DE1920663C3 - Einspannkopf für das Festhalten von Probekörpern in Prüfmaschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Einspsnnkopf für das Festhalten von Probekörpern in Prüfmaschinen, mit mindestens einem Paar einander gegenüberliegender Einspannbacken und einem zum Halten der Einspannbacken dienenden seitlich offenen Tragkörper, der zur Verhinderung seiner Aufweitung in Querrichtung, im Bereich der Einspannbacken von einem Rahmen umgeben ist

Ein derartiger Einspannkopf ist durch das DE-GM 19 77 205 und die CH-PS 4 79 867 bekannt

Bei diesem bekannten Einspannkopf muß der Rahmen von seiner Arbeitsstellung aus zur Erleichterung der Einführung eines Probekörpers in eine Einspannstellung bewegt werden.

Diese an sich vorteilhafte Einspannstellung muß mit gesonderten Mitteln bewerkstelligt werden. Es sind so hierzu Antriebsorgane sowie Führungsorgane für den bewegbaren Rahmen notwendig. Weiterhin müssen gesonderte Paßflächen auf dem Tragkörper und am Rahmen geschaffen werden, die dann beim Bringen des Rahmens in die Arbeitsstellung aneinander anliegen. Entweder werden diese Paßflächen sehr genau parallel verlaufend, also z. B. zylindrisch ausgebildet (nicht konisch), dann müssen die erwähnten Führungsorgane sehr genau arbeiten, oder die Paßflächen verlaufen konisch und ei tritt in der Arbeitsstellung des Rahmens «> ein Verklemmen auf dem Tragkörper ein. Eine solche Verklemmung kann dann oft nicht ohne weiteres durch die am Rahmen angreifenden Antriebsorgane gelöst werden. Es ist bekannt, daß Verklemmen durch Keilwirkung sehr problematisch sind, wenn man an das <>5 Lösen dieser Verklemmung denkt.

Es wird die Schaffung eines verbesserten Einspannkopfes bezweckt, verbessert in der Hinsicht, daß der Rahmen nicht mehr in eine gesonderte Einspannstellung bewegt werden muß; trotzdem soll aber eine gute Zugänglichkeit mit dem Probekörper zu den Einspannbacken erreicht werden.

Der erfindungsgemäße Einspannkopf ist dadurch gekennzeichnet, daß der Rahmen zur Tragkörperlängsachse geneigt ist, um die Einspannbacken von einer Seite her für einen Probekörper zugänglich zu machen. Die gegenseitige Abstützstelle von Rahmen und Tragkörper reicht auch hierbei um den ganzen Tragkörper, so daß das Aufweiten des Tragkörpers verhindert wird.

Es ist hierbei vorteilhaft, wenn beim oberen Einspannkopf der Rahmen von vorn oben nach hinten unten und beim unteren Einspannkopf der Rahmen von vom unten nach hinten oben geneigt verläuft Dann kann der Probekörper, der ja nicht nennenswert über die Einspannbacken ragen muß, von vorn in die Prüfmaschine eingesetzt werden, ohne daß die Einspannköpfe aufeinander zu bewegt und nach dem Prüfer wieder auseinander bewegt werden müssen.

Es werden hiermit die Vorteile der Einspannköpfe geschlossener und offener Bauart mit einfachen Mitteln erreicht ohne daß deren Nachteile in Kauf genommen werden müssen.

Bei der geschlossenen Bauart erfolgt der Kraftfluß der quergerichteten Kräfte auf dem kürzesten Wege, so daß das Ende des einzuspannenden Probekörpers allseitig von Stirn- und Seitenwänden des Tragkörpers umschlossen ist Diese Bauart bietet den Vorteil des geringsten Bedarfes an Material, Raum und Gewicht Sie hat aber den Nachteil, daß der Probekörper in Längsrichtung in den Einspannkopf eingeführt werden muß. Da der Probekörper meistens an beiden Enden eingespannt wird, muß also für das Ein- und Ausspannen des Probekörpers eine zeitraubende Längsbewegung mindestens einer der Einspannköpfe erfolgen (DE-GM 19 77 205;CH-PS4 79 867).

Bei der offenen Bauart ist der zwischen den Einspannbacken befindliche Spelt frei, was ein Einführen des Probekörpers in Querrichtung, also ohne Längsverschiebung zumindest einer der Einspannköpfe, erlaubt Infolge der quergerichteten Kräfte wird in diesem Fall der Tragkörper auf Biegung beansprucht Bei dieser Bauart steht dem Vorteil einer einfachen und raschen Bedienung der Nachteil einer sperrigen, schweren und teueren Ausführung gegenüber. Außerdem ist es bei der offenen Bauart nur mit sehr großem Aufwand möglich, dafür zu sorgen, daß die am Probekörper anliegenden Arbeitsflächen der Einspannbacken auch bei großen quergerichteten Kräften gleichmäßig am Probekörper anliegen und nicht vertontet werden, da eine ungleichmässige Verteilung der quergerichteten Kräfte auf den Probekörper zu unerwünschten Effekten führen kann, etwa zu Brüchen in der Einspannstelle. Schließlich hat die größere Deformation des offenen Einspannkopfes bei keilförmigen Klemmbacken, deren quergerichtete Kräfte durch Keilwirkung als Kraftkomponente der längsgerichteten Zugkraft am Probekörper entstehen, zur Folge, daß die Prüfmaschine zur Erzeugung einer bestimmten Zugkraft am Probekörper so eingerichtet werden muß, daß die beiden Einspannköpfe um verhältnismäßig große Wege zueinander bewegbar sein müssen. Dies führt zu einem ungünstigen Verhalten der Prüfmaschine im Grenzgebiet zwischen elastischer und plastischer Deformation des Probekörpers, weil dort die in der Prüfmaschine gespeicherte elastische Energie teilweise

frei werden kann und damit die Steuerungsmögüchkeit der Prüfmaschine verschlechtert (US-PS 34 03 549),

Es sind zwar schon verschiedene Versuche zur Vereinigung der Vorteile beider Bauarten unternommen worden. So gibt es beispielsweise halboffene Einspannköpfe, bei denen der Spalt zwischen den Einspannbacken lediglich einseitig zugänglich gemacht worden ist. Bei dieser Bauart liegt die quergerichtete Trägheitsachse des Tragkörpers stark außerhalb der Kraftflußlinie der quergerichteten Kräfte. Dadurch entsteht eine in diagonaler Richtung ungleichmäßige Verteilung der quergerichteten Kräfte zwischen den Einspannbacken und dem Probekörper. Die Nachteile der offenen Bauart sind damit also nur zu einem kleinen Teil behoben. Bei einer anderen Bauart wird der Tragkörper zwar im Sinne eines offenen Einspannkopfes geformt, doch werden abnehmbare Verriegelungsglieder für die Übertragung der quergerichteten Kräfte verwendet. Hier sind die Nachteile der geschlossenen Bauart nur zu einem kleinen Teil behoben, da die Betätigung der Verriegelungsglieder den Zeitgewinn beim Einführen des Probekörpers weitgehend wieder aufhebt.

Der erfindungsgemäße Einspannkopf kann nur unwesentlich schwerer und sperriger als ein Einspannkopf der offenen Bauweise ausgebildet werden, und der Kraftfluß erfolgt über einen nur wenig längeren Weg. Der erfindungsgemäße Einspannkopf besitzt aber auch die gleichen Vorteile wie ein Einspannkopf der geschlossenen Bauweise, nämlich die gleichmäßige und sperrige Deformation und das gegenüber den Einspannköpfen offener Bauart viel kleinere Gewicht Gleichzeitig ist der Vorteil der Einspannköpfe offener Bauart ebenfalls gewahrt, da die Einführung eines Probekörpers seitlich erfolgen kann, so daß keine Längsbewegungder Einspannköpfe zueinander erforderlich ist.

Aus konstruktiven Gründen wird der Rahmen im allgemeinen nicht aus einem Stück mit dem Tragkörper angefertigt werden. Es ist aber auch möglich, den Rahmen zusammen mit dem Tragkörper aus einem Stück auszubilden. Dies kann vor allem bei einer Ausführung in Gußbauart zweckmäßig sein.

Normalerweise wird die Führung der Einspannbakken, insbesondere wenn diese als Keilbacken ausgeführt sind, durch entsprechende Formgebung des Tragkörpers bewerkstelligt werden. Es kann aber auch vorteilhaft sein, die Einspannbacke/) mittels des Rahmens zu führen, vorzugsweise wenn es sich um eine maschinelle beispielsweise hydraulische Betätigung der Einspannbacken handelt, deren Organe teilweise im so Innern des Rahmens untergebracht werden können.

In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes dargestellt. Es zeigt

F i g. 1 einen oberen Einspannkopf mit Probekörper, in Ansicht von der Einsetzseite des Probekörpers her gesehen,

Fig.2 eine Seitenansicht des Einspannkopfes nach Fig.l,

Fig.3 eine zweite Ausführungsform des Einspannkopfes, in der gleichen Ansicht wie F i g. 1, und

Fig.4 eine Seitenansicht des Einspannkopfes nach Fig.l

Der obere Einspannkopf nach den F i g. 1 und 2 weist ein Paar einander gegenüberliegende Einspannbacken 1 und einen zum Halten dieser Backen dienenden Tragkörper 2 auf. Die Backen 1 dienen zum Festklemmen eines Probekörpers 3. Der Tragkörper 2 ist seitlich offen, das heißt, daß er z. B, zwei einander gegenüberliegende Stützarme 4 aufweist, oder das ein Ring 4 auf der Vorderseite einen Spalt zum seitlichen Einführen des Probekörpers 3 von der Vorderseite aufweist. Auf jeden Fall ist der Teil 4 nicht über den ganzen Umfang geschlossen. Dieser seitlich offene Tragkörper 2 ist in Querrichtung, im Bereich der Einspannbacken t von einem Rahmen 5 umgeben. Letzterer ist als Platte ausgebildet, die eine Durchbrechung mit der Kontur 6 aufweist. Der plattenförmige Rahmen 5 ist zur Tragkörperlängsachse 7 geneigt Bei vertikaler Lage dieser Längsachse 7 erfolgt beim oberen Einspannkopf die Neigung des Rahmens 5 von vorne oben nach hinten unten. Die gegenseitigen Abstützflächen 18—21 zwischen dem Tragkörper 2 und dem Rahmen 5 liegen somit an der Vorderseite höher als auf der Rückseite des Einspannkopfes. Da sich im Bereich dieser vorn höher liegenden gegenseitigen Abstützflächen von Tragkörper und Rahmen auch die seitliche öffnung des Tragkörpers 2 befindet, kann der Probekörper 3 von vorn leicht ?--: den oberen Einspannkopf eingesetzt werden. Aus dem Verlauf der Kontur 6 der Durchbrechung des Rahmens 5 nach F i g. 2 ersieht man, daß die gegenseitige Abstützstelle 18 zwischen dem Tragkörper 2 und dem Rahmen 5 sich vorn mindestens annähernd über die Höhe der Einspannbacken 1 erstreckt Beim Beispiel nach den F i g. 1 und 2 sind die Einspannbacken 1 vom Teil 4 des Tragkörpers 2 geführt, da der Teil 4 selbst die keilförmigen Klemmflächen für die Spannbacken 1 aufweist Beim Beispiel nach den F i g. 1 und 2 stellt der Rahmen 5 einen vom Tragkörper 2 gesonderten Bauteil dar, der am Tragkörper 2 durch Verkanten seiner mit der Kontur 6 versehenen Durchbrechung frei am Tragkörper 2 gehalten ist

Der untere nicht dargestellte Einspannkopf liegt bezüglich einer Querebene zur Längsachse 7 spiegelbildlich zum dargestellten oberen Einspannkopf. Beim unteren Einspannkopf ist der Rahmen 5 somit von vorn unten nach hinten oben geneigt

Beim Beispiel nach den Fig.3 und 4 besteht ein Tragkörper 8 und ein Rahmen 9 aus einem einzigen Stück. Dies kann mit Vorteil ein einziges Gußstück sein. Der Tragkörper 8 weist in Fig.4 eine U-Form auf, wobei die unterschiedlich langen Schenkel 10 und 11 mit ihren Enden in den Rahmen 9 übergehen. Letzterer weist die Stege 12—15 auf. In den seitlichen Stegen 14 und IS befinden sich z. B. die hydraulisch betätigbaren Stellmotore, deren axial verschiebbare Kolben 16 an den zwei einander gegenüberliegenden Einspannbacken 17 angreifen. Letztere werden somit vom Rahmen 9 geführt. Der Kraftfluß der quergerichteten Kräfte erfolgt dabei über die Kolben 16, ihre Zylinder 22, Rahmen 9 und Tragkörper 8. Da beim Tragkörper 8 der vordere Schenkel 11 kürzer als der hintere Schenkel 10 ist, liegt eine durch die Hauptgrundfläche dec Rahmens 9 gelegene Ebene zur Tragkörperlängsachse 7 geneigt. Bei vertikaler Lage eines Probekörpers 3 ist die Darstellung nach F i g. 3 von der Vorderseite des oberen Einspannkopfes gesihen, so daß der Probekörpers 3 leicht in den oberen Einspannkopf eingesetzt werden kann. Zum unteren Einspannkopf gilt das bereits zu den F i g. 1 und 2 Gesagte. Durch die zum Rahmen 9 spiegelbildliche Neigung des Rahmens vom unteren Einspannkopf kann der Probekörper in der gleichen einfachen Weise in den unteren Einspannkopf eingesetzt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

1. Patentanspreche:

   t, Einspannkopf for das Festhalten von Probekörpern in Prüfmaschinen, mit mindestens einem Paar einander gegenüberliegender Einspannbacken und einem zum Halten der Einspannbacken dienenden seitlich offenen Tragkörper, der zur Verhinderung seiner Aufweitung in Querrichtung, im Bereich der Einspannbacken von einem Rahmen umgeben ist, ι ο dadurch gekennzeichnet, daß der Rahmen (5 bzw. 9) zur Tragkörperlängsachse (7) geneigt ist, um die Einspannbacken (1,1 bzw. 17,17) von einer Seite her für einen Probekörper zugänglich zu machen.
2. 2. Einspannkopf nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß der Rahmen (9) zusammen mit dem Tragkörper (8) aus einem Stück besteht
3. 3. Einspannkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einspannbacken (17) im Rahmen (9) gettihrt sind.
4. 4. Einspannkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die gegenseitige Abstützfläche (18—21) zwischen dem Tragkörper (2) und dem Rahmen (5) zumindest annähernd über die gesamte Höhe der Einspannbacken (1) erstreckt
5. 5. Einspannkopf nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet daß der Tragkörper (8) eine U-Form aufweist und die Enden der vertikal stehenden, unterschiedlich langen Schenkel (10, 11) in den Rahmen (9) Obergehen.