DEO0000806MA - - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

Tag der Anmeldung: 12. Juni 1942 Bekanntgemacht am 23. August 1956

DEUTSCHES PATENTAMT

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Bestimmen-der Härte kleiner Körper, z. B. von Gefügebestandteilen, nach dem Eindringverfahren. Bei diesem Verfahren wird ein federbelasteter Eindringkörper, z. B. eine Diamantspitze, in den zu prüfenden Körper/eingedrückt und die angewendete Kraft, sofern sie nicht von vornherein bekannt ist, gemessen. Ferner wird die Größe des Eindruckes gemessen, und zwar wegen seiner Kleinheit mittels eines Mikroskops.

Bei bekannten, auch als Mikrohärteprüfer bezeichneten Vorrichtungen dieser Art sind, soweit bei ihnen Eindringkörper und Mikroskopobjektive wechselweise vor das zu prüfende Objekt geschaltet werden, bisher kaum zu überwindende Schwierigkeiten dadurch entstanden, daß der notwendige Wechsel zwischen diesen beiden Teilen nicht mit der erforderlichen Genauigkeit durchgeführt werden konnte. Härteprüfungen an Gefügebestandteilen erfordern aber eine hohe Genauigkeit, unter so Umständen von weniger als I μ, wenn der mit dem Mikroskop eingestellte Teil nach dem Umschalten vom Eindringkörper (z. B. einer Diamantspitze nach Vickers) genau getroffen! werden soll. Die Ungenau/igkeit der üblichen Wechselvorrichtungen, z. B. von Wechselschlitten oder Revolvern, ist vermutlich bedingt durch die bisher für nötig gehaltene gute Passung der beweglichen Teile, wobei sich aber eine verhältnismäßig hohe Reibung ergibt, die durch Schmiermittel herabgesetzt werden

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muß. Reibung und Schmiermittel verhindern aber augenscheinlich die hier geforderte Genauigkeit der Einstellung. Die Anwendung von Kugelführungen vermindert den Fehler, beseitigt ihn aber nicht in ausreichendem Grade. Die auf dem angedeuteten Prinzip beruhenden Mikrohärteprüfer konnten deshalb für kleinste Gefügebestandteile bisher nicht angewendet werden. Diese Schwierigkeiten haben dazu geführt, daß bei einer anderen bekannten Ausführung der Eindringkörper in der Mitte der Frontlinse des Mikroskopobjektivs angebracht wurde, um das Umschalten überhaupt zu vermeiden. Diese Anordnung vermeidet, alle Schwierigkeiten, die sich aus der Ungenauigkeit der Schaltbewegung ergeben. Dafür treten aber, abgesehen von den hohen Herstellungskosten, Nachteile optischer Natur ein. Die Anordnung des Eindringkörpers in der optischen Achse des Systems verhindert die Mitwirkung des zentralen Aperturbereichs. Daraus ergeben sich störende Abbildungsmängel, so daß bei dieser Ausführungsart das Ausmessen des Eindrucks unter Umständen mit normalen Objektiven erfolgen muß, wenn eine Höchstgenauigkeit verlangt wird. Das erfordert aber wieder einen sehr umständlichen Wechselvorgang. Ein weiterer Nachteil dieser bekannten Ausführung liegt darin, daß wegen des Ausfalls des inneren Aperturbereichs die Gesamtapertur des Objektivs entsprechend erhöht werden muß. Das führt zu einer komplizierten Optik. Bei sehr kleinen Objekten ist aus dem erwähnten Grunde bei der genannten Ausführung ein Immersionsobjektiv erforderlich, obwohl die entsprechende Auflösung in vielen Fällen auch mit einem Trockensystem erreicht werden könnte, wenn der innere Aperturbereich nicht ausgeblendet würde.

Bei einer Ausführung gemäß der Erfindung ist ein Ersatz des eingebauten Objektivs durch ein an- I deres überflüssig, weil seine theoretische Leistung nicht durch Ausblenden eines inneren Aperturbereichs beeinträchtigt wird. Es können somit ganz normale optische Systeme Anwendung finden. Auch die Anwendung von Immersionssystemen ist nicht nötig. Bei der hier beschriebenen Ausführung findet wohl, wie bei älteren Konstruktionen, eine Verschiebung zwecks wechselweiser Einschaltung von Eindringkörper und Objektiv in die Gebrauchsstellung statt, doch sind durch die Ausbildung der Wechselelemente gemäß der Erfindung alle F'ehlerquellen weitgehend vermieden, die früher die Treffsicherheit beeinträchtigt haben.

Eindringkörper und Objektiv werden in einen Schlitten eingebaut, der erfindungsgemäß in seiner Führung merkliches Spiel hat. Die genaue Einstellung des Schlittens erfolgt nur durch die an den Enden der Verschiebungsstrecke vorgesehenen festen oder einstellbaren Anschläge. Schmiermittel werden deshalb nicht benötigt, weil die Reibung infolge des vorgesehenen Spiels auf einen Mindestwert herabgesetzt ist.

Einer der Anschläge kann erfindungsgemäß in eine am Schlitten vorzusehende Nut od. dgl. eingreifen, wodurch der Schlitten seitlich gesichert wird und zugleich ein Drehungszentrum für eine kreisförmige Einstellung des Schlittens mittels des zweiten einstellbaren Anschlags zu Justierzwecken gegeben ist. Die Anschlaggegenstücke am Schlitten können schräg ausgeführt sein, so daß durch den auf den Schlitten in der Verschiebungsrichtung wirkenden Anpreßdruck ein resultierender Druck nach unten erzeugt und dadurch der Schlitten gegen die Gleitfläche gepreßt wird. Der Schlitten wird weiter erfindungsgemäß mittels einer möglichst zentral angreifenden Vorrichtung verschoben, die in beiden Endstellungen den Schlitten· federnd gegen die Anschläge drückt. Auch hier wird durch entsprechende Ausbildung der Schaltvorrichtung ein resultierender Druck nach unten und dadurch eine sichere Auflage auf der Führungsfläche erreicht.

Da die Verschiebevorrichtung des Schlittens vorzugsweise in der Mitte desselben angreift, wird bei Anordnung von zwei Anschlägen in den Endstellungen erfindungsgemäß praktisch eine Dreipunkt·- einstellung erreicht.

Nach einem weiteren, dem letzten Merkmal der Erfindung ist der Eindringkörper unmittelbar in die Fassung des Meßobjektivs außerhalb des Strahlengangs derart eingebaut, daß ausschließlich die Objektivfassung den Träger des Eindringkörpers _go bildet.

In den Abbildungen ist eine beispielsweise Ausführungsform des Erfmdungsgegenstandes dargestellt. Es zeigt

Abb. ι einen Schnitt durch die Vorrichtung nach der Erfindung mit dem Objektiv in Arbeitsstellung,

Abb. 2 einen Schnitt gemäß Abb. 1 mit dem Druckdiamanten in Arbeitsstellung,"'

Abb. 3 einen Schnitt gemäß Linie A-B der Abb. 1, Abb. 4 einen Schnitt gemäß Linie C-D der Abb. 1,

Abb. 5 und 6 eine Darstellung der Gegenstücke der Anschläge und

Abb. 7 einen Schnitt gemäß Linie E-F der Abb. 3 mit Darstellung des ■Betrachtungsmikroskops.

Die Abb. 1 und 2 zeigen das zu prüfende Objekt i, das auf dem Tisch 2 angeordnet ist. Vor dem zu prüfenden Objekt befindet sich die Vorrichtung nach der Erfindung mit dem Druckdiamanten 3 und dem Objektiv 4, welch letztere nebeneinander angeordnet sind.

Die erwähnte Vorrichtung besteht aus zwei hauptsächlichen Teilen, die gegeneinander verschiebbar angeordnet sind, und zwar einem festen Unterteil und einem verschieblichen Oberteil. Der feste Unterteil besteht aus dem schwalbenschwanzförmigen Befestigungsstück 5, mit dem der Härteprüfer auf das Betrachtungsmikroskop aufgeschoben wird. An dem Stück 5 ist das Gehäuse 6 des festen Unterteils 'befestigt, an welch letzterem die Abdeckkappen 7 für die Anschläge 8, 9, 10 und 11 (Abb. 4) angeordnet sind. An der einen Gehäuseseite ist der Umschaltknopf 12 mit dem Betätigungshebel 13 (Abb. 3 und 4) und der Rückholfeder 14 angeordnet. Beim Betätigen des Knopfes 12 wird die. Welle 15 gedreht. An dem Ende der

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Welle 15 ist die Gabel 16 angeordnet. Der bewegliche Oberteil der Vorrichtung besteht aus einem Schlitten 17, an dem der Stift 18 befestigt ist, der in das offene Ende der Gabel 16 eingreift und so bei Betätigung des Knopfes 12 verschoben wird. An dem Schlitten 17 sind die beiden Torsionsstäbe 18 und 19 befestigt. Jeder dieser Stäbe trägt eine Gabel 20 bzw. 21. An den Gabeln ist unter Zwischenschaltung zweier Blattfedern 22 und 23 (Abb. ι und 4) der Druckkörper 24 befestigt, der den Druckdiamanten 3 und das Objektiv 4 trägt. Der bewegliche Oberteil wird durch das Gehäuse 25 abgedeckt. Weiterhin ist eine feststehende Meßteilung 26 und ein mit dem Druckkörper bewegliches Umlenkprisma 27 und ein Ableseobjektiv vorgesehen.

Die Funktion der Vorrichtung nach der Erfindung ergibt sich aus den Abb. 1 und 2. Steht der Schlitten 17 in der Stellung gemäß Abb. 1, so ist das Ojektiv 4 eingeschaltet, und der beleuchtende wie der abbildende Strahlenverlauf geht durch den Mikrohärteprüfer und dessen Objektiv 4 zum Präparat ι und auf dem gleichen Wege zurück. Wird dagegen der Schlitten in die Stellung gemäß Abb. 2 gebracht, so tritt der Druckdiamant 3 an die Stelle des Objektivs 4. Wird jetzt der Mikrohärteprüfer durch Betätigen des Feintriebes des Mikroskops gehoben, so wird damit der Druckdiamant 3 gegen das zu prüfende Objekt 1 gepreßt, wobei die Spitze des Diamanten 3 gerade dort in die Oberfläche des Objektes 1 eindringt, wo vorher die optische Achse des Objektivs 4 die Schliffebene des Präparates 1 durchsetzte. Die Kraft, mit der der Diamant 3 gegen das Objekt 1 gedrückt wird, wird dadurch gemessen, daß der Druckkörper 24, die beiden Gabeln 20 und 21 und die Torsionsstäbe 18 und 19 zusammen eine Torsionswaage bilden. Die Ablesung des Druckgewichtes, mit der der Diamant 3 gegen das Objekt 1 gedrückt wird, erfolgt an der

Ablesevorrichtung, die bei eingeschaltetem Diamant im Meßokular sichtbar ist. Diese Vorrichtung besteht aus der Meßteilung 26, dem Umlenkprisma 27 und dem Ableseobjektiv 28. Die Teilung 26 ist feststehend, während das Prisma 27 und das Objektiv 28 jede Bewegung des Druckkörpers 24 mitmachen. Wird der Druckkörper 24 beim Anpressen des Diamanten 3 an das Objekt 1 nach unten verschoben, so verschiebt sich auch das Ableseobjektiv 28 mit dem Umlenkprisma 27 gegenüber der Meßteilung 26. Diese Bewegung wird im Meßokular sichtbar und kann bei entsprechender Eichung der Meßteilung 26 unmittelbar in Gramm abgelesen werden. Der Wechsel zwischen dem Druckdiamanten 3 und dem Objektiv 4 wird durch eine Verschiebung des die Teile 3 und 4 tragenden Schlittens 17 bewirkt. Dieser Schlitten hat erfindungsgemäß seitlich reichliches Spiel. Die Verstellung des Schlittens erfolgt mittels des Knopfes 12 mit Betätigungshebel 13 über die Welle 15 und die Gabel 16, welch letztere an dem Stift 28 des Schlittens 17 angreift. An dem Knopf 12 ist eine Feder 14 angeordnet, die von einer Mittelstellung aus nach beiden Seiten wirkt, also den Schlitten in seinen beiden Endstellungen gegen eines der Anschlagpaare 8, 9 oder 10, 11 drückt. Die am Schlitten befindlichen Gegenanschläge 29, 30, 31 und 32 sind nach Abb. 5 und 6 so geformt, daß in den Anschlagstellungen stets ein resultierender Druck nach unten entsteht, wobei außerdem durch die mit Nuten versehenen Gegen- 7<> anschlage 29 und 31 eine bestimmte seitliche Lage des Schlittens gewährleistet wird. Die Anschläge 8, 9, 10, 11 sind einstellbar. Die Anschlagpaare 8, 29 und 10, 31 ergeben Drehungsmittelpunkte für eine gegebenenfalls notwendige seitliche Verstellung des Schlittens und damit der an ihm befestigten optischen Teile und des Eindringkörpers. Mittels des schwalbenschwanzförmigen Stückes 5 wird die Vorrichtung auf einen Opak-Uluminator aufgeschoben. Bei der Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes gemäß Abb. 7 ist ein Mikroskop vom Le Chatelier-Typus zugrunde gelegt.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Bestimmen der Härte kleiner Körper mit einem federbelasteten Eindringkörper, mit welcher außer der Größe des Eindrucks auch die Belastung mit optischen Mitteln gemessen wird und bei der die Achse des Eindringkörpers gegenüber der optischen Achse des für die Eindruckgrößenmessung bestimmten Objektivs merklich versetzt ist und der Eindringkörper sowie das Objektiv auf einem Schlitten angeordnet sind, der um den Versetzungsbetrag verschiebbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlittenführung derart ausgebildet ist, daß der in ihr gleitende Schlitten merkliches Spiel hat und daß zwecks Einstellung des Eindringkörpers und des Objektivs an den Enden der Verschiebungsstrecke _1Oo feste oder einstellbare Anschläge vorgesehen sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß einer der Anschläge in eine am Schlitten vorgesehene, als seitliche Sieherung dienende Nut od. dgl. eingreift und gleichzeitig den Drehpunkt für eine kreisförmige Einstellbewegung mittels des zweiten einstellbaren Anschlags ergibt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge- no kennzeichnet, daß an einer von den Anschlägen merklich entfernten Stelle eine von außen zu betätigende Verstellvorrichtung für den Schlitten vorgesehen ist, die nach beiden Seiten hin federnd wirkt und etwa in der Mitte zwischen je zwei Anschlägen angreift, so daß praktisch in beiden Anschlagstellungen eine Dreipunkteinstellung verwirklicht ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Eindringkörpej^ unmittelbar in die Fassung des Meßobjektivs außerhalb des Strahlengangs derart eingebaut ist, daß ausschließlich die Objektivfassung den Träger des Eindringkörpers bildet.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen