-
Die Erfindung betrifft eine Messvorrichtung zur Vermessung eines Biegeverhaltens einer Probe. Weiterhin richtet sich die Erfindung auf ein Verfahren zum Vermessen eines Biegeverhaltens.
-
Zu den grundlegendsten Formen der Werkstoffprüfung gehört das Vermessen des Verhaltens von Werkstoffen und Bauteilen unter mechanischer Beanspruchung. Dabei liefern derartige Prüfverfahren Kenngrößen, die beispielsweise zur Werkstoffentwicklung in der Forschung, zur Werkstoffauswahl sowie zur Bauteilauslegung vom Konstrukteur herangezogen werden. Insbesondere werden derlei Kenngrößen auch im Feld der computergestützten Simulation von Bauteilverhalten herangezogen. Für die Validierung dieser Simulationsmodelle ist dabei ist eine besonders exakte Parametrisierung von Werkstoffeigenschaften nötig, um eine hinreichend hohe Simulationsgüte zu gewährleisten.
-
Zu den gängigsten Prüfverfahren zur Ermittlung grundlegender Werkstoffeigenschaften gehört der Biegeversuch, welcher Auskunft über das Verhalten eines Werkstoffes bei Biegebeanspruchung gibt. Zu den klassischen Typen von Biegeversuchen gehören die Zweipunkt-, Dreipunkt- und Vierpunktmessverfahren sowie diverse Messverfahren, welche zu diesen ähnlich sind. Diese Verfahren werden beispielsweise genutzt, um die Biegesteifigkeit einer Probe zu bestimmen.
-
Beim Zweipunkt-Biegeversuch wird eine Materialprobe an einem Ende in einem Spannfutter oder eine Einspannklemme fixiert. Das freiliegende Ende wird anschließend in vertikaler Richtung senkrecht zur Probenoberfläche durch einen Biegestempel mit einer Kraft beaufschlagt. Aus der Durchbiegung und der Kraft sowie den bekannten Größen der Probe werden die zu ermittelnden Materialeigenschaften bestimmt. Beim Dreipunkt-Biegeversuch wird die Prüfprobe an ihren Längsenden auf jeweils einem Auflager positioniert und anschließend mittig durch einen Prüfstempel belastet, wodurch sich eine entsprechende Biegung in der Mitte der Probe ergibt. Dies ist die am häufigsten verwendete Variation des Biegeversuches. Der Vierpunkt-Biegeversuch ist grundsätzlich identisch wie der Dreipunkt-Biegeversuch aufgebaut, mit dem Unterschied, dass der Prüfstempel die Probe hier an zwei Stellen belastet.
-
Problematisch bei derartigen herkömmlichen Messvorrichtungen ist, dass die Messvorrichtungen und Messverfahren derart beschaffen sind, dass systematische Fehler bei der Auswertung resultieren, insbesondere beim Ermitteln der Materialeigenschaften von länglichen, stark deformierbaren Proben wie von Kabeln, Schläuchen, Bowden-Zügen, etc.
-
So erfolgt die Krafteinleitung beim Zweipunkt- und Dreipunkt-Biegeversuch an der Stelle der größten Probenkrümmung. Dies hat Messfehler zur Folge, da sich eine singuläre Krafteinleitungsstelle an der Stelle der größten Probendurchbiegung und damit an der relevantesten Stelle des Biegeversuches befindet.
-
Darüber hinaus wird bei großen Deformationen die Interpretation der Messdaten durch die Reibung zwischen Probe und Auflagern erschwert. Je größer die Probendeformation dabei ist, desto problematischer ist die Auswertung. Auch das Abrutschen der Probe über die Auflager ist bei diesen herkömmlichen Biegeversuchen problematisch, da hierdurch die effektive Probenlänge verändert wird und sich dadurch Messfehler ergeben.
-
Zudem werden bei den herkömmlichen Biegeversuchen nur Biegeradien geprüft, welche weitaus unterhalb derjenigen Radien liegen, welche sich bei der Verwendung von länglichen, stark deformierbaren Proben in der Praxis einstellen können.
-
Eine weitere Fehlerquelle bei herkömmlichen Vorrichtungen und Verfahren im Rahmen von Biegeversuchen ist die Gravitationskraft, welche vor allem für die exakte Parametrisierung von stark deformierbaren Proben von hoher Masse - z.B. aufgrund von Länge oder Dicke - eine Rolle spielen kann. Schließlich wird im Stand der Technik nicht die Steifigkeit der Messmaschine selbst berücksichtigt, sodass sich zum Teil erhebliche Verfälschungen beim Ermitteln der Messergebnisse ergeben.
-
In der DIN EN 3475-704 wird zur Bewertung der Biegsamkeit einer Probe ein Kabelring geformt, der anschließend in einer Prüfmaschine einer radialen Belastung ausgesetzt wird. Nachteilig bei dieser Prüfvorrichtung samt Prüfverfahren ist, dass bei zunehmender radialer Belastung der Kabelring abgeplattet wird und auf dem Prüfstempel aufliegt, wodurch die Auswertung der Daten erschwert wird. Zudem werden lediglich große Biegeradien in diesem Prüfverfahren getestet. Schließlich werden die Kabelenden des Kabelrings kraft-, form- oder stoffschlüssig miteinander verbunden, was eine erhebliche Veränderung der Materialeigenschaften des Kabelrings bewirkt.
-
In der DIN EN 3475-704 wird ein Biegetest vorgeschlagen, bei welchem ein Kabel um einen Dorn gebogen wird. Je nach Kabelquerschnitt werden verschiedene Dorndurchmesser und Kräfte eingesetzt. Auch hier ist der Biegeradius vergleichsweise klein. Zudem ergeben sich komplexe Lastsituationen, welche die Auswertung erschweren.
-
Somit besteht bei Verwendung herkömmlicher Vorrichtungen und Verfahren im Rahmen von Biegeversuchen für längliche, stark deformierbare Bauteile und Werkstoffe die Gefahr, dass die gewonnenen Messergebnisse keine exakte Bestimmung der Materialeigenschaften ermöglichen und dadurch auch zu verfälschten Ergebnissen im Rahmen von computergestützten Simulationsmodellen führen.
-
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Lösung zu schaffen, die es ermöglicht, eine möglichst exakte und unverfälschte Bestimmung des Verhaltens einer Probe, möglichst unter Ermittlung relevanter Werkstoffkenngrößen, beim Einstellen praxisrelevanter Biegeradien zu ermöglichen.
-
Diese Aufgabe wird durch die Messvorrichtung nach Anspruch 1 sowie das Verfahren nach Anspruch 14 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Messvorrichtung und des erfindungsgemäßen Verfahrens werden in den abhängigen Ansprüchen gegeben.
-
Erfindungsgemäß wird eine Messvorrichtung offenbart, die zumindest zwei Halterungen aufweist, vorteilhafterweise genau zwei Halterungen, welche geeignet sind, eine Probe zu fixieren. Dabei sind die Halterungen momentarm oder idealerweise momentfrei drehbar um eine Rotationsachse gelagert, welche senkrecht zu einer gedachten Verbindungsgeraden steht, welche durch beide Halterungen verläuft. Mit anderen Worten verlaufen also die Rotationsachsen der drehbar gelagerten Halterungen parallel verschoben zueinander und senkrecht zu einer die Halterungen verbindenden gedachten geraden Linie.
-
Der Abstand bzw. die Distanz zwischen den Halterungen ist dabei relativ zueinander verkleinerbar. Dies wird dadurch ermöglicht, dass mindestens eine der zumindest zwei Halterungen beweglich angeordnet ist, sodass durch die Bewegung dieser Halterung in Richtung der anderen Halterung die Distanz verringert wird. In einer alternativen Ausführungsform können auch beide Halterungen beweglich angeordnet sein.
-
Zudem weist die Messvorrichtung mindestens einen ersten Sensor zur Messung einer Abhängigkeit zwischen einer durch das Aufeinanderzubewegen der Halterungen ausgeübten oder resultierenden Kraft und einer Distanz der Halterungen auf.
-
Die Messvorrichtung ermöglicht das Fixieren einer länglichen Probe in den dafür vorgesehenen Halterungen. Durch das Aufeinanderzubewegen der Halterungen erfolgt dabei vorteilhaft eine Durchbiegung der Probe in eine Richtung, sodass sich eine konvexe bzw. konkave Form der Probe ergibt. Die Probe kann also ausbauchen, wobei sich eine besonders starke Auslenkung mittig zwischen den Halterungen bzw. zwischen den Befestigungsstellen der Probe ergibt. Die eingespannten Stellen der Probe erfahren dabei eine Drehung in der dafür vorgesehenen drehbaren Lagerung, wobei an den Befestigungsstellen aufgrund der drehbaren Lagerung ein möglichst geringes Moment auf die Probe ausgeübt wird. Vor, während und nach dem Zusammenführen der Halterungen kann die Wechselwirkung zwischen Kraft und Weg gemessen werden. Vorteilhaft wird zudem die Verbiegung der Probe mit einem weiteren Sensor gemessen, wie in einer nachfolgenden Ausführungsform erläutert.
-
Eine solche Messvorrichtung erlaubt das Sammeln von besonders aussagekräftigen und genauen Messdaten. Denn bei der erfindungsgemäßen Messvorrichtung erfolgt die Krafteinleitung vorzugsweise ausschließlich an den Halterungen bzw. Befestigungsstellen. Dadurch können die Krafteinleitstellen möglichst weit vom relevanten Messfenster der zu vermessenden Probe entfernt sein. Insbesondere liegt dadurch vorzugsweise keine verfälschende singuläre Krafteinleitung an der Stelle der größten Probendurchbiegung vor. Die durch die Fixierung der Probe hervorgerufenen örtlich unregelmäßigen Spannungsverteilungen rufen vorzugsweise auch keine nennenswerten Fehler innerhalb des relevanten Messfensters der Probe hervor, wenn eine hinreichend große Probenlänge zwischen den Halterungen fixiert wird.
-
Die erfindungsgemäße Messvorrichtung ermöglicht zudem durch Zusammenführen der Halterungen die Ermittlung des Probenverhaltens bei sehr kleinen Biegeradien und damit realistischen Probenradien. Insbesondere können bei Kabel-, Seil- und Schlauchproben Biegetests bis hin zum spezifischen kritischen kleinsten Biegeradius der Probe eingestellt werden. Im Vergleich zu existierenden Vorrichtungen und Verfahren lassen sich dadurch weitaus genauere Vermessungen der Proben durchführen. Ein Abrutschen der Probe sowie eine Verfälschung der Messergebnisse durch Reibung ist dabei aufgrund der in der Messvorrichtung vorgesehenen momentarm oder idealerweise momentfrei drehbaren Halterungen nicht zu befürchten. Die Messvorrichtung kann zudem in vertikaler oder horizontaler Ebene aufgestellt werden, sodass eine Verfälschung der Messergebnisse durch die Gravitation umgangen werden kann.
-
Vorteilhafterweise ist die Messvorrichtung geeignet, die Biegesteifigkeit zu ermitteln. Sie kann aber auch für eine Ermittlung der Biegelinie, des Bruchverhaltens, der Duktilität bzw. Sprödigkeit, der Elastizität oder anderen Kenngrößen geeignet sein.
-
In einer vorteilhaften Ausgestaltungsform ist der erste Sensor ein Kraftsensor. In einer alternativen vorteilhaften Ausführungsform ist der erste Sensor oder ein zusätzlicher zweiter Sensor als Wegsensor zur Messung der Distanz zwischen den Halterungen ausgeführt.
-
Dies bedeutet, dass die Vorrichtung beispielsweise geeignet sein kann, eine Bewegung an zumindest einer der Halterungen vorzugeben und eine daraus resultierende Kraft zu messen. Alternativ kann aber auch eine gewisse Kraft zur Bewegung einer der Halterungen vorgegeben sein, wobei die aus der Kraftvorgabe resultierende Veränderung der Position der mindestens einen Halterung gemessen werden kann.
-
In einer vorteilhaften Ausgestaltungsform weist die Messvorrichtung dabei zusätzlich einen Biegeliniensensor zur Messung der Biegelinie der Probe entlang eines Abschnittes oder allgemein von geometrischen Änderungen der Probe und gegebenenfalls der Messvorrichtung selber auf. Hierdurch ist es möglich, neben der Messung von Kraft bzw. Weg auch charakteristische Kennwerte hinsichtlich der Biegelinie zu ermitteln. Dadurch wird eine genauere Parametrisierung der Materialeigenschaften ermöglicht. Dabei vermag der Sensor vorteilhafterweise zumindest einen Bereich bzw. ein Messfenster zu erfassen, welches zumindest beide Halterungen einschließt und/oder benachbart zu diesen ist.
-
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltungsform ist der Biegeliniensensor dabei eine Kamera, die an einem Ausleger befestigt ist und auf die Halterungen und die gegebenenfalls zwischen ihnen eingespannte Probe ausgerichtet ist. Hierdurch lässt sich auf besonders genaue und vorteilhafte Weise die Biegelinie der Probe ermitteln. Zudem ist auch eine genaue Vermessung des zurückgelegten Weges der Probe möglich. Vorteilhaft lässt sich der Weg direkt an den Enden der Probe vermessen, anstatt beispielsweise den zurückgelegten Maschinenweg der beweglich angeordneten Halterung zu vermessen, da die Halterung selbst eine erhebliche Verbiegung erfahren kann, welche das Messergebnis verfälschen kann. Damit ermöglicht die Kamera auch die Berücksichtigung der Steifigkeit der Messvorrichtung selber.
-
Vorteilhafterweise sind die Halterungen relativ zueinander entlang einer Längsachse beweglich angeordnet, wobei die Längsachse vorzugsweise parallel und/oder koaxial zu einer gedachten geraden Verbindungslinie der beiden Halterungen verläuft. Vorteilhafterweise ist zudem der erste Sensor ein Kraftsensor, welcher eine Kraft in eine Richtung parallel zu ebendieser Verbindungslinie zu messen vermag. Hierdurch ist eine einachsige Messung der aus der Wegveränderung und Probenbiegung resultierenden Kraft möglich, ohne dass eine unerwünschte gegenseitige Beeinflussung mehrachsiger Sensoren auftritt.
-
Genau so ist es aber auch möglich, dass die mindestens eine bewegbare Halterung nicht über eine gerade Bahn, sondern über eine Bahn, Bahnkurve, Linie oder einen Weg beliebiger Form auf die andere Halterung zubewegbar ist. So kann diese Bahnkurve beispielsweise eine gekrümmte oder gebogene Form annehmen. Hierdurch ist es möglich, eine bauteilspezifische, realistische Form der Bauteilbelastung mit der Vorrichtung nachzuahmen.
-
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform ist die zumindest eine bewegliche drehbar gelagerte Halterung über einen Haltearm mit einem Schlitten verbunden, welcher entlang einer Führung, beispielsweise einer Profilschiene oder eine Rundschiene, beweglich angeordnet ist. Der Schlitten selber kann dabei mit einem Antriebselement wie einem Motor verbunden sein. Hierdurch ist eine einfache Bauform mit einer guten Regelbarkeit des zurückzulegenden Weges der Probe durch den Motor gegeben.
-
Der Aufnahmebereich der Halterung für die Probe ist dabei in einer vorteilhaften Ausgestaltungsform eine Durchgangsöffnung mit einer Einspannvorrichtung geeignet für die Aufnahme von zylinderförmigen Proben.
-
Damit sind die Halterungen besonders gut geeignet, um eine längliche Probe, d.h. eine Probe, deren Längsausdehnung ein Vielfaches des Probendurchmessers ist, einzuspannen.
-
Der Querschnitt der Probe kann dabei eine beliebige geometrische Form annehmen, insbesondere sind ein runder Querschnitt, aber auch ein ovaler, rechteckiger, quadratischer, symmetrischer oder asymmetrischer Querschnitt möglich. Die Messvorrichtung ermöglicht also eine besonders flexible Möglichkeit, Messproben verschiedener geometrischer Formen zu prüfen. Vorteilhafterweise ist der Aufnahmebereich geeignet für die Aufnahme von zylinderförmigen Proben mit einem Durchmesser größer oder gleich 0,1 mm, besonders bevorzugt größer oder gleich 0,5 mm, ganz besonders bevorzugt größer oder gleich 1 mm und/oder kleiner oder gleich 100 mm, besonders bevorzugt kleiner oder gleich 50 mm, ganz besonders bevorzugt kleiner oder gleich 25 mm.
-
Insbesondere ist vorzugsweise der Aufnahmebereich der Halterungen für die Probe geeignet für die Aufnahme von Kabeln, Seilen, Schläuchen, Kabelbündeln, Bowdenzügen, flexiblen Wellen, Dichtungen, Bändern aus Kunststoff, Gummi, Komposit-Material und/oder Metall, sowie von Blattfedern oder anderen stark deformierbaren Strukturen.
-
Besonders gute Messergebnisse lassen sich erzielen, wenn die maximale Distanz zwischen den Halterungen mindestens das 20-fache des im Aufnahmebereich aufnehmbaren Durchmessers beträgt. Hierdurch lässt sich eine Probe derart einspannen, dass die Probenlänge zwischen den Halterungen mindestens dem 20-fachen Durchmesser der Probe gleich ist. Besonders vorteilhaft daran ist, dass die durch die Einspannung resultierenden Spannungen im Inneren der Probe möglichst weit entfernt vom relevanten Messfenster der Probe liegen.
-
Des Weiteren wird eine vorteilhafte Ausführungsform angegeben, in der eine längliche Probe in der Messvorrichtung derart einspannbar und bewegbar ist, dass sich im eingespannten Zustand zu jeder Seite der Halterung ein Probenabschnitt der mindestens 5-fachen Länge des Probendurchmessers außerhalb des von den Halterungen eingespannten Bereiches befindet. Hierdurch kann gewährleistet werden, dass die Schnittfläche des Prüflings sich ebenfalls weit weg vom relevanten Messfenster der Probe befinden. Dadurch werden auch Messungenauigkeiten, die aus der Schnittfläche resultieren könnten, weitestgehend ausgeschlossen.
-
Die Fixierung der Probe geschieht vorteilhafterweise kraft- und/oder formschlüssig. Vorteilhafterweise ist die Probe in einem Spannfutter bzw. einer Einspannvorrichtung oder einer Schraubklemme bzw. einer Klemmvorrichtung einspannbar und somit lösbar kraftschlüssig verbindbar. Alternativ ist auch eine formschlüssige Einspannung mittels dafür vorgesehener Nuten denkbar. Hierdurch wird ein materialprüfungsgerechtes Fixieren und Lösen der Materialproben ermöglicht. Insbesondere kann auch ein Abrutschen der Probe während der Messung durch die Fixierung verhindert werden.
-
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform sind die Halterungen zylinderförmig ausgebildet und um die Zylinderachse drehbar gelagert.
-
Der Aufnahmebereich der Halterung ist dabei vorteilhafterweise eine senkrecht zur Zylinderachse angeordnete Durchgangsöffnung innerhalb des Zylinders mit einem im Zylinderinneren angeordneten Einspann- oder Klemmvorrichtung. Die Durchgangsöffnung kann dabei einen Durchmesser aufweisen, der die Aufnahme der länglichen Probe ermöglicht. Hierdurch wird eine besonders einfache Bauform ermöglicht, die robust, wartungsarm und günstig die nötige Funktion gewährleistet und zudem mittels entsprechender Lagerungen einfach drehbar lagerungsfähig ist.
-
Vorteilhafterweise sind die Halterungen mit einem kleinen Kugel- oder Gleitlager drehbar gelagert, welches besonders bevorzugt ohne integrierte Dichtungselemente ausgeführt ist. Dadurch ergibt sich eine besonders momentarme oder idealerweise momentfreie Art der Lagerung der Halterungen, welche eine geringere Verfälschung der Messungsergebnisse mit sich bringt.
-
In einer vorteilhaften Ausgestaltungsform ist die Messvorrichtung derart aufbaubar, dass die Rotationsachsen der drehbaren Lagerungen vertikal oder im Wesentlichen vertikal verlaufen. Dadurch lässt sich die Probe derart einspannen und verbiegen, dass die Biegelinie sich in horizontaler Ebene erstreckt und sich bei der Vermessung keine Messfehler durch die Gravitationskraft ergeben. Es ist aber auch denkbar, dass die Vorrichtung derart aufgebaut wird, dass die Rotationsachsen der Halterungen in horizontaler Richtung verlaufen.
-
Vorteilhafterweise befindet sich in Aufsicht aus Richtung der Kamera auf die Halterungen eine orthogonal zu den Rotationsachsen der drehbaren Lagerungen liegende ebene Fläche, die durch in der Umgebung befindliche Beleuchtungsmittel beleuchtbar ist. Vorteilhafterweise kann die ebene Fläche dabei lichtdurchlässig sein, wobei sich die Beleuchtungsmittel auch von der Kamera her betrachtet hinter der ebenen Fläche befinden können. Hierdurch lässt sich eine besonders vorteilhafte Beleuchtung und Kontrastierung für die Ermittlung der Messwerte durch die Kamera erreichen.
-
Die eingangs beschriebene Aufgabe wird zudem gelöst durch das erfindungsgemäße Verfahren. Hierbei wird eine Messvorrichtung der zuvor beschriebenen Beschaffenheit verwendet. Zur Vermessung des Biegeverhaltens einer länglichen Probe wird dabei die längliche Probe zunächst an zwei Halterungen einer Messvorrichtung befestigt. Beispielsweise wird die Probe in den dafür vorgesehenen Einspannvorrichtungen eingespannt oder in die dafür vorgesehenen Klemmvorrichtungen eingeklemmt. Anschließend werden die zwei Halterungen relativ zueinander aufeinander zubewegt. Dies kann beispielsweise mittels eines Motors oder eines sonstigen Antriebselementes geschehen. Hierdurch wird eine gekrümmte Form der länglichen Probe bewirkt. Durch das Aufeinanderzubewegen der Halterungen erfolgt also eine Durchbiegung der Probe in eine Richtung, sodass sich eine gebogene Form der Probe ergibt. Mit anderen Worten baucht die Probe aus, wobei sich eine besonders starke Auslenkung mittig zwischen den Halterungen bzw. zwischen den Befestigungsstellen der Probe ergibt.
-
Die eingespannten Stellen der Probe erfahren dabei eine Drehung in der dafür vorgesehenen drehbaren Lagerung, wobei an den Befestigungsstellen aufgrund der drehbaren Lagerung ein möglichst geringes Moment auf die Probe ausgeübt wird. Die zwei Halterungen üben also jeweils momentarm oder idealerweise momentfrei eine Kraft auf die Probe aus.
-
Vor, während und/oder nach dem Zusammenführen der Halterungen kann die Wechselwirkung zwischen Kraft und Weg gemessen werden.
-
Insbesondere wird die Abhängigkeit zwischen der beim Aufeinanderzubewegen der Halterungen ausgeübten oder resultierenden Kraft und einer beim Aufeinanderzubewegen resultierenden oder vorgegebenen Distanzänderung bestimmt. Vorteilhafterweise kann also entweder die Änderung der Distanz zwischen den Halterungen vorgegeben werden und eine daraus resultierende Kraft gemessen werden. Alternativ kann jedoch auch eine Kraft zur Bewegung der Halterungen vorgegeben werden und die daraus resultierende Distanzänderung gemessen werden. Dabei wird vorteilhafterweise die Distanz als die minimale Distanz zwischen den Halterungen definiert. Aus der derart gemessenen Abhängigkeit wird schließlich das Biegeverhalten der Probe bestimmt.
-
Vorteilhafterweise wird in dem Verfahren die Biegesteifigkeit ermittelt. Es kann aber auch eine Ermittlung der Biegelinie, des Bruchverhaltens, der Duktilität bzw. Sprödigkeit, der Elastizität oder anderer Kenngrößen erfolgen.
-
In einer vorteilhaften Verfahrensform wird zudem die Verbiegung der Probe mit einem weiteren Sensor gemessen. Hieraus lassen sich weitere relevante Kennwerte für die geometrische Änderung der Proben unter Krafteinwirkung ableiten und entsprechend in computergestützte Simulationsmodelle einbauen.
-
Vorteilhafterweise weisen die Enden der Probe in Längsrichtung jeweils eine Mindestdistanz zu den Halterungen auf, welche mindestens der 5-fache Durchmesser der Probe ist. Hierdurch wird sichergestellt, dass der Einfluss der Schnittflächen der Probe auf die Ermittlung der Messgrößen minimal ist.
-
Zudem ist vorteilhafterweise die Länge der Probe zwischen den Halterungen mindestens das 20-fachen des Probendurchmessers. Durch diese vergleichsweise lange eingespannte Probenlänge wird der Einfluss der Einspannstellen auf die Ermittlung der Kenngrößen minimiert, wodurch abermals Messfehler minimiert werden können.
-
Bei dem Verfahren ist der minimale Biegeradius des Probenkörpers vorteilhafterweise kleiner oder gleich dem 10-fachen des mittleren Probendurchmessers, besonders bevorzugt kleiner oder gleich dem 5-fache des mittleren Probendurchmessers, ganz besonders bevorzugt kleiner oder gleich dem 4-fache des mittleren Probendurchmessers. Beispielsweise kann bei einem Probendurchmesser von 10 mm der minimale Biegeradius 100 mm betragen oder bei einem Probendurchmesser von 5 mm der minimale Biegeradius 50 mm betragen.
-
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile des Gegenstandes der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der zugehörigen Zeichnungen, welche beispielhaft bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung darstellen.
-
Figurenliste
-
- 1 Eine Detailansicht auf die Halterungen der erfindungsgemäßen Messvorrichtung
- 2 Ansicht einer erfindungsgemäßen Messvorrichtung
-
1 zeigt eine Draufsicht auf eine mögliche Ausführungsform der erfindungsgemäßen Messvorrichtung. Gezeigt sind zwei Halterungen 2a, 2b, zwischen welchen eine längliche Probe 3 eingespannt ist. Die Halterungen 2a, 2b sind zylinderförmig ausgestaltet und drehbar um ihre Zylinderachsen 24a, 24b gelagert. Skizzenhaft ist dargestellt, dass die rechte Halterung 2b als eine bewegliche Probenhalterung ausgeführt ist, welche entlang einer Linearachse beweglich ist. Die linke Probenhalterung 2a ist zwar ortsfest auf der Messvorrichtung angeordnet, aber drehbar um ihre Rotationsachse gelagert. Es ist denkbar, dass ein Kraftsensor an der linken Halterung angeordnet ist. Dargestellt ist ein Zustand, in dem die längliche Probe 3 in den Aufnahmebereich aufgenommen ist und durch die zylinderförmige Halterung 2a, 2b hindurchragt. Die Probe 3 zeigt eine Durchbiegung, resultierend aus dem Zusammenführen der Halterungen 2a, 2b. Zu erkennen ist auch, dass die zwischen den Halterungen 2a, 2b eingespannte Länge ein Vielfaches des Probendurchmessers ist. Darüber hinaus weisen auch die Schnittenden 23a, 23b der Probe jeweils einen Mindestabstand zur nächstliegenden Halterung auf.
-
2 zeigt eine skizzenhafte Darstellung einer möglichen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Messvorrichtung 1. Hier sind dargestellt ein Rahmen 10 der Messvorrichtung, zwei Halterungen 2a, 2b für eine kabelförmige Probe 3, ein Schlitten 20b samt Haltearm 21b für eine der Halterungen 2b, eine Probe 3, ein Ausleger 50 mit Kamera 5, sowie eine Hintergrundebene für die Kameramessung 51. Der Rahmen 10 der Messvorrichtung 1 ist in Aufsicht auf die Messvorrichtung 1 rechteckig ausgeführt. Innerhalb des rechteckigen Rahmens 10 der Messvorrichtung 1 sind diverse wesensrelevante Bauteile der Erfindung angeordnet. Wie in 1 sind beide Halterungen 2a, 2b zylinderförmig ausgeführt, mit einem als Durchgangsöffnung ausgeführten Aufnahmebereich. Von den zwei Halterungen 2a, 2b ist die in der Ansicht links befindliche Halterung 2a drehbar gelagert, aber in Längs- und Querrichtung des Rahmens 10 feststehend, benachbart zum Randbereich des Rahmens angeordnet. Die in der Ansicht weiter rechts befindliche Halterung 2b hingegen ist parallel zur Längsseite des Rahmens 10 beweglich angeordnet. Dafür ist die Halterung 2b an einem Haltearm 20b angebracht, welcher wiederum mit einem Schlitten 21b verbunden ist. Angedeutet ist, dass der Schlitten sich auf einer Schiene 22b befindet, welche die Beweglichkeit entlang einer Linearachse parallel zu einer Kante des Rahmens 10 sicherstellt. Ähnlich wie in 1 ist eine in den Halterungen 2a, 2b eingespannte, ausbauchende Probe 3 dargestellt. Oberhalb der beiden Halterungen 2a, 2b ist eine Kamera 5 angedeutet, welche über einen rechtwinkligen Ausleger 50 mit dem Rahmen 10 der Messvorrichtung 1 verbunden ist. Von der Kamera 5 aus betrachtet befindet sich hinter den Halterungen 2a, 2b eine ebene Fläche 51, welche ihrerseits einen Rahmen 52 aufweist. Gegebenenfalls ist diese Ebene lichtdurchlässig, sodass eine Hintergrundbeleuchtung durch von der Kamera 5 aus betrachtet hinter der Ebene 51 befindliche Leuchtmittel möglich ist.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Nicht-Patentliteratur
-
- DIN EN 3475-704 [0010, 0011]
