Einrichtung zum elektrischen Messen der Prüfgeräte bei der Werkstoffprüfung
Es ist bei der elektrischen Messung von Prüfkräften bekannt, der von den Prüfkräften verformten Werkstoffprobe eine von einer elektrischen Stromquelle gespeiste Messbrücke als externe Brücke zuzuordnen, deren Widerstand abhängig von den Verformungen der Probe sich ändert. An die externe Messbrücke ist die interne Messbrücke angeschlossen, deren Widerstand mit Hilfe eines Regelwiderstandes stets gleich dem Widerstand der externen Brücke gehalten wird. Die Stellung des Regelwiderstandes wird als Mass für die Prüfkräfte angezeigt.
Die Anzeige erfolgt auf einer Skala mittels eines Zeigers, der direkt mit dem Schleifkontakt des Regelwiderstandes verbunden ist, so dass eine VÇerstel, lbewelgung dbs Schleifkontaktes stets eine in gleicher Weise entsprechende Verstellbewegung des Zeigers zur Folge hat.
Derartige bekannte Messeinrichtungen haben den Nachteil, dass die Teilung der Skala empirisch festgelegt werden muss und nicht linear ist. Die empirische Skalenteilung bereitet Schwierigkeiten, indem insbesondere kein Interpolieren von auf der Skala nicht ausdrücklich gekennzeichneten Zwischenwerten möglich ist. Insbesondere aus diesem Grund schreiben die heutigen Normvorschriften für die Werkstoffprüfung linear geteilte Skalen vor.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die eingangs beschriebene Messeinrichtung in der Weise auszugestalten, dass linear geteilte Skalen Anwendung finden können.
Zur Lösung der gestellten Aufgabe schlägt die Erfindung vor, dass zwischen dem Zeiger und dem Schleifkontakt des Regelwiderstandes ein Korrektur- glied angeordnet ist, welches die Anzeige linearer Änderungen der Prüfkräfte auf der linear geteilten Anzeigeskala des Regelwiderstandes ermöglicht.
Bei einer Anordnung gemäss der Erfindung findet also eine linear geteilte Skala Anwendung und die eingangs genannte Anordnung ist so auszugestalten, dass sie den Normvorschriften für die Werkstoffprüfung bezüglich der linear geteilten Skala entspricht.
Das Korrekturglied kann ein längenveränderliches Bauteil zur Verbindung des Schleifkontaktes des Regelwiderstandes mit dem Zeiger aufweisen, dessen Länge entsprechend der erforderlichen Korrektur geändert wird. Die Längenänderung des längenver änderlichen Gliedes kann mit Hilfe einer der erforderlichen Korrektur entsprechend geformten Kurvenscheibe, auf der eine Rolle an der Verbindungsstelle zweier Teilhebel des längenveränderllichen Gliedes abrollt erfolgen. Die Anpresskräfte der Rolle an die Kurvenscheibe können durch eine Feder erzeugt werden.
Soll die Erfindung unter Verwendung eines handelsüblichen Regelwiderstandes mit Anzeige der Stellung desselben als Mass für die Prüfkräfte Anwendung finden, z. B. bei der Umrüstung einer schon bestehend den Einrichtung entsprechend der Erfindung, so kann das ohne grösseren Aufwand ermöglicht werden, wenn das Korrekturglied zwischen dem Zeiger des handelsüblichen Regelwiderstandes und dem Schleifkontakt eines zweiten geraden oder gebogenen Regelwiderstandes angeordnet ist.
Die Erfindung ist im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. In der Zeichnung zeigen in schematischer Darstellung:
Fig. 1 eine an sich bekannte Messeinrichtung,
Fig. 2 den erfindungsgemäss ausgestalteten Teil der Einrichtung gemäss Fig. 1 in grösserer Darstellung,
Fig. 3, 4 je eine weitere Ausführungsform der Erfindung in schematischer Darstellung.
Die externe Messbrücke besteht aus den Widerständen 1 bis 4, die als auf der Werkstoffprobe 5 befestigte Dehnungsmessstreifen ausgebildet sind (Fig. 1). Die Dehnungsmessstreifen 2, 4 ändern ihren elektrischen Widerstand primär in Abhängigkeit von Längenänderungen der Probe, während die Kompensationsmessstreifen 1, 3 ihren elektrischen Widerstand primär abhängig von der Querkontraktion der Probe ändern und die durch die Querkontraktion der Probe verursachten Widerstandsänderungen der -Messstreifen 2, 4 kompensieren. Die externe Messbrücke liegt bei 6, 7 an einer gleichgerichteten elektrischen Spannung.
Klemme 8 der externen Messbrücke ist an Masse gelegt, an Klemme 9 ist die interne Messbrücke an die externe Messbrücke angeschlossen. Die interne Messbrücke weist die unveränderlichen elektrischen Widerstände 10 bis 13 und den Regeiwiderstand 14 auf. Sie liegt bei 6a, 7a gleichfalls an einer gleichgerichteten, von 6, 7 getrennten elektrischen Spannung. Zwischen dem einstellbaren Schleifkontakt 15 des Regelwiderstandes 14 und der Masse ist ein Nullgerät 16 eingeschaltet. Die Stellung des Schleifkontaktes 15 wird durch einen Zeiger 17 als Mass für die auf die Probe aufgebrachten Prüfkräfte auf der Skala 18 angezeigt.
Ist die Werkstoffprobe unbelastet, so befindet sich die externe Brücke im Gleichgewicht und an den Klemmen 8, 9 liegt keine Spannung. Demgemäss weist die Verbindung 10 ! 11 keine Spannung gegen Masse auf. Wird die Probe 5 verformt, so ändert sich der Brückenwiderstand. Die Brücke wird verstimmt und an den Klemmen 8, 9 liegt eine der Grösse der die Probe verformenden Prüfkräfte entsprechenden elektrische Spannung. Durch Verstellen des Schleifkontaktes 15 des Regelwiderstandes 14 wird die interne Brücke im gleichen Masse verstimmt wie die externe Brücke. Wann die interne Brücke im erforderlichen Masse verstimmt ist, kann mit Hilfe des Nullgerätes 16 festgestellt werden, welches in diesem Fall nicht ausschlägt.
Die zur erforderlichen Verstimmung der internen Brücke erforderliche Verstellung des Regelwiderstandes 14 bzw. des Schleifkontaktes 15 des Regelwiderstandes wird mit dem Zeiger 17 als Mass für die Prüfkräfte auf der Skala 18 angezeigt, wie bereits oben dargestellt.
Die Abhängigkeit der Stellung des Schleifkontaktes von den Prüfkräften ist zwar jeweils genau definierbar, unterliegt aber keiner Gesetzmässigkeit, sie kann also nur empirisch ermittelt werden und demgemäss ist auch die Skala 18 nur empirisch und nicht linear zu teilen, wenn eine unmittelbare Verbindung zwischen Zeiger 17 und Schleifkontakt 15 besteht.
Wenn die aus den Widerständen 10 bis 14 gebildete Brücke einmal abgeglichen ist, dann bleibt das Messinstrument 16 stromlos, gleichgültig, welche Spannung an den Punkten 6 und 7 angelegt ist. Die Einrichtung nach Fig. 1 soll nun dazu dienen, die Dehnung des Prüfstückes 5 zu messen. Wenn das Prüfstück 5 sich dehnt, dann vergrössert sich der Widerstand der Dehnungsmessstreifen 2 und 4, während der Widerstand der Messstreifen 1 und 3 konstant bleibt. In diesem Augenblick bekommt das Messinstrument 16 Spannung. Es kann auf Null gestellt werden durch Verstellen des Potentiometers 14. Damit verstellt sich zugleich der Zeiger 17, der auf der Skala 18 eine Grösse anzeigt, die der Dehnung des Prüfstückes s 5 proportional ist.
Bei der Erfindung findet nun eine linear geteilte Skala Anwendung, was durch die Anwendung eines Korrekturgliedes zwischen dem Zeiger 17 und dem Schleifkontakt 15 ermöglicht wird. Bei der Anordnung gemäss Fig. 2 sitzen sowohl der Schleifkontakt 15 als auch der Zeiger 17 getrennt voneinander drehbar auf der Achse des Regelwiderstandes. Die linear gewickelte Widerstandswicklung 19 des Regelwiderstandes ist kreisförmig gebogen und liegt an den Widerständen 12, 13. Der Schleifkontakt 15 ist an das Nullgerät 16 angeschlossen. Zwischen der den Schleifkontakt 15 tragenden Stange 20 und dem Zeiger 17 ist das längenveränderliche Glied in Form zweier Teilhebel 21, 22 angeordnet.
Diese sind gelenkig an der Stange 20 und dem m Zeiger 17 angeschlossen und tragen an ihren einander zugekehrten Enden gelenkig eine Rolle 23. Diese Rolle wird von einer Feder 24 zwischen dem Teilhebel 22 und der Stange 20 an eine Kurvenscheibe 25 angedrückt. Die Kurvenscheibe sitzt drehfest auf der Achse des Regelwiderstandes. Sie ist empirisch so geformt, dass lineare Änderungen der Prüfkräfte auf der linear geteilten Skala 18 richtig angezeigt werden.
Bei der Anordnung gemäss Fig. 3 findet ein handelsüblicher Regelwiderstand mit Anzeige der Stellung des Schleifkontaktes Anwendung. Der kreisförmig gebogenen Widerstandwicklung 19a des handelsüblichen Regelwiderstandes ist eine ebenfalls kreisförmig gebogene Widerstandswicklung l9b in Reihenschaltung zugeordnet, die sich ausserhalb des handelsüblichen Regelwiderstandes befindet. Zwischen dem Schleifkontakt 1 5b und dem den Schleifkontakt 15s tragenden Zeiger 17 des Regelwiderstandes ist das längenveränderliche Glied wieder in Form der Teilhebel 21, 22 angeordnet. Diese Teilhebel sind gelenkig mit dem Zeiger 17 und dem Schleifkontakt 15b verbunden und tragen zwischen sich die Rolle 23, die gegen die Kurvenscheibe 25 gedrückt wird.
Die Andrückkraft wird durch die Feder 24 bewirkt, die hier zwischen dem Teilhebel 21 und dem Zeiger 17 angeordnet ist. Der Schleifkontakt 1 5b sitzt an einem Arm 26, der ausserhalb des handelsüblichen Regelwiderstandes drehbar gelagert ist. Die Kurvenscheibe 25 ist fest und unbeweglich angeordnet.
Die Anordnung gemäss Fig. 3 kann derart abgeändert werden, dass die zweite Widerstandswicklung 19b gerade ist (Fig. 4). Hierbei trägt der Schleifkontakt 1 5b der zweiten Widerstandswicklung an seiner Stange 26 die Rolle 23. Die Rolle wird von der Feder 24a an die Kurvenscheibe 25a angedrückt. Die Kurvenscheibe 25a ist gleichsinnig und um gleiche Beträge drehbar mit dem Zeiger 17 des handels üblichen Regelwiderstandes gekuppelt, der auf der linear geteilten Skala 18 anzeigt. Im übrigen entspricht die Anordnung gemäss Fig. 4 der Anordnung gemäss Fig. 3.