DE2751095B1

DE2751095B1 - Haertepruefgeraet nach Shore

Info

Publication number: DE2751095B1
Application number: DE19772751095
Authority: DE
Inventors: Werner Doll; Paul Ing Muelsch; Burkhard Dipl-Ing Schnell; Karl-Heinz Ing Steiner
Original assignee: Zwick GmbH and Co
Current assignee: Zwick GmbH and Co
Priority date: 1977-11-16
Filing date: 1977-11-16
Publication date: 1979-03-29
Also published as: DE2751095C2

Description

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung durch die Kombination der folgenden Merkmale gelöst: a) einen Steuerzähler, der nur die Vorwärtszählimpulse erfaßt und jedesmal nach Erreichen eines vorgegebenen Zählerendwertes das Zeitglied in den Anfangszustand zurückstellt, wobei dieser Zählerendwert im Vergleich mit der dem Meßweg entsprechenden Gesamtzahl von Vorwärtszählimpulsen sehr klein ist, b) der Ablauf der durch das Zeitglied bestimmten Zeitspanne wird durch die Startbewegung des Winkelinkrementringes zu Beginn des Meßvorganges und nach jeder Rückstellung des Zeitgliedes durch den Steuerzähler selbsttätig ausgelöst, c) der Steuerzähler ist vom vollendeten Ablauf dieser Zeitspanne an für den Rest des Meßvorganges blockiert.
Der durch die Erfindung erreichte technische Fortschritt besteht im wesentlichen darin, daß bei dem erfindungsgemäßen Härteprüfgerät der Zeitpunkt für den Beginn der Anpreßdauer bis zur Meßwertermittlung aus dem zeitlichen Auftreten der Vorwärts- und Rückwärtszählimpule selbst abgeleitet und ebenso wie die Anpreßdauer selbst sehr genau bestimmt wird. Beim Ansetzen des Härteprüfgerätes an die Probe werden nämlich Vorwärtszählimpulse so schnell aufeinander folgen, daß der Steuerzähler seinen Zählerendwert immer wieder erreicht, bevor die Zeitspanne im jeweils zuvor zurückgestellten Zeitglied abgelaufen ist. Die Rückstellungen des Zeitgliedes folgen daher so schnell aufeinander, daß die Zeitspanne während dieser Phase des Meßvorganges nicht vollständig ablaufen kann. Erst wenn das Prüfgerät an die Probe angelegt ist und daher Vorwärtszählimpulse, wenn überhaupt noch, so nur in so geringer Anzahl aufeinanderfolgen, daß der Endwert des Steuerzählers innerhalb dieser Zeitspanne nicht mehr erreicht wird, unterbleibt auch die Rückstellung des Zeitgliedes und die Zeitspanne kann in ihrer vollen Länge mit dem Ergebnis ablaufen, daß der Meßweg des Eindringkörpers für den Augenblick dieses Ablaufes erfaßt und der Steuerzähler blockiert wird. Dann beispielsweise noch entstehene Vorwärtszählimpulse können somit nicht mehr das Zeitglied über den Steuerzähler beeinflussen.
Eine Weiterbildung der im Anspruch 1 angegebenen Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Verküpfungsglieder UND-Verknüpfungsglieder sind, deren einer Eingang von den Vorwärts- bzw. Rückwärtszählimpulsen und deren jeweils zweiter Eingang vom Zeitglied durch ein Ausgangssignal derart beaufschlagt ist, daß die Vorwärts- und die Rückwärtszählimpulse erst nach Ablauf der durch das Zeitglied bestimmten Zeitspanne über die Verknüpfungsglieder in den Vorwärts- bzw. Rückwärtszähleingang des Meßwertzählers gelangen. Das hat den Vorteil, daß die Meßwertbildung erst durch die Impulszählung nach dem Ablauf der Zeitspanne und endgültig bis zum vollendeten Abnehmen des Prüfgerätes von der Probe erfolgt, dagegen die beim Ansetzen des Prüfgerätes an die Probe bis zur satten planparallelen Anlage und während des Ablaufes der der Anpreßdauer entsprechenden Zeitspanne entstehenden Vorwärts- und auch Rückwärtszählimpulse für die Meßwertbildung unberücksichtigt bleiben.
Zweckmäßig ist das Zeitglied ein von einem Zeittaktgeber einstellbarer Frequenz gesteuerter weiterer Zähler, dessen im Vergleich zum Steuerzähler sehr viel höherer Zählerendwert entsprechend der im Zeitglied ablaufenden Zeitspanne gewählt ist, und der außer durch den Steuerzähler auch durch ein in der Anfangsstellung des Winkelinkrementringes entstehendes Nullstellungssignal rückstellbar ist.
Im folgenden wird die Erfindung an einem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel näher erläutert; die einzige Figur zeigt in schematischer Darstellung den grundsätzlichen Aufbau eines Härteprüfgerätes nach der Erfindung.
In der Zeichnung sind allgemein bei 1 die für das Verständnis der Erfindung wichtige Teile des mechanischen Aufbaus des Härteprüfgerätes angedeutet. Im einzelnen besitzt das Gerät an seinem im übrigen nicht dargestellten Gehäuse eine Anlagefläche 2 für die ebenfalls nicht dargestellte Probe. Die Anlagefläche 2 wird von einem an seinem vorderen Ende den Eindringkörper 3 bildenden Stößel 4 durchgriffen, der längsverschieblich im Prüfgerät geführt ist und unter dem Druck einer bei 5 angedeuteten Feder steht. Der Stößel 4 steht über ein bei 6 angedeutetes Getriebe mit einer um die Achse 7 drehbar gelagerten Scheibe 8 in Verbindung, die sich entsprechend der Verstellung des Stößels 4 verdreht. Die Scheibe 8 trägt einen Markierungsring 9 mit einer lediglich bei 10 angedeuteten Winkelinkrementmarkierung. Normalerweise, d. h.
ohne an die Fläche 2 angelegte Probe, steht der Stößel 4 mit dem Eindringkörper 3 um ein bestimmtes, in der Zeichnung nicht dargestelltes Maß über die Fläche 2 vor. In dieser Ausgangsstellung befindet sich eine Nullpunktmarkierung 11 gegenüber einem Lesekopf 12, der auf die Nullpunktmarkierung 11 anspricht und dementsprechend in seinem Ausgang 13 ein Nullpunktsignal erzeugt. Wird das Gerät mit seiner Fläche 2 gegen eine Probe angesetzt, wird der Stößel 4 beispielsweise in die in der Zeichnung wiedergegebene Stellung zurückgedrückt, wobei der Eindringkörper 3 entsprechend der Härte des Probenwerkstoffes in die Probe eindringt. Mit der Verstellung des Stößels 4 ist eine Verdrehung des Markierungsringes 9 verbunden, so daß eine der Winkeldrehung des Ringes 9 entsprechende Anzahl von Winkelinkrementmarkierungen 10 an einer weiteren Leseeinrichtung 14 vorbeiläuft, wobei di e die Winkelinkrementmarkierungen 10 entsprechend der Drehung des Winkelinkrementringes 9 Vorwärts- und Rückwärtszählimpulse in der Leseeinrichtung 14 erzeugen. Die Leseeinrichtung 14 kann beispielsweise aus zwei bei 15 angedeuteten Lichtschranken bestehen, von welchen je nach Drehrichtung des Winkelinkrementringes 9 die eine oder die andere zuerst auf jeweils dieselbe Winkelinkrementmarkierung anspricht, so daß die Winkelinkrementimpulse beider Lichtschranken 15 in der aus der Zeichnung bei 16a, 16b ersichtlichen Weise zeitlich gegeneinander verschoben sind, je nach dem sich der Winkelinkrementring 9 vorwärts in Richtung des Pfeiles 17 oder rückwärts dreht. Im ersten Falle werden die beiden gegeneinander verschobenen Impulsfolgen 16a zu Vorwärtszählimpulsen, im zweiten Fall die zwei Impulsfolgen 16b zu Rückwärtszählimpulsen in im einzelnen nicht interessierender und daher nicht dargestellter Weise verarbeitet.
Diese Vorwärts- und Rückwärtszählimpulse werden über je ein Verknüpfungsglied 18a, 18b einem vorwärts und rückwärts zählenden Meßwertzähler 19 zugeführt, dessen Zählsumme in einer Digitalanzeige 20 erscheint.
Ferner ist ein allgemein mit 21 bezeichnetes Zeitglied vorhanden, daß die beiden Verknüpfungsglieder 18a, 18b über die Leitung 22 derart beaufschlagt, daß im Meßwertzähler 19 die Zählimpulse nur entsprechend demjenigen Meßweg des Eindringkörpers 3 summiert werden, wie er nach Ablauf einer durch das Zeitglied 21 bestimmten und nach Maßgabe der Anpreßdauer gewählten Zeitspanne tatsächlich besteht. Ferner ist ein Steuerzähler 23 vorgesehen, der nur die Vorwärtszählimpulse erfaßt und jedesmal nach Erreichen eines vorgegebenen Zählerendwertes über die Leitung 24 das Zeitglied 21 in den Anfangszustand zurückstellt Dieser Zählerendwert ist im Vergleich mit der dem Meßweg des Eindringkörpers 3 entsprechenden Gesamtzahl von Vorwärtszählimpulen sehr klein, beispielsweise gleich 8, so daß mit jedem achten Vorwärtszählimpuls im Ausgang des Zählers 23 ein das Zeitglied 21 in den Anfangszustand zurücksteilendes Signal erscheint Der Ablauf der durch das Zeitglied 21 bestimmten Zeitspanne beginnt erstmals durch die Startbewegung des Winkelinkrementringes 9 zu Beginn des Meßvorganges durch das dann verschwindende Nullstellungssignal des Lesegerätes 12, dessen Signal in der Nullstellung des Prüfgerätes über die Leitung 25 das Zeitglied 21 in seinem Anfangszustand hält Im übrigen wird der Ablauf der durch das Zeitglied 21 bestimmten Zeitspanne nach jeder Rückstellung des Zeitgliedes 21 durch den Steuerzähler 23 erneut selbsttätig ausgelöst Daher kann die der Anpreßdauer entsprechende Zeitspanne nur dann vollständig ablaufen, wenn währenddessen weniger Vorwärtsimpulse entstehen, als dem Zählerendwert des Steuerzählers 23 entspricht Ist dies der Fall und vollendet sich also der Ablauf der Zeitspanne im Zeitglied 21, entsteht im Ausgang 26 des Zeitgliedes 2 ein die Verknüpfungsglieder beaufschlagendes Signal, das gleichzeitig den Steuerzähler 23 für den Rest des Meßvorganges blockiert Die Verknüpfungsglieder 18a, 18b sind im Ausführungsbeispiel UND-Verknüpfungsglieder, deren einer Eingang 27 von den Vorwärts- bzw. Rückwärtszählimpulsen und deren jeweils zweiter Eingang 28 von dem bereits erwähnten Ausgangssignal des Zeitgliedes 21 derart beaufschlagt ist, daß die Vorwärts- und die Rückwärtszählimpulse erst nach Ablauf der durch das Zeitglied 21 bestimmten Zeitspanne über die Verknüpfungsglieder 18a, isb in den Vorwärtszähleingang 29 und den Rückwärtszähleingang 30 des Meßwertzählers 19 gelangen Das Zeitglied 21 selbst ist im Ausführungsbeispiel ein von einem Zeittaktgeber 31 einstellbarer Frequenz gesteuerter weiterer Zähler 32, dessen im Vergleich zum Steuerzähler 23 sehr viel höherer Zählerendwert, beispielsweise 4000, entsprechend der im Zeitglied 21 ablaufenden Zeitspanne gewählt ist. Der Zähler 32 ist über den Rückstelleingang 32,1 seitens des Steuerzählers 23 in den Anfangszustand zurückstellbar, beginnt aber dann sofort wieder erneut zu zählen, oder der Zähler 32 kann durch den Rückstelleingang 32,2 im Anfangszustand gehalten werden, während der Zeittaktgeber 31 ständig läuft Wird das Prüfgerät 1 an die nicht dargestellte Probe angesetzt, so entsteht zunächst eine große, im einzelnen dem Drehwinkel des Winkelinkrementringes 9 entsprechende Anzahl von Vorwärtszählimpulsen, deren Folge selbstverständlich auch bei beispielsweise nicht zügiges Ansetzen durch Rückwärtszählimpulse unterbrochen werden kann. Außerdem löst der Statt des Winkelinkrementringes 9 den Zeitzähler 32 aus, der, gesteuert durch den Zeittaktgeber 31, zu zählen beginnt Ehe jedoch der in ihm entsprechend der gewünschten Zeitspanne vorgegebene Zählerendwert von beispielsweise 4000 erreicht wird und das Ausgangssignal im Zählerausgang 26 entstehen kann, wird der Zähler 32 durch die Ausgangssignale des Steuerzählers 23 wegen dessen geringen Zählerendwertes von beispielsweise nur 8 immer wieder in den Anfangszustand zurückgestellt Das hat zur Folge, daß die Vorwärts- und Rückwärts zählimpulse nicht über die UND-Verknüpfungsglieder 18a, 18b im Meßwertzähler 19 zur Zählung gelangen.
Erst wenn das Prüfgerät 1 mit seiner Fläche 2 der nicht dargestellten Probe satt anliegt, also nur noch geringfügige weitere Verstellungen des Eindringkörpers 3, des Stößels 4 und des Winkelinkrementringes 9 erfolgen, kann im Zeitzähler 32 der Zählerendwert erreicht werden, weil dem Steuerzähler 23 entweder keine oder innerhalb der Zeitspanne weniger als seinem Zählerendwert entsprechende, im Ausfuhrungsbeispiel also weniger als acht Vorwärtszählimpulse zugeführt werden. Das dann im Ausgang 26 des Zeitzählers 32 entstehende Signal schafft einerseits die Voraussetzung dafür, daß von diesem Zeitpunkt an die Vorwärts- und Rflckwärtszählimpulse über die UND-Verknupfungsglieder 18a, 18b im Meßwertzähler zur Meßwertbildung aufsummiert werden können, zum anderen verriegelt es den Steuerzahler 23, so daß die dann noch entstehenden Vorwärtszählimpulse nicht mehr zu einer Rückstellung des Zeitzãhlers 32 führen können Der Meßwert ergibt sich also aus denjenigen Vorwärts- und Rückwärtszählimpulsen, die nach Ablauf der Zeitspanne des Zeitzählers 32 und beim Abnehmen des Prüfgerätes von der Probe, also beim Zurücklaufen des Winkelinkrementringes 9 und des Stößels 4 in ihre Nullstellung entstehen Das dann in der Nullstellung wieder durch das Lesegerät 12 erzeugte Nullstellungssignal stellt Ober den Eingang 32,2 den Zeitzähler 32 in den Anfangszustand zurück und hebt dadurch gleichzeitig die Sperrung des Steuerzählers 23 auf.
Härteprüfgeräte der beschriebenen Art können auch zur Härtemessung an Garnspulen, Schokolade, Würsten und dergleichen abgewandelt werden.

Claims

Patentansprüche: 1. Härteprüfgerät nach Shore, insbes. zur Härtemessung an elastomeren oder ähnlichen Werkstoffen mit einem Eindringkörper und Anzeige seines Meßweges nach vorgegebener Anpreßdauer an die Probe, bestehend aus einem vom Eindringkörper entsprechend seinem Meßweg verdrehbaren Markierungsring mit einer Winkelinkrementmarkierung, einer auf die Winkelinkrementmarkierung ansprechenden und entsprechend der Drehung des Winkelinkrementringes Vorwärts- und Rückwärtszählimpulse erzeugenden Leseeinrichtung, einem vorwärts und rückwärts zählenden Meßwertzähler, dem die Vorwärts- und die Rückwärtszählimpulse über je ein Verknüpfungsglied zugeführt werden, und aus einem Zeitglied, das die beiden Verknüpfungsglieder derart beaufschlagt daß im Meßwertzähler die Zählimpulse nur entsprechend dem nach Ablauf einer durch das Zeitglied bestimmten, nach Maßgabe der Anpreßdauer gewählten Zeitspanne bestehenden Meßweg summiert werden, g e k e n n -z e i c h n e t d u r c h die Kombination folgender Merkmale: a) einen Steuerzähler (23), der nur die Vorwärtszählimpulse erfaßt und jedesmal nach Erreichen eines vorgegebenen Zählerendwertes das Zeitglied (21) in den Anfangszustand zurückstellt, wobei dieser Zählerendwert im Vergleich mit der dem Meßweg entsprechenden Gesamtzahl von Vorwärtszählimpulsen sehr klein ist, b) der Ablauf der durch das Zeitglied (21) bestimmten Zeitspanne wird durch die Startbewegung des Winkelinkrementringes (9) zu Beginn des Meßvorganges und nach jeder Rückstellung des Zeitgliedes (21) durch den Steuerzähler (23) selbsttätig ausgelöst, c) der Steuerzähler (23) ist vom vollendeten Ablauf dieser Zeitspanne an für den Rest des Meßvorganges blockiert.
2. Härteprüfgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verknüpfungsglieder (18a, 18b) UND-Verknüpfungsglieder sind, deren einer Eingang von den Vorwärts- bzw. Rückwärtszählimpulsen und deren jeweils zweiter Eingang vom Zeitglied (21) durch ein Ausgangssignal derart beaufschlagt ist, daß die Vorwärts- und die Rückwärtszählimpulse erst nach Ablauf der durch das Zeitglied (21) bestimmten Zeitspanne über die Verknüpfungsglieder (usa. 18bl in den Vorwärts-bzw. Rückwärtszähleingang (29, 30) des Meßwertzählers (19) gelangen.
3. Härteprüfgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Zeitglied (21) ein von einem Zeittaktgeber (31) einstellbarer Frequenz gesteuerter Zähler (32) ist, dessen im Vergleich zum Steuerzähler (23) sehr viel höherer Zählerendwert entsprechend der im Zeitglied (21) ablaufenden Zeitspanne gewählt ist, und der außer durch den Steuerzähler (23) auch durch ein in der Anfangsstellung des Winkelinkrementringes (9) entstehendes Nullstellungssignal rückstellbar ist Die Erfindung betrifft ein Härteprüfgerät nach Shore, insbes zur Härtemessung an elastomeren oder ähnlichen Werkstoffen mit einem Eindringkörper und Anzeige seines Meßweges nach vorgegebener Anpreßdauer an die Probe, bestehend aus einem vom Eindringkörper entsprechend seinem Meßweg verdrehbaren Markierungsring mit einer Winkelinkrementmarkierung, einer auf die Winkelinkementmarkierung ansprechenden und entsprechend der Drehung des Winkelinkrementringes Vorwärts- und Rückwärtszählimpulse erzeugenden Leseeinrichtung, einem vorwärts und rückwärts zählenden Meßwertzähler, dem die Vorwärts- und die Rückwärtszählimpulse über je ein Verknüpfungsglied zugeführt werden, und aus einem Zeitglied, das die beiden Verknüpfungsglieder derart beaufschlagt, daß im Meßwertzähler die Zählimpulse nur entsprechend dem nach Ablauf einer durch das Zeitglied bestimmten, nach Maßgabe der Anpreßdauer gewählten Zeitspanne bestehenden Meßweg summiert werden.

Die Erfassung des Meßweges des Eindringkörpers erst nach vorgegebener Anpreßdauer an die Probe, in der Regel drei Sekunden nach der Berührung zwischen der Auflagefläche des Gerätes und der Probe, soll vorhandenen Fließeigenschaften des Probenwerkstoffes Rechnung tragen. Bei aus der Praxis bekannten Meßvorrichtungen wird daher das Härteprüfgerät in einen Meßstand eingespannt, der ein planparalleles Andrücken des Prüfgerätes an die Probe mit einer vorgegebenen Kraft gestattet und einen Endschalter aufweist, der im Augenblick der Berührung zwischen der Auflagefläche des Prüfgerätes und der Probe den Ablauf der der Anpreßdauer entsprechenden Zeitspanne im Zeitglied auslöst, so daß sowohl der Zeitpunkt der Auslösung dieser Zeitspanne als auch die Zeitspanne selbst genau festliegen und reproduzierbar sind. -Nachteilig bei diesen bekannten Härteprüfgeräten ist die Tatsache, daß ihr Ansetzen an die Probe von Hand, also unter Verzicht auf einen Meßstand, Schwierigkeiten bereiten und zu erheblichen Meßfehlern führen kann, weil der Zeitpunkt, an welchem der Meßweg des Eindringkörpers an sich ermittelt werden müßte, nicht mit ausreichender Genauigkeit und Zuverlässigkeit festgestellt und eingehalten werden kann. Das ist einerseits in der Messung der der Anpreßdauer entsprechenden Zeitspanne selbst, beispielsweise mittels einer Stoppuhr oder dergl aber vor allem auch darin begründet, daß der Zeitpunkt von dem aus diese Zeitspanne zu messen ist, nur sehr unsicher und mit entsprechend großem Fehler bestimmt werden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Härteprüfgerät der eingangs genannten Art so auszubilden, daß es auch beim Ansetzen an die Probe von Hand, also ohne Einspannung in einen Meßstand, eine exakte und reproduzierbare Festlegung des für die Ermittlung des Meßweges des Eindringkörpers maßgebenden Zeitpunktes ermöglicht, so daß für den zu diesem Zeitpunkt bestehenden, die Härte der Probe beschreibenden Meßweg des Eindringkörpers entsprechend genaue Meßwerte erhalten werden.