DE1573898B2 - Dehnungsmeßvorrichtung - Google Patents

Description

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einer anderen Frequenz verbunden ist, welches bei nungsmeßelementen, welche auf einen biegsamen

den stärkeren Oszilloskopvergrößerungen stärker als Streifen bzw. ein biegsames Band aus dünnem Ma-

das Prüfsignal ist, wodurch die erforderliche Auf- terial, beispielsweise auf einem dünnen Stählband,

lösung beeinträchtigt wird. aufgeklebt oder mit diesem haftend verbunden sind,

Die Verwendung von herkömmlichen Dehnungs- 5 F i g. 3 und 3 A mehrere Ausführungsformen, bei messern mit einem elektrischen Widerstandsdraht denen der Erfindungsgedanke Anwendung gefunden oder einer-folie erschien wünschenswert wegen ihrer hat, ί hohen Empfindlichkeit und der reinen Signale sowie Fig. 4 und 5 ein Verfahren, mittels welchem die wegen ihrer verhältnismäßig geringen Kosten. Ob- Ausführungsform nach Fig. 3 als Durohbiegungswohl die Verwendung solcher Dehnungsmesser auf io messer verwendet werden kann,
verschiedene Arten von Biegestäben eine zufrieden- Fig. 6 eine Wheatstone-B rücke, die zur Messung stellende Aufzeichnung bei geringen Verformungs- der Veränderungen im Zustand der Dehnungsgeschwindigkeiten ermöglichte, werden gewöhnlich messer, bei denen eine Zunahme und/oder Abnahme unbefriedigende Ergebnisse bei außerordentlich der Dehnung eintritt, verwendet werden kann,
hohen Verformungsgeschwindigkeiten wegen des 15 Fig. 7 Einzelheiten der die Vorrichtung nach Problems der Massenträgheit erhalten, das auch bei F i g. 4 und 5 bildenden Elemente,
den leichtesten Stäben besteht. F i g. 8 eine Schnittansicht eines Teils der Vor-

Es ist ein Dehnungsmeßelement (FR-PS 1 396 885) richtung nach Fig. 7, gesehen in der Richtung der

in Form eines Widerstandselementes bekannt, das Pfeile,

mit einem Band verbunden ist. Diese beiden EIe- ao F i g. 9 eine weitere Ausführungsform des Deh-

mente sollen als Torsionsmesser ihre Anwendung nungsmeßgerätes unter Verwendung einer anderen

finden. Einrichtung zur Verlagerung des Streifens oder

In der OE-PS 216 249 wird die Herstellung eines Bandes, ^:
Dehnungsmeßelementes in Form eines Dehnungs- Fig. 10, 11 und 12 ebenfalls weitere Ausführungsmeßstreifens beschrieben, wobei das Ziel verfolgt as formen der Erfindung,

wird, derartige Elemente mit gleichmäßigen Eigen- Fig. 13 eine graphische Darstellung einer Zeitschaften ihoher Qualität und niedrigen Herstellungs- Dehnungskurve der Krieqhkürve üiid
kosten in der Massenproduktion erzeugen zu können. Fig. 14 eine Darstellung wieder einer weiteren Die danach gefertigten Dehnungsmeßstreifen weisen ^; Ausführungsform detErfindung.
bei einer Verwendung in den obenerwähnten, be- 30 Die Dehnungsmeßvorrichtung weist im wesentkannten Vorrichtungen vor allem den Nachteil auf, liehen ,ein Bandauflagerungselement mit einer gedaß sie bei großen Verformungsgeschwindigkeiten krümmten Fläche zur gleitenden Auflage eines biegungenau arbeiten. samen Bandes auf. Das Band gleitet längs eines

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, Teils der gekrümmten Fläche bzw. ist auf diesem Dehnungsmeßvorrichtungen der eingangs genannten 35 Teil aufgelagert und wird während seines Kontakts Art zu schaffen, bei denen mit einfachen Mitteln mit der gekrümmten Fläche gespannt gehalten. Min-Dehnungen selbst bei großen, sich innerhalb eines destens ein Dehnungsmeßelement aus einem Ma-Zeitraums von weniger als 0,1 see ergebenden Dehn- terial, dessen elektrische Eigenschaften durch eine ■geschwindigkeiten möglich sein sollen, wobei die Dehnung verändert werden, beispielsweise ein flaches Dehnungsmeß vorrichtung auch bei geringen Verfor- 40 Drahtgitter oder eine Folie aus einem elektrischen mungsgeschwindigkeiten mit praktisch gleich großer Widerstandsmetall ist fest längs eines Teils des B anEmpfindlichkeit anwendbar sein soll, des angeordnet, beispielsweise durch eine haftende

Die Erfindung besteht darin, daß das Band flexibel Verbindung, durch Aufkleben oder durch andere ausgebildet und derart gespannt ist, daß es sich an Mittel, so daß es auf die gekrümmte Fläche aufeine gekrümmte Führungsfläche eines Bandführung- 45 gleitet bzw. von dieser abgleitet, wenn das Band organs anlegt und beim Messen durch eine Relativ- einer Bewegung längs der gekrümmten Fläche unterbewegung zwischen dem Bandführungsorgan und zogen wird. Der Dehnungsmesser kann dadurch mit dem Band mit dem das Dehnungsmeßelement auf- dem Band fest verbunden werden, daß er einen Teil weisenden Teil auf die gekrümmte Führungsfläche desselben bildet. Wenn sich das Band über die geauf- und/oder von dieser abläuft. 5° krümmte Fläche bewegt, erfahren die Außenfasern

Mit der Erfindung wird eine Fühlvorrichtung ge- des Bandes eine Dehnung, welche die elektrischen schaffen, bei der die obenerwähnten Probleme über- Eigenschaften des auf dieses aufgeklebten Dehnungswunden sind und mit der die Dehnung eines Ver- messers verändert. Umgekehrt findet, wenn der Dehsuchsstücks genau gemessen werden kann, das in nungsmesser die gekrümmte Fläche verläßt, ebenfalls einer Prüfmaschine entweder für eine geringe oder 55 eine Veränderung in den elektrischen Eigenschaften für eine hohe Dehnungsgeschwindigkeit geprüft wird. statt. Der Dehnungsmesser hat Zuleitungen, die in Die erfindungsgemäße Dehngeschwindigkeits-Fühl- eine elektrische Anzeigeschaltung, beispielsweise vorrichtung ist besonders vorteilhaft zur Bestimmung eine Wheatstone-Brücke, schaltbar sind. Daher führt einer hohen Dehngeschwindigkeit über einen Zeit- jede Verlagerung, der das Band unterzogen wird, raum von weniger als 0,1 see. 60 und bei welcher der Dehnungsmesser sich auf die

An Hand der Zeichnung sind im folgenden Aus- gekrümmte Fläche oder von dieser bewegt, zu einer

führungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Veränderung der elektrischen Eigenschaften, welche

Darin zeigt zu der linearen Verlagerung des Bandes in Beziehung

F i g. 1 in beispielsweiser Darstellung eines von steht.

mehreren Arten von herkömmlichen Dehnungsmeß- 65 Die Bewegung des Bandes kann natürlich relativ

elementen, das z. B. einen elektrischen Widerstands- zu der einer gekrümmten Fläche sein. Mit anderen

draht in Form eines flachen Gitters aufweist, Worten, das Band kann sich entweder auf einer ge-

F i g. 2 die Anordnung von zwei solchen Deh- krümmten Fläche bewegen, oder es kann eine ge-

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krümmte Fläche mit dem Band in Kontakt gebracht Gewicht von W₁ einschließlich eines Kupplungswerden, damit sich das Band zumindest einem Teil elements 20 gleich dem Gewicht von W₂ ist, so daß der gekrümmten Fläche anpaßt. ein ausgeglichenes System vorhanden ist. Die ge-

Ein Material mit piezoelektrischen Eigenschaften krümmte Fläche ist hochpoliert und geschmiert, so kann ebenfalls als dehnungsempfindliches Material 5 daß eine reibungsarme Oberfläche vorhanden ist. verwendet werden. Unter der Bezeichnung »Deh- Am Band sind zwei Dehnungsmeßelemente 21 und nungsmeßelement« ist die Verwendung eines solchen 22 befestigt. Das Kupplungselement 20 ist zur BeMaterials oder irgendeines anderen Materials zu festigung beispielsweise an einem Querkopf einer verstehen, das für Dehnung elektrisch empfindlich Prüfmaschine bestimmt. .
ist. ίο Eine weitere Ausführungsform ist in Fig. 12 ge-

In F i g. 1 ist ein herkömmlicher Dehnungsmesser zeigt, bei der eine drehbare Scheibe 65 vorgesehen 10 in Form eines flachen Drahtgitters 11 gezeigt, das ist, die bei 66 axial gelagert ist und um die ein Band auf einen flächenhaften Träger 12 aus Papier oder 67 gelegt ist, auf welches ein Dehnungsmesser 68 aus mit Kunststoff imprägniertem Papier od. dgl. aufgeklebt ist und welches an der Scheibe durch ein haftend aufgebracht ist. Mit dem Gitter sind Zu- »5 Befestigungselement 69 verankert ist. Zur Drehung leitungen 13 verbunden, durch welche es in eine An- der Scheibe in einer Rückstellrichtung dient eine zeigeschaltung geschaltet werden kann. Um eine Feder 70 über ein Scheibenverbindungselement 71, maximale Leistung zu erzielen, soll das aktive EIe- welche Feder bei 72 verankert ist. Das freie Ende ment aus Widerstandsdraht so nahe wie möglich der des Bandes 67 kann mit einer Verlagerungseinrichdehnungserzeugenden Fläche sein, wenn es über »° rung, beispielsweise mit dem Querkopf einer Prüfdiese gezogen wird. Die Stärke des Drahtes beträgt maschine, verbunden werden. Wenn die Verlagegewöhnlich 0,025 bis 0,038 mm. Als dehnungs- rung stattfindet, verläßt das Band die Scheibe entempfindliches Material kann eine Vielfalt von Me- gegen der Wirkung der Feder, wodurch im Dehtallen verwendet werden. Beispielsweise kann ein nungsmesser 68 eine gewisse Entspannung der Deh-Draht mit einer normalen Zusammensetzung von 95 nung erreicht wird. Nach der Beendigung der Ver-45% Ni, 55% Cu oder 52% Fe, 36% Ni, 8,0% lagerung dreht sich die Scheibe unter der Wirkung Cu, Rest Mn, Mg, Si, C und eine Spur von V (iso- der Feder 70, die sich zusammenzieht, in ihre Auselastischer Draht) verwendet werden. Eine Kupfer- gangsstellung zurück.

Nickel-Legierung, die im Handel als Konstantan be- In Abänderung zur Ausführungsform nach

zeichnet wird, kann ebenso wie NichromeV, eine 3° Fig. 12 kann eine drehbare Scheibe vorgesehen Nickel-Chrom-Legierung, verwendet werden. Der werden, zu der gleichachsig eine Spannfeder ange-Dehnungsmesser von dem vorerwähnten Typ 10 ist ordnet ist, wie sie für einen zurückziehbaren Fensterauf die Oberfläche eines dünnen Bandes 14 haftend vorhang verwendet wird. In F i g. 14 ist ein Band 90 aufgebracht bzw. aufgeklebt, wie in Fig. 2 gezeigt. dargestellt, mit dem ein elektrisch empfindliches Der zum haftenden Aufbringen des Dehnungsmessers 35 Meßelement 91 fest verbunden ist und das an der auf das Band verwendete Klebstoff kann ein Phenol- Scheibe 93 bei 92 verankert und teilweise oder voll harzkleber oder ein anderer geeigneter Klebstoff um den Umfang der Scheibe entgegen der Wirkung sein. Für den beabsichtigten Zweck hat sich ein einer Feder 94 od. dgl. gewickelt ist. In ähnlicher dünnes Stahlband von vernachlässigbarer Masse mit Weise ist das Band an der Scheibe 95 an einer Stelle einer Dicke von etwa 0,1 mm und einer Breite von 40 96 verankert und kann um die Scheibe entgegen der 12,5 mm als geeignet erwiesen. Die auf dem Stahl- Wirkung einer Feder 97 od. dgl. herumgewickelt band angeordneten Dehnungsmesser können eine werden. Bei dieser Ausführungsform ist ein langer beliebige gewünschte Größe, beispielsweise eine Hub bzw. großer Verlagerungsbereich durch die Länge von etwa 63,5 mm haben. Verwendung einer Bandlänge möglich, welche zwei,

Bei der in F i g. 3 dargestellten Ausführungsform 45 drei, vier oder mehrere Male um die Scheibe gehat das Stahlband 14 die Form eines endlosen Ban- wickelt werden kann. Bei der Umrechnung der Abdes, das straff um drehbar gelagerte Scheiben 15,16 lesungen muß der allmählichen Zunahme des Durchherumgelegt ist. Wenn das Band 14 um die Scheiben messers der mit dem Band umwickelten Scheibe herumbewegt wird, wird der Dehnungsmesser 10 bei Rechnung getragen werden, wenn es sich um mehr seiner Bewegung um die Scheibe infolge des Krüm- 5° als eine Lage des Bandes handelt. Bei einer weiteren mungshalbmessers gespannt, der dem Stahlband mit- Ausführungsform kann ein drehbarer Dorn oder geteilt wird, wodurch die Außenfasern gedehnt eine drehbare Scheibe verwendet werden, um welche werden. das Band mehrere Male in Form einer Schrauben-

Duroh die Kombination der geringen Masse des linie gewickelt werden kann, um einen größeren dünnen Stahlbandes und der auf Kugellagern ge- 55 Verlagerungsbereich zu erhalten,
lagerten Scheiben wird die Massenträgheit auf einem Der Betrag der Dehnung ε in Längeneinheiten je

Mindestwert gehalten. Bei der Bewegung des Stahl- Längeneinheit, welcher der biegsame Stahl ausgebandes in einer flachen Ebene findet keine wesent- setzt wird, läßt sich leicht entweder theoretisch oder liehe Verformung des Bandes statt, während, wenn empirisch bestimmen. Diese Dehnung ε wird weitdas Band der gekrümmten Fläche folgt, eine aus- 60 gehend durch den Grad der Krümmung und durch reichende elastische Faserdehnung im Stahlband die Dicke des Stahlbandes bestimmt. Im Falle einer stattfindet, die vom Dehnungsmesser festgestellt kreisförmigen Krümmung ist jeder Teil derjenigen werden kann. Wie in F i g. 3 A gezeigt, braucht die Länge des Bandes, die dem Umfang der gekrümmten gekrümmte Fläche nicht drehbar zu sein. Bei der Fläche, beispielsweise dem Umfang der Scheibe, anAnordnung nach Fig. 3A ist ein gekrümmtes EIe- 65 gepaßt ist, über die angepaßte Länge der gleichen ment auf einem Träger 18 angeordnet und hängt ein Außenfaserdehnung ausgesetzt. Die Gesamtlängung Stahlband 19 straff auf der gekrümmten Fläche in- eines gegebenen Dehnungsmessers ist daher proporfolge von Gegengewichten W₁ und W₂, wobei das tional der Länge desjenigen Teils des Dehnungs-

messers, der auf dem Umfang der Scheibe gleitet, oder:

E=Le, (1)

wobei

L = die ursprüngliche Länge desjenigen Teils des Dehnungsmessers, der eine Krümmung erfährt.

Ferner ist die Zunahme im ursprünglichen Widerstand R der (ungedehnten) Lehre proportional der Längung bzw. Zunahme der Gesamtlänge, welche durch die Krümmung verursacht wird, oder:

R_C=EK, (2)

wobei

R_c = die Zunahme in R ist, welche durch die Längung infolge der Krümmung verursacht wird und

K = der Meßfaktor bzw. die Veränderung im Widerstand je Längeneinheit oder

^d* Al?

Wenn die Gleichungen (1) und (2) kombiniert werden, wird die folgende Gleichung erhalten:

R_c = LeK. (3)

Wenn sich das ganze Meßelement auf der Scheibe befindet und daher der Krümmung ausgesetzt ist, wie dies bei dem in F i g. 4 gezeigten Meßelement 5-1 der Fall ist, ist:

Jedoch hat bei der in F i g. 5 gezeigten Anordnung R_E = L (L.+ y>A«) ε K bzw. der Dehnungsmesser 5-2 eine reine Zunahme im Widerstand von R_E, die direkt proportional »Λ« ist, um welche Strecke sich das Band bewegt hat. Wie ersichtlich, ist die Wirkung des Dehnungsmessers 5-3 die gleiche wie die des Dehnungsmessers 5-1 und die Wirkung von 5-4 ίο die gleiche wie von 5-2. ......

Durch den Einbau der Dehnungsmesser 5-1, 5-2, 5-3 und 5-4 in eine Wheatstone-Brücke oder in einen Kompensator bzw. in eine ähnliche Kompensationsschaltung oder Anzeigeschaltung, wie in Fig. 6 gezeigt, kann die Durchbiegung direkt in ihren Einheiten gemessen werden, nachdem die Umrechnung ermittelt worden ist. Wenn der eine oder mehrere Dehnungsmesser in der Brücke in der in Fig. 6 gezeigten Weise geschaltet sind, ist die einzige Unao symmetriequelle die Veränderung des Widerstandes in den Dehnungsmessern, die sich durch die Ausübung einer Dehnung auf diese ergibt. Der Unterschied in der Spannung an den Ausgangsklemmen dient als Maß der erwähnten Dehnung, das seineras seits mit dem Betrag der Verlagerung, sei diese linear oder winkelig, oder, im Falle der Metallprüfung, mit der Dehnung des Versuchsstückes in Beziehung gesetzt werden kann.

Bei der Anordnung nach Fig. 6 wird die Beziehung bestimmt durch die Gleichung:

= R

_cl,

R_c — L
wobei

L₁ = die ursprüngliche (ungedehnte) Länge des ganzen Meßelementes ist.

Bei der in F i g. 4 und 5 dargestellten Ausführungsform befinden sich die drehbaren Scheiben 23 und 24 in festen Drehstellungen zueinander, wobei sich die Mitte 25 der Scheibe 23 in vertikaler Anordnung zur Mitte 26 der Scheibe 24 befindet. Quer zum Stahlband 27 ist ein Verbindungselement 28 angeordnet, das mit einer Kolbenstange 29 oder einem Teil eines Querkopfes einer Prüfmaschine gekuppelt ist. Bei der Anordnung nach F i g. 5 führt eine Bewegung des Bandes 27 über eine Strecke »A«. dazu, daß ein Teil des Stahlbandes und damit dessen Dehnungsmesser 5-1 von seiner Dehnung oder Verformung elastisch entspannt wird.

Derjenige Teil des Dehnungsmessers, der noch einer Dehnung ausgesetzt ist, ist L₁ — A und:

R_c = (JL₁-A) eK = R_c2.

Der Unterschied in der Widerstandszunahme, welcher durch die Krümmung verursacht wird, ist dann: -

AR_C ^ Rc ι "-C2 ⁼⁼ AbK.

Da ε und K Konstante sind, ergibt sich, daß die reine Veränderung (Verminderung) AR_C direkt proportional zu »Λ« ist, um welche Strecke das Band bewegt wird.

Entsprechend hatte der Dehnungsmesser 5-2, der in Fi g. 4 nicht auf der Scheibe war, einen effektiven L-Wert von Null. Daher ist:

dV₀ =

wobei

¹RF

i?v

,-, + RF

IKdE,

V₀ = Brückenausgangsspannung in Volt,
R = Widerstand in Ohm,
/= Strom in Ampere,
-tr- -τ- d£j ,

E = Längung. ,

In Fig. 7 ist ein praktisch ausgeführtes Dehnungsmeßgerät gezeigt, das eine Stahlträgerplatte 30 aufweist, die an einer Prüfmaschine mittels Schraubenaufnahmebohrungen 31, 32 festgemacht werden kann. Auf der Trägerplatte sind zwei Scheiben 33, 34 drehbar gelagert, deren Ausbildung in F i g. 8 ersichtlich ist. Die Scheiben stellen praktisch Wälzlager dar, die einen Außenring 35 mit einer ringförmigen Innennut 35 a und einen Innenring 37 mit einer Ringnut 37 a aufweisen, welche beiden Nuten zur Aufnahme von Lagerkugeln 36 dienen. Der Innenring ist an der Trägerplatte 30 durch eine Schraube 38 und eine Zwischenlegscheibe 39 festgemacht. Durch die Verwendung einer Kugellagerbauform für die Scheiben oder Rollen kann die Massenträgheit des Systems stark verringert werden. Der Umfang des Außenringes ist mit einer flachen Nut 40 ausgebildet, in welcher ein Stahlband 41 bei seiner Bewegung um die gekrümmte Fläche der Scheibe gehalten wird.

Bei der in Fig. 7 beispielsweise dargestellten Dehnungsmeßanordnung sind zwei Dehnungsmesser vorgesehen, von denen der eine, 42, auf der einen Seite des Stahlbandes angeordnet ist und zwei isolierte Zuleitungen 43 sowie einen Stecker 44 aufweist, während der andere Dehnungsmesser auf der

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dem Blick entzogenen Seite des Stahlbandes ange- Legierung hatte eine Meßlänge von 25,4 mm und

ordnet ist und zwei isolierte Zuleitungen 45 mit einen Meßdurchmesser von 5,715 mm. Es wurde

einem Stecker 46 aufweist, wobei die Stecker in eine Zugbeanspruchung von etwa 1050 kg/cm²

jedem Falle zur Verbindung mit einem Meß- (15 000 psi etwa) über einen Zeitraum von etwa

instrument, beispielsweise mit einer Wheatstone- 5 0,6 Sekunden ausgeübt, wobei die Probe eine Tem-

Brücke, vorgesehen sind. ■'■''■ peratur von etwa 2095° C hatte.

Am flachen Teil des Bandes ist eine Vorrichtung Es können natürlich auch andere Mittel zur Ii-

47 angebracht, die aus den Blöcken 48 und-49 be- nearen Verlagerung des Stahlbandes verwendet wer-

steht, welche auf jeder Seite des Bandes im wesent- den. Beispielsweise kann, wie in Fig. 9 gezeigt, ein

liehen anliegend an einem Arm 50 befestigt sind, io Zahnstangentrieb benutzt werden. Auf der eine der

der sich von ihnen nach unten erstreckt und ein Scheiben tragenden Welle ist gleichachsig ein Ritzel

Befestigungselement 51 trägt, dessen Ende mit 55 befestigt, das mit einer Zahnstange 56 im Eingriff

einem Gewinde und mit einem Anschlag 52 sowie steht. Die Zahnstange befindet sich in einer Füh-

mit einer Befestigungsmutter 53 versehen ist, um den rung 57, die mittels eines Flansches 58 an einem

Arm, beispielsweise am Querkopf einer Prüfmaschine 15 Träger durch Befestigungsmittel 59 angebracht ist.

oder an einer Kolbenstange, befestigen zu können. Das Ende der Zahnstange ist mit einem Gewinde

Das Befestigungselement 51 ist durch ein feststehen- 60 ausgebildet, das mit einem Querkopf oder einer

des, nicht gezeigtes Führungselement, z. B. durch Kolbenstange verbunden werden kann. Da die

ein Lager, geführt, um ein Wackeln zu vermeiden Scheibe über ein Ritzel angetrieben wird, muß ein

und Schwingungen herabzusetzen. 20 Schlupf des Bandes vermieden werden. Dies ge-

Wie erwähnt, hat sich ein Stahlband mit einer schient dadurch, daß das Band auf jeder der Schei-

Dicke von etwa 0,1 mm und einer Breite von 12,5 mm ben durch Verankerungsmittel 61 und 62 befestigt

als für den beabsichtigten Zweck zufriedenstellend ist.

erwiesen, obwohl die Dicke im Bereich von 0,025 Obwohl die vorangehend beschriebene Dehnungsbis 0,225 mm liegt und das Stahlband eine ge- »5 meßanordnung als vorteilhaft zur Verwendung für wünschte Breite haben kann. Die Scheiben oder Prüfmaschinen für niedrige oder hohe Dehngeschwin-Rollen können einen beliebigen gewünschten Außen- digkeiten bezeichnet wurde, kann sie natürlich auch durchmesser von beispielsweise 50 mm haben, wäh- in anderen Fällen als für solche Prüfmaschinen anrend die flache Umfangsnut zur Aufnahme des Stahl- gewendet werden. Beispielsweise kann das Gerät zur bandes eine Tiefe von etwa 0,8 mm oder eine an- 30 einfachen Messung von winkeligen Verlagerungen dere geeignete Tiefe haben kann. Wenn das Element benutzt werden, wenn der Betrag der winkeligen 51 durch den sich bewegenden Querkopf der Prüf- Verlagerung proportional der Dehnung ist, die maschine nach unten gezogen wird, verläßt das durch einen Dehnungsmesser mitgeteilt bzw. ent-Dehnungsmeßelement 42 die Scheibe 33, so daß spannt wird. So kann das Gerät in einem Vernieres entspannt wird, wodurch eine lineare Beziehung 35 Skalensystem verwendet werden, bei welchem eine zwischen der Bewegung und der elektromotorischen Leuchtspur der winkeligen Verlagerung zur AbKraft der Brückenschaltung, mit der der Dehnungs- lesung wünschenswert sein kann, oder es kann die messer elektrisch gekoppelt ist, erhalten wird. winkelige Verlagerung zu einer Abstimmskala in

Wie in F i g. 6 gezeigt, kann die Brücke mit einem Beziehung gesetzt werden oder zu einem durch-

Millivolt-Aufzeichnungsgerät oder mit einem Ka- 40 stimmbaren Meßgerät.

thodenstrahloszilloskop bzw. mit einem Oszillo- Für das Gerät besteht natürlich eine Vielfalt von graphen gekoppelt werden. Letzterer ist bei hohen Anwendungsmöglichkeiten zur Werkstoffprüfung. Arbeitsgeschwindigkeiten besonders vorteilhaft, da Zum Beispiel kann außer für Zugversuche oder er die Augenblicksaufzeichnung einer Kriechkurve Dehn-Kriechmessungen das Gerät zur Bestimmung ermöglicht. Es kann erforderlich sein, ein Verstär- 45 der Druckeigenschaften von Materialien beim Fließen kungssystem vorzusehen, um schwache, jedoch ge- und sogar der Verdrehungseigenschaften verwendet naue Signale zu verstärken, die durch die Verstim- werden. ' ^;
mung der Dehnungsmeßbrücke erzeugt werden. Der Beispiele weiterer Ausführungsformen der Erfin-Vorteil der Verwendung eines Kathodenstrahloszillo- dung sind in Fig. 10 und 11 dargestellt. Die Ausskops bei der dynamischen Prüfung besteht darin, 5° führungsform nach Fig. 10 kann wiederum als Beidaß die durch den Lichtfleck auf dem Leuchtschirm spiel für eine Anordnung dienen, bei welcher die erzeugte Spur, wenn die Brücke verstimmt wird, Bewegung des Bandes durch die Bewegung der trägheitsfrei ist. Durch die Benutzung einer auf den Scheibe erfolgt. Bei dieser Ausführungsform ist nur Leuchtschirm eingestellten Kamera kann eine Kurz- ein Teilband 77 vorgesehen, das an Scheiben 75, 76 zeit-Kriech- oder Dehnungskurve sofort über einen 55 durch Befestigungsmittel 78 und 79 festgemacht ist, verhältnismäßig kurzen Zeitraum erhalten werden. um einen Schlupf zu vermeiden. Auf das Band sind Ein Beispiel einer solchen Kurvendarstellung nach Dehnungsmesser 80 und 81 haftend aufgebracht oder einer photographischen Kopie, die mit dem Deh- aufgeklebt dargestellt. Der restliche Teil 82 der Umnungsmeßgerät erhalten werden kann, ist in Fig. 13 schlingung besteht aus einem Draht, Kabel od. dgl. dargestellt. Die Ordinate, in welcher die Dehnung 60 Fig. 11 zeigt einen Teil einer Anordnung mit aufgetragen ist, ist in Dehnungsintervalle von einer Scheibe 83, über die ein Band 84 läuft, auf das 3,18 mm unterteilt, während die Abszisse in Zeit- mindestens ein Dehnungsmesser 85 haftend aufintervalle von 0,1 Sekunden unterteilt ist. gebracht ist. Gleichachsig zur Scheibe 83 ist eine

Die vorangehend beschriebene Oszilloskopkurve, Rolle 86 an dieser befestigt, die durch einen Rie-

die das Ergebnis eines Kurzzeit-Krieohversuches ist, 65 men bzw. eine Kette angetrieben wird, welche sche-

wurde durch einen Versuch mit einer Legierung aus matisch bei 87 dargestellt ist. Durch die Verwendung

etwa 1,41% Ti, etwa 0,37% Zr, etwa 2% C, Rest geeigneter Antriebsrollenverhältnisse oder Verzah-

im wesentlichen Molybdän, erhalten. Die geprüfte nungsverhältnisse u. dgl. kann die Bewegung in der

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gewünschten Weise vervielfacht oder verringert spielsweise kann das Gerät an einer Meßlänge der

werden. Probe ähnlich wie bei den herkömmlichen Längungs-

Unter der Angabe, daß das Band straff um die messern angeordnet werden, bei denen im allgemeigekrümmte Fläche gehalten werden soll, auf der das nen ein linear veränderliches Differentialumsetzer-Band aufgelagert ist, ist zu verstehen, daß es nicht 5 Element verwendet wird.

so schlaff sein soll, daß sich das Bandmeßelement Obwohl für das Gerät eine Anordnung beschrieben

fältelt. Wenn ein Stahlband straff gehalten wird, wurde, bei welcher das elektrisch empfindliche Deh-

kann es einer geringen elastischen Spannung aus- nungsmeßelement fest an der Außenseite des Bandes

gesetzt sein. Bei der Einstellung des Gerätes wird angebracht ist, kann das Meßelement auch ein Teil

jedoch eine geringe Spannung im System auf eine to des Bandes sein oder auch an der Unterseite des-

Nullablesung an der Wheatstone-Brücke abgeglichen selben angeordnet werden, wodurch die Druckbe-

und dadurch kompensiert. Obwohl Stahl oder an- lastung des Bandes zur Feststellung der Verlagerung

dere Metalle als Material für das Band wünschens- benutzt wird.

wert sind, kann auch jedes andere Bandmaterial Unter der hier verwendeten Bezeichnung »Durchbenutzt werden, das sich unter Spannung elastisch 15 biegungsmesser« sind Verlagerungsmeßgeräte im verformt und seinen ursprünglichen Zustand wieder allgemeinen zu verstehen, z. B. Längungsmesser und einnimmt, wenn die Spannung aufgehoben wird, ähnliche Vorrichtungen.

und auf dem ein Dehnungsmesser befestigt werden Die hier verwendete Bezeichnung »Dehnungsmeß-

kann. vorrichtung« umfaßt Geräte, mit deren Hilfe sich

Für den Fachmann ergibt sich aus dem Voran- ao eine Verlagerung bestimmen läßt, obwohl das Gerät gehenden, daß die Dehnungsmeßvorrichtung in der praktisch eine Fühleinrichtung ist, deren Funktion gleichen Weise wie ein herkömmlicher Dehnungs- derjenigen eines linear veränderlichen Differentialbzw. Längungsmesser verwendet werden kann. Bei- Umsetzers ähnlich ist.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (11)

1 2 - 12. Dehnimgsmeßvorrictitung nach einem der Patentansprüche: Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, ... daß das Band mehrfach um die Scheibe bzw.

1. Dehnungsmeßvorrichtung unter Verwendung Walze gewickelt ist.

eines biegbaren elektrischen Dehnungsmeß- 5 13. Dehnungsmeßvorrichtung nach einem der elements, das mit einem Band verbunden ist und vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennsich mindestens ein Stück über dessen Längs- zeichnet, daß die Führungsfläche einen Krümrichtung erstreckt, dadurch gekennzeich- mungsradius von etwa 25 mm aufweist,
net, daß das Band (14; 19; 27; 41; 71; 77; 84; 14. Dehnungsmeßvorrichtung nach einem der 90) flexibel ausgebildet und derart gespannt ist, io vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenndaß es sich an eine? gekrümmte Führungsfläche zeichnet, daß die Führungsfläche vom Grund eines Bandführungsorgans anlegt und beim einer Führungsnut gebildet ist.
Messen . durch eine ..Relativbewegung, zwischen 15. Dehnungsmeßvorrichtung nach einem der dem Bandföhnmgsorgan und dem Band (14; 19; Ansprüche 6 bis 14, dadurch gekennzeichnet, 27; 41; 71; 77; 84; 90) mit dem das ;Dehnungs- 15 daß mindestens eine Scheibe (83) bzw. Walze meßelement (10; 21, 22; 5-1, 5-2, 5-3, 5-4; 42; drehfest mit einer gleichachsigen Umlenkrolle 68; 85) aufweisenden Teil auf die gekrümmte (86) für einen Antrieb (87) verbunden ist. .·
Führungsfläche auf- und/oder von dieser. ab- ;
läuft.

2. Dehnungsmeßvorrichtung nach Anspruch 1, 20

dadurch gekennzeichnet, daß das Band (14; 19;

27; 41; 71; 77; 84; 90) ein elastisch verformbares Metallband ist.

3. Dehnungsmeßvorrichtung nach Anspruch 2,

dadurch gekennzeichnet, daß das Band (14; 19; 25 Die Erfindung betrifft eine Dehnungsmeßvorrich-

27; 41; 71; 77; 84; 90) aus Stahl einer Dicke tung und insbesondere eine Dehnungsmeßvorrich-

zwischen etwa 25 μπι und 0,225 mm besteht. tung unter Verwendung eines biegbaren elektrischen

4. Dehnungsmeßvorrichtung nach einem der Dehnungsmeßelementes, das mit einem Band vervorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn- bunden ist und sich mindestens ein Stück über deszeichnet, daß das Dehnungsmeßelement (10; 21, 30 sen Längsrichtung erstreckt. :

22; 5-1, 5-2, 5-3, 5-4; 42; 68; 85) aus elektri- Dehnungsmeßvorrichtungen werden beispielsweise

schein Widerstandsdraht besteht, zur Messung der Durchbiegung während der Werk-

5. Dehnungsmeß vorrichtung nach Anspruch 4, stoff prüfung verwendet, wie bei einem Zugversuch, dadurch gekennzeichnet, daß das Dehnungsmeß- der mit einer Maschine zur Prüfung entweder einer element (10; 21, 22; 5-1, 5-2, 5-3, 5-4; 42; 68; 35 geringen oder einer hohen Dehngeschwindigkeit 85) aus einer Kupfer-Nickel-Legierung besteht durchgeführt wird. Der Durchbiegungsmesser ist und eine Dicke zwischen etwa 25 und 38 μπι vorteilhaft zur Bestimmung von hohen -Dehnaufweist, geschwindigkeiten, die während eines Zeitraums von

6. Dehnungsmeßvorrichtung nach einem der bis zu 0,1 see oder mehr stattfinden,
vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn- 40 Es wurden bereits verschiedene Verfahren zum zeichnet, daß das Bandführungsorgan mindestens Erzielen einer Aufzeichnung der Dehnung während eine gekrümmte Scheibe (15, 16; 17; 23, 24; 35; des Fortgangs eines Zugversuches über einen Zeit-65; 75, 76; 83; 93, 95) und/oder eine Walze auf- raum von weniger als 0,1 see vorgeschlagen. Ein weist, um die das Band (14; 19; 27; 41; 71; 77; solches Verfahren besteht in der Verwendung eines 84; 90) gelegt ist. ■ · ■ ^ ■ - :· 45 Magnetbandes, das Signale von bekannter Frequenz

7. Dehnungsmeßvorrichtung nach Anspruch 6, enthält. Das Band wird durch die Bewegung des dadurch gekennzeichnet, daß das Bandführungs- Querkopfes oder Kolbens der Prüfmaschine durch organ zwei im Abstand voneinander angeord- einen Bandkopf gezogen, um dadurch eine Aufnete, drehbare, kreisförmige Scheiben (15, 16; zeichnung der Durchbiegung gegenüber der ;Zeit zu 23, 24; 35; 75,76; 93, 95) aufweist. 50 erhalten. Ein Hauptnachteil dieses Systems besteht

8. Dehnungsmeßvorrichtung nach Anspruch 6, in den hohen Kosten, die Aufzeichnung mit einer dadurch gekennzeichnet, daß ein endloses Band Spur für die Beanspruchung so zu kombinieren, daß (14; 27; 41) straff um die Scheiben (15, 16; 23, eine einzige Kurve erhalten wird. ~—

24; 35) gelegt ist. ... Die Verwendung der herkömmlichen Dehnungs-

9. Dehnungsmeßvorrichtung nach einem der 55 messer mit einem linear veränderlichen Differentialvorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn- umsetzer (LVDT) hat ebenfalls ihre Nachteile. Die zeichnet, daß auf dem Band (19; 27; 41; 77) Verwendung eines■, Umsetzers; für kleine Durchmehrere Dehnungsmeßelemente (5-1, 5-2, 5-3, biegungen im Bereich von 6,35 mm mit einer Hebel-5-4; 42; 80, 81) im Längsabstand voneinander wirkung von beispielsweise 10:1 kann zu ernst zu angeordnet sind. 60 nehmenden Ungenauigkeiten infolge der Vergröße-

10. Dehnungsmeßvorrichtung nach einem der rung der Fehler führen, die durch mechanische GeAnsprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß stange herbeigeführt werden. In gleicher Weise. erdie Scheibe (17) ortsfest angeordnet ist und eine gibt die Verwendung des neueren Gleiohstrom-Typs hochpolierte, geschmierte Führungsfläche auf- des linear veränderlichen Differentialumsetzers mit weist. 65 einer Auslenkung oder Verlagerung von beispiels-

11. Dehnungsmeßvorrichtung nach Anspruch weise über 75 mm eine schlechte Auflösung, und es 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Band (67) entsteht das zusätzliche Problem, das mit dem Herunter Federspannung gesetzt ist. ausfiltern eines Oszillatorsignals von 50 Hz oder