Verfahren zur Feststellung der Verformung eines Prüflings
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Feststellung der Verformung eines Prüflings mittels einer Machine, deren Rahmen bei der Verformung des Prüflings elastisch deformiert wird.
Bei Maschinen zur Verformen von Werkstük- k ; n, z. B. Materialprüfmaschinen, mittels welcher ein Werk-bzw. Prüfstück unter der Einwirkung von Kräften deformiert wird, stellt sich die Aufgabe, diese Deformation möglichst genau zu messen. So ist es z. B. üblich, an pressen-, Zug-, Druck-und Tor- sionsmaschinen Schnurzüge von den durch die defor mierende Kraft bewegten Jochen zu einer stationären Schreibvorrichtung zu führen, die ein Schreibblatt antreiben, derart, dass der Bewegung des Schnurzuges die X-Koordinate, der Grösse der Kraft die Y-Koordinate entspricht. Diese Einrichtungen sind ungenau.
Sie berücksichtigen die elastische Deformation des Maschinenständers nicht und leiden zudem unter der Ungenauigkeit von Schnurzügen und Um isnkungen.
Insbesondere bei Prüfmaschinen, deren Defor mationsgeschwindigkeit durch Steuerungen in engen Grenzen konstant gehalten werden muss, stellt sich die Aufgabe einer Bestimmung der echten Längen änderung am Prüfstück im besonderen Masse. Die grössbe Genauigkeit lässt sich bekannterweise erzie- len, wenn die Messeinrichtung fur. die Längenänderung dem. Prüfling parallel gelegt wird, vorzugsweise derart, dass seine Achse mit der Prüfachse zusam menfällt. Dies wäre jadoch im Prüfling nur bei hohlen Körpern möglich und würde in jedem Falle eine Anpassung an die verschiedenen Probekörper erfordern.
Zweck vorliegender Erfindung ist es nun, ein Verfahren bzw. eine Einrichtung zu schaffen, die die reine Deformation des zu deformierenden Körpers allein in emer Maschine, frei von den elastischen Deformationen derselben, dauernd zu bestim- men erlaubt, wobei die Form und Länge des zu deformierenden Körpers, wie auch die Länge des zu kompensierenden Rahmens beliebig sind und wobei die Messstrecke beliebig zu verlegen ist,
insbesondere entsprechend der wünschenswerten Elimi- nation von Sekundärbiegungen in oder nahe der Deformationsachse. Die Messstrecke und die gegebe- nenfalls darin eingebauten Geber sind unabhängig vom Prüfling und der momentan verwendeten Rah menlänge. Diese Voraussetzungen sind von besonde- rer Bedeutung, wenn z. B. eine Presse oder eine Prüfmaschine hinsichtlich der Deformationsgeschwindigkeit gesteuert werden muss.
Das erfindungsgemässe Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass ein der die Verformung bewirkenden Kraft entsprechendes Signal und die zwischen den Anschlusspunkten des Werkstückes gemessene Federkonstante des Maschinenrahmens in ein Modellsystem eingeführt werden, in dem Federkonstante und Kraftsignal multiplikativ verbunden werden, und dass das Produkt dieser Grössen als der elastischen Verformung des Maschinenrahmens proportionale Grösse diesem Modellsystem entnommen wird d und einer Messstrecke, die die gesamte Deformation von Rahmen und Prüfling enthält, derart zugeführt wird, dass die reine Deformation des Prüflings bestimmt werden kann.
Die Erfindung betrifftt auch eine Einrichtung zur Ausübung des Verfahrens, welche sich dadurch auszeichnet, dass das Modellsystem aus Übertragungs- gliedern gebildet ist, die abhängig von einstellbaren und/oder sich selbsttätig einstellenden Grössen ein Signal liefern, das der elastischen Verformung des Maschinenrahmens proportional ist.
In den Zeichnungen sind beispielsweise Ausfüh- rungsformen der Erfindung dargestellt. Es zeigen :
Fig. I eine in schematischer Weise horizontal angeordnete Druckprüfmaschine, welche mit einem Steuerkreis und einer elektronischen Kompensations- vorrichtung versehen ist,
Fig. 2 eine Werkstoffprüfmaschine mit einem Messabschnitt und einer hydraulischen Kompensa tionsvorrichtung,
Fig. 3 Einzelheiten einer. abgeänderten Ausfüh- rungsform eirses Kompensators, mit einem Modellsystem und einer Vorrichtung zur Einstellung bzw.
Anderung der Elastizitäts-oder Federkonstante,
Fig. 4 eine weitere Ausführungsform eines Kom pensators zur automatischen Einstellung oder Ände- rung der Elastizitätskonstante,
Fig. 5 eine weitere Variante eines Kompensators mit einer Kraftübertragung zur Änderung der Elasti- zitätskonstante.
Wie aus der Fig. 1 ersichtlich ist, verbindet ein Querstab 1 zwei Stangen 17 miteinander, welche starr an einem Laufwagen 12 angebracht sind. Dieser Laufwagen 12 ist mit den Rädern 15 versehen und verschiebt sich in einem geschlossenen Rahmen 5, zu welchem die Gurte bzw. Säulen 16 sowie die Joche oder Stirnwandteile 5a und 14 gehören.
Zwischen der Vorderfläche 12a des Laufwagens 12 und der gegenüberliegenden Stirnwand 14a wird d in der in Fig. 1 dargestellten Weise ein Probestab bzw.
Testkörper 13 eingespannt.
Der vorliegenden Erfindung zufolge soll das Problem gelöst werden, wie man die tatsächliche Verformung des Testkörpers 13 ausserhalb des Messabschnittes A des Geräts bestimmt, wobei diese Bestimmung in dem vorliegenden Beispiel dazu verwendet wird, den Vorschub des Laufwagens 12 zu der Stirnwand 14a innerhalb enger Grenzen konstant zu halten, im wesentlichen unter Beseitigung der Einwirkung der sich dabei ergebenden Rückwirkung des Testkörpers 13.
Am linken Ende der Maschine ist eine Zahnstange 2 angeordnet, und zwar in gleicher Achse zu , dem Mel3abschnitt A, in welchem der Testkörper bzw. das Werkstück 13 eingespannt ist. Die relative Bewegung dieser Zahnstange 2 zu dem Rahmen 5 wird auf eine mit einem Ritzel 3 versehene Welle 3a übertragen. Die Lagerung für diese Welle 3a besteht aus den Lagerarmen 4, die mit dem Rahmen 5 in der dargestellten Weise verbunden sind. Diese relative Bewegung entspricht der Verformung des Testkörpers 13 in dem Messabschnitt A der Machine, vergrössert um die elastische Dehnung der Säulen bzw. Holme 16 und di Durchbiegung, der Stirn- wände 5a und 14a des Rahmens 5.
Die Prüfkraft oder Belastung wird in der Weise erzeugt, idass man Drucköl in den Raum 6 des Zylinders 6a strömen lässt. Dieses O1 oder unter Druck stehende Medium beaufschlagt einen Kolben 7, der in dem Zylinder 6a gleitet, mit der Kolbenstange 6b, sowie den Kolben 10 in einem Zylinder 10a des Laufwagens 12. Auch der Zylinder 10a ist zweck- mässigerweise mit einem flüssigen Medium, wie z. B.
Ö1, angefüllt, welches in dem Raum 11 durch die Verschiebung des Kolbens 10 zusammengepresst wird. Das ergibt zusammen mit der biegsamen Lei tung 21 a eine Vorrichtung zur Erzeugung und Abgabe von Signalenp oder Informationen, hier an fänglich in der Form eines von C) übertragenen Druckes an einen Kompensator 55 nebst einem Modellsystem des Maschinenrahmens, wie nachste- hend noch ausführlicher erklärt werden wird. Das 01 in dem Raum 11 überträgt seinen Druck auch auf den auf den Rädern 15 rollenden Wagen zwecks leichter Verschiebung desselben.
Aus der Zeichnung kann man ferner ersehen, dass die Räume 8 und 9 der Zylinder 6a bzw. 10a dem Abziehen des Laufwagens 12 von dem Testkörper 13 dienen.
Die Relativbewegung zwischen der Zahnstange 2 und dem Rahmen 5, ausgedrückt als Winkelverschie- bund der Welle 3a, wird in eine als Ganzes mit 28a bezeichnete Messvorrichtung gegeben, zu welcher ein fremderregter Drehfeldgeber 18 gehört. Dieser letztere treibt noch einen zweiten fremderregten Drehfeldgeber über ein Zahnradgetriebe 22 an, und zwar so, dass der Drehfeldgeber 26 Signale von höherer Frequenz liefert als der Drehfeldgeber 18.
Mit anderen Worten, die Relativbewegung der Bauteile 2 und 3 zueinander wird in, dem Messteil 28a elektrisch dargestellt durch eine Anzahl von Signale, die in der Phase um 120 zueinander verschoben sind, wobei die Niederfrequenzsignale von dem Drehfeldgeber 18 und die Hochfrequenzsignale von dem Drehfeldgeber 26 ausgehen. Die von den beiden Drehfeldgebern 18 und 26 kommenden Nieder- bzw. Hochfrequenzsignale gelangen aus nachstehend noch kurz zu erklärenden Gründen in einen bekannben Phasendiskriminator 28.
Ein Synchronmotor 37, welcher Strom aus einer geeigneten Energiequelle-bei 52 angedeutet-er- hält, treibt einen fremderregten Drehfeldgeber 30 für hohe Frequenz bzw. Signale feiner Unterteilung an, und zwar tuber einen mechanischen Drehzahl- variator bzw. ein Reibr, adgetriebe mit einem Reib- rad 39, das auf der Welle 38 verschoben werden kann und in Eingriff steht mit einer Reibungsscheibe 39a, die auf einer Welle 36 des Drehfeldgebers 30 sitzt. Dieser Synchronmotor 37 treibt gleichzeitig einen weiteren Drehfeldgeber 32 für eine niedrigere Frequenz und demzufolge für Signale gröberer Un terteil, ung an, und zwar-wie hier dargestellt-über , die Welle 36 und das Zahnradgetriebe 31.
Die Pha senbeziehung zwischen den Signale hoher Frequenz bzw. feiner Unterteilung und den Signalen niedriger Frequenz bzw. grober Unterteilung wird in dem
Phasendiskriminator 28 bestimmt. Die Abweichun- gen von dieser Phasenbeziehung werden in ein
Gleichstromsignal umgewandelt, das proportional zu den oben erwähnten Abweichungen bzw. Phasenverschiebungen ist.
Die Schaltung des Phasendiskri- minators 28 ist den Fachleuten wohlbekannt und braucht daher hier nicht ausführlich erklart zu werden
Das vorerwähnte Signal des Phasendiskriminators 28, das in Polarität und Grösse dem momentanen Unterschied zwischen dem Bezugswert als einem gewählten Mass der Verformung des Testkörpers 13, einstellbar an dem Synchronmotor 37 sowie dem Reibradgetriebe 36, 38 und 39, und dem tatsächlichen Wert der Verformung des Testkörpers und des Maschinenrahmens, gemessen durch die Re lativbewegung zwischen Zahnstange 2 und Ritzel 3, entspricht, wird über die elektrische Leitung 50 an einen Verstärker 49 gelegt, dessen Ausgang an einen Stellmotor 35 angeschlossen ist.
Der Stellmotor 35 verschiebt einen hydraulischen Regulierschieber bzw. ein Servoventil 29 mittels eines Zahnstangengetriebes 40. Dieses Servoventil bzw. dieser hydraulische Regulierschieber 29 lässt eine unter Druck stehende Fliissigkeit, wie z. B.
Öl, aus einer Hilfspumpe 33 in einen Servozylinder 20 einströmen, wobei das bl über die Rohrleitungen 34 von der Hilfspumpe 33 gefördert wird und zu derselben zurückläuft. Je nach der Bewegungsrich- tung des Stellmotors 35 und dieser hydraulischen Servovorrichtung kann man über das Gestänge 23 eine Regulierpumpe 19 mit Bezug auf deren Fördermenge einstellen, und zwar in einer Weise, wie sie den Fachleuten ohne weiteres klar sein wird. Vor teilhafterweise werden die Hauptregulierpumpe 19 und die Hilfspumpe 33 beide durch einen geigne- ten Elektromotor 27 angetrieben.
Infolge der oben beschriebenen Anordnung wird e, in Fehler, welcher zwischen der oben erwähnten Bezugsgrösse und dem tatsächlichen Wert auftaucht, ausgeglichen. Geht beispielsweise der tatsächliche Wert voran, dann wird die Menge des von der Regulierpumpe 19 geförderten Ols herabgesetzt, dagegen erhöht, wenn der tatsächliche Wert zurück- bleibt. Die hier dargestellte Ausführungsform muss natürlich bei ihrer praktischen Anwendung noch mit mehreren Rückleitungen versehen werden, welche der deutlicheren Darstellung wegen hier fortgelassen wurden, da das Fehlen derselben die Erläuterung der Erfindung nicht beeinträchtigen kann.
Man wird jedoch erkennen, dass die hier dargestellte automatische Steuerung bzw. Regulierung fehlerhaft arbeitet, da ja auch die elastische Verformung des Maschinenrahmens der Werkstoffprüfma- schine gemessen wird. Bei einer Zunahme der Belastung bzw. Prüfkraft wird also eine zu grosse Ver formungsgeschwindigkeit, bei einer Verminderung der Belastung eine zu geringe Verformungsgeschwin- digkeit vorgetäuscht.
Diese Fehlerquelle wird durch den sogenannten Kompensator beseitigt, welcher als Ganzes mit 55 bezeichnet ist und zu welchem ein dem Prüfmaschinenrahmen ahnliches Modell gehört, wobei die auf den Maschinenrahmen einwirkende Prüflast und die Elastizitätskonstante der Verfor mung desselben multiplikativ miteinander gekoppelt sind, wie nunmehr beschrieben werden wird. Die Prüflast wird über die biegsame Leitung 21a von dem das Prüfsignal erzeugenden Raum 11 zu einem Analysator bzw. einer Membranzelle 21 übertragen.
Diese durch den Druck des Z5l in der Leitung 21a dargestellte Prüflast ruft eine elastische Verformung hervor an einer Membran 25, die kraftschlüssig mit einer Stange 56 verbunden ist, welche demgemäss proportional zu der Prüflast nach links-auf Fig. 1 gesehen-verschoben wird. Die Vorrichtung 21 kann als ein Modell der Maschine oder des Maschinenrahmens angesehen werden, insofern, als die ausgeübte Kraft eine Verformung der Membran 25 in einem linearen Verhältnis hervorruft, und diese Verformung ist genau proportional zu der Verformung des Maschinenrahmens unter Last.
Die vErschiebung der Stange 56, welche also proportional zu der Prüflast ist, wirkt sich auf einen Brückenübertrager aus, bestehend aus einem Ferrit- kern auf der Stange 56 und den entgegengesetzt ge wickelten Ringspulen 41 und 43, die bei 53 mit Wechselstrom gespeist werden. Zwischen diesen Ringspulen 41 und 43 befindet sich eine Abnahme- spuele 42, welche je nach der Stellung des Ferritkerns 54 die resulrtierende magnetische oder induktive Kopplung mit den Spulen 41 und 43 mehr oder weniger stark aufnimmt.
Die auf dles, Weise er- zeugte, schwache sinusförmige Spannung, bzw. das Signal, wird einer Brückenschaltung 46a zugeführt, welche aus den beiden Widerständen 45 und den beiden Dioden 46 besteht und deren Öffnungszeit durch einen geeigneten Transformator 44 gesteuert werden kann. An der Anschlussstelle der Dioden 46 erscheint damit eine Gleichspannung, der, en Ampli ; tude, der Verschiebung des Ferritkerns 54 aus seiner zentralen Lage entspricht und deren Polarität anzeigt, , ob die Verschiebung nach rechts oder nach links erfolgte. Diese Gleichspannung wird dann an den Eingang eines Verstärkers 47 gelegt, dessen Verstärkung durch ein Gegenkopplungspotentiometer 48 fest reguliert oder eingestellt werden kann, wie noch kurz erklärt werden wird.
Die resultierende Gleichspannung wird über die elektrische Leitung 51 an den Phasendiskriminator 28 gelegt und über- lagert dort die, wie vorher erklärt wurde, gebil- dete Phasendifferential-Gleichspannung. Infolgedes- sen wird das am Ausgang des Phasendiskriminators 28 erscheinende Steuersignal gleich Null, solange noch ein Unterschied zwischen der Bezugsgrösse und dem tatsächlichen Wert vorhanden ist. Dieser Unter- schied entspricht der elastischen Verformung des Maschinenrahmens in dem Messabschnitt 28a, wel- che durch die vorher beschriebene Kompensator Konstruktion 55 ausgeglichen wurde.
Es kann nun die Frage gestellt werden, ob es nicht bedeutend einfacher wäre, den Korrektur-oder Kompensationswert bzw.-faktor für die Verformung des Maschinenrahmens in eine mechanische Verschiebungsbewegung umzuwandeln. Weitere Ausfuhnungsformen der vorliegenden Erfindung, die nach diesem Prinzip arbeiten, sollen im nachstehenden kurz beschrieben werden. Der besondere Vorzug eines elektronischen Kompensators besteht darin, dass an dem vorerwähnten Messabschnitt keine zusätzlichen mechanischen Bewegungen erforderlich sind.
In der dargestellten Ausführungsform wird der auf das Teststück bzw. auf den Probestab 13 wir- kende Druck mit Hilfe des Analysators 21 bzw. der Membran elle für die Erzeugung des Prüflastsignals sowie des Brückenübertragers 41, 42, 43 in eine proportionale Gleichspannung bestimmter Polarität und Amplitude umgewandelt. Das resultierende Gleichstromsignal wrid einem Verstärker 47 mit sehr hoher Verstärkung zugeführt, welche mittels des Gegenkopplungspotentiometers 48 auf einen gewünschten Faktor eingestellt werden kann.
Der an dem Potentiomeber 48 eingestellte Verstärkungsfaktor und die Grösse des Gleichstromsignals werden multiplikativ miteinander gekoppelt zwecks Erhalt des Kompensations-oder Korrektursignals an der elektrischen Leitung 51, so dass also die Elastizitäts- konstante des Maschinenrahmens oder-je nach den Umständen-der Proportionalitätsfaktor zwischen der Elastizitätskonstante des Maschinenrahmens und derjenigen des Modellsystems von Hand an dem Potentiometer 48 eingestellt werden. Hierbei wäre zu erwähnen, dass in der gegenwirtigen Praxis das Joch 14 längs der Säulen oder Holme 16 verschieb- bar eingebaut werden würde, um Werkstücke verschiedener Länge unterbringen zu können.
Aus diesen Gründen ist das Potentiometer vorteilhafterweise verstellbar, um die verschiedenen Elastizitätskon- stanten des Maschinenrahmens bei verschiedenen Stellungen des Joches 14 auszugleichen.
Zusammenfassend kann gesagt werden, dass das im Zusammenhang mit der Fig. 1 beschriebene Gerät im allgemeinen in der folgenden Weise arbeitet : An den Testkörper bzw. das Werkstück 13 wird über die Kolben 7 und 10 eine Prüflast gelegt. Die relative Bewegung zwischen der Zahnstange 2 und dem Ritzel 3, welche die Verformung des Maschinenrahmens und des vorerwähnten Testkörpers anzeigt, wird dargestellt in der Form von Nieder-und Hochfrequenz- signalen, die dem Phasendiskriminator 28 zugeführt werden.
Die gewünschte Verformungsgeschwmdigkeit des Testkörpers 13 wird an dem Reibradgetriebe 36, 38, 39 eingestellt, und d, iese vorher festgelegte Verformungsgeschwindigkeit wird gleichfalls dargestellt in der Form von Signalen niedriger und hoher Frequenz, welche ebenfalls dem Phasendiskri minator 28 zugeführt werden. Diese vorher eingestellte Verformung des Testkörpers verschafft eine Bezugsgrosse, mit welcher mittels des erwähnten Pha sendiskriminators die tatsächliche Gesamtverformung des Testkörpers und des Maschinenrahmens vergli- chen wird.
Der Unterschied zwischen dem tatsächlichen Wert und der Bezugsgrösse, dargestellt durch die Phasenverschiebung der miteinander verglichenen Signale, entspricht dann der Verformung des Rahmens. welche als Gleichspannung bzw. Fehler- signal gegebener Grösse und Polarität an der Ausgangsseite. des Diskriminators 28 erscheint.
Um diese Gleichspannung bzw. das Fehlersignal zu beseitigen, ist der Kompensator 55 so konstruiert, dass er an den Phasendiskriminator 28 über die elek trische Leitung 51 eine Gleichspannung legt, welche der Verformung des Maschinenrahmens entspricht, , aber von entgegengesetzter Polarität wie das vorerwähnte Fehlersignal ist, so dass das letztere gelöscht wird, wodurch das Steuersignal am Ausgang des Pha sendiskriminatorsgleich Null wird.
Genawer gesagt, das Modellsystem 21 ides Kompensators 55 arbeitet so, dass die Verschieburng von dessen Membran 25 ein elektrisches Signal erzeugt, welches in dem Verstärker 47 verstärkt wind, wobei das verstellbare Potentiometer 48 auf den Proportionalitätsfaktor zwischen der Elastizitätskonstante des Masohinenrahmens und derjenigen des Modellsystems 21 eingestellt wird. Das am Ausgang des Verstärkers 47 erscheinende Gleichstromsignal entspricht der Verformung des Maschinenrahmens und ist von entgegengesetzter Polarität wie das Gleichstromsignal für die Verformung des Rahmens, das an dem Messabschnitt 28a erscheint, so dass also das letztere gelöscht wrid, wie bereits erklärt wurde.
Es ist dann leicht möglich, die tatsächliche Verformung des Test-bzw. Werkstückes 13 zu bestimmen oder nach Wunsch zugehör. ige Daten zu bekommen.
Bei den in den Fig. 2-5 dargestellten Ausführungsformen werden für gleiche oder ähnliche Bau-. teile die gleichen Kennzahlen verwendet.
Wie bereits vorher erwähnt wurde, wäre es möglich, an Stelle des in Fig. 1 dargestellten elektronischen Kompensators 55 auch andere Kompensa tionsvorrichtungen zu verwenden. Die Fig. 2 zeigt in Verbindung mit einer Druckprüfmaschine einen hydraulischen Kompensator mit einer ähnlichen Nachbildung der elastischen Eigenschaften des Ma schinenrahmens. Die Druckprüfmaschine dieser Aus führungsform umfasst einen als Ganzes mit 100 be- zeichneten Maschinenrahmen nebst einem Paar von Jochen bzw. Stirnwandteilen 60a und 62. Parallel zueinander erstrecken sich von dem Joch 62 aus die Säulen bzw.
Holme 58, auf welchen das bewegliche Joch 60a gleitet, so dal3 es in die gewünschte Lage bewegt werden kann, um Probestäbe verschiedener Länge unterzubringen.
Der Testkörper bzw. das Werkstück 57 wird -wie hier dargestellt-zwischen einem Paar von Druckplatten 70a und 70 eingespannt. Es ist jedoch zu erkennen, dass die Druckplatte 70 für das Joch 62 mit einem verschiebbaren Kolben 61 fiir das Anlegen der Prüflast verbunden ist, der innerhalb eines Prüflastanlegezylinders 60 gleitet. Der Zylinder 60 erhält über eine Speiseleitung 59 ein geeignetes, unter Druck stehendes Medium, wie z. B. Öl, uim den Probestab 57 mit der gewünschten Prüflast zu belasten.
Die untere Zylinderkammer 60b steht mit einem Kanal 65 in Verbindung zwecks Erzeugung und Abgabe von Informationssignalen über die Ptüf- last, hier in der Form eines Druckes, an eine Kompensatorvorrichtung, die als Ganzes mit 108 bezeich net ist. Zwei Verbindungs-oder Messstangen 63 gehen von dem Kolben 61 aus an dem Joch 62 vorbei und tragen an ihrem freien Ende eine Platte 64, die das eine Ende eines Messabschnittes C abgibt. Der Kompensator 108 enthält das Modellsystem des Maschinenrahmens und besteht in diesem Falle aus einem Zylinder 67a, welcher-wie dargestellt- an der Unterseite des Joches 62 befestigt ist.
In diesem Zylinder gleitet ein Kolben 67, der mit einer Kolbenstange 69 versehen ist, welche aus noch kurz zu erklärenden Gründen durch die Zylinderwandung 67b hindurchgeht. Die freie Stirnfläche 69a der Kolbenstange 69 bildet das andere Ende des vorerwähnten Messabschnittes C. Eine Feder 68 ist zwischen der Unterseite des Joches 62 und der gegen überstehenden Fläche des Kolbens 67 angeordnet.
Es sei nochmals erwähnt, dass durch die Speiseleitung 59 ein unter Druck stehendes Medium in den Zylinder 60 eingeführt wird, dessen Druck der Prüflast entspricht, welche an den Testkörper bzw. an das Werkstück 57 gelegt wird. Man kann den Zylin , derraum 60b mit dem Raum 11 der vorher be schriebenen ausführungsform vergleichen ; beide haben die Aufgabe von Vorrichtungen zur Anzeige bzw. zur Erzeugung der Prüflast und geben diese Information bzw. das Signal an das Modellsystem des Kompensators 108. In diesem Falle wird der r in dem Zylinder 60 auftretende Druck über die Bohrung bzw. den Kanal 65 auf das untere Ende -67a-des Kompensators 108 bzw. von dessen Zylinder übertragen.
Das Modellsystem des Kompensators 108 ist so bemessen, dass bei einem gegebenen Verhältnis der Stirnflächen von Kolben 67 und Kolben 61 die Feder 68 so gewählt werden kann, dass dieselbe eine gewünschte Federkonstante besitzt von einer solchen Grösse, dass sich das unterste freie Ende 69a der Kolbenstange 69 aus seiner anfänglichen Lage der Stellung ohne Prüflast um eine Strecke x bewe- gen kann, welche der tatsächlichen Verformung des Maschinenrahmens entspricht.
Gleichzeitig wird man erkennen, dass, wenn an den Probestab 57 eine Prüflast gelegt wird, die Führungsplatte 64 des Messabschnittes C sich aus ihrer ursprünglichen Lage der Stellung ohne Prüflast auf das freie Ende 69a der Kolbenstange 69 zu bewegt, und zwar um eine Strecke, welche der Gesamtverformung des Maschinenrahmens 100 und des Probestabes entspricht.
Um die tatsächliche Verformung des Probestabes festzustellen, hat man dann nur noch nötig, den Unterschied zwischen dem Abstand der Stellung ohne Prüflast der Platbe 64 von der Stirnfläche 69a der Kolbenstange 69 und dem Abstand der neuen Lage der Platte 64 von der neuen Lage der Stirnfläche 69a der Kolbenstange 69 unter der Prüflast zu messen.
Es ist ohne weiteres klar, dass, falls das Joch 60a in eine neue Lage bewegt wird, beispielsweise zum Einspannen und Testen eines Probestabes an derer Grösse, die Elastizitätskonstante des Maschinenrahmens 100 sich ändern muss. Um das aus- zugleichen, muss die Feder 68 in der Ausführungs- form nach Fig. 2 durch eine neue Feder ersetzt werden, welche eine andere Federkonstante besitzt, um die oben erwähnten Anforderungen zu erfüllen. Da. es nun recht unbequem ist, bei der jedesmaligen Verstellung des beweglichen Joches 60a die Feder 68 durch eine neue Feder mit anderer Federkonstante zu ersetzen, kann man auch eine Anordnung treffen, bei welcher die Federkonstante nach Belieben geregelt werden bzw. eingestellt werden kann.
Die Fig. 3-5 zeigen Kompensatoren zur Verwendung in der Werkstoffprüfmaschine nach Fig. 2, wobei die Kennwerte derselben eingestellt werden können, um sich den verschiedenen elastischen Ei genschaften des Maschinenrahmens bei der Arbeit mit verschiedenen Einspannlängen infolge der Verschiebung des beweglichen Joches 60a gegenüber dem festen Joch 62 anzupassen.
Bei der in Fig. 3 dargestellten Vorrichtung ist der das Modellsystem enthaltende Kompensator 101 im wesentlichen gleich demjenigen nach Fig. 2, wenigstens im Hinblick auf gewisse Grundelemente.
Aus diesem Grunde wurden die gleichen Kennzahlen für gleiche oder ähnliche Bauteile verwendet.
Wie man sieht, arbeitet eine mit einem Gewinde sowie mit einem Handgriff 72a versehene Muffe 72 mit der Feder 68 in der Weise zusammen, dass die freie Länge der Feder und damit die Federkonstante verändert wird. Der Messabschnitt bzw. die Messstrecke C befindet sich auch hier wieder zwischen der oberen Stirnfläche der Platte 64, die hier in strichpunktierten Linien angedeutet ist, und der unteren Stirnfläche 69a der Kolbenstange 69.
Die Fig. 4 zeigt eine Modifikation 102 des Kompensators mit einem eingebauten Modellsystem des Maschinenrahmens, wobei wiederum die gleichen Konnzahlen allgemein die gleichen Bauteile bezeich- nen. Zu dem Kompensator gehört hier eine Vorrichtung zur automatischen Einstellung der Federkonstante einer Blattfeder 74 zwecks Anpassung an die veränderte Elastizitätskonstante des Maschinen- rahmens bei wechselnden Einspannlängen der Probestäbe. Wie man sieht, ist die Feder 74 mit dem Kolben 67 starr verbunden, und die Federkonstante richtet sich nach dem Abstand der Stützrollen 75, die an den entsprechenden drehbaren Hebeln 76 angebracht sind.
Der Abstand zwischen diesen Stützrollen 75 kann automatisch eingestellt wenden, und zwar mittels der drehbaren H, ebel 76, der Gewinde- spindel 77, an welcher die Hebel verschiebbar angebracht sind, der Seiltrommel 78 sowie des Seils bzw. der Schnur 79, welche kraftschlüssig mit dem beweglichen Joch 80 verbunden ist. Wenn nun also das bewegliche Joch 80 verschoben wird, wird die Gew, indespindel 77 entsprechend godreht, um den Abstand zwischen den Stützrollen 75 im entspre- chenden Ausmass zu ändern und dadurch die Federkonstante der Blattfeder 74 zu ändern.
Die Hebel 76 sowie die Stützrollen 75 stehen während der Anderung der effektiven Länge der Feder 74 zwang läufig unter der Einwirkung einer axial gerichteten zusätzlichen Komponente der Bewegung relativ zu dem Kolben 67, wodurch eine Verschiebung Ides Endes 69a des Messabschnittes C infolge einer beabsichtigten Änderung der effektiven Länge des Ma schinsnrahmens unter einem gegebenen Normdruck in dem Hydraulikzylinder ausgeglichen wird. In der Fig. 4 ist das andere Ende des Messabschnittes C, nämlich die mit der Platte nach Fig. 2 völlig gleiche Platte 64, zum Mess-en der Verformung des Probestabes sowie des Maschinenrahmens der Einfachheit halber in strichpunktierten Linien angedeutet.
Bei dem in Fig. 5, wo gleiche Bauelemente wieder mit den gleichen Kennzahlen bezeichnet sind, dargestellten Kompensator 103, welcher mit einem Modellsystem des Maschinenrahmens versehen ist, wird die Verformungskraft bzw. die Prüflast in der Form eines Drucksignals mit einer unveränderlichen Federkonstante multipliziert. Während also bei den Ausführungen nach den Fig. 3 und 4 die Konstante der Federn 72 bzw. 76 durch'die dort beschriebene Vorrichtung geändert wurde, wind bei der vorliegen- den Ausführungsform die Federkonstante der Feder 81 nicht geändert.
Man kann mittels einer Kraftübertragung, zu welcher die Stange 82, der Hebel 83, der Kolben 88 und das bewegliche Lager 84 gehören und deren Übertragungsverhältnis mittels der Gewindespindel 86 und des Handrades 87 eingestellt werden kann, indem der Drehpunkt für den Hebel 83 verschoben wird, das Drucksignal in einer solchen Weise multi plizieren bzw. verstärken, dass bei wechselnden Einspannlängen für Testkörper oder Werkstücke ver schiedener Grösse die Verschiebung des Kolbens 88 aus seiner anfänglichen Lage, welche das eine Ende des Messabschnittes C darstellt, stets der zugehörigen Verformung des Maschinenrahmens entspricht.
Auch hier ist wieder das andene Ende des Messabschnit- tes C zum Messen der Gesamtverformung von, Parobe- stab und Maschinenrahmen, mämlich die Platte 64, in strichpunktierten Linien schematisch angedeutet.
Die Lehren der Erfindung, insbesondere im Falle grosser Universal-Werkstoffprüfmaschinen, gestatten die Bestimmung der tatsächlichen Verformung'des Testkörpers bzw. des Probestabes mit einem offenbar sehr viel geringeren Kraftaufwand und. gringeren Kosten als beispielsweise durch die Beseitigung der Fehlerquelle durch eine völlig starre Bauart des Maschinenrahmens oder durch dessen Versteifung.
Der Vollständgkeit halber sei hier noch erwähnt, dass jede der in den Fig. 3-5 dargestellten Kom pensatorvor, richtungen, bei der Druckprüfmaschine nach Fig. 2 an Stelle des dort gezeigten Kompen- sators verwendet werden kann.
Natürlich kann die vorliegende Erfindung nicht nur bei Werkstoffprüfmaschinen zur Bestimmung der tatsächlichen Verformung der Probestücke bzw.
Testkörper Anwendung finden, sondern auch mit grossem Vorteil überall dort, wo eine e mit einem Fehler behaftete Messgrösse leichter durch ein Signal aus einem Modellsystem korrigiert werden kann als durch die Entfernung der Fehlerquelle selbst, ohne vom Geist, der Erfindung, abzuweichen oder sich aus dem Erfindungsbereich zu entfernen.