegung
des Eindringkörpers gerade vor dem Auftreffen auf das Werkstück auf eine verhältnismäßig
geringe und gleichmäßige Geschwindigkeit zu verlangsamen.
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Eine solche Einrichtung besteht aus einem Zylinder 98, der mittels
der Verbindung 99 mit dem Rohr 9 kommuniziert. Ein Kolben 100 ist verschiebbar im
Zylinder 98 vorgesehen und wird im allgemeinen durch einen Satz ineinanderliegender
Federn 101, 102 und 103 entgegen der Einwirkung der Druckflüssigkeit unbeweglich
gehalten. Diese Federn setzen auf den Kolben 100 eine Belastung, die sich einer
Aufwärtsbewegung des Kolbens durch die Druckflüssigkeit widersetzt,
und
sie veranlassen, daß praktisch die ganze durch die Pumpe 37 abgegebene Flüssigkeit
während des Anfanges der Abwärtsbewegung des Eindringkörpers 22 zum Eingriff mit
dem Werkstück 14 in den Zylinder 26 gedrückt wird. Diese Bewegung wird also schnell
sein, und während dieser Bewegung wird die Feder 29 zusammengedrückt, und es wird
eine Vergrößerung des Druckes der Flüssigkeit veranlaßt. Die Belastung der Federn
IOI, 102, 103 auf den Kolben 100 ist so proportioniert, daß der Kolben 100 sich.
nach aufwärts zu bewegen beginnt, wenn die Vergrößerung des Flüssigkeitsdruckes
die Feder 29 zusammengepreßt hat bis zu dem Punkt, wo der Eindringkörper 22 das
Werkstück 14 berührt. Durch diese Bewegung des Kolbens IOO wird ein Teil der von
der Pumpe 37 geförderten Flüssigkeit aufgenommen, wodurch das Maß der Flüssigkeitsspeisung
zum Zylinder 26 vermindert wird, so daß also die Bewegung des Eindringkörpers verlangsamt
wird. Da der Flüssigkeitsdruck während der weiteren Bewegung des Eindringkörpers
noch ansteigt, setzt der Kolben 100 seine Aufwärtsbewegung fort, und da der Widerstand
gegen die Bewegung des Eindringkörpers infolge der Einwirkung auf das Werkstück
anwächst, schafft die Bewegung des Kolbens IOO einen Belastungswiderstand für die
Pumpe, der als Energiespeicher etwaige Druckspitzen aufnimmt und verhindert, daß
unerwünschte Bewegungen und Veränderungen im Druck der Flüssigkeit auftreten und
der Eindringkörper mit einer anderen als einer im wesentlichen gleichmäßigen niedrigen
Geschwindigkeit in das Werkstück eindringt.
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Die Feder 93 und der Plunger 92 sind so abgestimmt, daß beim Angriff
des Eindringkörpers 22 am Werkstück 14 der Flüssigkeitsdruck im System genügend
groß sein wird, um den Kontakt go in Eingriff mit dem Kontakt 97 zu bringen und
dadurch den Erregungsstromkreis für den Elchtromagneten 78 zu schließen und den
letzteren zum Anziehen des Betätigungsorgans 77 zu veranlassen, damit dieses nunmehr
gemeinsam mit dem Halter 23 sich bewegt, so daß das Maß der Bewegung des Eindringlörpers
in das Werkstück 14 angezeigt wird.
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Während gemäß Abb. I die Pumpe 37 und die verschiedenen Kontrollapparate
im Abstand von der Maschine gehalten werden, ist jedoch gewöhnlich die Anordnung
so, daß diese Teile im Unterteil I3' der Prüfmaschine untergebracht sind (Abb. 4).
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Bei der Ausführungsform nach Abb. 5 steht das Betätigungsglied IIO
für die Anzeigeeinrichtung III mit dem Halter 112 für Eindringkörper 113 mittels
des federbelasteten Plungers 114 im Reibungseingriff, wobei es in einem Schlitz
II5 der Außenplatte II7' beweglich ist, die von dem Halter 112 getragen wird. Das
Betätigungsglied 110 wird durch den Kolben 114 gegen die Platte II7' gepreßt.
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Ein Elektromagnet 1 I6 wird vom Halter 112 getragen und ist so angeordnet,
daß er den Kolben 114 von dem Betätigungsglied IIO abzieht, um dasselbe freizugeben
und dem Halter II2 eine gegenüber diesem freie Bewegung zu gestatten. D.ieser Elektromagnet
ist gewöhnlich unter Strom, um den Kolben 114 in rückgestellter Lage zu halten;
er wird außer Strom gesetzt durch einen Schalter, zu dem ein Kolben I24, Kontaktstücke
I23, I25 und eine Feder 126 gehören.
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Der Kolben 124 und die Feder 126 sind so bemessen, daß beim Ansteigen
des Flüssigke.itsdruckes auf den Wert, bei dem der EindringkörperII3 das Werkstück
berührt, der Kontakt I23 von dem Kontakt I25 wegbewegt wird und der Stromkreis des
Elektromagneten II6 sich öffnet, so daß also der Kolben 124 das BetätigungsgLied
110 am Halter 112 verriegelt und die AnzeigevorrichtungIII die Bewegung des Eindringkörpers
von diesem Punkte an anzeigt.
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In Abb. 6 ist eine weitere Ausführungsform gezeigt, bei der das BetätigungsgLied
I30 für die Anzeigeeinrichtung I3I so ausgebildet ist, daß es eine lösbare Verbindung
mit dem Halteer 132 für den Eindringkörper I33 hat, die durch einen mittels Flüssigkeitsdruck
betätigten Kolben 135 hergestellt wird, welcher in einem Zylinder I36 am Halter
I32 angeordnet ist. Der Kolben 135 hat einen Ansatz 137, der am Betätigungsglied
130 angreift und dieses am Halter I32 verriegelt. Der Ansatz I37 wird für gewöhnlich
durch eine Feder 138 von dem Betätigungsglied I30 abgehalten.
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Der Zylinder I36 ist mit dem Rohr I39 durch eine biegsame Schlauchleitung
142 verbunden.
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In dieser Ausführungsform sind der Kolben I35 und die Feder 138 so
bemessen, daß beim Ansteigen des Flüssigkeitsdruckes auf den Wert, bei dem der Eindringkörper
I33 am Werkstück angreift, der Kolben 135 darauf betätigt wird, um den Ansatz 137
zur Verriegelung des Gliedes I30 an dem Halter I32 zu bringen, so daß jede weitere
Bewegung des Halters 132 durch die Einrichtung 131 angezeigt wird.