DE9318389U1 - Electronic tester for determining hardness - Google Patents
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Description
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Heinrich Bareiss Prüfgerätebau GmbH Breiteweg 1
89610 OberdischingenHeinrich Bareiss Test Equipment GmbH Breiteweg 1
89610 Oberdischingen
Elektronisches Prüfgerät zur Bestimmung der HärteElectronic testing device for determining hardness
BeschreibungDescription
Die Erfindung betrifft ein elektronisches Prüfgerät zur Bestimmung der Härte von Kautschuk, Elastomeren und Kunststoffen nach DIN 53505, mit einer PrüfStempeleinheit nach Shore A und/oder Shore D für den Shore-Härtebereich. Härteprüfgeräte dieser Art sind meist nur für einen Teil des gesamten durch das Shoresystem zu erfassenden Meßbereiches eingerichtet, zum Beispiel nur Shore A oder Shore D. Auf diese Weise sollen exakte und reproduzierbare Meßwerte in diesem begrenzten Bereich erzielt werden.The invention relates to an electronic testing device for determining the hardness of rubber, elastomers and plastics in accordance with DIN 53505, with a test stamp unit according to Shore A and/or Shore D for the Shore hardness range. Hardness testing devices of this type are usually only set up for a part of the entire measuring range to be covered by the Shore system, for example only Shore A or Shore D. In this way, exact and reproducible measured values are to be achieved in this limited range.
Der Herstellungsaufwand für solche Prüfgeräte ist noch vergleichsweise hoch. Die Bedienung erfordert spezielle Fachkenntnisse auch bei den gebotenen begrenzten Einsatzmöglichkeiten. Dadurch sind die Betriebskosten dieser Geräte verhältnismäßig hoch, obwohl die Meßgenauigkeit bei vielen Produkten zu wünschen läßt.The manufacturing costs for such testing devices are still comparatively high. Operating them requires special technical knowledge, even given the limited application options available. As a result, the operating costs of these devices are relatively high, although the measuring accuracy of many products leaves something to be desired.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, den Herstellungsaufwand zu verringern und die Bedienung bei gleichzeitiger Steigerung der Einsatzmöglichkeiten zu vereinfachen.The object of the invention is therefore to reduce the manufacturing effort and to simplify operation while at the same time increasing the possible applications.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß das Prüfgerät für netzunabhängigen Betrieb mit wiederaufladbaren und daherTo solve this problem, the test device is designed according to the invention for mains-independent operation with rechargeable and therefore
auch umweltfreundlichen Batterien ausgestattet. Es ist somit unabhängig von raumfesten Anschlußstellen und kann nach Belieben frei im Raum ausgerichtet und auf unterschiedlichen Bahnen geführt werden. Abmessungen und Gewicht sind gegenüber bekannten Geräten kleiner bzw verringert und erleichtern auch dadurch die Handhabung und Führung der ein geschlossenes Aggregat bildenden Elektronikeinheit.It is also equipped with environmentally friendly batteries. It is therefore independent of fixed connection points and can be freely positioned in the room and guided along different paths as desired. The dimensions and weight are smaller or reduced compared to known devices and this also makes it easier to handle and guide the electronic unit that forms a closed unit.
Zudem lassen sich durch Umschalteinrichtungen die Grenzen der Teilbereiche weitgehend verändern bzw überbrücken. Dies gilt vor allem für die wesentlichen Teilbereiche Shore A und Shore D.In addition, the boundaries of the sub-ranges can be largely changed or bridged using switching devices. This applies in particular to the essential sub-ranges Shore A and Shore D.
Zu dieser Umschaltung und zur Steuerung verschiedener Tast- und Prüfbereiche sind Tasten vorgesehen, die wieder in einem Tastenfelder zusammengefaßt sind und auf vergleichsweise geringe Schaltkräfte ansprechen.For this switching and for controlling different touch and test areas, keys are provided, which are again combined in a key field and respond to comparatively low switching forces.
Solche Tastenfelder oder -gruppen sind an keine Orientierung gebunden, wie sie bei der Verwendung gewichtsbelasteter Prüfstempel üblich und auch erforderlich sind. Die Umschaltmittel sind im stationären wie im örtlich und ausrichtungsmäßig ungebundenen Betrieb die gleichen. Daher ist auch beim Wechsel zwischen stationär und ungebundenem Gerät keine Umstellung erforderlich, was die Einarbeitung vereinfacht und möglichen Bedienungsfehlern entgegenwirkt.Such keypads or groups are not tied to any orientation, as is usual and necessary when using weight-loaded test stamps. The switching means are the same in stationary and location- and orientation-independent operation. Therefore, no adjustment is required when switching between stationary and independent devices, which simplifies training and counteracts possible operating errors.
Zum Einsatz vor Ort kann dieses Gerät leicht in einer Tragetasche transportiert bzw umgehängt werden. Ein Sichtfenster, das in der Tragetasche integriert ist, ermöglicht es, das Prüfgerät problemlos zu bedienen und die erzielten Meßergebnisse abzulesen.For use on site, this device can be easily transported in a carrying bag or hung over the shoulder. A viewing window, integrated into the carrying bag, makes it easy to operate the test device and read the measurement results.
Auch Fertigung, Lagerhaltung und Wartung werden erleichtert und verbilligt.Production, storage and maintenance are also made easier and cheaper.
Mit wenigen Handgriffen bzw. durch Drücken der entsprechenden Taste kann man den Meßbereich wechseln, wobei sich zudem der jeweilige Meßbereich auf einer LC-Anzeige der Elektronikeinheit ablesen läßt. So ist zum Beispiel über die Mode-Taste die Prüfzeit sowie untere und obere Meßwertgrenzen einstellbar. Die Betriebsarten Shore A bzw Shore D, die Datenausgabe am PC oder Drucker über die serielle Schnittstelle (V 24 RS 232 C) sowie die Ausgabe der statistischen Auswertung und viele weitere Daten und Zwischendaten lassen sich dort einstellen bzw ablesen und abnehmen.The measuring range can be changed in just a few steps or by pressing the corresponding button, and the respective measuring range can also be read off an LCD display on the electronic unit. For example, the test time and the lower and upper measurement limits can be set using the mode button. The Shore A and Shore D operating modes, the data output to the PC or printer via the serial interface (V 24 RS 232 C), the output of the statistical evaluation and many other data and intermediate data can be set, read off and recorded there.
Zur Auswahl beziehungsweise Bestätigung der verschiedenen Parameter dient eine Select- bzw. Enter-Taste.A Select or Enter key is used to select or confirm the various parameters.
Für den Einsatz unter erschwerten Bedingungen empfiehlt sich oftmals eine erneute Feinjustierung, die mit der CAL-Taste vorgenommen werden kann. Die LC-Anzeige erlaubt zudem eine schnelle, sichere und eindeutige Anzeige und Ablesung des Meßergebnisses.For use under difficult conditions, a further fine adjustment is often recommended, which can be carried out using the CAL button. The LC display also allows a quick, safe and clear display and reading of the measurement result.
Zur Anzeige des Meßergebnisses läßt sich bei einem erfindungsgemäßen Prüfgerät eine einzeilige LC-Anzeige einsetzen. Das Meßergebnis steht dann gleichzeitig für die weitere Verarbeitung an einem PC bzw. Drucker über eine serielle Schnittstelle zur Verfügung.A single-line LC display can be used to display the measurement result in a test device according to the invention. The measurement result is then simultaneously available for further processing on a PC or printer via a serial interface.
Wichtige und sinnvolle Vorgaben werden dabei zweckmäßigerweise über eine Folientastatur eingestellt und abgerufen. Auch die Tasten des Vierer-Tastenfeldes 11 und deren Funktionen sind auf den zugehörigen Tasten angegeben. Die Tastatur kann auch mit wichtigen statistischen Größen wie Mittelwert, Minimal- und Maximalwert, Standartabweichungen, Varianz, CP und CPK ausgestattet sein.Important and useful specifications are conveniently set and called up using a membrane keyboard. The keys of the four-keypad 11 and their functions are also indicated on the corresponding keys. The keyboard can also be equipped with important statistical values such as mean value, minimum and maximum value, standard deviation, variance, CP and CPK.
Weitere Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung sind in den Unteransprüchen und in der anschließenden Figurenbe-Further embodiments and advantages of the invention are set out in the subclaims and in the following figures.
Schreibung eines Äusführungsbeispiels festgehalten. Es zeigen Writing of an example of implementation. It shows
Fig.l eine räumliche Darstellung der durch ein Kabel zusammengeschlossenen Prüfstempeleinheit und Elektronikeinheit,Fig.l a spatial representation of the test stamp unit and electronic unit connected by a cable,
Fig.2 einen Längsschnitt durch die PrüfStempeleinheit 2 nach Linie II-II in Fig.l, undFig.2 a longitudinal section through the test stamp unit 2 along line II-II in Fig.l, and
Fig.3 einen Schnitt längs der Linie III-III in Fig.2.Fig.3 a section along the line III-III in Fig.2.
Das dargestellte Gerät 1 zum Prüfen der Härte des hier als ebene Platte dargestellten Prüfgutes wird vornehmlich gebildet durch eine Prüfstempeleinheit 1, die mit einer Elektronikeinheit 3 durch ein abnehmbares Kabel 8 verbunden ist.The device 1 shown for testing the hardness of the test material shown here as a flat plate is primarily formed by a test stamp unit 1, which is connected to an electronic unit 3 by a removable cable 8.
Der Prüfling 7 hat nach Figur 1 eine Anlagefläche 19 zum Ansetzen der grundsätzlich als Handgerät ausgebildeten Prüfstempeleinheit 1.According to Figure 1, the test specimen 7 has a contact surface 19 for attaching the test stamp unit 1, which is basically designed as a hand-held device.
Diese Prüfstempeleinheit 1 ist hier zylindrisch ausgeführt, obgleich sie jeden anderen geeigneten Querschnitt haben kann. Sie besitzt einen als Stator dienenden Innenzylinder 5, dessen Innenraum durch ein Querschott 6 in zwei axial gestaffelte Hohlräume 53,54 unterteilt ist und das am Kopfstück 45 lösbar durch Schrauben 10 befestigt ist.This test stamp unit 1 is cylindrical here, although it can have any other suitable cross-section. It has an inner cylinder 5 that serves as a stator, the interior of which is divided into two axially staggered cavities 53, 54 by a transverse bulkhead 6 and which is detachably attached to the head piece 45 by screws 10.
Der Innenzylinder 5 geht aus von einer Stützscheibe 65, deren Außendurchmesser a um die doppelte Wandstärke 2b größer ist als sein Innendurchmesser c. Dadurch wird unterhalb des Kopfstückes 45 zwischen beiden Zylindern a,c ein Ringraum 28 begrenzt, der im unteren Teil eine als Druckfeder diendende Schraubenfeder 18 aufnimmt, die den Innenzylinder 5 nach unten gegen den Prüfling 7 drückt.The inner cylinder 5 starts from a support disk 65, the outer diameter a of which is twice the wall thickness 2b larger than its inner diameter c. This defines an annular space 28 below the head piece 45 between the two cylinders a, c, which in the lower part accommodates a helical spring 18 serving as a compression spring, which presses the inner cylinder 5 downwards against the test piece 7.
Zwischen Prüfling 7 und Prüfstempel ist eine Stützscheibe eingefügt, welche die vom Eindringkörper 49 ausgehenden Spannkräfte achsensymmetrisch an das Prüfgerät weiterleitet und dadurch den Prüfstempel mit dem Eindringkörper 49 zur Meßstange 32 bzw zur elektrischen übertreigungseinheit zentriert. Beim Anpressen auf den Prüfling wirkt zunächst das Meßgerät mit seiner Meßfläche 21 auf den Prüfling 7 ein.A support disk is inserted between the test piece 7 and the test stamp, which transmits the clamping forces emanating from the indenter 49 to the test device in an axially symmetrical manner, and thereby centers the test stamp with the indenter 49 to the measuring rod 32 or to the electrical over-extension unit. When pressed onto the test piece, the measuring device initially acts on the test piece 7 with its measuring surface 21.
Der Außenzylinder 12 und der Zwischenzylinder 13 bilden zusammen mit dem geriffelten Haltering 9 eine axial bewegliche Einheit.The outer cylinder 12 and the intermediate cylinder 13 together with the grooved retaining ring 9 form an axially movable unit.
Eine bewährte Innenführung weist nach Fig.3 einen Querstift 30 auf, der radial an der Meßstange 32 befestigt ist und zwischen die Längsführungen des elektronischen Wegaufnehmers 34 eingreift. Da der Kern (Meßstange 32) berührungslos im induktiven Wegaufnehmer 34 axial geführt ist, tritt keine Reibung auf.According to Fig.3, a proven internal guide has a cross pin 30, which is attached radially to the measuring rod 32 and engages between the longitudinal guides of the electronic displacement sensor 34. Since the core (measuring rod 32) is guided axially in the inductive displacement sensor 34 without contact, no friction occurs.
Am unteren Ende der mehrkantförmigen Meßstange 32 ist ein zylindrischer Eindringkörper 49 befestigt, der zum Beispiel den Eindringsweg &khgr; zurücklegt, deren Endlage durch zwei Gegenmuttern 40 begrenzt wird. Die Ringmutter 38, die am unteren Ende des Innenzylinders 5 aufgeschraubt ist, dient als Gegenlager für die Druckfeder 18 und gleichzeitig als Führung für den Außenzylinder 12. Dabei ist eine im Innenzylinder 5 befestigte Bundbuchse 44 zur Minderung des Spiels und der Reibung durch Kugelkränze 42 auf der Meßstange 32 gelagert. Diese Meßstange ragt oben in eine obere Höhlung 53 einer Gewindebuchse 43 vor, die mit dem Kernaufnehmer 46 fest verbunden ist.A cylindrical penetration body 49 is attached to the lower end of the polygonal measuring rod 32, which travels, for example, the penetration path x, the end position of which is limited by two lock nuts 40. The ring nut 38, which is screwed onto the lower end of the inner cylinder 5, serves as a counter bearing for the compression spring 18 and at the same time as a guide for the outer cylinder 12. A collar bushing 44 attached to the inner cylinder 5 is mounted on the measuring rod 32 to reduce the play and friction by means of ball races 42. This measuring rod projects into an upper cavity 53 of a threaded bushing 43, which is firmly connected to the core holder 46.
Nach Fig.l und 2 ist die Elektronik in einem kastenförmiges Gehäuse 16 untergebracht, das auch wenigstens eine auswech-According to Fig. 1 and 2, the electronics are housed in a box-shaped housing 16, which also contains at least one replaceable
»Oft I»Often I
seibare und aufladbare Batterie 14 aufnimmt und für unterschiedliche Verwendungen umschaltbar ausgelegt ist,holds a removable and rechargeable battery 14 and is designed to be switchable for different uses,
Im oberen Feld des Kopfstückes 45 der Prüfstempeleinheit 1 ist das Hauptanwendungsgebiet mit "Shore" oder "Shore A/D" der dort genannten Steuerung angegeben.In the upper field of the head piece 45 of the test stamp unit 1 the main application area is indicated with "Shore" or "Shore A/D" of the control system mentioned there.
Der Anpreßdruck nach DIN 53 505 für Shore A 12,5 N bsw für Shore D 50 N wird durch eine integrierte, speziell abgestimmte Druckfeder 18 gewährleistet. Diese für den jeweiligen Meßbereich bestimmte Feder überträgt die oben angeführten Kräfte auf den Außenzylinder 12.The contact pressure according to DIN 53 505 for Shore A 12.5 N or for Shore D 50 N is ensured by an integrated, specially coordinated compression spring 18. This spring, which is intended for the respective measuring range, transfers the forces listed above to the outer cylinder 12.
Die Prüfstempeleinheit 1 wird mit der Stützscheibe 65 planparallel im rechten Winkel 63 auf das Prüfgut aufgesetzt.The test stamp unit 1 is placed with the support disk 65 plane-parallel at a right angle 63 on the test object.
Beim Anpressen der Prüfstempeleinheit 1 auf den Prüfling 7 wirkt zuerst das Meßgerät mit der Meßfläche 21 auf den Prüfling 7. Beim Erreichen der vorgegebenen Anpreßkraft wird der Außenzylinder 12 so weit auf den Prüfling 7 aufgedrückt, daß dabei die Anpreßkraft von 12,5 N bzw 50 N automatisch erreicht wird.When the test stamp unit 1 is pressed onto the test piece 7, the measuring device first acts on the test piece 7 with the measuring surface 21. When the specified contact pressure is reached, the outer cylinder 12 is pressed onto the test piece 7 so far that the contact pressure of 12.5 N or 50 N is automatically reached.
Auch die Tasten des Vierer-Tastenfeldes 11 und deren Funktionen sind auf den zugehörigen Tasten angegeben.The keys of the four-key pad 11 and their functions are also indicated on the corresponding keys.
Gegenüber bekannten Meßverfahren bringt die Erfindung folgende Vorteile:Compared to known measuring methods, the invention offers the following advantages:
Der Anpreßdruck bleibt in engen Grenzen konstant und kann vom Bediener nicht beeinflußt werden, sondern wird durch die Druckfeder 18 erreicht.The contact pressure remains constant within narrow limits and cannot be influenced by the operator, but is achieved by the compression spring 18.
Genaueste Meßwerte, und dadurch eine sehr gut reproduzierbare Meßwerteraittlung, werden somit auch bei Handmessung erzielt. The most precise measurements, and therefore very reproducible measurement results, are thus also achieved with manual measurements.
Durch die Beseitigung der bisher bestehenden Unsicherheitsfaktoren bei normaler Handmessung ist das Gerät so bedienerfreundlich, daß der Meßvorgang wesentlich vereinfacht und hierdurch eine schnelle Meßfolge ermöglicht wird.By eliminating the previously existing uncertainty factors in normal manual measurements, the device is so user-friendly that the measuring process is significantly simplified and thereby a rapid measurement sequence is enabled.
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