![Lastaufbringung](/static_processed/db6893f679122df0036833607c219634/emcotest_web_icon_lastaufbringung.png?{"image":"https://api.emcotest.com/static/Icons/EmcoTest_Web_Icon_Lastaufbringung.png","edits":{"resize":{"height":60,"fit":"inside"}},"outputFormat":{"format":"webp"}}){kind=icon}
Lastaufbringung
Wissenswertes zu den Varianten.
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Härteprüf-Technologien
Alles was Sie wissen sollten.Härte-Wissen
Härteprüf-Technologien
Hier finden Sie Wissenswertes zu den Varianten der Lastaufbringung, den Möglichkeiten der Messwertauswertung bei der Härteprüfung (Optisch vs. Tiefendifferenzmessung), der Elektronik eines Härteprüfers (PC, SPS) sowie Design-Themen von der CE-Konformität bis hin zu Ausstattungsvarianten (z.B. Handrad vs. Motorische Prüfkopfzustellung).
![Messauswertung](/static_processed/3ede41d650f65fe1fdf8514b376552fb/emcotest_web_icon_messwertauswertung.png?{"image":"https://api.emcotest.com/static/Icons/EmcoTest_Web_Icon_Messwertauswertung.png","edits":{"resize":{"height":60,"fit":"inside"}},"outputFormat":{"format":"webp"}}){kind=icon}
![Elektronik](/static_processed/70accbb2ad41b50b3b40a2142937b5a1/emcotest_web_icon_elektronik.png?{"image":"https://api.emcotest.com/static/Icons/EmcoTest_Web_Icon_Elektronik.png","edits":{"resize":{"height":60,"fit":"inside"}},"outputFormat":{"format":"webp"}}){kind=icon}
![Design](/static_processed/9ebf50101d6aea45475f90653ce961d1/emcotest_web_icon_design.png?{"image":"https://api.emcotest.com/static/Icons/EmcoTest_Web_Icon_Design.png","edits":{"resize":{"height":60,"fit":"inside"}},"outputFormat":{"format":"webp"}}){kind=icon}
Lastaufbringung
Totlast mit Gewichten
Totlast mit Gewichten
Bei Härteprüfmaschinen wurde früher die Prüfkraft durch Totlasten mittels Gewichte aufgebracht. Dabei wird die Prüfkraft über eine bestimmte Masse direkt auf das Prüfstück übertragen. Die Anpassung der Prüfkraft erfolgt in der Regel durch ein Hebelsystem oder durch das Austauschen der Gewichte.
Bei Tiefendifferenzmethoden wie der Rockwell-Härteprüfung wird die Vor- und Hauptkraft meist durch das Einkoppeln zusätzlicher Gewichte für die Hauptkraft erzeugt.
Totlastsysteme dieser Bauart sind häufig mit Dämpfungselementen ausgestattet, um die Prüfkräfte möglichst gleichmäßig und stoßfrei aufzubringen. Dennoch lässt sich ein Überschwingen der Prüfkraft konstruktionsbedingt nicht vollständig vermeiden. Zudem können Vibrationen und äußere Stöße das Messergebnis spürbar beeinflussen.
Totlast mit Federn
Totlast mit Federn
Bei einigen Härteprüfgeräten, insbesondere bei portablen Ausführungen, erfolgt die Aufbringung der Prüfkraft durch Totlasten mit Federpaketen. In diesem Fall wird die Prüfkraft nicht durch eine unmittelbar wirkende Masse, sondern über eine Feder erzeugt. Die Kraft bleibt dabei konstant und kann in der Regel nicht verändert werden. Der wesentliche Vorteil dieses Prinzips liegt in der geringeren Empfindlichkeit gegenüber Vibrationen im Vergleich zu Systemen, die mit direkt wirkenden Gewichten arbeiten.
Geschlossener Regelkreis
Geschlossener Regelkreis
Ein geschlossener Regelkreis hat die Aufgabe, eine physikalische Regelgröße (r) auf einen definierten Sollwert (s) einzustellen und diesen durch kontinuierliche Messung und Nachregelung des Istwertes (i) konstant zu halten. Dabei werden die Funktionen Messen, Vergleichen und Stellen fortlaufend ausgeführt.
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Totlast mit geschlossenem Regelkreis
Totlast mit geschlossenem Regelkreis
Bei der Kraftaufbringung durch Totlast in Kombination mit einem geschlossenen Regelkreis werden beide Techniken miteinander verbunden. Ein Teil der Prüfkraft wird dabei durch direkt wirkende Massen erzeugt, während der verbleibende Anteil über einen geschlossenen Regelkreis geregelt wird. Besonders bei sehr kleinen Prüfkräften kommen Totlasten zum Einsatz, um die geringen Toleranzgrenzen präzise und zuverlässig einhalten zu können.
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Messwertauswertung
Brinell SmartLight
Brinell SmartLight
Die Brinell-Härteprüfung ist schon immer eine Herausforderung bei weichen Metallen und schwierigen Oberflächen gewesen. Insbesondere bei weichen Materialen sind die Kanten aufgrund einer deutlichen Verformung (Aufwülstung) rund um den Eindruck nicht immer optimal zu erkennen.
Die von EMCO-TEST entwickelte Technologie SmartLight verbindet ein Objektiv mit „collimated light“. Bei dieser Beleuchtung werden durch ein Spiegelsystem parallel gerichtete Lichtstrahlen auf den Prüfeindruck geleitet. Dadurch trifft das Licht exakt von oben kommend auf den Prüfeindruck auf und verhindert eine Schattenbildung im Bereich der Aufwülstung. Die Kontur ist deutlich erkennbar und der Eindruck kann präzise ausgewertet werden. Die SmartLight Technologie ist fest im Objektiv integriert und benötigt keine weiteren Einstellungen durch den Bediener.
Optische Auswertung
Optische Auswertung
Bei den Härteprüfverfahren Brinell, Vickers und Knoop ist zur Ermittlung des Härtewertes eine optische Auswertung der Diagonalen des Härteprüfeindrucks notwendig.
Für die optische Auswertung des Eindrucks gibt es verschiedene Möglichkeiten:
- Auswertung mittels Messlupe
- Auswertung mittels Mattscheibe und Messschieber
- Auswertung mittels Kamerasystem – Stand der Technik
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Helligkeitsregelung
Helligkeitsregelung
Exakte Messergebnisse können nur auf eindeutig erkennbaren Prüfeindrücken mit optimalem Kontrast und besten Helligkeitsverhältnissen gewährleistet werden. Dabei ist wichtig, dass die Helligkeitsverhältnisse für alle Prüfoberflächen immer gleich bleiben. Um dies zu gewährleisten und keinen Einfluss auf das Messergebnis durch falsche Helligkeitseinstellungen zu nehmen, wird die Helligkeitsregelung vollautomatisch durch die integrierte Digitalkamera vorgenommen. Somit ist ein Bedienereinfluss vollkommen ausgeschlossen.
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Autofokus
Autofokus
Der Autofokus funktioniert auf zwei verschiedene Arten:
Beim Prinzip der direkten Kraftmessung registriert eine integrierte Wägezelle exakt, wann der Eindringkörper die Oberfläche berührt. Die optimale Fokussierebene wird dann aufgrund dieser Kraftmessung bereits während des Prüfablaufs erkannt.
Zudem wird bei Objektiven mit sehr hohen Vergrößerungen ein zusätzlicher Autofokus durch die Digitalkamera durchgeführt.
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Automatische Auswertung
Automatische Auswertung
Bei den Härteprüfmaschinen der Gegenwart ist eine automatische Auswertung von Härteeindrücken nicht mehr wegzudenken. Dadurch wird der Bedienereinfluss bei Härteprüfungen stark reduziert, und Ergebnisse werden besser vergleichbar.
Die automatische Auswertung eines Härteeindrucks bei Tiefenmessmethoden erfolgt durch den Tiefenmesstaster in Zusammenspiel mit der Härteprüfsoftware. Der Tiefenmesstaster ermittelt dabei während dem Eindringvorgang des Eindringkörpers einen Tiefendifferenzwert. Dieser wird sofort zur automatischen Berechnung des Härtewertes durch die Härteprüfsoftware herangezogen. Im Anschluss an den Eindringvorgang wird der ermittelte Härtewert am Display der Härteprüfmaschine angezeigt.
Hell-/Dunkelfeldbeleuchtung
Hell-/Dunkelfeldbeleuchtung
Bei der Brinell-Härteprüfung von Metallen tritt eine deutliche Verformung (Aufwülstung) rund um den Eindruck auf. Diese Verformung ist bei weichen Metallen stärker ausgeprägt als bei harten.
Dadurch können die Kanten des Eindrucks bei Verwendung der Hellfeldbeleuchtung nur schwer identifiziert und ausgewertet werden. Durch den Einsatz eines Ringlichts zur Dunkelfeldbeleuchtung ist es möglich, die Kanten des Eindrucks leichter zu identifizieren und auszuwerten.
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Kamerasystem
Kamerasystem
Bei modernen Härteprüfmaschinen wird für die Durchführung von optischen Härteprüfverfahren ein Kamerasystem eingesetzt. Dieses besteht in den meisten Fällen aus einer Digitalkamera mit 1,3 Megapixel, einer Beleuchtungsquelle sowie Objektiven mit verschiedenen Vergrößerungsfaktoren.
Das Kamerasystem wird dabei für zwei verschiedene Arbeitsvorgänge eingesetzt. Zum einen wird es für die Festlegung der Position der Härteprüfung verwendet. Zum anderen liegt die Hauptaufgabe des Kamerasystems bei der manuellen oder automatischen Auswertung der Härteprüfeindrücke. Um den Bedienereinfluss bei einer Härteprüfung so gering wie möglich zu halten, führt das Kamerasystem die Fokussierung, die Helligkeitsregelung sowie die Auswertung des Eindrucks vollautomatisch durch. Somit wird ein Maximum an Wiederholgenauigkeit garantiert.
Tiefendifferenzmessung
Tiefendifferenzmessung
Bei den Härteprüfverfahren Rockwell, Kunststoffprüfung, Kohlenstoffprüfung und modifizierte Brinellhärteprüfung mit Eindringtiefenmessung ist zur Ermittlung des Härtewertes eine Tiefendifferenzmessung notwendig. Dabei wird die Eindringtiefe gemessen, die durch den Eindringkörper entsteht. Dies wird bei modernen Härteprüfmaschinen mithilfe eines Tiefenmesstasters durchgeführt.
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Elektronik
Speicherprogrammierbare Steuerung (SPS)
Speicherprogrammierbare Steuerung (SPS)
Eine speicherprogrammierbare Steuerung (SPS, englisch: Programmable Logic Controller (PLC)) ist eine Komponente, die zur Steuerung oder Regelung einer Maschine oder Anlage eingesetzt und programmiert wird. Dabei finden diese Steuerungen in den unterschiedlichsten Branchen ihre Einsatzgebiete, z.B. zur Steuerung von vollautomatischen Produktionsanlagen, Spritzgussmaschinen und eben auch bei Härteprüfmaschinen.
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Embedded-PC
Embedded-PC
Unter einem Embedded-PC versteht man einen modular aufgebauten und kompakten Industrie-PC. Er ist ein eingebettetes System, dessen Rechnerarchitektur sich am Standard-PC orientiert. Bei diesem Computer werden nur Komponenten in das System eingefügt, die auch für die entsprechende Anwendung benötigt werden. Oft werden diese PCs wegen des geringeren Speicherplatzbedarfs ohne Festplatte (z. B. mit CF-Karte) eingesetzt. Embedded-PC finden Einsatz in Produkten der Automobilindustrie, Verkehrstechnik, Produktions- und Fertigungstechnik, Telekommunikation und mehr.
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Externen PC
Externen PC
Externen PC
Unter einem externen PC zur Ansteuerung einer Härteprüfmaschine versteht man einen handelsüblichen Standard-PC, welcher alle technischen Anforderungen (Schnittstellen, Speicherplatz, Rechenleistung usw.) für den Härteprüfer erfüllt. Der Standard-PC verfügt über ein Standardbetriebssystem (z. B. WIN 7, WIN 8), eventuell weitere Software sowie die Bediensoftware der Härteprüfmaschine.
Zur Bedienung werden beim externen PC die gängigen Eingabegeräte wie Maus und Tastatur und zur Anzeige ein Standardmonitor verwendet.
Vorwiegend werden externe PCs bei vollautomatischen Härteprüfmaschinen eingesetzt. Dies resultiert daraus, dass eine Vielzahl an sehr komplexen und aufwändigen Härteprüffunktionen umgesetzt werden muss und dafür hohe Speicherkapazitäten und Rechnerleistungen gefordert sind.
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Design
CE-Konformität/-Kennzeichnung
CE-Konformität/-Kennzeichnung
Härteprüfmaschinen unterliegen mehreren EU-Richtlinien und müssen demnach diese einhalten und mit einem CE-Kennzeichen versehen werden.
Das heißt, es wird überprüft, welchen Richtlinien das Produkt unterliegt und ob das Produkt die in den jeweiligen Richtlinien vorgegebenen Sicherheitsziele erreicht.
Dies wird durch eine Konformitätsbewertung (Risikoanalyse) vorgenommen, um die für die Maschine geltenden Sicherheits- und Gesundheitsschutzanforderungen zu ermitteln. Anschließend wird die Maschine unter Berücksichtigung der Ergebnisse der Risikoanalyse konstruiert und gebaut.
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Gussständer
Gussständer
Das Rückgrat jeder Härteprüfmaschine ist der Maschinenständer. Dieser muss für alle Prüfaufgaben robust und biegesteif ausgeführt sein (z. B. aus Aluminium- oder Grauguss), um absolut gleichbleibende Prüfvoraussetzungen über den gesamten Prüfkraftbereich garantieren zu können. Zusätzlich werden heutzutage Design und Modularität immer wichtiger und müssen somit auch beim Maschinenständer berücksichtigt werden.
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Handrad
Handrad
Viele Härteprüfmaschinen, die für einfache Prüfaufgaben, wie zum Beispiel Einzelmessungen, eingesetzt werden, verfügen über ein Handrad zur Probenzustellung.
Ein Handrad eignet sich besonders gut für kleine Prüfteile. Außerdem können die Prüfteile sehr schnell verspannt und wieder entspannt werden. Durch das Handrad und die damit verbundene manuelle Bedienung können solche Härteprüfer nur als Stand-Alone-Lösungen, ohne Integration in Produktionsanlagen, eingesetzt werden.
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Motorische Z-Achse
Motorische Z-Achse
Immer mehr Härteprüfmaschinen verfügen über eine motorische Z-Achse zur Prüfkopfzustellung mit anschließender Verspannung des Prüfteils.
Dank der motorisierten Prüfeinheit vergrößert sich somit der Prüfraum bei gleichbleibender Arbeitshöhe und kompakten Abmessungen. Die daraus resultierende Ergonomie für den Bediener ist ein wesentlicher Fortschritt in Sachen Arbeitsbedingungen. Außerdem eignen sich diese Härteprüfer hervorragend für große und schwere Prüfteile.
Durch die motorische Z-Achse können die Maschinen auch optimal in vollautomatische Produktionsanlagen integriert und somit für 100%-Prüfungen verwendet werden. Natürlich ist ein Einsatz als Stand-Alone-Lösung ebenso problemlos möglich.
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Motorischer Kreuzschlitten
Motorischer Kreuzschlitten
Um Verlaufsmessungen oder Messungen an vielen Prüfteilen durchführen zu können, ist eine vollautomatische Härteprüfmaschine mit einem motorischen Kreuzschlitten notwendig.
Dabei sind die wichtigsten technischen Faktoren der Kreuzschlitten, große Verfahrwege, hohe Geschwindigkeiten und ein Höchstmaß an Wiederhol- und Positioniergenauigkeit. Dies wird durch die hohen Auflösungen sowie nahezu umkehrspielfreie Spindeln garantiert.
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Härteprüf-Technologien
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Tiefendifferenzmessung
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Vickers Härteprüfung
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