DE1573695B1 - Automatische Einrichtung zum Steuern der Pruefkraftvon Pruefmaschinen - Google Patents

Automatische Einrichtung zum Steuern der Pruefkraftvon Pruefmaschinen

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DE1573695B1
DE1573695B1 DE19651573695 DE1573695A DE1573695B1 DE 1573695 B1 DE1573695 B1 DE 1573695B1 DE 19651573695 DE19651573695 DE 19651573695 DE 1573695 A DE1573695 A DE 1573695A DE 1573695 B1 DE1573695 B1 DE 1573695B1
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test
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piston
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DE19651573695
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Wolfgang Dipl-Ing Fuhrmann
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MAN AG
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MAN Maschinenfabrik Augsburg Nuernberg AG
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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N3/00Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N3/08Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress by applying steady tensile or compressive forces
    • G01N3/10Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress by applying steady tensile or compressive forces generated by pneumatic or hydraulic pressure

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Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine automatische Einrichtung zum Steuern der Prüfkraft von Prüfmaschinen nach einer vorgegebenen Zeitfunktion, die die Fördermenge einer Regelpumpe durch die Bewegung ihrer Steuerstange dem jeweiligen Ölbedarf des Prüfvorganges anpaßt.
  • Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, Beschädigungen von Prüfstücken sowie Fehlmessungen bei Prüfungen zu vermeiden, die immer dann auftreten können, wenn eine Regeleinrichtung für den Prüfkraftanstieg nach der Zeit bebereits auf hohe Werte der Prüfkraft eingestellt ist, das Prüfstück jedoch noch lose in der Prüfmaschine liegt, sich also eine Prüfkraft noch gar nicht aufbauen kann. Vor dem eigentlichen Belastungsvorgang muß die hydraulische Pumpe zunächst einmal dafür sorgen, daß das Prüfstück, welches beispielsweise zwischen zwei Druckplatten auf Druck geprüft werden soll, an die obere Druckplatte herangefahren wird. Es wird daher angestrebt, zwangläufig den Prüfkraftanstieg auf wesentlich von Null verschiedene Kraftwerte erst in dem Augenblick zu starten, in dem die Einspannvorrichtungen das Prüfstück fest gefaßt haben.
  • Es ist eine Regeleinrichtung für Prüfmaschinen bekannt, bei der die Kraft in der Weise geregelt wird, daß ein hydraulischer Kraftspeicher, der den Druck im Zylinder der Prüfmaschine bestimmt, beispielsweise durch einen Motor laufend verstellt wird und gemäß der Verstellung eine mit der Zeit ansteigende Kraft auf das Prüfstück erzeugt.
  • Es ist ferner eine -Vorrichtung zum - Konstanthalten des Druckes im Arbeitszylinder hydraulisch betriebener Werkstoffprüfmaschinen bekannt,--bei der das Ö1 nach dem Durchtritt durch ein Überströmventil einem Servozylinder zugeführt und von da aus über eine Drossel abgeleitet wird. Der Kolben dieses Servozylinders, zurückgestellt durch eine Feder, vollzieht über eine Steuerstange, die beiderseits aus der Förderpumpe herausragt, die Fördermengenverstellung dieser Pumpe. Es wird somit bei großem Ölbedarf eine gtoße'- ÖWörderüenge; bei kleinem Ölbedarf eine kleine Ölfördermenge-von der Pumpe geliefert. Wenn ein derartiger Konstanthalter mit einem Stellmotor für die Federspannung ausgerüstet wird, dann entsteht eine Regeleinrichtung, die in Prüfmaschinen einen linearen Kraft-Zeit-Verlauf erzeugen kann.
  • Es wurde bereits versucht, das Einschalten dieses Stellmotors zwangläuüg mit der Anlage des Prüfstückes an die obere Druckplatte der-Prüfmaschii;e zu koppeln, beispielsweise dadurch, daß ein Druckschalter verwendet wurde, der an den Arbeitszylinder angeschlossen ist und anspricht, sobald der Druck in diesem Zylinder auf einen höheren Wert ansteigt, als erforderlich ist, um denArbeitskolben zusammen mit dem Prüfstück in der Schwebe zu halten. Diese Einrichtung hat jedoch den entscheidenden Nachteil, daß sie jeweils auf das Gewicht des Prüfstückes eingestellt werden muß. Belastungsgeschwindigkeitsregler werden aber gerade dann verwendet, wenn kein geschultes Bedienungspersonal vorhanden ist.
  • Sie müssen daher mit einem möglichst geringen Aufwand an Einstellungen von Hand arbeiten.
  • Um die eingangs gestellte Aufgabe zu erfüllen, ist gemäß der Erfindung ein von der Pumpensteuerstange beim Eintritt des Kraftschlusses innerhalb der Prüfmaschine betätigter Schalter vorgesehen, der Steuerbefehle für den Beginn eines vorzugsweise mit konstanter Belastungsgeschwindigkeit ablaufenden - Prüfvorganges abgibt.
  • In den Zeichnungen ist die Erfindung beispielsweise in schematischen Darstellungen wiedergegeben, und zwar zeigt F i g. 1 den meachanischen Teil der Gesamtanlage, F i g. 2 und 3 Kraft-Zeit-Diagramme und F i g. 4 den elektrischen Teil der Anlage.
  • In den F i g. 1 und 4 sind die gleichen Bauteile mit den gleichen Bezugszeichen versehen. In der Prüfmaschine 1 befindet sich zwischen dem Kolben 2 und der oberen Druckplatte 3 ein Prüfstück 4. Eine Regelpunipe 5 fördert gleichmäßig in den Arbeitszylinder 6 der Prüfmaschine 1. In einer Abströmleitung des Zylinders 6 ist ein Ventil 7 vorgesehen.
  • Außerdem ist eine aus Konstanthalter 8, Zahnstange9, RitzellO und einem dieses Ritzel antreibenden Motor bestehende bekannte Einrichtung vorhanden, wobei dieser Konstanthalter 8 eine Platte 12 aufweist, durch die der Druckölstrom unter eine bewegliche Platte 13 tritt, die durch eine mit der Zahnstange 9 verbundene Feder 14 auf die Platte 12 aufgepreßt wird. Das Drucköl kann üblicherweise, nachdem es zwischen den Plattenl2 und 13 hindurchgetreten ist, durch eine Drossell6 abfließen.
  • An die Abströmleitung aus dem Konstanthalter 8 ist in bekannter Weise ein Servozylinder 15 mit- Kolben 17 und Rückstellfeder 18 angeschlossen, wobei dieser Kolben 17 mit der Steuerstange 19 der Regelpumpe-5 starr verbunden ist.
  • Bei Vorrichtungen dieser Art tritt folgender unerwünschter Effekt-auf:-Setzt der Bedienungsmann den Motor 11 in Gang und preßt er damit die Platten 12 und 13 zunehmend zusammen, nachdem er das Ventil 7 geschlossen hat, der Kolben 2 der Prüfmaschine 1 aber noch unten ist oder zumindest das Prüfstück 4 noch nicht in Kontakt mit der oberen Druckplatte 3 ist, dann steigt zwar die Federspannung des Konstanthalters 8 und damit der Sollwert des Druckes nach der gestrichelten - Geraden der F i g. 2, in der die Kraft über der Zeit aufgetragen ist, an. Dieser Druckverlauf kann sich aber nicht ausbilden, denn der Druck - im Zylinder 6 bleibt, wie es die ausgezogen dargestellte Gerade zeigt, zunächst so lange auf einem sehr - niedrigen Wert konstant, - bis das Prüfstück 4 an der oberen Druckplatte 3 anliegt. In diesem Augenblick baut sich jäh der Solldruck auf, d. h. es kommt zu dem in F i g. 2 dargestellten Kraftverlauf, der dem Wesen eines Belastungsgeschwindigkeitsreglers völlig zawiderläuft.
  • Die Steuerstangel9 hat nach dem neuen Vorschlag einen Ausleger 19', der auf einen Schalter 20 einwirken kann, der im Stromkreis einer Stromquelle 21 liegt. Im gleichen Stromkreis ist ein Schalter 22 vorgeseheri, der sich im Bereich:detBewegung der Zahnstange 9 befindet. Außerdem ist ein Relais 23 mit den Kontakten 23 a und 23 b und ein Relais 24 mit den Kontaktpaaren 25 und 26 vorhanden. Mit 27 ist eine Batterie für die Feldwicklung28 des Motors 11 bezeichnet, während die Leitungen 29, 29' und 29" zu dessen Ankerwicklung führen.
  • Nach dem Anliegen des Prüfstückes 4 an der oberen Druckplatte 3 wird plötzlich nicht mehr die große Fördermenge an Öl benötigt, die bisher den Kolben nach oben gefahren hat, sondern vielmehr nur noch eine kleine Fördermenge, die ausreicht, um den Druck im Zylinder 6 zu steigern. Wie oben dargestellt, wird die nunmehr erforderliche kleine Fördermenge durch den Servozylinder 15, den Kolben 17 und die Rückstellfederl8 in der Weise an der Pumpe 5 eingeregelt, daß der Kolben 17 in eine neue Stellung fährt, die der kleineren Fördermenge entspricht. Die Erfindung bedient sich deshalb des Schalters 20, der durch den Ausleger 19' betätigt wird, der seinerseits mit der Steuerstange 19 der Pumpe 5 verbunden ist.
  • Gemäß Fig. 4 ist der Motor 11 als Gleichstromnebenschlußmotor mit getrennten Wicklungen für Feld und Anker mit den entsprechenden Zuleitungen 28 bzw. 29, 29', 29"dargestellt, wobei der Motor in einer Richtung läuft, wenn die an den Kontakten 25 liegende Leitung 29', in Gegenrichtung jedoch, wenn die an den Kontakten26 liegende Leitung29" gespeist wird.
  • Solange der Belastungsgeschwindigkeitsregler auf einem wesentlich von Null verschiedenen Wert steht, die Feder 14 (F i g. 1) also zusammengedrückt ist, gibt der Schalter 22 keinen Kontakt. Das Relais 23 ist stromlos, die Kontakte 23 a und 23 b sind verbunden und setzen, sofern das Relais 24 auch stromlos ist, über die Kontakte 25 die Leitung 29' unter Spannung. Der Motor läuft und bewegt die Zahnstange 9 nach oben zur völligen Entspannung der Feder 14.
  • Ist die Feder entspannt, so entspricht das einem Druck in der Prüfmaschine 1, der auf wenig über Null konstant gehalten wird. Wird nun die Pumpe 5 eingeschaltet, so reicht der Druck aus, um den Kolben 2 der Prüfmaschine eben nach oben zu fahren und das Prüfstück 4 in festen Kontakt mit der oberen Druckplatte 3 zu bringen. Während des Hochfahrens wird viel Öl benötigt, es fließt also nichts durch den Zylinder 15 und die Drossel 16 (F i g. 1) zurück. Bei Berührung zwischen dem Prüfstück 4 und der Druckplatte 3 hört die Bewegung des Kolbens 2 auf, das Öl strömt jetzt in den Servozylinder 15 und durch die Drossel 16 und verschiebt dabei den Kolben 17 nach links. Der Schalter 20 wird geschlossen, das Relais 24 zieht an und schließt die beiden Kontakte 26.
  • Hierdurch wird eine Bewegung des Motors in der bisher beschriebenen Richtung unterbunden, dafür aber über die Kontakte 26 und die Leitung 29" der Motor 11 in Gegenrichtung eingeschaltet, d. h. es beginnt jetzt die Zusammendrückung der Feder 14 und damit die Belastung des Prüfstückes. Um zu verhüten, daß versehentlich während des Rücklaufes der Zahnstange 9 das Relais 23 einschaltet, können bekannte Verriegelungsschaltungen zwischen den Relais eingebaut werden.
  • Die Arbeitsweise der Anlage mit der erfindungsgemäßen Einrichtung läuft also folgendermaßen ab: Der Kolben 2 der Prüfmaschine 1 befindet sich in der unteren Endlage, d. h. zwischen dem Prüfstück 4 und der oberen Druckplatte 3 liegt noch ein beträchtlicher Abstand. Die Pumpe 5 fördert mit voller Fördermenge in den Zylinder 6 und aus diesem durch das geöffnete Ventil 7. Die Fördermenge der Pumpe 5 entspricht deshalb ihrer maximalen Kapazität, weil die Feder 18 den Kolben 17 und die Steuerstange 19 in die rechte Endlage gefahren hat und im Zylinder 15 kein Druck herrscht, der den Kolben in der anderen Richtung bewegen könnte.
  • Es wird nun das Ventil 7 geschlossen, die Pumpe bewegt dank ihrer großen Fördermenge den Kolben 2 und das Prüfstück 4 rasch nach oben. Diese Bewegung findet bei niedrigem konstantem Druck gemäß der horizontalen Geraden nach Fig. 3 statt. Sobald das Prüfstück 4 gegen die Druckplatte 3 gedrückt wird, steigt der Druck an, dieser öffnet die Platten 12/13 des Konstanthalters 8 und bewegt den Kolben 17 nach links. Hierdurch wird der Schalter 20 geschlossen und schaltet das Relais 24 ein. Das Relais 24 läßt den Motor 11 in der Richtung laufen, die einem Zusammendrücken der Feder 14 entspricht.
  • Die Kraft im Zylinder 6 wird nun nach einer linear ansteigenden Funktion geregelt, wie aus Fig. 3 ersichtlich ist. Der Vorteil dieser Einrichtung liegt darin, daß außer dem Schalter 20 kein zusätzliches Bauelement, sondern nur eine elektrische Schaltung erforderlich wird und insbesondere eine Anpassung an das Gewicht des Prüfkörpers 4 nicht notwendig ist.

Claims (1)

  1. Patentanspruch: Automatische Einrichtung zum Steuern der Prüfkraft von Prüfmaschinen nach einer vorgegebenen Zeitfunktion, die die Fördermenge einer Regelpumpe durch die Bewegung ihrer Steuerstange dem jeweiligen Ölbedarf des Prüfvorganges anpaßt, gekennzeichnet durch einen von der Pumpen-Steuerstange (19) beim Eintritt des Kraftschlusses innerhalb der Prüfmaschine betätigten Schalter (20), der Steuerbefehle für den Beginn eines vorzugsweise mit konstanter Belastungsgeschwindigkeit ablaufenden Prüfvorganges abgibt.
DE19651573695 1965-12-11 1965-12-11 Automatische Einrichtung zum Steuern der Pruefkraftvon Pruefmaschinen Pending DE1573695B1 (de)

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