AT510449A2 - TEST APPARATUS FOR WEIGHTED TESTING OF MATERIALS - Google Patents
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Abstract
Das Prüfgerät weit ein Prüfelement (5) auf, das an einem bewegbaren Träger (7) angeordnet ist. Der Träger (7) ist an einem Gestell (3) mittels eines Linearmotors (9) vertikal bewegbar und zum Durchfuhren eines Testes belastbar. Einer der beiden Magnete (10, 11) des Linearmotors (9) ist fest mit dem Gestell (3) verbunden. Das Gestell (3) ist vorzugsweise mindestens teilweise aus Stein, beispielsweise Granit hergestellt.The test apparatus has a test element (5) which is arranged on a movable support (7). The carrier (7) can be moved vertically on a frame (3) by means of a linear motor (9) and loaded to carry out a test. One of the two magnets (10, 11) of the linear motor (9) is fixedly connected to the frame (3). The frame (3) is preferably made at least partially of stone, for example granite.
Description
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DIPL.-ING WALTER HOLZER DIPL -ING. DR. TECHN. ELISABETH SCHOBERDIPL.-ING WALTER WOODEN DIPL-IN. DR. TECHN. ELISABETH SCHOBER
Die Erfindung betrifft ein Prüfgerät zur gewichtsbelasteten Prüfung von Werkstoffen, mit einem Prüfelement, das an einem bewegbaren Träger angeordnet ist.The invention relates to a testing device for weight-loaded testing of materials, with a test element, which is arranged on a movable carrier.
Ein Prüfgerät dieser Art ist beispielsweise aus der EP-A-0 432 131 bekannt geworden. Dieses besitzt einen Motor, der über ein hoch untersetztes Getriebe auf ein Hebelsystem wirkt, an dem ein Kindringkörper angebracht ist. Der Eindringkörper muss zuerst positioniert werden, bevor er für den Test belastet werden kann.A tester of this kind has become known, for example, from EP-A-0 432 131. This has a motor which acts via a highly geared transmission on a lever system to which a child ring body is attached. The indenter must first be positioned before it can be loaded for the test.
Durch die EP-A-1 783 479 ist ein Prüfgerät bekannt geworden, bei welchem die Belastungseinrichtung zum Bewegen des Prüfelementes einen Drehmomentmotor aufweist. Auch bei diesem Prüfgerät muss der Eindringkörper bzw. das Prüfelement zuerst positioniert werden. Die Belastung wird dann mit dem Drehmomentmotor aufgebaut. Dieses Prüfgerät eignet sich insbesondere für den mobilen Einsatz. Es kann beispielsweise an einer Bohrmaschine oder einer Werkzeugmaschine befestigt werden.From EP-A-1 783 479 a test apparatus has become known in which the loading means for moving the test element comprises a torque motor. Also in this tester, the indenter or the test element must be positioned first. The load is then built up with the torque motor. This tester is particularly suitable for mobile use. It can for example be attached to a drill or a machine tool.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Prüfgerät der genannten Art zu schaffen, das einfacher und kompakter aufgebaut werden kann und das trotzdem funktionssicher und präzis ist.The invention has for its object to provide a tester of the type mentioned, which can be constructed simpler and more compact and still functionally reliable and accurate.
Die Aufgabe ist bei einem gattungsgemässen Prüfgerät dadurch gelöst, dass der Träger an einem Gestell mittels eines Linearmotors vertikal bewegbar ist, so dass das Prüfelement mit dem Linearmotor vertikal bewegbar und zum Durchführen eines Testes belastbar ist. Bei dem erfindungsgemässen Prüfgerät wird mit dem Linearmotor sowohl die vertikale Bewegung des Prüfelementes als auch deren Belastung durchgeführt. Der Linearmotor kann somit die Positionierung und den Test durchführen. Dadurch ist es möglich, einen Test mit lediglich dem Linearmotor als Antrieb automatisch durch Zufuhren.The object is achieved in a generic test device characterized in that the carrier is vertically movable on a frame by means of a linear motor, so that the test element with the linear motor is vertically movable and loadable to perform a test. In the tester according to the invention, both the vertical movement of the test element and its load are carried out with the linear motor. The linear motor can thus perform the positioning and the test. This makes it possible to test automatically with only the linear motor as a drive by feeds.
Der Lineannotor ist vorzugsweise aus einem Permanentmagneten bzw. aus mehreren Permanentmagneten und einem oder mehreren Elektromagneten aufgebaut. Eine besonders hohe Stabilität ergibt sich dann, wenn der eine dieser Magnete fest mit einem biegesteifen Teil des Gestells, insbesondere einem Körper aus Stein, beispielsweise Granit verbunden ist. Dieser Magnet kann beispielsweise mit diesem Körper bzw. dem Stein verschraubt und/oder verklebt sein.The linear motor is preferably constructed from a permanent magnet or from a plurality of permanent magnets and one or more electromagnets. A particularly high stability results when the one of these magnets is firmly connected to a rigid part of the frame, in particular a body of stone, such as granite. This magnet can for example be screwed and / or glued to this body or the stone.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Träger an wenigstens einer, vorzugsweise an zwei im Abstand zueinander angeordneten vertikalen Stangen des Gestells vertikal geführt ist. Vorzugsweise ist der genannte feste Körper aus Stein fest mit diesen Stangen verbunden. Vorzugsweise ist der Stein zwischen zwei Stangen angeordnet, an denen der Träger vertikal geführt ist. Vorzugsweise sind drei solche Stangen vorgesehen.According to a development of the invention it is provided that the carrier is guided vertically on at least one, preferably on two mutually spaced vertical rods of the frame. Preferably, said solid stone body is fixedly connected to these rods. Preferably, the stone is arranged between two bars on which the carrier is guided vertically. Preferably, three such rods are provided.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung besteht das Gestell im Wesentlichen aus einem Stein, der einen Fuss und einen von diesem vertikal nach oben ragenden Tragteil aufweist. Der Fuss dient als Auflage für einen Prüfling und der nach oben ragende Tragt eil zur Befestigung des einen Magneten und zur vertikalen Führung des Trägers. Vorzugsweise ist dieser Stein aus einem Stück gefertigt. Dies ergibt eine besonders hohe Stabilität.According to a development of the invention, the frame essentially consists of a stone which has a foot and a vertically projecting upward from this support member. The foot serves as a support for a test specimen and the upwardly projecting support part for fixing the one magnet and the vertical guidance of the wearer. Preferably, this stone is made of one piece. This results in a particularly high stability.
Das Prüfelement ist insbesondere ein Eindringkörper für ein Prüfverfahren nach Vickers, Rockwell oder Brineli. Entsprechend ist der Eindringkörper als Kugel, Pyramide, Kegel oder Doppelkegel ausgebildet.The test element is in particular an indenter for a test method according to Vickers, Rockwell or Brineli. Accordingly, the indenter is designed as a ball, pyramid, cone or double cone.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass am Träger unterseitig eine Kamera angebracht ist, die mit dem Träger vertikal bewegbar ist und die gegen einen Prüfling richtbar ist. Dadurch kann der Prüfling nach dem Test beobachtet werden, ohne dass der Träger weggeschwenkt werden müsste. Die Kamera ist insbesondere vorzugsweise eine Digitalkamera. Zur Abstandsmessung des Trägers bezüglich einer Oberseite des Prüflings ist zudem am Träger eine Distanzmessvorrichtung, beispielsweise 3 eine Lasermessvorrichtung vorgesehen. Das Messen der Kraft kann in an sich bekannter Weise mittels einer Kraftmessdose oder eines anderen hochgenauen linearen Kodierers erfolgen. Vorzugsweise ist ein Lasersensor zum Fokussieren der Kamera vorgesehen.According to a development of the invention, it is provided that a camera is mounted on the underside of the camera, which is vertically movable with the carrier and which can be directed against a specimen. As a result, the test specimen can be observed after the test without the support having to be swung away. The camera is particularly preferably a digital camera. For distance measurement of the carrier with respect to an upper side of the test object, a distance measuring device, for example a laser measuring device, is also provided on the carrier. The measurement of the force can be done in a conventional manner by means of a load cell or other high-precision linear encoder. Preferably, a laser sensor for focusing the camera is provided.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist der Träger mit einer Bremse verbunden, welche im Fall eines Ausfalls des Motors den Träger stützt. Diese Bremse ist insbesondere eine hydraulische, pneumatische oder mechanische Bremse.According to a development of the invention, the carrier is connected to a brake, which supports the carrier in the event of a failure of the engine. This brake is in particular a hydraulic, pneumatic or mechanical brake.
Ausfuhrungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:Exemplary embodiments of the invention will be explained in more detail below with reference to the drawing. Show it:
Fig. 1 schematisch eine räumliche Ansicht eines erfindungsgemässen Prüfgerätes,1 is a schematic view of a spatial view of a test device according to the invention;
Fig. 2 eine räumliche Ansicht eines Prüfgerätes nach einer Variante,2 is a perspective view of a test device according to a variant,
Fig. 3 schematisch eine weitere Ansicht des Prüfgerätes gemäss Fig. 1, wobei der Träger aus zeichnerischen Gründen teilweise durchsichtig dargestellt ist und Fig. 4 ein horizontaler Schnitt entlang der Linie IV-1V der Fig. 3.3 shows a schematic view of a further view of the testing device according to FIG. 1, wherein the carrier is shown partially transparent for reasons of drawing, and FIG. 4 shows a horizontal section along the line IV-1V of FIG. 3.
Das in Fig. 1 gezeigte Prüfgerät 1 ist auf einem Tisch 2 befestigt, auf dem ein Prüfling 4 angeordnet ist. Mit dem Prüfgerät 1 soll am Prüfling 4 ein Test, insbesondere ein Bindringtest mit einem Prüfelement 5 durchgefuhrt werden. Das Prüfelement 5 ist an der Unterseite eines Trägers 7 angeordnet, der an einem Gestell 3 begrenzt vertikal bewegbar ist. Zur Führung des Trägers 7 besitzt das Gestell 3 drei Führungsstangen 12, die gemäss Fig. 3 jeweils mit einer unteren Platte 15 und einer oberen Platte 16 fest miteinander verbunden sind, Diese Platten 15 und 16 sind wie ersichtlich dreieckig ausgebildet. Entsprechend sind die Seilen 12 in einem Dreieck angeordnet. Die beiden Platten 15 und 16 und die drei Führungsstangen 12 bilden eine stabile Einheit. An einer der drei Führungsstangen 12 ist zudem ein Panel angeordnet, das zur Steuerung des Prüfgerätes 1 mit einem Rechner verbunden ist. Am Panel 20 können Daten eingegeben und gelesen werden. Das Panel 20 ist an entsprechenden Führungsstangen 12 vertikal verschiebbar.The test apparatus 1 shown in Fig. 1 is mounted on a table 2, on which a specimen 4 is arranged. With the tester 1, a test, in particular a binding test with a test element 5, is to be carried out on the test object 4. The test element 5 is arranged on the underside of a carrier 7, which is limited to a frame 3 vertically movable. To guide the carrier 7, the frame 3 has three guide rods 12 which are fixedly connected together according to FIG. 3 with a lower plate 15 and an upper plate 16, these plates 15 and 16 are triangular as shown. Accordingly, the ropes 12 are arranged in a triangle. The two plates 15 and 16 and the three guide rods 12 form a stable unit. On one of the three guide rods 12, a panel is also arranged, which is connected to control the tester 1 with a computer. Data can be entered and read on the panel 20. The panel 20 is vertically displaceable on respective guide rods 12.
Am Gestell 3 ist ein Linearmotor 9 befestigt, mit dem der Träger 7 vertikal nach oben und nach unten verfahrbar ist. Der Linearmotor 9 besitzt gemäss Fig. 4 einen Permanentmagneten 10 und einen Elektromagneten 11. Der Permanentmagnet 10 ist auf einer biegesteifen Platte 7 befestigt, beispielsweise mit dieser verschraubt oder verklebt. 4 ··»···« , ·· ΜΙ Μ ·»»·«·· ·»On the frame 3, a linear motor 9 is fixed, with which the carrier 7 is vertically movable up and down. According to FIG. 4, the linear motor 9 has a permanent magnet 10 and an electromagnet 11. The permanent magnet 10 is fastened on a rigid plate 7, for example screwed or glued to it. 4 ·· »···«, ·· ΜΙ Μ · »· ·« ··· »
Insbesondere ist die Platte 17 aas einem geeigneten Stein, beispielsweise aus Granit hergestellt. Diese Platte 17 ist fest mit dem Gestell 3 verbunden. Der Permanentmagnet 10 ist somit ortsfest. Die Platte 17 ist beispielsweise mit hier nicht gezeigten Schrauben mit den beiden Platten 15 und 16 verschraubt.In particular, the plate 17 is made of a suitable stone, for example of granite. This plate 17 is firmly connected to the frame 3. The permanent magnet 10 is thus stationary. The plate 17 is screwed, for example, with screws not shown here with the two plates 15 and 16.
Der Elektromagnet 11 ist fest mit einem Gehäuse 8 des Trägers 7 verbunden. Wie die Fig. 4 zeigt, besitzt dieses Gehäuse 8 rückseitig eine sich vertikal erstreckende Befestigungsplatte 21. Diese ist mit einer Bremse 14 verbunden, so dass der Träger 7 bei einem Ausfall des Linearmotors 9 gehalten wird und nicht nach unten fällt. Der Permanentmagnet 10 und der Elektromagnet 11 können vertauscht sein. Der Elektromagnet 11 kann somit fest mit der Platte 17 und dem Permanentmagneten 10 mit dem Gehäuse 8 des Trägers 7 verbunden sein. Der Aufbau von Linearmotoren 9 ist an sich bekannt und braucht deshalb nicht näher erläutert zu werden. Selbstverständlich sind für die Stromversorgung des Linearmotors 9 entsprechende Elektroledtungen vorgesehen. Ebenfalls ist eine geeignete Steuerung vorhanden, mit welcher der Träger 7 gemäss einem Programm verfahrbar ist. Für einen Test ist das Prüfelement 5 mit dem Linearmotor 9 beispielsweise mit einer Kraft von 250 kg belastbar. Diese Kraft wird in an sich bekannter Weise mit einer Kraftmessdose 6 gemessen, die im Gehäuse 8 des Trägers 7 untergebracht ist. Diese Kraftmessdose 6 ist mit dem Prüfelement 5 verbunden. Die Ganggenauigkeit des Linearmotors 9 beträgt beispielsweise etwa 1 %. Der horizontale Abstand des Prüfe! ementes 5 zu den vorderen Führungsstangen 12 beträgt beispielsweise 30 cm.The electromagnet 11 is fixedly connected to a housing 8 of the carrier 7. As shown in FIG. 4, this housing 8 has a rearwardly extending mounting plate 21. This is connected to a brake 14, so that the carrier 7 is held in case of failure of the linear motor 9 and does not fall down. The permanent magnet 10 and the electromagnet 11 may be reversed. The electromagnet 11 can thus be firmly connected to the plate 17 and the permanent magnet 10 with the housing 8 of the carrier 7. The structure of linear motors 9 is known per se and therefore need not be explained in detail. Of course, 9 corresponding Elektroledtungen are provided for the power supply of the linear motor. Also, a suitable control is provided with which the carrier 7 is movable according to a program. For a test, the test element 5 with the linear motor 9, for example, with a force of 250 kg loaded. This force is measured in a conventional manner with a load cell 6, which is housed in the housing 8 of the carrier 7. This load cell 6 is connected to the test element 5. The accuracy of the linear motor 9 is for example about 1%. The horizontal distance of the check! ementes 5 to the front guide rods 12 is for example 30 cm.
Im Gehäuse 8 des Trägers 7 ist eine digitale Kamera 18 angeordnet, mit welcher nach der Durchführung eines Testes die Oberseite 22 des Prüflings 4 beobachtbar ist. Die Beobachtung kann über einen Umlenkspiegel 23 erfolgen. Wie ersichtlich, ist die Kamera 18 zur Horizontalen geneigt. Dies hat den Vorteil, dass nach einem Test bei angehobenem Prüfelement 5 dieses für die Beobachtung nicht weggeschwenkt werden muss. Zum Fokussieren der Kamera 18 auf den zu beobachtenden Bereich des Prüflings 4 ist ein hier nicht gezeigter Lasersensor vorgesehen.In the housing 8 of the carrier 7, a digital camera 18 is arranged, with which after performing a test, the top 22 of the specimen 4 is observable. The observation can take place via a deflection mirror 23. As can be seen, the camera 18 is inclined to the horizontal. This has the advantage that after a test with the test element 5 raised, it does not have to be swiveled away for observation. For focusing the camera 18 on the observed region of the specimen 4, a laser sensor, not shown here, is provided.
Im Träger 7 ist zudem eine hier nicht gezeigte Distanzmessvorrichtung, beispielsweise eine Lasermessvorrichtung angeordnet, mit welcher der Abstand des Trägers 7 zur Oberseite 22 gemessen werden kann. Aufgrund einer solchen Messung kann der Träger 7 bzw. das Prüfelement 5 bezüglich der Oberseite 22 gesteuert verfahren werden.In the carrier 7 also a distance measuring device, not shown here, for example, a laser measuring device is arranged, with which the distance of the carrier 7 to the top 22 can be measured. On the basis of such a measurement, the carrier 7 or the test element 5 can be moved in a controlled manner with respect to the upper side 22.
Mit dem Linearmotor 9 wird der Träger 7 für einen Test vertikal nach unten bewegt, bis das Prüfelement 5 die Oberseite 22 berührt und schliesslich das Prüfelement 5 mit dem vorgesehenen Gewicht belastet wird. Das Prüfelement 5 dringt dadurch entsprechend der Härte des Prüflings 5 in diesen ein. Die Belastungsdauer beträgt beispielsweise 8 bis 12 Sek. Anschliessend wird der Träger 7 mit dem Linearmotor 9 in die in Fig. 3 gezeigte Position verfahren. Der entsprechende Eindruck am Prüfling 4 kann nun mit der Kamera 18 beobachtet und in an sich bekannter Weise ausgewertet werden.With the linear motor 9, the carrier 7 is moved vertically downward for a test until the test element 5 touches the upper side 22 and finally the test element 5 is loaded with the intended weight. The test element 5 penetrates thereby according to the hardness of the test piece 5 in this. The load duration is, for example, 8 to 12 seconds. Subsequently, the carrier 7 is moved with the linear motor 9 into the position shown in FIG. The corresponding impression on the specimen 4 can now be observed with the camera 18 and evaluated in a conventional manner.
Die Fig. 2 zeigt ein Prüfgerät Γ, das ein Gestell 35 aufweist, das einen Fuss 19 aus Stein und insbesondere aus Granit besitzt. Auf diesem Fuss 19 kann ein Prüfling 4 positioniert werden. Am Fuss 19 ragt eine Platte 17’ vertikal nach oben. Die Platte 17’ ist ebenfalls aus einem geeigneten Stein, beispielsweise aus Granit hergestellt. Der Fuss 19 und die Platte 17’ sind vorzugsweise einstückig aus dem gleichen Stein hergestellt. An der Platte 17’ ist der Permanentmagnet 10’ befestigt, beispielsweise angeschraubt oder angeklebt. Auf dem Permanentmagnet 10’ ist der Träger 7 mit dem Elektromagneten 11 ’ verfahrbar. Ansonst arbeitet das Prüfgerät 1 ’ wie das oben erläuterte Prüfgerät l.Fig. 2 shows a tester Γ, which has a frame 35 which has a foot 19 made of stone and granite in particular. On this foot 19, a specimen 4 can be positioned. At the foot 19 a plate 17 'projects vertically upwards. The plate 17 'is also made of a suitable stone, such as granite. The foot 19 and the plate 17 'are preferably made in one piece from the same stone. On the plate 17 'of the permanent magnet 10' is fixed, for example screwed or glued. On the permanent magnet 10 ', the carrier 7 with the electromagnet 11' is movable. Otherwise, the test device 1 'works like the test device 1 explained above.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| REJ | Rejection |
Effective date: 20160515 |