CH637561A5

CH637561A5 - Mechanische einspannvorrichtung fuer proben auf pruefmaschinen.

Info

Publication number: CH637561A5
Application number: CH420279A
Authority: CH
Inventors: Guenter Keller; Andreas Pohl; Gerhard Hintz; Rudolf Sandner
Original assignee: Schenck Ag Carl
Priority date: 1978-05-06
Filing date: 1979-05-04
Publication date: 1983-08-15
Also published as: GB2020435B; JPS54147090A; DE2819902B1; US4261587A; DE2819902C2; GB2020435A; JPS5856432B2

Description

Die Erfindung betrifft eine mechanische Einspannvorrichtung für Prüfmaschinen, mit einer Grundplatte, auf der zwei gegenüberliegende Klemmstücke zum Einspannen von Proben verschiebbar angeordnet sind.

Mechanische Einspannvorrichtungen zum Einspannen von Proben in Prüfmaschinen sind in vielen Ausführungen bekannt, z. B. als Keilspannzeuge und als Einspannvorrichtungen mit zwei Klemmplatten oder Klemmstücken, die gegeneinander verschraubt werden, wobei die Probe zwischen den Klemmstücken eingespannt wird. Bei einer derartigen Einspannvorrichtung sind die beiden Klemmplatten über elastische Stege mit einer Grundplatte verbunden. Die Grundplatte ihrerseits wird an einem Spannkopf der Prüfeinrichtung befestigt, beispielsweise verschraubt. Da der Abstand zwischen den beiden Klemmplatten durch die Stegverbindung praktisch konstant ist, müssen für unterschiedlich dicke Proben Zwischenplatten oder Beilagen verwendet werden. Solche Einspannvorrichtungen werden daher besonders für Proben mit festgelegten Abmessungen verwendet. Eine stufenlose Änderung der Probenabmessungen ist nicht möglich.

Bei einer weiteren bekannten Einspannvorrichtung sind die Klemmstücke für die Einspannung der Probe auf einer Grundplatte verschiebbar angeordnet und beispielsweise mit Schrauben, die in Schlitzen der Grundplatte geführt sind, auf der Grundplatte befestigt. Damit können zwar die Probenabmessungen stufenlos verändert werden, die Klemmstücke müssen jedoch beim Einspannen einer Probe von der Grundplatte gelöst und neu eingestellt werden. Dies ist umständlich und zeitraubend. Zudem muss besondere Sorgfalt aufgewendet werden, wenn eine zentrische Einspannung und damit ein genau zentrischer Kraftangriff auf die Probe sichergestellt sein soll.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine mechanische Einspannvorrichtung zum Einspannen von Proben in Prüfmaschinen zu schaffen, die die genannten Nachteile des Standes der Technik vermeidet. Sie soll insbesondere leicht zu handhaben sein, eine stufenlose Veränderung der Probenabmessungen ermöglichen, wobei die Lösung der Verspan- • nung zwischen den Klemmstücken und der Grundplatte vermieden werden soll, sowie einen zentrischen Kraftangriff auf die Probe gewährleisten. Diese Aufgabe wird erfindungsge-mäss dadurch gelöst, dass die Klemmstücke und die Befestigungselemente für die Klemmstücke über Gleitschichten mit der Grundplatte verbünden sind und dass auf der Grundplatte eine Spindel zum Führen, Spannen und Lösen der Klemmstücke angeordnet ist.

Durch die erfindungsgemässe Lösung ergeben sich eine Reihe von Vorteilen gegenüber bisher bekannten Ausführungen von Einspannvorrichtungen. Die Anordnung von besonderen Gleitschichten zwischen den Klemmstücken bzw. Befestigungselementen und der Grundplatte macht es möglich, die Klemmstücke auf der Grundplatte zu verschieben, ohne dass vorher die Befestigungselemente gelöst werden müssen, mit denen die Klemmstücke auf der Grundplatte befestigt sind. Die Gleitschichten weisen sehr niedrige Reibbeiwerte auf. Dadurch ist beispielsweise auch bei den für Zugversuche erforderlichen Verspannkräften zwischen Klemmstücken und Grundplatte die Verschiebung der Klemmstücke auf der Grundplatte ohne Lösung der Befestigungsschrauben möglich. Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, dass ein Setzen der Probe an der Einspannstelle, z.B. bei durch Zug/Druckbelastungen hervorgerufenen Querdehnungen, keinen wesentlichen Einfluss auf die Sicherheit der Probeneinspannung hat, da die Klemmstücke durch die Elastizität der Verspannelemente, mit denen die Probe zwischen den Klemmstücken eingespannt ist, selbsttätig nachgesetzt werden. Durch die Anordnung einer Spindel auf der Grundplatte ist es auf einfache Weise möglich, die Probe zentrisch einzuspannen, so dass ein aussermittiger Kraftangriff auf die Probe vermieden wird. Weiterhin ergibt sieh der Vorteil, dass im einfachsten Fall ein einziges Spannelement, nämlich die Spindel, genügt, um die Probe zwischen den Klemmstücken zu verspannen und gleichzeitig eine zentrische Führung der Klemmstücke zu erreichen.

Eine Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 2 ergibt eine leicht herzustellende Führung der Klemmstücke für die zentrische Einspannung von Proben sowie einen einfachen Aufbau der Einspannvorrichtung und damit niedrige Herstellungskosten.

Als Gleitschichten werden zweckmässigerweise Kunst-stoffbeschichtungen, z.B. aus Polyimid oder PTFE, verwendet, die an der Grundplatte oder an den Klemmstücken angeordnet sein können. Solche BeSchichtungen weisen ein besonders günstiges Reibverhalten unter hohen Anpresskräften auf.

Eine weitere zweckmässige Ausgestaltung der Erfindung wird darin gesehen, dass neben der Spindel zusätzliche Klemmschrauben zum Einspannen der Probe an den Klemmstücken angeordnet sind. Dadurch kann die Ein-spannkraft und damit die übertragene Prüfkraft wesentlich erhöht werden. Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ergibt sich, wenn die Spindel und/oder die zusätzlichen Klemmschrauben über Federn auf die Klemmstücke wirken,

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wobei die Federn zweckmässigerweise als Tellerfedern oder Tellerfederpakete ausgeführt sind. Durch diese Ausgestaltung der Erfindung kann die Spannkraft auch bei merklichen Querschnittsveränderungen der Probe an der Einspannstelle während der Prüfung weitgehend konstant gehalten werden, wobei mit Tellerfedern auf kleinem Raum hohe Federkräfte erzeugt werden können.

Die Erfindung wird nachstehend an einem Ausführungsbeispiel mit den wesentlichen Einzelheiten in den Zeichnungen dargestellt und näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt und

Fig. 2 die Seitenansicht einer mechanischen Einspannvorrichtung nach der Erfindung.

An einer Prüfmaschine sind üblicherweise zwei Einspannvorrichtungen vorhanden und an den Einspannköpfen der Maschine angebaut. Die Probe wird an ihren beiden Enden in den Einspannvorrichtungen aufgenommen und festgeklemmt. Eine der beiden Einspannvorrichtungen ist im allgemeinen mit der Belastungseinrichtung der Prüfmaschine, die zweite Einspannvorrichtung mit einem festen Teil der Maschine, z. B. dem Rahmen, meist unter Zwischenschaltung einer Kraftmesseinrichtung, verbunden. Über die Einspannvorrichtungen wird die gewünschte Belastung von der Prüfmaschine auf das zu prüfende Bauteil übertragen.

Die Einspannvorrichtung nach Fig. 1 ist am Rahmen oder der Belastungsvorrichtung 1 einer nicht dargestellten Prüfmaschine angebaut. Eine Grundplatte 2, die beispielsweise rechteckig sein kann, ist hierbei in geeigneter Weise, z. B. mit Schrauben 3, an der Belastungsvorrichtung 1 befestigt, wobei eine nicht dargestellte Zentrierung für die Grundplatte vorgesehen werden kann.

Auf der Grundplatte 1 ist eine Gleitschicht 4,4' aus Kunststoff aufgebracht. Als Kunststoffe kommen z.B. Polyimid und Polytetrafluoräthylen (PTFE) in Frage. Es können jedoch auch andere geeignete Kunststoffe oder andere für Gleitschichten geeignete Materialien verwendet werden, die ein günstiges Reibverhalten und damit niedrige Reibbeiwerte aufweisen.

Klemmstücke 5, 5' sind mit Befestigungsschrauben 6 über die Gleitschichten 4,4' mit der Grundplatte 1 verbunden. Die Zahl der Befestigungsschrauben für jedes Klemmstück richtet sich nach der Grösse der durch die Einspannvorrichtung zu übertragenden Kräfte. An den Klemmstük-ken 5, 5' sind Spannbacken 15,15' angeordnet, mit denen eine Probe 16 erfasst und eingespannt wird. Die Klemmstük-ke 5, 5' können auch unmittelbar an der Probe 16 angreifen. Nach der Einspannung können auf die Probe Prüfkräfte F, wie durch Doppelpfeil angedeutet, ausgeübt werden.

Die Schrauben 6 sind in Längsschlitzen 8 der Grundplatte 1 geführt, damit sie sich bei der Verschiebung der Klemmstücke in Querrichtung mitbewegen können. An den Auflageflächen für die Schraubenköpfe 7 sind an der Grundplatte weitere Gleitschichten 9 vorgesehen. Die Schraubenköpfe können dadurch bei Querverschiebung der Klemmstücke ebenso leicht auf der Grundplatte gleiten, wie die Klemmstücke selbst. An den Schraubenköpfen 7 können hierbei Unterlegscheiben 10 angeordnet werden. Die Anzahl der Befestigungsschrauben 6 an einer Einspannvorrichtung und die Vorspannkräfte werden so gewählt, dass einerseits die gewünschten Prüfkräfte übertragen werden können und auf der anderen Seite eine Verschiebung der Klemmstücke in

Querrichtung auch unter Vorspannung möglich ist. Beide Forderungen lassen sich vereinbaren, weil die Gleitschichten sehr niedrige Reibbeiwerte aufweisen. Es ist noch zu erwähnen, dass die Gleitschichten anstatt an der Grundplatte auch an den Klemmstücken angeordnet sein können.

Mit der Grundplatte 1 ist ein Führungsstück 20 fest verbunden. Das Führungsstück 20 weist ein Innengewinde 21 (Führungsgewinde) auf, in das eine Spindel 22 mit einem Aussengewinde 21' eingreift. Ein Ende der Spindel 22 weist Mitnehmer 23, 23' für das in der Zeichnung links angeordnete Klemmstück 5 auf. Der Mitnehmer 23 kann dabei als Spindelkopf zur Verstellung der Spindel ausgebildet und beispielsweise mit einem Innensechskant versehen sein. Der Mitnehmer 23' dient zum Lösen der Einspannung und wird in geeigneter Weise, z.B. durch Verstiften, auf dem Spindelgewinde befestigt. /

Am anderen Ende der Spindel 22 ist ein weiteres Aussengewinde 24' mit der doppelten Steigung des Führungsgewindes 21 vorgesehen. Das Gewinde greift in ein Innengewinde 24 in einem Gegenstück 25 ein, das am Klemmstück 5' angebracht ist. Durch diese Anordnung der Spindel und der Spindelgewinde lässt sich eine selbsttätige und genaue Probenzentrierung in der Bewegungsrichtung der Klemmstücke erzielen.

In den Klemmstücken 5, 5' sind Tellerfederpakete 26,26' angeordnet, durch die die Spindel 22 hindurchgeführt ist. Der Mitnehmer 23 und das Gegenstück 25 liegen an den Federpaketen an. Die Spindel 22 wirkt daher nicht direkt, sondern über die Federpakete 26, 26' auf die Klemmstücke 5, 5'. Dadurch bleibt die Spannkraft der Einspannvorrichtung weitgehend gleich, auch wenn sich der Probenquerschnitt an der Einspannstelle während des Versuchs verändert.

Das Gegenstück 25 ist in Richtung der Spindelachse beweglich am Klemmstück 5' geführt, z.B. mit Hilfe von nicht dargestellten Bolzen am Klemmstück 5'. Es kann daher der Zusammendrückung der Tellerfedern folgen. Beim Lösen der Einspannung nimmt das Gegenstück nach der Entspannung der Federn bzw. Federpakete über die Bolzen das Klemmstück 5' mit und bringt es in Öffnungsstellung. Das Gegenstück 25 hat damit die gleiche Funktion wie die Mitnehmer 23,23' am anderen Spindelende.

Bei kleinen Spannkräften reicht die Spindel allein zum Spannen der Probe aus. Wenn grössere Spannkräfte erforderlich sind, können neben der Spindel 22 zusätzliche Klemmschrauben 27 an den Klemmstücken 5, 5' zum Verspannen der Probe vorgesehen werden. Diese Klemmschrauben können in ähnlicher Weise wie die Spindel 22 über Tellerfedern oder Federpakete mit den Klemmstücken 5, 5' verbunden sein und in Gegenstücke 28 eingreifen, die an den Klemmstücken angeordnet sind. Hierbei kann für die zusätzlichen Klemmschrauben und die Spindel ein gemeinsames Gegenstück vorgesehen werden. Eine besondere Führung der zusätzlichen Klemmschrauben 27 in einem auf der Grundplatte angeordneten Führungsstück ist nicht erforderlich.

Die Fig. 2 zeigt eine Seitenansicht der in Fig. 1 dargestellten Einspannvorrichtung. Hierbei ist insbesondere auch eine mögliche Anordnung von zusätzlichen Klemmschrauben 27 zu erkennen. Diese wirken über Tellerfedern bzw. Federpakete 26" auf die Klemmstücke 5. Die Bezugsziffern bezeichnen in Fig. 2 die gleichen Teile wie in Fig. 1.

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1. Mechanische Einspannvorrichtung für Prüfmaschinen, mit einer Grundplatte, auf der zwei gegenüberliegende Klemmstücke zum Einspannen von Proben verschiebbar angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmstücke (5, 5') und die Befestigungselemente (6) für die Klemmstücke über Gleitschichten (4,4', 9) mit der Grundplatte (2) verbunden sind und dass auf der Grundplatte (2) eine Spindel (22) zum Führen, Spannen und Lösen der Klemmstücke (5, 5') angeordnet ist.

2. Mechanische Einspannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Spindel (22) in einem Führungsstück (20) auf der Grundplatte (2) durch ein Gewinde (21, 21') geführt ist, dass ein Ende der Spindel (22) ein Gewinde (24') mit der doppelten Steigung des Führungsgewindes (21, 21') aufweist und in ein am zugeordneten Klemmstück (5') angebrachtes Gewinde (24) eingreift und dass das andere Ende der Spindel (22) Mitnehmer (23, 23') für das andere Klemmstück (5) aufweist.

3. Mechanische Einspannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitschichten (4,4', 9) an der Grundplatte (2) oder an den Klemmstücken (5, 5') angeordnet sind und aus einem für Gleitführungen geeigneten Kunststoff, z.B. Polyimid oder Polytetrafluoräthylen (PTFE), bestehen.

4. Mechanische Einspannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass neben der Spindel (22) zusätzliche Klemmschrauben (27) zum Einspannen der Probe (16) an den Klemmstücken (5, 5') angeordnet sind.

5. Mechanische Einspannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Spindel (22) und/oder die zusätzlichen Klemmschrauben (27) über Federn (26,26', 26") auf die Klemmstücke (5, 5') wirken.

6. Mechanische Einspannvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Federn (26-26") als Tellerfedern oder Tellerfederpakete ausgeführt sind.