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Dokumentenidentifikation DE3737461A1 18.05.1989
Titel Führungsvorrichtung für einen Prüfkörper eines Härtemessgeräts
Anmelder Helmut Fischer GmbH & Co Institut für Elektronik und Meßtechnik, 7032 Sindelfingen, DE
Erfinder Fischer, Helmut, 7032 Sindelfingen, DE
Vertreter Kinkelin, U., Dipl.-Ing., Pat.-Anw., 7032 Sindelfingen
DE-Anmeldedatum 05.11.1987
DE-Aktenzeichen 3737461
Offenlegungstag 18.05.1989
Veröffentlichungstag im Patentblatt 18.05.1989
IPC-Hauptklasse G01N 3/02
IPC-Nebenklasse G01N 3/40   
Zusammenfassung Bei einem Härtemeßgerät wird die Stabvorrichtung 62 mit dem Prüfkörper mittels einer aus Blattfedern 42, 51 gebildeten Parallelogrammaufhängung an einem Lagerbock 17 angelenkt. Damit setzt der Prüfkörper in exakter Lage auf das Meßobjekt auf und Fehler durch mechanische Reibung werden vermieden. Zur Härtemessung in der Nähe der Oberfläche hoher Genauigkeit.

Beschreibung[de]

Eine solche Vorrichtung ist aus der deutschen Offenlegungsschrift P 34 08 554.8 (US-Patent 46 71 104, englisches Patent 21 55 639, japanische Offenlegungsschrift 75 655/84) bekannt. Gemäß Fig. 1 ist dort ein Prüfkörper 67 vorgesehen, von dem aus senkrecht nach oben eine erste Stabvorrichtung geht, die in eine zweite waagerechte Stabvorrichtung 37 übergeht. Es spielt hier die geometrische Mittenachse 21 eine Rolle. Die zweite Stabvorrichtung 37 ist an einer Lagervorrichtung in Gestalt des Rotors einer Drehmagnetvorrichtung 31 befestigt. Nachteilig hieran ist folgendes:



  • a) Das Lager des Drehmagnets hat Reibung.
  • b) Zwar macht man die zweite Stabvorrichtung 37 vergleichsweise lang, was man jedoch wegen Massenproblemen und des Problems der Verwendbarkeit als Handgerät bald Grenzen findet; trotzdem ändert sich bei einer Drehung gemäß dem Pfeil 39 die Richtung der ersten Stabvorrichtung relativ zur geometrischen Mittenachse 21, so daß die dem Drehmagnet 31 nähere Flanke des Prüfkörpers 67 dorthin gedrückt wird. Die erste Stabvorrichtung sollte jedoch in der geometrischen Mittenachse 21 bleiben oder sich lediglich translatorisch parallel verschieben, und dann nur um einen Betrag, der meßtechnisch vernachlässigt werden kann.
  • c) Härtemessung kann man als ein Verfahren bezeichnen, das Meßergebnisse daraus ableitet, wie sich ein Material unter Krafteinwirkung verhält. Wegen der genannten Eigenschaften ist es jedoch bei der bekannten Vorrichtung nicht in diesem Maße möglich, das Tiefen-Profil der Härte aufzunehmen. Die Härte interessiert insbesondere ganz in der Nähe der Oberfläche und hierzu ist die bekannte Vorrichtung nicht feinfühlig genug.


Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung anzugeben, die nach wie vor in den Abmessungen eines Handgeräts gebaut werden kann, jedoch die oben genannten Nachteile vermeidet.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die aus dem kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs ersichtlichen Merkmale gelöst. Durch eine solche Konstruktion ist die Reibung eliminiert. Die geometrische Mittenachse des Prüfkörpers bleibt stets parallel zur geometrischen Mittenachse. Der seitliche Versatz zwischen dem Augenblick des Aufsetzens auf der Oberfläche des zu prüfenden Stoffs bis zu der höchsten, stufenförmig aufgebrachten Kraft ist in der Praxis kleiner als 1 nm und damit vernachlässigbar. Das System ist insofern ideal, als es ohne die natürlich notwendige Bedämpfung für praktische Zwecke für sich selbst gesehen praktisch unbedämpft ist, was man daran erkennen kann, daß es nach einem Anstoßen sehr lange nachschwingt. Man kann eine Reproduzierbarkeit von 0,1 Milli-Newton bis 1 Newton erzielen. Blattfedern in einer Breiten-Größenordnung von 1 cm sind in der schweren Richtung so steif, daß die erste Stabvorrichtung seitlich unversetzt bleibt, so daß der Prüfkörper auch bei inhomogenem Material senkrecht in die Oberfläche eindringt und nicht seitlich abgleitet.

Durch die Merkmale des Anspruchs 2 vermeidet man den Knackfrosch-Effekt, der bei Blattfedern vorkommen kann. Zum Beispiel wäre dies der Fall, wenn man sie stanzen würde, da dann stellenweise zumindest ein Stanzgrat entsteht. Die Blattfedern müssen platt eben sein und auf ihrer ganzen Breite homogene Eigenschaften haben. Auch beim Schneiden mit Scheren würden die Schnittränder zu inhomogenen Eigenschaften führen. Es ist jedoch nicht notwendig, daß die Blattfedern nach Faserlage des Mikrogefüges ausgerichtet werden.

Blattfedern, die die Forderung des Anspruchs 2 besonders ideal erfüllen, sind im Anspruch 3 angegeben. Man ätzt dabei nicht die Oberfläche der Blattfedern, sondern nur ihre Umfangsränder.

Durch die Merkmale des Anspruchs 4 erreicht man, daß die Einspannstellen ideal sind, und daß man die Blattfeder nicht etwa anlöten muß oder punktschweißen muß, was in ihr Spannungen verursachen würde. Man erreicht eine in dieser Richtung spannungslose Klemmung und erreicht, daß die Parallelitätsbedingungen für die erste Stabvorrichtung bei allen Auslenkungen erhalten bleiben.

Durch die Merkmale des Anspruchs 5 erreicht man Blattfedern, die die notwendigen Federeigenschaften mit sich bringen, jedoch nicht korrodieren oder sich in sonstiger Weise verändern. Da die Blattfedern - weil sie dünn sind - eine verhältnismäßig große Oberfläche haben, würden Umwelteinflüsse die Eigenschaften der Blattfedern im Laufe der Zeit ändern.

Blattfedern nach den Merkmalen des Anspruchs 6 sind darüber hinaus unempfindlich gegenüber elektrischen und magnetischen Feldern und eignen sich deshalb hervorragend, weil eine messende Person ja oft gar nicht weiß, ob sie in einem elektrischen und/oder magnetischen Feld mißt.

Durch die Merkmale des Anspruchs 7 kommt man zu Vorrichtungen mit Abmessungen, die als Handgerät verwendbar sind und trotzdem hochgenau arbeiten.

Durch die Merkmale des Anspruchs 8 erreicht man in der Seitenrichtung praktisch starre Blattfedern, die in ihrer leichten Richtung trotzdem ohne das Aufbringen zu starker Kräfte biegbar sind.

Durch die Merkmale des Anspruchs 9 erreicht man, daß in diesem Bereich die Blattfedern ebenfalls spannungsfrei bleiben, der Bereich der ersten Stabvorrichtung jedoch sowohl leicht, als auch starr bleibt.

Durch die Merkmale des Anspruchs 10 erreicht man, daß das Röhrchen geradlinig bleiben kann. Ein geknickter Verlauf würde seine Eigenschaften beeinflussen, beziehungsweise müßte es massiver ausgeführt sein.

Durch die Merkmale des Anspruchs 11 erreicht man, daß die Kraft auf die Stabvorrichtung ausgeübt werden kann. Diese direkte Kraftauswirkung ist wesentlich günstiger als eine mittelbare Kraftauswirkung, zum Beispiel über weitere Stabvorrichtungen oder auf die Blattfedern.

Durch die Merkmale des Anspruchs 12 erreicht man, daß man ein Meßgerät mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung in jeder räumlichen Lage verwenden kann, da die erfindungsgemäße Vorrichtung ohne Rücksicht auf die räumliche Lage ohne Betätigung der Krafterzeugungsvorrichtung immer die gleiche Ausgangslage einnimmt.

Durch die Merkmale des Anspruchs 13 wird dem System wenig Masse zugefügt. Es kann das Gegengewicht ausgezeichnet tragen und die Ankopplung der dritten Stabvorrichtung an die erste Stabvorrichtung (Röhrchen) ist optimal.

Durch die Merkmale des Anspruchs 14 kann man den auch bei den andern Blattfedern verwendeten Federtyp verwenden, erhält eine scharnierartige Anbindung, die jedoch trotzdem reibungsfrei ist.

Durch die Merkmale des Anspruchs 15 wird auch das Schwenkgelenk reibungsfrei und hat eine solche Gestalt, daß die Wirkungen der Blattfedern nach Anspruch 1 nicht verloren gehen, daß die Parallelität, die Reproduzierbarkeit und der weite Meßbereich erhalten bleiben.

Die Merkmale des Anspruchs 16 kommen der Tatsache entgegen, daß die Vorrichtung meistens mit dem Prüfkörper nach unten benutzt werden wird.

Durch die Merkmale des Anspruchs 17 bleibt der Lagerbock einstellbar und hat im Betrieb trotzdem eine starre Lage relativ zu einem Gehäuse desjenigen Geräts, indem die Vorrichtung verwendet wird.

Durch die Merkmale des Anspruchs 18 werden die Koaxialitätsbedingungen weiterhin verbessert und man nützt den Innenraum des Röhrchens für eine geschützte Lage der Sonde, als auch des Meßpols.

Die Erfindung wird nunmehr an Hand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels beschrieben. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 die Seitenansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung, teilweise explodiert,

Fig. 2 eine Ansicht gemäß dem Pfeil 2 in Fig. 1,

Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie 33 in Fig. 1,

Fig. 4 einen Schnitt längs der Linie 44 in Fig. 1,

Fig. 5 einen Schnitt längs der Linie 55 in Fig. 1,

Fig. 6 eine Ansicht einer als Schwenkgelenk dienenden Blattfeder,

Fig. 7 eine Ansicht gemäß dem Pfeil 7 in Fig. 6, teilweise abgebrochen zur Verdeutlichung der Wirkung der Blattfeder nach Fig. 6,

Fig. 8 einen Schnitt durch den rechten unteren Bereich des rechts in Fig. 1 gezeichneten Röhrchens,

Fig. 9 eine perspektivische Gesamtansicht eines Handgeräts, teilweise geöffnet.

Am Boden 11 eines in Fig. 9 dargestellten Härtemeßgerätes ist eine Tragplatte 12 angeschraubt auf der starr ein Ständer 13 befestigt ist, der quadratischen Querschnitt hat und dessen eine Kante 14 in Fig. 1 nach vorne schaut. Von der Stirnseite her ist ein Gewindesackloch 16 eingebracht. Entsprechend dem Quadrat-Querschnitt des Ständers 13 ist in einen metallischen Lagerbock 17 von dessen vorderer Seite her eine dreieckig-prismatische Führung 18 eingebracht, die eine Längsausnehmung 19 (Fig. 3) schneidet, weshalb man in Fig. 1 die Schnittlinien 21 sieht. Ein Klemmblock 22 ist auf der gemäß Fig. 1 vorderen Seite des Lagerbocks 17 mit Schrauben 23 angeschraubt und hat eine zur Führung 18 komplementäre Ausnehmung, so daß der quadratische Querschnitt des Ständers 13 aufgenommen werden kann und beim Anziehen der Schrauben 23 nahezu vollständig umfaßt und der Höhe nach nicht mehr verschieblich festgeklemmt werden kann. Der Lagerbock 17 umfaßt eine obere Klemmplatte 24, die eine Durchgangsbohrung fluchtend mit dem Gewindesackloch 16 hat. Diese Durchgangsbohrung wird vom Gewindeschaft einer Schraube 26 durchquert, die in das Gewindesackloch 16 eingeschraubt ist. Zwischen der Unterseite der Klemmplatte 24 und der oberen Stirnfläche des Ständers 13 ist ein Tellerfederpacket 27 gespannt. Bei gelösten Schrauben 23 bewegt sich der Lagerbock 17 am Ständer 13 nach unten und bei umgekehrter Drehrichtung der Schraube 26 nach oben. Für das Tellerfederpaket 27 und die Schraube 26 hat die Klemmplatte 24 einen gemäß Fig. 3 nach links gerichteten Vorsprung 28, der über die gemäß Fig. 3 linke ebene Fläche 29 hinausgeht. Nahe der Fläche 29 und der zu ihr parallelen ebenen Fläche 31des Lagerbocks 27 hat die Klemmplatte 24 vier Durchgangsbohrungen für vier Schrauben 32, die in einen das Kernstück des Lagerbocks 17 bildenden Korpus 33 eingeschraubt sind, der gemäß Fig. 3 die Gestalt eines gedrungenen H hat. Die Klemmplatte 24 hat einen über ihre ebene Unterseite 34 stets senkrecht zu einer geometrischen Längsachse 38 eines später noch zu besprechenden Röhrchens 40. Die Seitenflanken 39 des Vorsprungs 36 verlaufen parallel zueinander und in der Ansicht der Fig. 3 senkrecht. Gemäß Fig. 3 komplementär zu dieser Gestaltung hat der Korpus 33 eine breite und flache Nut 41, die mittig zur geometrischen Längsachse 38 ist und ebenfalls senkrecht zu dieser. Zwischen der Unterseite 37 und dem Boden der Nut 41 ist der gemäß Fig. 1 linke Bereich einer ersten Blattfeder 42 gespannt, die aus Beryllium/Kupfer ist. Die 1:1 Zeichnung von Fig. 1 läßt das vordere Ende 43 der Blattfeder 42 erkennen. Das hintere Ende 44 fluchtet mit der Rückseite des Lagerbocks 17, so daß eine etwa 3 cm lange Einspannstelle entsteht, die im Verhältnis zur Gesamtlänge der Blattfeder 42 von 88,5 mm recht lang ist. Der Austritt 46 der Blattfeder 42 aus dem Lagerbock 17 liegt definiert in der gemäß Fig. 1 rechten, ebenen Seite 47, die parallel zur geometrischen Längsachse 38 verläuft. Am Austritt 48 ist der Vorsprung 36 und der Boden der Nut 41 scharfkantig, so daß ein definierter Austritt 46 eine definierte Einspannung und ein definierter Abstand zur geometrischen Längsachse 38 entsteht. Die Blattfeder 42 ist 0,1 mm dick, weshalb man sie in der Ansicht von Fig. 3, die ebenfalls eine 1:1 Darstellung ist, nicht sehen kann. Sie ist 12 mm breit und die Nut 41 ist nur wenig breiter, so daß sie die Blattfeder 42 ohne Verspannung aufnehmen kann. Wie Fig. 3 zeigt, ist die Unterseite 37 und der Boden der Nut 41 senkrecht zur geometrischen Längsachse 38.

Unter die Unterseite des Korpus 33 ist eine Klemmplatte 48 geschraubt, die bis auf den Vorsprung 28 der Klemmplatte 24 gleicht, jedoch etwas dünner als diese ist. Mit ihrer Hilfe und einer entgegengesetzt zur Nut 41 gerichteten Nut 49 wird eine gleiche zweite Blattfeder 51 gehalten. Da die Umstände hinsichtlich der Blattfeder 42 genau beschrieben worden sind, brauchen sie hier nicht wiederholt zu werden. Es sei lediglich darauf hingewiesen, daß auch diese Nut 49 senkrecht zur geometrischen Längsachse 38 verlaufen muß und die Austrittstelle 52 den gleichen Abstand zur geometrischen Längsachse 38 hat. Auch die Blattfeder 51 ist aus Cu Be 2 und 0,1 mm dick. Auch die andern Abmessungen stimmen völlig überein. Die Blattfedern 42, 51 sind platt eben und ohne jede Eigenspannung, die von ungeeigneten Bearbeitungsverfahren oder auch von Ausbeulungen herrühren könnten. Die Homogenität der Eigenschaften ist auch in Bezug auf Kräfte von 0,1 bis 0,01 Milli-Newton vorhanden.

Die Blattfeder 42 hat in ihrem freien Endbereich ein kreisrundes Loch 53 von 6 mm Durchmesser. Auch dieses ist spannungsfrei an den Rändern durch Ätzen entstanden. Das Loch 53 liegt sowohl koaxial zur geometrischen Längsachse 38 als auch genau in der Mittellinie 54 der Blattfeder 42. Wegen letzterem entsteht keine Kippneigung. Mit genau der gleichen Geometrie hat die Blattfeder 51 ein Loch 56.

Das Röhrchen 40 besteht aus einer Titan/Aluminium-Legierung, so daß es sowohl leicht als auch steif ist. Es ist aus dem vollen heraus spanabhebend hergestellt. Sein Außendurchmesser entspricht dem Durchmesser der Löcher 53, 56. Im Ruhezustand (Nullage) liegt das Röhrchen 40 exakt koaxial zur geometrischen Längsachse 38. Oben hat es ein Außengewinde 57. Die Befestigung des Röhrchens 40 im Loch 53 erfolgt sowohl durch ein von oben aufgeschobenes Ringchen 58 als auch ein von unten hergeschobenes Ringchen 59. Diese separaten Ringchen sind durch einen kaltabbindenden Klebstoff mit dem Röhrchen 40 verklebt. Im unteren Bereich auf der Höhe der Oberseite der Blattfeder 51 hat das Röhrchen 40 einen kreiszylindrischen Bund 61, dessen Unterseite vom rechten Endbereich der Blattfeder 42 exakt den gleichen Abstand hat, wie der Abstand zwischen dem Austritt 46 und 52. Unterhalb des Bunds 61 durchquert das Röhrchen 40 das Loch 56 und ragt noch ein wenig darunter, so daß es in eine koaxiale Hülse 62 hineinpaßt. An den oberen Bereich dieser Hülse 62 und den Bund 61 wurde etwas kaltabbindender Klebstoff gegeben. "Kalt" heißt hier natürlich eine Temperatur, die das Gefüge der Blattfedern nicht verändert. Die Hülse 62 faßt ganz unten einen den Prüfkörper bildenden Diamanten 63 und auf das Außengewinde 57 ist koaxial ein elektromotorischer Antrieb 63 aufgeschraubt. Diese Konfiguration würde ausreichen, wenn man sicher ist, daß die geometrische Längsachse 38 beim Messen immer zum Erdmittelpunkt zeigt. Um jedoch in beliebiger Lage messen zu können sind noch weitere Vorkehrungen getroffen: Eine Blattfeder 64 ist in Fig. 6, Maßstab 2:1, dargestellt. Sie ist 14 mm breit, 25 mm hoch, ebenfalls aus Cu Be 2 hergestellt, 0,1 mm dick und hat seine Form spannungsfrei durch Ätzen erhalten. Sie ist in Ruhelage völlig eben. Ihre Mittenebene 66 liegt auch zugleich in der geometrischen Längsachse 38 und der Mittellinie 54. Zur Mittenebene 66 ist sie symmetrisch. Ihre in der Zeichnungsebene von Fig. 6 liegende Ebene ist parallel zur geometrischen Längsachse 38. Die in ihrem Umriß rechteckige Blattfeder 64 hat eine auf dem Kopf stehende U-förmige mittensymmetrische Ausnehmung 67. Darüber ist ein breiter Klemmbereich 68 mit Positionierloch 69 vorgesehen, von dem aus zu beiden Seiten zwei schmale Arme 71, 72 nach unten gehen. Von diesen ist durch die Längsschenkel des U eine Mittenzunge 73 abgegrenzt, die unten durch einen Quersteg 74 in die Arme 71, 72 übergeht. Soweit die Ecken der Ausnehmung 67 im Betrieb mit Spannung beaufschlagt werden können, ist dort ein Radius von 0,75 mm vorgesehen. Die Blattfeder 64 ist in der Längsausnehmung 19 durch eine Klemmplatte 76 in senkrechter Richtung hängend spannungs- und verwölbungsfrei festgeklemmt, wobei die Klemmkraft durch zwei Schrauben 77 aufgebracht wird. Das Positionierloch 96 wird von einem Positionierzapfen durchquert, der fest mit dem Korpus 33 verbunden ist. Wie aus Fig. 6 ersichtlich ist, laufen die Begrenzungsränder der Blattfeder 64 - soweit sie senkrecht verlaufen - parallel zur geometrischen Längsachse 38 und senkrecht zu dieser, sofern sie waagerecht verlaufen. In der Mittenzunge 73 ist mittig ein kreisrundes Loch 78 eingeätzt, dessen Mittenachse die geometrische Längsachse 38 schneidet. Die Radien 79 liegen wesentlich tiefer als die Unterkante des Lochs 78 und haben von der Unterkante einen minimalen Abstand von etwa 2 mm, so daß die Mittenzunge 73 gemäß Fig. 7 sich ungefähr senkrecht stehend nach links bewegen kann, wenn eine Kraft am Loch 78 eine gemäß Fig. 7 nach links gerichtete Kraft ausübt. Die Arme 71, 72 verlaufen dann schwach S-förmig. Diese Kraft kann durch ein zweites Röhrchen 81 aufgebracht werden, das das Loch 78 durchquert und dort in der oben erwähnten Klebetechnik starr festgeklebt ist. Das Röhrchen ist aus Gewichts- und Steifigkeitsgründen ebenfalls aus einer Aluminium/Titan-Legierung und dünnwandig. Sein Außendurchmesser ist 5 mm, es ist etwa 11,5 cm lang. Sein gemäß Fig. 1 rechter Endbereich hat einen kurzen Querschlitz 82, der exakt in der Ebene der Blattfedern 42, 51 liegt, das heißt, senkrecht zur geometrischen Längsachse 38. Eine im Vergleich zu den Blattfedern 42, 51 kurze aber ebenso breite und aus den gleichen Materialien bestehende, in Ruhelage spannungsfreie und in ihrem Umriß geätzte Blattfeder 83 hat gemäß Fig. 5 etwa in seinem Mittenbereich zwei tiefe, seitliche Buchten 84, zwischen denen etwa ein Viertel der Blattfederbreite stehen bleibt. Links davon bleibt eine Finne 86 stehen, die in den Schlitz 92 spannungsfrei eingeklebt ist. Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, hat das rechte Ende des Röhrchens 81 einen geringen Abstand von etwa 8 mm von der geometrischen Längsachse 38. Die Blattfeder 83 steht exakt senkrecht zur geometrischen Längsachse 38 und hat ein Loch 87 entsprechend und vollständig fluchtend mit den Löchern 53, 56. Im Umfangsbereich des Lochs 87 ist mit Hilfe der gleichen Technik von Ringchen oder mit dem Röhrchen 40 einstückigem Gegenflansch eine Verklebung vorgenommen.

Das Röhrchen 81 hat links ein Außengewinde 88 auf das ein Gegengewicht 89 mit einer Kontermutter 91 geschraubt ist. Ferner befindet sich auf dem Außengewinde 88 eine Scheibe 92, für eine elektrische Dämpfungsvorrichtung, deren Funktion hier nicht interessiert. Mit dem Gegengewicht 89 macht man einen solchen feinen Gewichtsausgleich, daß bei der in Fig. 1 dargestellten Konfiguration die Blattfedern 42, 51, 83 nicht durchgebogen sind.

Gemäß Fig. 8, die ja in einem darstellenden Maßstab 10:1 zeigt, sieht man oben das im Durchmesser 6 mm messende Röhrchen 40. Die Befestigung der Hülse 62 geschieht durch kaltabbindenden Klebstoff, in der Reihenfolge: Bund 61, an dem die Blattfeder 51 von unten anliegt, die obere koaxiale kreiszylindrische Stirnfläche 93 der aus Aluminium bestehenden Hülse 62 und das überlappende Einfahren des untersten Bereichs des Röhrchens 40 in eine obere koaxiale Bohrung 93 einer weiter nach unten reichenden Stufenbohrung. Gemäß Fig. 8 von links her und gemäß Fig. 1 von rechts her hat die Hülse 62 in der stehenbleibenden Wand ein großes Loch 94, in das ein gehäusefester Arm 96 ragt, in dem elektrische Leitungen 97 verlegt sind, die zu einem Sondenkopf 98 führen, der mit der Sonde 77 aus der eingangs erwähnten Offenlegungschrift vergleichbar ist. Im Spulenraum 99, der koaxial zur geometrischen Längsachse 38 ist, befindet sich - wie angedeutet - eine Spule 101. Der Boden 102 der Bohrung 93 liegt erheblich tiefer als die Unterseite der Spule 101. Aus ihm ragt ein Meßpol 103 nach oben, der aus Al Cu Mg Pb F 38 besteht. Seine Stirnfläche 104 ist feinbearbeitet und steht senkrecht zur geometrischen Längsachse 33. Sein Zapfen 106 steckt fest in einer Bohrung 107 eines rotationssymmetrischen Diamantträgers 108. Seine Hülse 109 steckt in einer koaxialen Fortsetzungsbohrung 111, die der Kopf des Meßpols 103 nicht berührt. Im Bereich unterhalb des Endes der Bohrung 107 ragt der Diamantträger 108 mit einem balligen Wulst 112 nach außen. Der Wulst 112 sitzt in einer flachen, in die untere Stirnfläche 113 der Hülse 62 mündenden kreiszylindrischen Bohrung 114. Diese hat in ihrer Wand unterhalb der dicksten Stelle 116 des Wulsts 112 eine Innenumfangsnut 117, die senkrecht zur geometrischen Längsachse 38 verläuft und in der ein Sprengring 118 sitzt, der in seiner mehr der entspannten Lage näheren Lage mindestens teilweise in die Bohrung 114 ragt, aber in seiner vollständig entspannten Lage nicht weiter hineinragt, als diejenige Ecke 119, die der Umfang des Wulsts 112 mit einer kreisringförmigen Schulter 21 bildet, die senkrecht zur geometrischen Längsachse 38 steht und die nach innen zu den Übergang zur Umfangsfläche der Hülse 109 bildet. Diese Schulter 121 liegt am Boden 122 der Bohrung 114 an und zwar sehr definiert und wird in dieser Lage auch sicher durch den Sprengring 118 gehalten der noch unter Spannung steht und - da er über die dickste Stelle 118 gerutscht ist - versucht, den Wulst 112 und damit den ganzen Diamantträger 108 nach oben zu drängen.

Im Gehäuseboden 11 befindet sich der aus Fig. 8 ersichtliche Einsatz 124, der eine Zentralbohrung 126 hat, durch den die Fassung 127 eines Diamants 128 treten kann. Die Fassung 127 ist über einen Zylinder 129 einstückig mit dem Wulst 112. Der Einsatz 124 hat auch einen Topf 131, der nach oben offen ist, Bewegungen in ungewollter Richtung verhindert und so den unteren Bereich der Hülse 62 samt Diamantträger 108 schützt. Diese Konstruktion gestattet, in unmittelbarer Nachbarschaft des Diamanten 128 koaxial zu messen und gestattet eine einfache, aber reproduzierbare, Auswechselbarkeit des Diamantträgers 108. Die Stirnfläche 104 macht nahezu unmittelbar (praktisch gesehen absolut unmittelbar) die Bewegungen des Diamanten 128 und seiner Spitze mit. Die Stirnfläche 104 entspricht der nach unten weisenden Fläche des Teils 74 aus der eingangs genannten deutschen Offenlegungsschrift.

In Fig. 9 erkennt man die Anordnung der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Die Spindel 132 und die Blattfeder 133 entsprechen der Spindel 104 und der Blattfeder 96 aus der deutschen Offenlegungsschrift. Auf einer Platine 134 ist notwendige Elektronik untergebracht.

Wenn der Meßpol 103 aus Aluminium ist, gibt es keine kräftemäßige Rückwirkung zwischen ihm und der Spule 101. Macht man ihn aber bevorzugt ganz oder zumindest im oberen Bereich aus Ferrit, so erhält man eine wesentlich bessere Empfindlichkeit der Anzeige. Auch bei Ferrit konnte keine Rückwirkung gemessen werden.

Im Loch 78 liegt der Schwerpunkt aller auf das Röhrchen 81 wirkender Massen einschließlich seiner eigenen Masse.


Anspruch[de]
  1. 1. Vorrichtung zur Führung eines Prüfkörpers bei einem Härtemeßgerät mit einer ersten Stabvorrichtung, an deren einem Endbereich der Prüfkörper gehalten ist, wobei sich die geometrische Mittenachse der Stabvorrichtung durch die Mitte des Prüfkörpers hindurch erstreckt, mit einer zweiten Stabvorrichtung, die im wesentlichen senkrecht zur ersten Stabvorrichtung steht, deren einer Endbereich starr mit der ersten Stabvorrichtung verbunden ist und deren anderer Endbereich in Längsrichtung der zweiten Stabvorrichtung unbeweglich an einer Lagervorrichtung befestigt ist, wobei auch diese Lagervorrichtung in der Längsrichtung der zweiten Stabvorrichtung unbeweglich ist, gekennzeichnet durch folgende Merkmale
    1. a) Die Lagervorrichtung ist ein starrer, biegesteifer, in Meßstellung nicht beweglicher Lagerbock erheblicher Höhe, der sich parallel zur Mittenachse erstreckt.
    2. b) Die zweite Stabvorrichtung umfaßt zwei ebene, breite Blattfedern, die parallel zueinander in erheblichem Abstand zueinander angeordnet sind und deren leichte Richtung in der geometrischen Mittenachse liegt.
    3. c) Der eine Endbereich der Blattfedern ist starr am Lagerbock eingespannt.
    4. d) Der andere Endbereich der Blattfedern ist starr mit der ersten Stabvorrichtung verbunden, die sich mindestens über den Abstand der Blattfedern erstreckt.
    5. e) Die wirksame Länge der Blattfedern ist gleich.
  2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Blattfedern in ihrer Ruhelage frei von Spannungen sind.
  3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet daß die Umfangsform der Blattfedern geätzt ist.
  4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Blattfedern sich im Lagerbock platt eben fortsetzen und sind dort durch senkrecht zur Blattfederebene wirkende Klemmbacken festgeklemmt, die in komplementäre Widerlager passen, und daß die Übergangsstellen zwischen Klemmbereich und freiem Bereich parallel zur geometrischen Mittenachse liegen.
  5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Blattfedern aus Stahl vom Typ V2A gehärtet sind.
  6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Blattfedern aus Beryllium-Kupfer sind.
  7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Blattfedern im Bereich von 7-21 mm, vorzugsweise 12 mm ±20% breit sind und eine Dicke im Zehntel Millimeterbereich, vorzugsweise 0,1 mm + 100%-50% hat.
  8. 8. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Blattfedern eine wirksame Länge von 4-7 mal ihrer Breite haben.
  9. 9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Endbereiche der Blattfedern eine spannungsfreie Ausnehmung aufweisen, in der spannungsfrei ein Röhrchen gehalten ist, das koaxial zur geometrischen Längsachse verläuft, sehr leicht und sehr starr ist.
  10. 10. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am einen Endbereich der ersten Stabvorrichtung eine koaxiale Fassung für einen koaxialen Träger des Prüfkörpers vorgesehen ist.
  11. 11. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am anderen Endbereich der ersten Stabvorrichtung eine Krafterzeugungsvorrichtung angreift.
  12. 12. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß etwa im Mittenbereich zwischen den Blattfedern eine dritte Stabvorrichtung vorgesehen ist, die sich in Ruhelage parallel zu diesen erstreckt, daß ihr einer Endbereich mit der ersten Stabvorrichtung verbunden ist, daß ihr Mittenbereich im Lagerbock in einem Schwenkgelenk schwenkbar gelagert ist, und daß ihr anderer Endbereich ein Gegengewicht trägt, das die bewegliche Masse jenseits des Mittenbereichs kompensiert.
  13. 13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Stabvorrichtung ein biegesteifes, leichtes Röhrchen umfaßt, dessen eines Ende durch eine kurze, weiche Feder mit der ersten Stabvorrichtung verbunden ist.
  14. 14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die kurze Feder eine Blattfeder ist, die parallel zu den anderen Blattfedern liegt, und die eine tiefe Taille aufweist.
  15. 15. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Schwenkgelenk eine Blattfedervorrichtung ist, deren Ebene in Ruhelage (Nullage) senkrecht zur Längsachse der dritten Stabvorrichtung steht, und die eine U-förmige, mittensymmetrische Ausnehmung aufweist, wobei die dritte Stabvorrichtung die so gebildete Mittenzunge durchquert und die seitlich davon stehen bleibenden beiden Seitenstege mit ihrem Endbereich am Klemmbock eingespannt sind.
  16. 16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenstege hängend am Klemmbock eingespannt sind und der U-Innenlappen nach oben weist.
  17. 17. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Lagerbock starr an einem Ständer befestigt ist und nach Lösen von Klemmitteln auf und ab beweglich der Höhe nach justierbar ist.
  18. 18. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß im hohlen Röhrchen koaxial eine an sich bekannte Sonde vorgesehen ist, die durch ein Loch im Röhrchen in dieses ragt, und daß der Meßpol für die Sonde sich ebenfalls im Röhrchen befindet.
  19. 19. Vorrichtung nach Anspruch 18 dadurch gekennzeichnet daß der Meßpol aus Ferrit ist.
  20. 20. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine vorzugsweise aperiodische Dämpfung vorgesehen ist.






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