CH400612A - Federprüfgerät - Google Patents

Description

  
 



     Federprüfgerät   
IDie Erfindung betrifft ein   rFederprüfgerät    zur Bestimmung der Federkennwerte von Zug- und Druckfedern und bezweckt, eine raschere, einfachere und genauere Feststellung der   Federkenuwerte    zu ermög- lichen, als dies bei bisher üblichen Geräten der Fall ist. Letztere bestehen in der Regel im wesentlichen aus einer Kraftmessvorrichtung, die in Form einer   Gewichts-oder    Federwaage gebaut ist, sowie aus einer Längenmessvorrichtung, die entweder mit mechanischen oder elektrischen Mitteln die Gesamtlänge und die Einfederung des   Federprüflings    zu messen erlaubt. Geräte dieser Art haben aber den   Nach-    teil, dass die Kraftmessung geringe Wegänderungen der Messunterlage bedingt oder verursacht.

   Dies erschwert die Längenmessung der Einfederung, indem die Kraft- und die Längenmessung nicht gleichzeitig durchgeführt werden können, sondern in Annähen   rungsschritten    folgt eine Messung der anderen. Da  durch    wird eine rasche und genaue Feststellung der Federkenndaten verunmöglicht.



   Die Erfindung ermöglicht,   sdie    geschilderten Nachteile weitgehend zu beseitigen; sie erlaubt insbesondere die Kraft- und die Längenmessung gleichzeitig auszuführen, und zwar ohne Beeinträchtigung der   Messgenauigkeit.   



   Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass zur Kraftmessung eine piezoelektrische Messzelle dient, deren Elastizitätseigenschaften etwa denjenigen metallischer Werkstoffe entsprechen, und dass zur gleichzeitig mit der Kraftmessung erfolgenden Längenmessung Mittel dienen, welche den Weg des zur Kraftausübung auf   Idie    Feder wirkenden Stempels anzeigen.



   Ein   erfindungsgemässes    Gerät ermöglicht dank der zur Kraftmessung benützten piezoelektrischen Messzelle eine völlig deformationsfreie Messung der auf die Feder ausgeübten   Messgkräfte.    Die   Länge    messung kann deshalb ohne jegliche Beeinträchtigung der Messgenauigkeit gleichzeitig mit Ider Kraftmessung durchgeführt und zu jeder Messkraft die ihr zugeordnete Länge bzw. Längenänderung der Feder rasch und einfach bestimmt werden.



   Zweckmässig besitzt die Messzelle eine Kristalleinheit aus Quarz, deren Elastizitätseigenschaften etwa denjenigen metallischer Werkstoffe entsprechen. Das elektrische Messignal der piezoelektrischen Messzelle kann ferner   vorteilhaft - gegebenenfalls    nach geeigneter Verstärkung - auf ein Zeigerinstrument und/ oder auf eine registrierende   Vorrichtun, g    geleitet werden. Weiter können Mittel zur Umwandlung des   Stempelweges    in ein elektrisches Signal vorhanden sein, wobei letzteres zur gleichzeitigen   Registrierung    auf eine gemeinsame Registriervorrichtung für das Kraftsignal und für das Wegsignal geleitet wird.

   Hierbei empfiehlt sich besonders eine Ausführungsform, bei welcher die Registriervorrichtung Mittel zur Aufzeichnung, der Kraft- und   Wegsiguale    in einem Koordinatensystem aufweist. In einer weiteren   vorteilihaf-    ten   Ausführungsform    des   Erfindungsgegenstandes    können schiliesslich Mittel zur Verstellung des Verstärkungsfaktors des Verstärkers für das Kraftsignal   vorhan, den    sein zwecks Anpassung des maximalen   Aussehlages    des Zeigerinstrumentes bzw. der Regi  striervorrichtung    an die auf die Feder auszuübende maximale Messkraft.



   Der Erfindungsgegenstand   und    weiter mit ihm zusammenhängende   Einzelheiten    sind nachstehend anhand   Ides    in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ein Federprüfgerät in vereinfachter Ansicht mit Handbetätigung des Kraftstempels und  
Fig. 2 eine schematische Darstellung der Anordnung und Schaltung der im Gerät   nach    Fig. 1 verwendeten Messelemente.



   Das Prüfgerät nach Fig. 1 besitzt eine auf dem Fuss 11 des Gehäuses 12 fest angebrachte piezoelektrische Kraftmesszelle 13 und weiter den vertikal verschiebbaren   Kraftstempel    14 der mit einem einstellt baren   IMasstab    15 und einem festen Masstab 16 ausgerüstet ist; zur genauen Ablesung der Masstäbe dient die Vergrösserungsscheibe 17.



     Der Kraftstempel    14   ist schlittenartig    im Gehäuse 12 gelagert und kann mit Hilfe des Handrades 18   auf und    abwärts bewegt werden. Hierzu dient Ider aus Fig. 2 ersichtliche Antrieb aus Ritzel 19 und Zahnstange 20. Der   tFederpr ; üfling    21 wird zwischen ;Messzelle 13 und Stempel 14 eingelegt und letzterer wird hierauf bis zur Berührung mit dem oberen   Feder    ende nach unten gefahren. Auf dem festen Masstab 16 kann nun die ungespannte Länge der Feder abgelesen werden; diese entspricht   zudem    Abstand zwischen Messzelle 13 und Stempel 14.

   Der einstellbare   Mass-    stab 15 wird nun in Nullstellung gebracht, sodass bei Verschiebung des Stempels direkt der   Stempelweg    bzw. die Längenänderung der Feder   abgelesen    werden kann.



   Die auf die Kraftmesszelle 13 einwirkende Federkraft wird vom Zeigerinstrument 22   angezeigt.Gege-    benenfalls ist zwischen Zelle 13 und Instrument 22 ein Verstärker geschaltet; dessen Verstärkungsfaktor kann dann zwecks Anpassung   Ides    maximalen Ausschlages des Zeigerinstrumentes an die auf die Feder auszuübende maximale Messkraft mit Hilfe des Einstellknopfes 23 verstellt werden, was erlaubt, einen möglichst grossen Messbereich bestreichen zu können. Die Skala des Instrumentes 22 ist zweckmässig direkt in Krafteinheiten eingeteilt. Der Schalter 24 dient zum Einschalten der Stromversorgung für den elektrischen Teil des Gerätes, während der Einstellknopf 25 eine allfällig nötige Nullkorrektur des Zeigerinstrumentes erlaubt.

   Der   Anschlusskasten    26 dient zum Anschliessen eines nicht gezeichneten elektronischen Registriergerätes, das laufend und   gleich-    zeitig die erhaltenen   XKraft-und      Wegsignale    aufzeichnet zweckmässig direkt als Kennlinie innerhalb eines Koordinatensystems.



   Wie Fig. 2 zeigt, ist die Messzelle 13 über den Leiter 27 mit dem elektronischen Verstärker   28    ver  bunden, der    im Gehäuse 12 untergebracht ist. Das verstärkte   Messsignal    wird über den Leiter 39 in das Zeigerinstrument 22 und/oder über den Leiter 29 zu einem der Pole des Anschlusskastens 26 für ein Registriergerät geleitet. Der Weg des Kraftstempels 14 wird auf das Band 30 übertragen. [Das elektrisch nicht leitende Band 30 ist am Widerstands-Messdraht 31 befestigt. Eine Feder 32 sorgt dafür, dass der Messdraht 31 jede Bewegung des Stempels 14 mitmacht, allerdings in entgegengestzter Richtung.

   Die beiden Enden des   Messdrahtes    31 sind nun an die Spannungsquelle   3,3    angeschlossen, und zwar einerseits über den flexiblen Leiter 34 und andererseits über den Leiter 35 und die elektrisch leitende Feder 32. Bei konstanter Spannung zwischen den Klemmen der Spannungsquelle 33 ist es möglich, mit Hilfe des elektrischen   Kontaktes    36 eine   dem    Weg des Stempels 14 proportionale   Messpannung    abzunehmen, die über den Leiter 37 in den Anschlusskasten 26 für das Registriergerät geleitet wird. Das untere feste Ende der Feder 32 liegt elektrisch an Masse und ist über den Leiter 38 ebenfalls mit   Idem    Anschlusskasten 26 verbunden.



     Die    piezoelektrische Messzelle 13 enthält als Kri stalleinheit ein oder mehrere Quarzplättchen, welche den metallischen Werkstoffen entsprechende Elastizitätseigenschaften aufweisen. Es wäre aber auch möglich,   andere    piezoelektrische Kristalle zu benützen, deren Elastizitätseigenschaften   grössenordnungs-    gemäss mit denjenigen metallischer Werkstoffe über einstimmen, zum Beispiel   Barjumtitanat.    Die Messzelle 13 misst so entsprechend dem piezoelektrischen Messprinzip völlig   deformationsfrei    die auf die Feder ausgeübte Kraft.

   Dank dieser Erscheinug kann zur Bestimmung des   Federwege    lediglich der Weg des Kraftstempels 14 gegenüber dem Gehäuse 12   gemess    sen werden, was auf sehr genaue und einfache Weise ausgeführt werden kann. Anstelle der gezeigten elektrischen Wegmessung kann selbstverständlich auch eine mechanische Wegmessung treten, sofern letztere nicht überhaupt durch einfache Masstabablesung erfolgt.    die    Betätigung des Kraftstempels kann von Hand oder   auch    mit hydraulischen oder pneumatischen Mitteln erfolgen. Die Messgrössen können von Auge abgelesen werden oder aber mit selbsttätig druckenden oder zeichnenden Registriergeräten festgehalten werden.

   Die   IKraftmesszelle    kann sowohl auf Druck wie auch auf Zug beansprucht werden; es ist deshalb möglich, sowohl Druckfedern wie Zugfedern auszumessen.   

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Federprüfgerät zur Bestimmung der Federkenn werte ion Zug- und Druckfedern dadurch gekennzeichnet, dass zur Kraftmessung eine piezoelektrische Messzelle dient, deren Elastizitätseigenschaften etwa denjenigen metallischer Werkstoffe entsprechen, und dass zur gleichzeitig mit der Kraftmessung erfolgenden Längenmessunig Mittel dienen, welche den Weg des zur Kraftausübung auf die Feder wirkenden Stempels anzeigen.

   UNTERANSPRÜCHE 1. Federprüfgerät nach IPatentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Messzelle eine Kristalleinheit aus Quarz aufweist.

   2. Feder, prüfgerät nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrische Messignal der piezoelektrischen Messzelle - gegbenenfalls nach geeigneter Verstärkung - auf ein Zeigerinstrument und/oder auf eine registrierende Vorrichtung geleitet wird.

   3. Feder, prüfgerät nach Patentanspruch, gekenn zeichnet durch Mittel zur Umwandlung des Stempel weges in ein elektrisches Signal, das zur gleichzeitigen Registrierung auf eine gemeinsame Registriervorrich tung für das Kraftsignal und für das Wegsingal geleitet wird.

   4. Feder ; prüfgerät nach Unteranspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Registriervorrich tung Mittel zur Aufzeichnung der Kraft- und Weg signale in einem Koordinatensystem aufweist.

   5. Federprüfgerät nach Unteranspruch 2, gekenn zeichnet durch Mittel zur Verstellung des Verstär kungsfaktors des Verstärkers zwecks Anpassung des maximalen Ausschlages des Zeigerinstrumentes bzw. der Registriervorrichtung an die auf die Feder auszu hubende maximale Messkraft.