DE202021100529U1

DE202021100529U1 - Interchangeable component module for a measuring device

Info

Publication number: DE202021100529U1
Application number: DE202021100529.7U
Authority: DE
Original assignee: Helmut Fischer GmbH and Co
Current assignee: Helmut Fischer GmbH and Co
Priority date: 2021-02-03
Filing date: 2021-02-03
Publication date: 2022-05-04
Anticipated expiration: 2031-02-04

Abstract

Auswechselbares Komponentenmodul (100) für eine Messvorrichtung (11),
- mit einer Trägerplatte (101), an welcher zumindest eine elektrische Komponente oder ein mit einer elektrischen Komponente (118) zusammenwirkender Gegenstand (14, 16) vorgesehen oder montiert ist, wobei diese zumindest eine elektrische Komponente (118) zumindest einer Versorgungsleitung (119) ansteuerbar ist und zumindest eine Datenleitung (120) zur Übertragung von erfassten Daten umfasst,
- mit zumindest einem Befestigungselement (106), durch welches die Trägerplatte (101) mit einer Montageplatte (104) der Messvorrichtung (11) verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet,
- dass die Trägerplatte (101) Komponenten (111, 112) einer Positioniereinrichtung (110) aufweist, die in komplementäre Komponenten (112, 111) der Positioniereinrichtung (110) an oder in die Montageplatte (104) einsetzbar sein und durch welche eine Ausrichtung der Trägerplatte (101) zur Montageplatte (104) vorgesehen ist, und
- dass die Trägerplatte (101) zumindest ein Steckverbindungselement (114) aufweist, welches Anschlüsse für die zumindest eine Versorgungsleitung (119) und zumindest eine Datenleitung (120) umfasst, wobei das zumindest eine Steckverbindungselement (114) in ein komplementäres Steckverbindungselement (116) an der Montageplatte (104) einsteckbar ist.

Exchangeable component module (100) for a measuring device (11),
- with a carrier plate (101) on which at least one electrical component or an object (14, 16) interacting with an electrical component (118) is provided or mounted, this at least one electrical component (118) having at least one supply line (119) can be controlled and comprises at least one data line (120) for the transmission of recorded data,
- with at least one fastening element (106) by which the carrier plate (101) can be connected to a mounting plate (104) of the measuring device (11), characterized in that
- that the carrier plate (101) has components (111, 112) of a positioning device (110), which can be inserted into complementary components (112, 111) of the positioning device (110) on or in the mounting plate (104) and through which an alignment of the Support plate (101) is provided for mounting plate (104), and
- that the carrier plate (101) has at least one plug-in connection element (114), which includes connections for the at least one supply line (119) and at least one data line (120), the at least one plug-in connection element (114) being connected to a complementary plug-in connection element (116). the mounting plate (104) can be inserted.

Description

Die Erfindung betrifft ein auswechselbares Komponentenmodul für eine Messvorrichtung, welche zum Prüfen von mechanischen und/oder physikalischen Eigenschaften von Oberflächen an Prüfkörpern oder Schichten auf den Prüfkörpern vorgesehen ist.The invention relates to an exchangeable component module for a measuring device which is intended for testing mechanical and/or physical properties of surfaces on test specimens or layers on the test specimens.

Aus der DE 699 17 780 T2 ist eine Messvorrichtung zur Messung der Kratzfestigkeit eines Films oder einer Beschichtung bekannt. Diese Messvorrichtung umfasst einen Ständer, an welchem eine Eindringkörperführung mit einem daran befestigbaren Eindringkörper vorgesehen ist. Des Weiteren ist ein Antrieb vorgesehen, um den Eindringkörper auf einen Prüfkörper entlang einer Z-Achse zuzubewegen. Dieser Eindringkörperantrieb umfasst zwei L-förmige Schenkel, die aufeinander zugerichtet sind und zwischen denen ein beweglicher Träger gelagert ist. Dieser bewegliche Träger ist zu den L-förmigen Schenkeln durch jeweils ein Paar von Membranfedern bewegbar gehalten. An dem Träger sind wiederum zwei L-förmige Schenkel vorgesehen, die wiederum einen Eindringkörperhalter aufnehmen, der zu den L-förmigen Schenkeln jeweils mit einem Paar von Membranfedern getragen ist. Diese Anordnung ist senkrecht zu einer Ebene der paarweise zueinander angeordneten und ausgerichteten Membranfedern elastisch und in weitere Raumrichtungen steif. Der Eindringkörperhalter weist somit einen einzigen Freiheitsgrad entlang der Z-Achse auf, in welcher der Eindringkörper senkrecht zur Oberfläche des Prüfkörpers auf den Prüfkörper zubewegt wird.From the DE 699 17 780 T2 a measuring device for measuring the scratch resistance of a film or a coating is known. This measuring device comprises a stand on which an indenter guide is provided with an indenter that can be fastened thereto. Furthermore, a drive is provided in order to move the indenter towards a test body along a Z-axis. This indenter drive comprises two L-shaped legs which face one another and between which a movable support is mounted. This movable support is movably held to the L-shaped legs by a pair of diaphragm springs. Two L-shaped legs are in turn provided on the carrier, which in turn receive an indenter holder, which is carried to the L-shaped legs with a pair of diaphragm springs. This arrangement is elastic perpendicularly to a plane of the diaphragm springs arranged and aligned in pairs with one another and rigid in other spatial directions. The indenter holder thus has a single degree of freedom along the Z-axis, in which the indenter is moved towards the test body perpendicular to the surface of the test body.

Solche Messvorrichtungen weisen den Nachteil auf, dass diese aufgrund der festen Anordnung des Eindringkörperhalters sowie deren festen Anordnung von Membranfedern nur für einen begrenzten Messbereich einsetzbar ist.Such measuring devices have the disadvantage that they can only be used for a limited measuring range due to the fixed arrangement of the indenter holder and their fixed arrangement of diaphragm springs.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein auswechselbares Komponentenmodul für eine Messvorrichtung zu schaffen, wodurch ein schneller Wechsel eines Komponentenmoduls für verschiedene Messbereiche oder Messaufgaben ermöglicht wird.The invention is based on the object of creating an exchangeable component module for a measuring device, as a result of which a quick change of a component module for different measuring ranges or measuring tasks is made possible.

Diese Aufgabe wird durch ein auswechselbares Komponentenmodul für eine Messvorrichtung gelöst, welches eine Trägerplatte umfasst, an der Komponenten einer Positioniereinrichtung vorgesehen sind, die in den komplementären Komponenten der Positioniereinrichtung an oder in einer Messvorrichtung vorgesehenen Montageplatte einsetzbar sind und durch welche eine Ausrichtung des Komponentenmoduls zur Montageplatte an der Messvorrichtung vorgesehen ist. Die Trägerplatte weist zumindest ein Steckverbindungselement auf, welches Anschlüsse für zumindest eine Versorgungsleitung und zumindest eine Datenleitung für eine elektrische Komponente im Komponentenmodul oder für eine mit einem Gegenstand verbundene elektrische Komponente im Komponentenmodul umfasst, das in einer an der Montageplatte vorgesehenes komplementäres Steckverbindungselement einsteckbar ist. Diese Ausgestaltung des auswechselbaren Komponentenmoduls für die Messvorrichtung weist den Vorteil auf, dass in schneller und einfacher Weise ein Wechseln des Komponentenmoduls möglich ist. Durch die Positioniereinrichtung kann eine einfache, sichere und lagerichtige Ausrichtung und/oder Kontaktierung des Komponentenmoduls zur Montageplatte der Messvorrichtung erfolgen. Durch die Ausgestaltung des Steckverbindungselementes an der Trägerplatte, welches mit komplementären Steckverbindungselementen an der Montageplatte einsteckbar ist, können Kabelverbindungen entfallen, die einen zeitintensiven Anschluss benötigen und zu Fehlern führen können. Zudem kann es zu weniger Problemen bei der elektromagnetischen Verträglichkeit kommen.This object is achieved by an exchangeable component module for a measuring device, which comprises a carrier plate on which components of a positioning device are provided, which can be used in the complementary components of the positioning device on or in a measuring device provided mounting plate and through which an alignment of the component module to the mounting plate is provided on the measuring device. The carrier plate has at least one plug-in connection element, which includes connections for at least one supply line and at least one data line for an electrical component in the component module or for an electrical component in the component module connected to an object, which can be plugged into a complementary plug-in connection element provided on the mounting plate. This configuration of the replaceable component module for the measuring device has the advantage that the component module can be changed quickly and easily. The positioning device allows the component module to be aligned and/or contacted to the mounting plate of the measuring device in a simple, reliable and correct position. The configuration of the plug-in connection element on the support plate, which can be plugged in with complementary plug-in connection elements on the mounting plate, eliminates the need for cable connections that require time-consuming connection and can lead to errors. In addition, there may be fewer problems with electromagnetic compatibility.

Das auswechselbare Komponentenmodul kann an jeglicher Art von Messvorrichtung vorgesehen sein, wie beispielsweise eine Messvorrichtung zur Durchführung von Scratch-Tests, eine Härtemessvorrichtung, aber auch an der Messvorrichtung in Form eines Mikroskops, bei dem verschiedene Optiken als Komponentenmodul ausgebildet sind.The replaceable component module can be provided on any type of measuring device, such as a measuring device for performing scratch tests, a hardness measuring device, but also on the measuring device in the form of a microscope, in which various optics are designed as a component module.

Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Positioniereinrichtung zumindest ein Element aufweist, welches in eine Positionieraufnahme einsetzbar ist. Diese Ausgestaltung ermöglicht eine exakte Positionierung der Trägerplatte zur Montageplatte, wodurch auch die Kontaktierung der Steckverbindungselemente erleichtert ist.Provision is preferably made for the positioning device to have at least one element which can be inserted into a positioning receptacle. This configuration enables the carrier plate to be positioned precisely relative to the mounting plate, which also makes it easier to make contact with the plug-in connection elements.

Insbesondere ist vorgesehen, dass das zumindest eine Positionierelement als ein Stift, insbesondere Zylinderstift oder Passstift, und die zumindest eine Positionieraufnahme als eine Bohrung, insbesondere eine Passbohrung oder Langlochbohrung, ausgebildet ist.In particular, it is provided that the at least one positioning element is designed as a pin, in particular a straight pin or dowel pin, and the at least one positioning receptacle is designed as a bore, in particular a dowel bore or slotted bore.

Des Weiteren kann bevorzugt vorgesehen sein, dass die Positioniereinrichtung zumindest ein Ausrichtelement umfasst, welches in eine Ausrichtaufnahme einsetzbar ist. Durch solche Ausrichtelemente können Fertigungstoleranzen ausgeglichen werden, um dennoch ein schnelles und einfaches Positionieren und Montieren der Trägerplatte an der Montageplatte zu ermöglichen.Furthermore, it can preferably be provided that the positioning device comprises at least one alignment element which can be inserted into an alignment receptacle. Manufacturing tolerances can be compensated for by means of such alignment elements, in order nevertheless to enable quick and simple positioning and mounting of the carrier plate on the mounting plate.

Insbesondere ist vorgesehen, dass das zumindest eine Ausrichtelement beispielsweise als ein exzentrischer Bolzen oder ein Bolzen mit einer Abflachung ausgebildet ist und die zumindest eine Ausrichtaufnahme durch eine Passbuchse ausgebildet ist. Bevorzugt ist ein Langloch in vertikaler Richtung in die Montageplatte eingebracht, in welche ein an der Trägerplatte vorgesehener Zylinderstift eingreift. Diese Anordnung kann auch vertauscht sein. Dies sind konstruktiv einfache Ausgestaltungen.In particular, it is provided that the at least one alignment element is designed, for example, as an eccentric bolt or a bolt with a flattened area and the at least one alignment receptacle is designed by a fitting bush that is. An elongated hole is preferably made in the vertical direction in the mounting plate, in which a cylinder pin provided on the support plate engages. This arrangement can also be reversed. These are structurally simple configurations.

Des Weiteren ist bevorzugt vorgesehen, dass an der Trägerplatte zumindest ein Positionierelement oder ein Positionieraufnahme vorgesehen ist, welche asymmetrisch zum Steckverbindungselement ausgerichtet ist. Dadurch wird eine zwangsweise Ausrichtung für eine korrekte Anbringung des auswechselbaren Komponentenmoduls an der Montageplatte sichergestellt. Bei einer verdrehten Ausrichtung ist eine Montage nicht möglich. Alternativ kann auch eine symmetrische Ausrichtung zum Steckverbindungselement vorgesehen sein, und vorzugsweise wird die zwangsweise Ausrichtung durch das Steckverbindungselement sichergestellt.Furthermore, it is preferably provided that at least one positioning element or a positioning receptacle is provided on the carrier plate, which is aligned asymmetrically to the plug-in connection element. This ensures positive alignment for proper attachment of the removable component module to the mounting plate. If the alignment is twisted, assembly is not possible. Alternatively, a symmetrical alignment to the plug-in connection element can also be provided, and the forced alignment is preferably ensured by the plug-in connection element.

Des Weiteren kann das Steckverbindungselement an der Trägerplatte außermittig zur Anschlussfläche positioniert sein. Auch dadurch wird eine korrekte Ausrichtung vor der Montage für eine mögliche Montage sichergestellt.Furthermore, the plug-in connection element can be positioned on the carrier plate eccentrically to the connection surface. This also ensures correct alignment prior to assembly for possible assembly.

Zur korrekten Ausrichtung der Anschlussfläche zur Montageplatte kann auch die Verwendung von Zylinderstiften mit unterschiedlich großem Durchmesser erfolgen. Diese können auch symmetrisch zum Steckverbindungselement ausgerichtet sein und ermöglichen dennoch eine gesicherte Ausrichtung.Cylindrical pins with different diameters can also be used to correctly align the connection surface with the mounting plate. These can also be aligned symmetrically to the plug-in connection element and still enable a secure alignment.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform des auswechselbaren Komponentenmoduls sieht vor, dass das Positionierelement der Positioniereinrichtung gegenüber einer Anschlussfläche an der Trägerplatte oder der Montageplatte mit einem Abstand A hervorsteht und das Steckverbindungselement derselben Anschlussfläche an der Trägerplatte oder der Montageplatte mit einem Abstand B hervorsteht, wobei der Abstand A größer als der Abstand B ist. Dies ermöglicht eine Erleichterung und Schutz des Steckverbindungselementes beim Zusammenbau. Zunächst werden dadurch die Positionierelemente in der Positionieraufnahme geführt, bevor die Steckverbindungselemente in Kontakt kommen.A further preferred embodiment of the interchangeable component module provides that the positioning element of the positioning device protrudes by a distance A relative to a connection surface on the carrier plate or the mounting plate and the plug-in connection element of the same connection surface on the carrier plate or the mounting plate protrudes by a distance B, with the distance A is greater than distance B. This enables facilitation and protection of the connector during assembly. First of all, the positioning elements are guided in the positioning receptacle before the plug-in connection elements come into contact.

Insbesondere ist vorgesehen, dass der Abstand A des Positionierelementes zur Anschlussfläche, an der das Positionierelement fixiert ist, einen Überstand aufweist, der ein Eingreifen und Führen des Positionierelementes in der Positionieraufnahme ermöglicht, bevor die Steckverbindungselemente in Kontakt miteinander kommen. Insbesondere ist vorgesehen, dass ein als Stecker oder als Buchse ausgebildetes Steckverbindungselement und das Positionierelement an derselben Anschlussfläche, vorzugsweise an der Trägerplatte, vorgesehen sind.In particular, it is provided that the distance A of the positioning element from the connection surface on which the positioning element is fixed has an overhang that allows the positioning element to engage and guide in the positioning receptacle before the plug-in connection elements come into contact with one another. In particular, it is provided that a plug-in connection element designed as a plug or as a socket and the positioning element are provided on the same connection surface, preferably on the carrier plate.

Das schnelle Wechseln des Komponentenmoduls wird bevorzugt durch eine lösbare Schraubverbindung oder einen Schnellverschluss ermöglicht.The quick changing of the component module is preferably made possible by a detachable screw connection or a quick-release fastener.

Das Komponentenmodul für die Messeinrichtung umfasst bevorzugt als Gegenstand, der mit zumindest einer elektrischen Komponente verbunden ist, eine Eindringkörperaufnahme, an der ein Eindringkörper zur Durchführung einer Kratzfestigkeit oder einer Härtemessung ermöglicht ist. Insbesondere die Eindringkörperaufnahme kann im Hinblick auf die Krafteinleitung in den Eindringkörper zur Durchführung einer Messung für unterschiedliche Kraftbereiche ausgelegt sein. Für die Messung ist bevorzugt als elektrische Komponente zumindest ein Sensor, wie beispielsweise Abstandssensor und/oder Kraftsensor, vorgesehen. Des Weiteren kann eine Leiterplatte mit zumindest einem Speicher und/oder Mikroprozessor vorgesehen sein. Durch das auswechselbare Komponentenmodul wird somit eine schnelle Anpassung der Messvorrichtung an bevorstehende Messaufgaben ermöglicht.The component module for the measuring device preferably comprises, as an object that is connected to at least one electrical component, an indenter receptacle on which an indenter can be used to carry out a scratch resistance or a hardness measurement. In particular, the indenter receptacle can be designed with regard to the introduction of force into the indenter to carry out a measurement for different force ranges. At least one sensor, such as a distance sensor and/or a force sensor, is preferably provided as the electrical component for the measurement. Furthermore, a printed circuit board with at least one memory and/or microprocessor can be provided. The exchangeable component module thus enables the measuring device to be quickly adapted to upcoming measuring tasks.

Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass das Komponentenmodul eine Messoptik und vorzugsweise eine an der Messoptik vorgesehene Kamera umfasst. Die Messoptik kann eine Autofokussiereinrichtung umfassen, welche mit Energie zu versorgen ist. Die Kamera kann am Prüfort eines Prüfkörpers Aufnahmen erzeugen, die zur Ermittlung von Messwerten ausgewertet werden.Furthermore, it can be provided that the component module includes measuring optics and preferably a camera provided on the measuring optics. The measuring optics can include an auto-focusing device, which is to be supplied with energy. The camera can generate recordings at the test location of a test object, which are evaluated to determine measured values.

Vorteilhafterweise ist die Messeinrichtung als ein Standmessgerät ausgebildet, welches einen Sockel zur Aufnahme eines vorzugsweise elektrisch ansteuerbaren Messtisches und zumindest einen Ständer mit einer Hubantriebseinrichtung umfasst, an welcher die Montageplatte für das zumindest eine Komponentenmodul vorgesehen ist.Advantageously, the measuring device is designed as a standing measuring device, which includes a base for receiving a preferably electrically controllable measuring table and at least one stand with a lifting drive device, on which the mounting plate for the at least one component module is provided.

Die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen derselben werden im Folgenden anhand der in den Zeichnungen dargestellten Beispiele näher beschrieben und erläutert. Die der Beschreibung und den Zeichnungen zu entnehmenden Merkmale können einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination erfindungsgemäß angewandt werden. Es zeigen:

1 eine perspektivische Ansicht einer Messvorrichtung,
2 eine perspektivische Ansicht eines Komponentenmoduls für die Messvorrichtung gemäß 1, und
3 eine schematische Ansicht auf eine Anschlussschnittstelle zwischen dem Komponentenmodul und der Messeinrichtung.

The invention and other advantageous embodiments and developments thereof are described and explained in more detail below with reference to the examples shown in the drawings. The features to be found in the description and the drawings can be used according to the invention individually or collectively in any combination. Show it:

1 a perspective view of a measuring device,
2 a perspective view of a component module for the measuring device according to FIG 1 , and
3 a schematic view of a connection interface between the component module and the measuring device.

In 1 ist perspektivisch eine Messvorrichtung 11 dargestellt. Eine solche Messvorrichtung 11 kann zum Prüfen von mechanischen und/oder physikalischen Eigenschaften von Oberflächen der Prüfkörper 12 oder von Schichten auf dem Prüfkörper 12, wie beispielsweise Folien, Beschichtungen, Aufdampfungen und/oder Lacke, vorgesehen sein. Beispielsweise kann diese Messvorrichtung 11 auch als eine Härtemesseinrichtung eingesetzt werden, bei der durch Eindringen mittels eines Eindringkörpers 14 in dem Prüfkörper 12 eine Härtemessung durchgeführt wird. Des Weiteren kann diese Messvorrichtung 11 dafür vorgesehen sein, um eine Haftfestigkeit einer Folie, einer Schicht oder eine Beschichtung auf Gegenständen zu ermitteln. Dabei können beispielsweise CVD- oder PVD-Beschichtungen bezüglich deren Haftfestigkeit getestet werden. Ebenso können weitere Mikrokratzer erfasst oder anderweitige Verformungsinformationen von der Oberfläche des Prüfkörpers 12 oder der Schicht auf dem Prüfkörper 12 erfasst und analysiert werden. Auch kann diese Messvorrichtung zur Bestimmung der Topologie einer Oberfläche des Prüfkörpers 12 oder eine Schicht auf dem Prüfkörper 12 damit einhergehen. In diesem Fall wird der Eindringkörper 14 auf der Oberfläche oder die Schicht des Prüfkörpers 12 aufgesetzt und entlang der Oberfläche zum Abtasten der Rauheit der Oberfläche oder die Schicht des Prüfkörpers 12 verfahren.In 1 a measuring device 11 is shown in perspective. Such a measuring device 11 can be provided for testing mechanical and/or physical properties of surfaces of the test specimen 12 or of layers on the test specimen 12, such as foils, coatings, vapor depositions and/or paints. For example, this measuring device 11 can also be used as a hardness measuring device, in which a hardness measurement is carried out by penetrating the test body 12 with an indenter 14 . Furthermore, this measuring device 11 can be provided to determine the adhesive strength of a film, a layer or a coating on objects. For example, CVD or PVD coatings can be tested with regard to their adhesive strength. Likewise, further micro-scratches can be detected or other deformation information can be detected and analyzed from the surface of the test body 12 or the layer on the test body 12 . This measuring device can also be used to determine the topology of a surface of the test body 12 or a layer on the test body 12 . In this case, the indenter 14 is placed on the surface or layer of the test piece 12 and moved along the surface to scan the roughness of the surface or layer of the test piece 12 .

Diese Messvorrichtung 11 umfasst des Weiteren eine optische Einrichtung 16, welche ein Mikroskop und/oder eine Kamera umfasst. Durch die optische Einrichtung 11 kann die Eindringstelle auf dem Prüfkörper 12 ausgewählt werden. Vorzugsweise kann mit der Kamera ein Zustand von der Oberfläche des Prüfkörpers 12 vor der anstehenden Prüfung von physikalischen Eigenschaften von der Oberfläche des Prüfkörpers 12 oder von der zumindest einen Schicht auf dem Prüfkörper 12 erfasst werden. Durch diese optische Einrichtung 16 können Informationen von einer Eindringstelle des Eindringkörpers 14 in die Oberfläche des Prüfkörpers 12 oder in die Schicht des Prüfkörpers 12 erfasst werden. Auch können beispielsweise Mikrokratzer bezüglich deren Kontur elektronisch erfasst werden. Anschließend kann eine Auswertung von der erfassten Eindringstelle oder des Mikrokratzers durch die Datenverarbeitungseinrichtung 31 erfolgen.This measuring device 11 also includes an optical device 16, which includes a microscope and/or a camera. The penetration point on the test specimen 12 can be selected by the optical device 11 . A state of the surface of the test body 12 can preferably be captured with the camera before the pending test of physical properties of the surface of the test body 12 or of the at least one layer on the test body 12. This optical device 16 can be used to record information from a penetration point of the indenter 14 into the surface of the test body 12 or into the layer of the test body 12 . Micro-scratches, for example, can also be electronically detected with regard to their contour. The data processing device 31 can then evaluate the detected penetration point or the micro-scratch.

Diese Messvorrichtung 11 umfasst einen Sockel 17. Der Sockel 17 nimmt einen Messtisch 18 auf, welcher bevorzugt als Kreuztisch ausgebildet ist. Dieser Messtisch 18 ist in einer X-/Y-Ebene verfahrbar, wobei der Messtisch 18 entlang einer langen Achse in X-Richtung verfahrbar ist und entlang einer kurzen Achse in Y-Richtung verfahrbar ist. An dem Sockel 17 ist ein Ständer 19 vorgesehen. In diesem Ständer 19 ist eine Hubantriebseinrichtung 21 vorgesehen, durch welche eine Eindringkörperaufnahme 23 (3) entlang der Z-Achse relativ zum Messtisch 18 verfahrbar ist. Diese Eindringkörperaufnahme 23 nimmt den Eindringkörper 14 auf. Benachbart zur Eindringkörperaufnahme 23 ist die optische Einrichtung 16 vorgesehen, welche zur Eindringkörperaufnahme 23 relativ entlang der Z-Achse zum Messtisch 18 verfahren werden kann. Die Hubantriebseinrichtung 21 umfasst eine Säulenführung 24 sowie vorzugsweise einen Spindelantrieb 25, wobei ein Motor 26 eine Spindel 27 des Spindelantriebs 25 antreibt, um eine Verfahrbewegung entlang der Z-Achse für die Eindringkörperaufnahme 23 anzusteuern. Der Motor 26 ist bevorzugt als ein hochauflösender Motor ausgebildet, so dass eine Ansteuerung in sehr feinen Schritten möglich ist, um eine exakte Ansteuerung eines Verfahrweges der Eindringkörperaufnahme 23 entlang der Z-Achse anzusteuern.This measuring device 11 includes a base 17. The base 17 accommodates a measuring table 18, which is preferably designed as a cross table. This measuring table 18 can be moved in an X/Y plane, with the measuring table 18 being able to be moved along a long axis in the X direction and being able to be moved along a short axis in the Y direction. A stand 19 is provided on the base 17 . A lifting drive device 21 is provided in this stand 19, through which an indenter receptacle 23 ( 3 ) along the Z-axis relative to the measuring table 18 can be moved. This indenter receptacle 23 accommodates the indenter 14 . The optical device 16 is provided adjacent to the indenter receptacle 23 and can be moved relative to the indenter receptacle 23 along the Z-axis to the measuring table 18 . The lifting drive device 21 comprises a column guide 24 and preferably a spindle drive 25, with a motor 26 driving a spindle 27 of the spindle drive 25 in order to control a movement along the Z-axis for the indenter receptacle 23. The motor 26 is preferably designed as a high-resolution motor, so that it can be controlled in very fine steps in order to control a travel path of the indenter receptacle 23 along the Z-axis exactly.

Die Eindringkörperaufnahme 23 ist von einem abnehmbaren Messkopfgehäuse 29 umgeben.The indenter receptacle 23 is surrounded by a removable measuring head housing 29 .

Diese Messvorrichtung 11 ist durch eine Steuerungseinrichtung ansteuerbar, welche eine Datenverarbeitungseinrichtung 31 umfasst, welche schematisch dargestellt ist. Diese Datenverarbeitungseinrichtung 31 kann ein Display, eine Eingabetastatur sowie weitere Anschlüsse, wie beispielsweise ein Speichermedium oder eine Schnittstelle zu einer Datenübertragung, umfassen.This measuring device 11 can be controlled by a control device which includes a data processing device 31 which is shown schematically. This data processing device 31 can include a display, an input keyboard and other connections, such as a storage medium or an interface for data transmission.

In 2 ist eine perspektivische Ansicht eines Komponentenmoduls 100 dargestellt. Dieses Komponentenmodul 100 umfasst eine Trägerplatte 101, an welcher das Messkopfgehäuse 29 lösbar vorgesehen ist. In 2 A perspective view of a component module 100 is shown. This component module 100 includes a carrier plate 101 on which the measuring head housing 29 is provided in a detachable manner.

Die Trägerplatte 101 weist eine Anschlussfläche 102 auf, welche vorzugsweise eben ausgebildet ist. Diese Anschlussfläche 102 liegt an einer Anschlussfläche 103 einer Montageplatte 104 an, sobald das Komponentenmodul 101 mit der Messvorrichtung 11 verbunden ist. Die Montageplatte 104 ist an der Hubantriebseinrichtung 21 vorgesehen. Die Montageplatte 104 ist durch die Hubantriebseinrichtung 21 auf und ab bewegbar, also in der Z-Achse verfahrbar. Das Komponentenmodul 100 ist durch lösbare Befestigungsmittel 106, insbesondere durch Schrauben, mit der Montageplatte 104 verbunden. Hierfür sind Bohrungen 107 vorgesehen, durch welche von außen die lösbaren Befestigungsmittel 106 in die Bohrungen 107 der Trägerplatte 101 einsetzbar sind, um daraufhin eine Schraubverbindung der Trägerplatte 101 zur Montageplatte 104 herzustellen. Alternativ können auch weitere Schnellverschlüsse, Bajonettverschlüsse, Schnellspannverbindungen oder dergleichen vorgesehen sein.The carrier plate 101 has a connection surface 102 which is preferably flat. This connection surface 102 is in contact with a connection surface 103 of a mounting plate 104 as soon as the component module 101 is connected to the measuring device 11 . The mounting plate 104 is provided on the lift drive device 21 . The mounting plate 104 can be moved up and down by the lifting drive device 21, ie it can be moved in the Z-axis. The component module 100 is connected to the mounting plate 104 by detachable fastening means 106, in particular by screws. Bores 107 are provided for this purpose, through which the detachable fastening means 106 can be inserted from the outside into the bores 107 of the carrier plate 101 in order to then produce a screw connection between the carrier plate 101 and the mounting plate 104 . Alternatively, further quick-release fasteners, bayonet locks, quick-release fasteners or the like can also be provided.

Zur lagerichtigen Ausrichtung des Komponentenmoduls 100 zur Montageplatte 104 ist zumindest eine Positioniereinrichtung 110 vorgesehen. Diese Positioniereinrichtung 110 weist zwei einander gegenüberliegende Komponenten auf, wobei eine Komponente komplementär zur anderen ausgerichtet ist. Die nachfolgenden Ausführungen zu den Positioniereinrichtungen 110 und deren Ausrichtung oder Anbringung an die Trägerplatte 101 und der Montageplatte 104 ist nur beispielhaft und kann auch vertauscht sein.At least one positioning device 110 is provided for aligning the component module 100 in the correct position with respect to the mounting plate 104 . This positioning device 110 has two opposing components, with one component being aligned in a complementary manner to the other. The following statements on the positioning devices 110 and their alignment or attachment to the carrier plate 101 and the mounting plate 104 is only an example and can also be interchanged.

Ein Positionierelement 111 der Positioniereinrichtung 110 ist bevorzugt als ein Stift, insbesondere zylindrischer Stift, ausgebildet. Dieses Positionierelement 111 ist an der Trägerplatte 101 fest vorgesehen, insbesondere eingepresst. Dieses Positionierelement 111 kann als Zentrierelement dienen. Bevorzugt sind zumindest zwei Positionierelemente 111 an der Trägerplatte 101 vorgesehen, die im Abstand einander gegenüberliegend angeordnet sind. Diese können asymmetrisch auf der Trägerplatte 101 ausgerichtet sein, um eine Ausrichtung der Lage des Komponentenmoduls 110 beim Montieren an der Montageplatte 104 sicherzustellen. A positioning element 111 of the positioning device 110 is preferably designed as a pin, in particular a cylindrical pin. This positioning element 111 is fixed to the carrier plate 101, in particular pressed in. This positioning element 111 can serve as a centering element. At least two positioning elements 111 are preferably provided on the carrier plate 101, which are arranged opposite one another at a distance. These can be aligned asymmetrically on the carrier plate 101 in order to ensure alignment of the position of the component module 110 when it is mounted on the mounting plate 104 .

Das Positionierelement 111 wird durch eine Positionieraufnahme 112 an der Montageplatte 104 aufgenommen. Hierbei handelt es sich um eine Bohrung, insbesondere Passbohrung.The positioning element 111 is accommodated by a positioning receptacle 112 on the mounting plate 104 . This is a bore, in particular a fitted bore.

Ergänzend zu den zumindest zwei Positionierelementen 111 kann zusätzlich zumindest ein Ausrichtelement an der Trägerplatte 101 und eine Ausrichtaufnahme an der Montageplatte 104 vorgesehen sein.In addition to the at least two positioning elements 111, at least one alignment element can also be provided on the carrier plate 101 and an alignment receptacle on the mounting plate 104.

Das Komponentenmodul 100 nimmt zumindest eine elektrische Komponente 118, wie beispielsweise ein Sensor, eine Optik oder ein Antrieb für eine Verfahrbewegung eines Eindringkörpers oder dergleichen auf. Bevorzugt ist an der Trägerplatte 101 ein Steckverbindungselement 114, insbesondere ein Stecker, vorgesehen. In diesem Steckverbindungselement 114 sind Anschlüsse für zumindest eine elektrische Versorgungsleitung 119 und zumindest eine Datenleitung 120 vorgesehen. Gegenüberliegend an der Montageplatte 104 ist bevorzugt ein komplementäres Steckverbindungselement 116, insbesondere eine Buchse, vorgesehen. Diese Steckverbindungselemente 114, 116 sind bevorzugt asymmetrisch zu den Anschlussflächen 102, 103 ausgerichtet.The component module 100 accommodates at least one electrical component 118, such as a sensor, an optical system or a drive for moving an indenter or the like. A plug connection element 114 , in particular a plug, is preferably provided on the carrier plate 101 . Connections for at least one electrical supply line 119 and at least one data line 120 are provided in this plug-in connection element 114 . A complementary plug connection element 116, in particular a socket, is preferably provided opposite on the mounting plate 104. These plug-in connection elements 114, 116 are preferably aligned asymmetrically with respect to the connection surfaces 102, 103.

An der Montageplatte 104 der Messvorrichtung 11 ist beispielhaft eine optische Einrichtung 16 vorgesehen. Diese optische Einrichtung 16 kann ein der Trägerplatte 101 zugeordneter Gegenstand sein, der mit einer elektrischen Komponente 118, beispielsweise einer Kamera, verbunden ist, so dass beide an der Trägerplatte 101 vorgesehen sind. Dadurch können in einfacher Weise verschiedene optische Einrichtungen 16 an der Messvorrichtung 11 montierbar sein.By way of example, an optical device 16 is provided on the mounting plate 104 of the measuring device 11 . This optical device 16 can be an object assigned to the carrier plate 101, which is connected to an electrical component 118, for example a camera, so that both are provided on the carrier plate 101. As a result, different optical devices 16 can be mounted on the measuring device 11 in a simple manner.

In 3 ist eine schematische Ansicht auf die Trägerplatte 101 des Komponentenmoduls 100 und die Montageplatte 104 der Messvorrichtung 11, insbesondere der Hubantriebseinrichtung 21, kurz vor dem Zusammenführen dargestellt.In 3 is a schematic view of the support plate 101 of the component module 100 and the mounting plate 104 of the measuring device 11, in particular the lifting drive device 21, shown shortly before merging.

Das zumindest eine Positionierelement 111 weist einen Abstand A gegenüber der Anschlussfläche 102 auf, der größer als ein Abstand B ist, der durch eine Stirnseite des Steckverbindungselementes 114 gegenüber derselben Anschlussfläche 102 an der Trägerplatte 101 bildet. Bevorzugt ist das komplementäre Steckverbindungselement 116, insbesondere die Buchse, bündig zur Anschlussfläche 103 in der Montageplatte 104 integriert. Diese Anordnung ermöglicht, dass während der Montage des Komponentenmoduls 100 an der Montageplatte 104 zunächst die Positionierelemente 101 in die Positionieraufnahmen 102 eingreift, so dass das Komponentenmodul 100 ausgerichtet und vorfixiert ist. Darauffolgend kann lediglich noch eine Aufsteckbewegung durchgeführt werden, um die Anschlussflächen 102, 103 zur Anlage zu bringen. Dies ermöglicht, dass die Steckverbindungselemente 114, 116 sicher ineinander geführt werden. Darauffolgend wird das Komponentenmodul 100 durch die lösbaren Befestigungsmittel 106 an der Montageplatte 104 fixiert. Eine weitere Ausrichtung und/oder Justage des Komponentenmoduls 100 zur Montageplatte 104 ist nicht mehr erforderlich.The at least one positioning element 111 has a distance A from the connection surface 102 that is greater than a distance B that is formed by an end face of the plug-in connection element 114 from the same connection surface 102 on the carrier plate 101. The complementary plug connection element 116, in particular the socket, is preferably integrated flush with the connection surface 103 in the mounting plate 104. This arrangement makes it possible for the positioning elements 101 to initially engage in the positioning receptacles 102 during the assembly of the component module 100 on the mounting plate 104, so that the component module 100 is aligned and pre-fixed. Subsequently, only one push-on movement can be carried out in order to bring the connection surfaces 102, 103 into contact. This allows the connector elements 114, 116 to be guided securely into one another. The component module 100 is then fixed to the mounting plate 104 by the detachable fastening means 106 . A further alignment and/or adjustment of the component module 100 to the mounting plate 104 is no longer necessary.

Die vorstehenden Ausführungen gelten analog für die Montage und Anordnung von optischen Einrichtungen 16 an der Anschlussfläche 103. Diese optische Einrichtung 16 kann beispielsweise ein Mikroskop sein, welches einen elektrischen Anschluss zur automatischen Einstellung der Fokuslage aufweist. Diese optische Einrichtung 16 kann auch eine Kamera sein oder umfassen, welche mit elektrischem Strom versorgt wird, um Aufnahmen von dem Prüfkörper 12 durchzuführen.The above statements apply analogously to the assembly and arrangement of optical devices 16 on the connection surface 103. This optical device 16 can be a microscope, for example, which has an electrical connection for automatic adjustment of the focus position. This optical device 16 can also be or include a camera, which is supplied with electrical power in order to take pictures of the test body 12 .

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

DE 69917780 T2 [0002]

Claims

Exchangeable component module (100) for a measuring device (11), - with a carrier plate (101) on which at least one electrical component or an object (14, 16) that interacts with an electrical component (118) is provided or mounted, said at least an electrical component (118) can be controlled by at least one supply line (119) and comprises at least one data line (120) for transmitting recorded data, - with at least one fastening element (106) through which the carrier plate (101) can be connected to a mounting plate (104) of the measuring device (11), characterized in that - the carrier plate (101) has components (111, 112) of a positioning device (110) which can be integrated into complementary components (112, 111) of the positioning device (110) on or in the mounting plate (104) can be used and through which an alignment of the carrier plate (101) to the mounting plate (104) is provided, and - that the carrier plate (10 1) has at least one plug-in connection element (114), which includes connections for the at least one supply line (119) and at least one data line (120), the at least one plug-in connection element (114) being inserted into a complementary plug-in connection element (116) on the mounting plate (104) is pluggable.

component module claim 1 , characterized in that the positioning device (110) has at least one positioning element (111) which can be inserted into at least one positioning receptacle (112).

component module claim 2 , characterized in that the positioning element (111) is designed as a pin, in particular a dowel pin, and the positioning receptacle (112) is designed as a bore, in particular a dowel bore.

Component module according to one of the preceding claims, characterized in that the positioning device (110) comprises at least one alignment element which can be inserted into an alignment receptacle.

component module claim 4 , characterized in that the at least one alignment element is designed as an eccentrically mounted bolt or a bolt with a flattened area and the at least one alignment receptacle is designed as a fitted bush or a slot.

Component module according to one of the preceding claims, characterized in that at least two positioning elements (111) or at least two positioning receptacles (112) are provided on the carrier plate (101), which are aligned asymmetrically or symmetrically to the plug-in connection element (114) on the carrier plate (101). .

Component module according to one of Claims 1 until 4 , characterized in that the positioning means (110) are provided by at least two cylindrical pins with different diameters.

Component module according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one plug-in connection element (114) provided on the carrier plate (101) is arranged eccentrically to the connection surface (102) of the carrier plate (101).

Component module according to one of the preceding claims, characterized in that the positioning element (111) of the positioning device (110) in relation to a connection surface (102) on the carrier plate (101) or a connection surface (103) of the mounting plate (104) at a distance (A) protrudes and the plug-in connection element (114) projects at a distance (B) from the same connection surface (102, 103) on the carrier plate (101) and on the mounting plate (104), the distance (A) being greater than the distance (B). .

component module claim 9 , characterized in that the distance (A) of the at least one positioning element (111) has an excess compared to the distance (B), so that the at least one positioning element (111) engages and guides in the positioning receptacle (112) before the plug connection elements (114, 115) interlock.

Component module according to one of the preceding claims, characterized in that the carrier plate (101) and the mounting plate (104) are fixed to one another by a detachable screw connection or a quick-release fastener.

Component module according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one on the carrier plate (101) fixed electrical component (118) which is connected to an object (14) as an indenter receptacle with an indenter (14) for performing a scratch resistance or a hardness measurement is formed and the electrical component (118) comprises at least one sensor that collects data from the indenter (14).

Component module according to one of Claims 1 until 11 , characterized in that the object (16) provided on the carrier plate (101) is an optical device (16) which is connected to a camera or evaluation device arranged on the optical device (16) as an electrical component (118).

Component module according to one of the preceding claims, characterized in that the measuring device (11) is designed as a standing measuring device which has a base (17) for receiving a, preferably electrically movable, measuring table (18) and at least one stand (19) with a lifting drive device (21) includes, on which the mounting plate (104) is provided.