DE102009042478A1

DE102009042478A1 - Kraftmesskopf für Prüfgeräte

Info

Publication number: DE102009042478A1
Application number: DE200910042478
Authority: DE
Inventors: David VÖLZKE
Original assignee: Zwick GmbH and Co KG
Current assignee: Zwick GmbH and Co KG
Priority date: 2009-09-24
Filing date: 2009-09-24
Publication date: 2011-03-31
Also published as: EP2480863B1; WO2011035749A2; EP2480863A2; WO2011035749A3

Abstract

Der Kraftmesskopf ist für Prüfgeräte zur Durchführung von Werkstoffprüfungen vorgesehen. Er besteht aus einem in einem Messkopfgehäuse (1) angeordneten Kraftaufnehmer (2), der kraftschlüssig mit einem Prüfwerkzeug (3) in Verbindung steht. Der Kraftaufnehmer (2) ist von einem wärmeisolierenden Abschirmkörper (4) ummantelt und mit dem Prüfwerkzeug (3) über wenigstens ein zwischengeschaltetes Wärmespeicherelement (5) verbunden.

Description

Die Erfindung betrifft einen Kraftmesskopf für Prüfgeräte zur Durchführung von Werkstoffprüfungen, mit einem in einem Messkopfgehäuse angeordneten Kraftaufnehmer, der kraftschlüssig mit einem Prüfwerkzeug in Verbindung steht.
Soweit Werkstoffmessungen unter erschwerten Umgebungsbedingungen, insbesondere bei erhöhten Temperaturen mit hoher Präzision durchgeführt werden sollen, muss sichergestellt sein, dass der Kraftaufnehmer gegen derartige Temperaturen geschützt ist. Eine Erhöhung der Temperatur im Kraftaufnehmer führt nicht nur zu einer Veränderung seiner physikalischen Eigenschaften und damit zu Messfehlern, sondern kann im schlimmsten Fall auch seine Zerstörung zur Folge haben.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Kraftmesskopf der eingangs genannten Art so auszugestalten, dass er auch insbesondere unter erhöhten Temperaturen und Messbedingungen zuverlässig und mit hoher Genauigkeit arbeitet.
Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, dass der Kraftaufnehmer von einem wärmeisolierenden Abschirmkörper ummantelt ist und mit dem Prüfwerkzeug über wenigstens ein zwischengeschaltetes Wärmespeicherelement verbunden ist.
Der durch die Erfindung erreichte Vorteil besteht im Wesentlichen darin, dass durch den den Kraftaufnehmer ummantelnden Abschirmkörper sowie das zum Prüfwerkzeug hin zwischengeschaltete Wärmespeicherelement erhöhte Temperaturen zumindest für einen vergleichsweise langen Messzeitraum von dem Kraftaufnehmer ferngehalten werden.
In bevorzugter Ausführungsform der Erfindung ist der Abschirmkörper als zylindrisches Hülsenteil ausgebildet und auf seiner dem Prüfwerkzeug zugewandten Seite durch eine mit einer Durchgangsbohrung versehene Bodenplatte geschlossen. Auf diese Weise wird eine sehr wirksame Abschirmwirkung insbesondere zur Richtung des Prüfwerkzeugs hin erreicht.
Vorteilhafterweise ist hierbei der Abschirmkörper innerhalb des Messkopfgehäuses feststehend angeordnet.
Weiter hat es sich im Rahmen der Erfindung als vorteilhaft erwiesen, wenn der Abschirmkörper vom vorzugsweise schaumförmigen Isolationsmaterial gebildet ist.
Um eine Wärmeabschirmung auch gegenüber dem Prüfwerkzeug effektiv zu bewirken, ist ein erstes Wärmespeicherelement innerhalb des Abschirmkörpers angeordnet, das mit seiner Außenmantelfläche der Innenwand des Abschirmkörpers mit allenfalls geringem Abstand wärmedichtend gegenübersteht. Hierdurch ist ein unmittelbarer Wärmefluss vom Prüfwerkzeug zum Kraftaufnehmer unterbunden.
Des Weiteren kann das Wärmespeicherelement einen wärmeisolierend ausgebildeten Federdorn tragen, der sich durch die Durchgangsbohrung im Abschirmkörper erstreckt.
Eine weitere Verbesserung der Wärmeabschirmwirkung wird erreicht, wenn der Federdorn mit seinem dem Wärmespeicherelement abgewandten Ende an einen haubenförmigen, der Abschirmung dienenden Zentrierkonus angeschlossen ist, der die vom Prüfwerkzeug eingeleitete Kraft auf den Federdorn überträgt und der mit seinem Rand eine am Abschirmkörper ausgebildete Ringschulter mit geringem Abstand umschließt.
Eine maximale Abschirmwirkung des Kraftaufnehmers wird erreicht, wenn der Kraftaufnehmer auf seiner dem Wärmespeicherelement abgewandten Seite ebenfalls mit einem Wärmeisolationselement versehen ist.
Um auch Wärmeleitungseffekte vom Prüfgerät zum Kraftmesskopf zu unterbinden, schlägt die Erfindung weiter vor, dass zur Verbindung des Messkopfgehäuses mit dem Rahmen des Prüfgeräts wenigstens ein weiteres Wärmespeicherelement vorgesehen ist.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Federdorn mit einem Überlastungsschutz für den Kraftaufnehmer versehen ist, der von einem vorgespannten Federpaket gebildet ist.
Dabei kann das Federpaket auf einem Ringflansch des Federdorns angeordnet und von einem Zentrierteil unter Vorspannung gegen den Ringflansch gepresst werden, wobei das Zentrierteil mit einem Außengewinde versehen ist, das mit dem Innengewinde einer den Ringflansch zusammen mit dem Federpaket umgreifenden Überwurfmutter verschraubt ist.
Schließlich empfiehlt es sich im Rahmen der Erfindung, dass das Wärmespeicherelement, der Zentrierkonus sowie der Federdorn aus Hartmetall, Verbundmaterial oder dergleichen geeignetem Werkstoff bestehen.
Im folgenden wird die Erfindung an einem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel näher erläutert; es zeigen:
1 eine perspektivische Darstellung des erfindungsgemäßen Kraftmesskopfes,
2 eine Schnittdarstellung des Gegenstands nach 1,
3 eine Detaildarstellung zu der Vorrichtung gemäß 2.
Der in der Zeichnung dargestellte Kraftmesskopf ist vorgesehen für Prüfgeräte zur Durchführung von Werkstoffprüfungen und besteht aus einem in einem Messkopfgehäuse 1 angeordneten Kraftaufnehmer 2, der kraftschlüssig mit einem Prüfwerkzeug 3 in Verbindung steht.
Da derartige Werkstoffprüfungen häufig an erwärmtem Material vorgenommen werden, wobei die dort zur Anwendung kommenden Temperaturen mehrere 100C° betragen können, ist es erforderlich, den Kraftaufnehmer 2 vor einer übermäßigen Erwärmung zu schützen, da dies nicht nur Messfehlern, sondern darüber hinaus auch zu seiner Zerstörung führen kann.
Um dies zu erreichen, ist der Kraftaufnehmer 2, wie insbesondere in 2 zu sehen, von einem wärmeisolierenden Abschirmkörper 4 ummantelt und darüber hinaus mit dem Prüfwerkzeug 3 über wenigstens ein zwischengeschaltetes Wärmespeicherelement 5 verbunden.
Der Abschirmkörper 4 ist im Einzelnen als zylinderisches Hülsenteil ausgebildet und auf seiner dem Prüfwerkzeug 3 zugewandten Seite durch ein mit einer Durchgangsbohrung versehenes Bodenteil 4.1 geschlossen. Dieser Abschirmkörper 4 ist innerhalb des Messkopfgehäuses 1 feststehend angeordnet und vorzugsweise von schaumförmigen Isolationsmaterial gebildet.
Innerhalb dieses Abschirmkörpers 4 ist ein erstes Wärmespeicherelement 5 angeordnet, das mit seiner Außenmantelfläche der Innenwand des Abschirmkörpers 4 mit allenfalls geringem Abstand wärmedichtend gegenübersteht, so dass ein seitlicher Wärmefluss am Wärmespeicherelement 5 vorbei verhindert wird.
Dieses erste Wärmespeicherelement 5 trägt einen wärmeisolierend ausgebildeten Federdorn 6, der sich durch die Durchgangsbohrung im Abschirmkörper 4 erstreckt. An seinem dem Wärmespeicherelement 5 abgewandten Ende ist der Federdorn 6 an einen haubenförmigen, ebenfalls der Abschirmung dienenden Zentrierkonus 7 angeschlossen, der die vom Prüfwerkzeug 3 eingeleitete Kraft auf dem Federdorn 6 überträgt. Dieser Zentrierkonus 7 umschließt mit seinem Rand eine am Abschirmkörper 4 ausgebildete Ringschulter mit geringem Abstand, so dass auch hier eine gute Wärmeisolierung erreicht wird.
Wie sich weiter der 2 entnehmen lässt, ist der Kraftaufnehmer 2 auf seiner dem Wärmespeicherelement 5 abgewandten Seite ebenfalls mit einem Wärmeisolationselement 8 versehen.
Zur Verbindung des Messkopfgehäuses 1 mit dem Rahmen des Prüfgerätes ist wenigstens ein weiteres Wärmespeicherelement 9 vorgesehen, so dass auch auf diesem Wege wärmeleitende Effekte weitestgehend vermieden werden.
Der Federdorn 6 ist im Übrigen mit einem Überlastungsschutz für den Kraftaufnehmer 2 versehen, der von einem vorgespannten Federpaket 10 gebildet ist. Wie sich der 3 im Einzelnen entnehmen lässt, ist das Federpaket 10 auf einem Ringflansch 11 des Federdorns 6 angeordnet und wird von einem Zentrierteil 12 unter Vorspannung gegen den Ringflansch 11 gepresst. Das Zentrierteil 12 ist hierbei mit einem Außengewinde versehen, das mit einem korrespondierenden Innengewinde einer Überwurfmutter 13 verschraubt ist, wobei die Überwurfmutter 13 den Ringflansch 11 zusammen mit dem Federpaket 10 umgreift.
Das Wärmespeicherelement 5, der Zentrierkonus 7 sowie der Federdorn 6 sind hinsichtlich ihrer Materialeigenschaften derart zu gestalten, dass sie einerseits die notwendige Wärmeisolierung gewährleisten, andererseits die geforderte Härte aufweisen. Hierzu bietet sich insbesondere Hartmetall, Verbundmaterial oder dergleichen geeigneter Werkstoff an.
Schließlich ist der Kraftmesskopf noch mit einem Sensor 14 in der Nähe der Aufhängung 15 des Prüfwerkzeugs 3 versehen, mit welchem sichergestellt werden kann, dass das jeweilige Werkzeug ordnungsgemäß vom Benutzer eingelegt wurde.

Claims

Kraftmesskopf für Prüfgeräte zur Durchführung von Werkstoffprüfungen, mit einem in einem Messkopfgehäuse (1) angeordneten Kraftaufnehmer (2), der kraftschlüssig mit einem Prüfwerkzeug (3) in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, daß der Kraftaufnehmer (2) von einem wärmeisolierenden Abschirmkörper (4) ummantelt ist und mit dem Prüfwerkzeug (3) über wenigstens ein zwischengeschaltetes Wärmespeicherelement (5) verbunden ist.
Kraftmesskopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abschirmkörper (4) als zylindrisches Hülsenteil ausgebildet ist und auf seiner dem Prüfwerkzeug (3) zugewandten Seite durch ein mit einer Durchgangsbohrung versehenes Bodenteil geschlossen ist.
Kraftmesskopf nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Abschirmkörper (4) innerhalb des Messkopfgehäuses (1) feststehend angeordnet ist.
Kraftmesskopf nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Abschirmkörper (4) von vorzugsweise schaumförmigem Isolationsmaterial gebildet ist.
Kraftmesskopf nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein erstes Wärmespeicherelement (5) innerhalb des Abschirmkörpers (4) angeordnet ist, das mit seiner Aussenmantelfläche der Innenwand des Abschirmkörpers (4) mit allenfalls geringem Abstand wärmedichtend gegenübersteht.
Kraftmesskopf nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Wärmespeicherelement (5) einen wärmeisolierend ausgebildeten Federdorn (6) trägt, der sich durch die Durchgangsbohrung im Abschirmkörper (4) erstreckt.
Kraftmesskopf nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Federdorn (6) mit seinem dem Wärmespeicherelement (5) abgewandten Ende an einen haubenförmigen, der Abschirmung dienenden Zentrierkonus (7) angeschlossen ist, der die vom Prüfwerkzeug (3) eingeleitete Kraft auf den Federdorn (6) überträgt und der mit seinem Rand eine am Abschirmkörper (4) ausgebildete Ringschulter mit geringem Abstand umschließt.
Kraftmesskopf nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Kraftaufnehmer (2) auf seiner dem Wärmespeicherelement (5) abgewandten Seite ebenfalls mit einem Wärmeisolationselement (8) versehen ist.
Kraftmesskopf nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verbindung des Messkopfgehäuses (1) mit dem Rahmen des Prüfgeräts wenigstens ein weiteres Wärmespeicherelement (9) vorgesehen ist.
Kraftmesskopf nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Federdorn (6) mit einem Überlastungsschutz für den Kraftaufnehmer (2) versehen ist, der von einem vorgespannten Federpaket (10) gebildet ist.
Kraftmesskopf nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Federpaket (10) auf einem Ringflansch (11) des Federdorns (6) angeordnet ist und von einem Zentrierteil (12) unter Vorspannung gegen den Ringflansch (11) gepreßt wird, wobei das Zentrierteil (12) mit einem Außengewinde versehen ist, das mit dem Innengewinde einer den Ringflansch (14) zusammen mit dem Federpaket (10) umgreifenden Überwurfmutter (13) verschraubt ist.
Kraftmesskopf nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Wärmespeicherelement (5), der Zentrierkonus (7) sowie der Federdorn (6) aus Hartmetall, Verbundmaterial oder dergleichen geeignetem Werkstoff bestehen.