I. Prüfkontext und Zielsetzung
Das Scharnier ist eines der am häufigsten bewegten Teile an einer Brille. Geht man davon aus, dass täglich 5 Auf- und Absetzvorgänge erfolgen (jeweils 1 Ab- und 1 Aufsetzen, insgesamt 2 Bewegungen), so wird das Scharnier täglich etwa 10-mal betätigt, jährlich etwa 3650-mal. Sein Verschleiß und seine Dauerhaftigkeit sind daher nicht zu vernachlässigen. Diese Prüfung betrifft das Schleuderscharnier. Nach kumulativer Lastaufbringung von 5000, 10000, 15000 und 20000 Zyklen wurde jeweils geprüft, ob Brüche, Funktionsverlust der Rückfederung, Lockerung von Schrauben oder Verklemmungen auftreten. Die 15000 und 20000 Zyklen sind die Schwerpunkte dieser Beobachtung.
II. Prüfgerät und Einspannung
Die Prüfung erfolgte auf dem Scharniertestgerät LT-480. Die auf der Geräteoberfläche angezeigten Winkelwerte für „vorne/hinten“ betrugen 85,0° und 15,0°. Der Zählerwert wurde stufenweise angepasst (die Winkelreferenz richtet sich nach der Gerätebeschreibung). Das Prüfmuster war ein Schleuderscharnier; der Einspannzustand ist in Abbildung 2 dargestellt.
Abbildung 1: Oberfläche des Scharniertestgeräts LT-480: Der Zähler war im ersten Abschnitt auf 5000 Zyklen eingestellt, der Zählerstand betrug 0.
Abbildung 2: Einspannzustand des Scharniers in der Prüfvorrichtung
III. Stufenweise Prüfung und Beobachtung
Kumulativ 5000 Zyklen. Nach Einspannen und Einstellen der Werte wurde das Gerät gestartet. Nach dem Lauf zeigte die Beobachtung keine Brüche, keine verschobenen Schrauben oder ähnliche Probleme am Scharnier. Anschließend wurde Schmieröl am Scharnier aufgetragen und mit der nächsten Stufe fortgefahren.
Kumulativ 10000 Zyklen. Der Ablauf war im Wesentlichen derselbe wie in der vorherigen Stufe; der Unterschied bestand darin, dass um das Scharnier herum schwarze Ölrückstände auftraten (nachträglich abwischbar), deren Ursache in diesem Fall nicht weiter geklärt wurde. Nach der Entnahme wurde mit einer Lupe geprüft; es wurden keine Brüche, verschobenen Schrauben oder Funktionsverluste der Rückfederung festgestellt. Nach erneutem Einspannen wurde die Prüfung fortgesetzt.
Kumulativ 15000 Zyklen. Die Einstellwerte und der Zählerstand auf der Geräteoberfläche zeigten 15000 Zyklen (Abbildung 3).
Abbildung 3: Geräteoberfläche bei kumulativ 15000 Zyklen: Einstellwert und Zählerstand betragen beide 15000.
Zu diesem Zeitpunkt war das Scharnier noch rückfederungsfähig, jedoch hatte sich nach dem damaligen Beobachtungsprotokoll der Winkel nach der Rückstellung bereits verändert. Da keine abgleichbaren gemessenen Winkelwerte und zulässigen Grenzwerte vorlagen, wird dieses Phänomen hier nur als Beobachtungsnotiz festgehalten und keine Toleranzüberschreitung festgestellt.
Kumulativ 20000 Zyklen. Die Rückfederung war weiterhin vorhanden, und ein Ausleiern des Scharniers trat nicht auf; im Vergleich zu 15000 Zyklen nahm die im Beobachtungsprotokoll festgehaltene Änderung des Rückstellwinkels weiter zu.
IV. Sichtprüfung und Winkelprüfung
Bis zu kumulativ 20000 Zyklen zeigten sich an der Außenfläche des Scharniers keine offensichtlichen Risse, Abschürfungen oder Anstoßstellen. Die Sichtprüfung ist in Abbildung 4 dargestellt; das Foto ist nicht mit der Aufnahmestufe gekennzeichnet. Abbildung 5 dokumentiert die Prüfung des Rückstellwinkels mit der Winkelmesserscheibe am Prüfort.
Abbildung 4: Protokoll der Sichtprüfung des Scharniers (Foto ohne Kennzeichnung der Aufnahmestufe)
Abbildung 5: Prüfung des Rückstellwinkels mit der Winkelmesserscheibe am Prüfort
V. Umrechnung der Zyklen
Bei der Umrechnung nach den vorgenannten Annahmen (täglich 5 Auf- und Absetzvorgänge, 2 Bewegungen pro Vorgang, 365 Tage pro Jahr) wird das Scharnier täglich etwa 10-mal betätigt, jährlich etwa 3650-mal. Demnach entsprechen kumulativ 15000 Zyklen etwa 4,11 Jahren und 20000 Zyklen etwa 5,48 Jahren (15000÷3650≈4,11, 20000÷3650≈5,48). Es ist anzumerken, dass dies lediglich eine Zyklenumrechnung darstellt, wenn die angenommene Bewegungsanzahl mit der Zählweise des Gerätezyklus übereinstimmt, und nicht der tatsächlichen Nutzungsdauer des Scharniers entspricht: Die Öffnungs- und Schließwinkel, die Krafteinwirkung und die Nutzungsumgebung im tatsächlichen Gebrauch unterscheiden sich von den Prüfbedingungen, und im Original wurde nicht definiert, ob die Auf- und Absetzvorgänge und ein Gerätezyklus derselben Zählweise unterliegen.
VI. Fazit und Anwendungsbereich
In dieser Prüfung konnte das Scharnier nach kumulativer Lastaufbringung von 20000 Zyklen noch zurückfedern, und an der Außenfläche waren keine offensichtlichen Risse oder Abschürfungen zu sehen. Der Rückstellwinkel änderte sich jedoch mit zunehmender Zyklenzahl; dies trat bereits bei 15000 Zyklen auf und verstärkte sich bei 20000 Zyklen weiter.
Ob ein Funktionsverlust der Endpositionierung, eine Abnahme der Klemmkraft oder ein Verrutschen beim Tragen vorliegt, muss anhand gemessener Winkelwerte, zulässiger Grenzwerte und tatsächlicher Trageversuche beurteilt werden.