DE19845732A1 - Tensile testing machine for metallic materials has linear guide which moves relative to measuring scale and produces electrical signal - Google Patents
Tensile testing machine for metallic materials has linear guide which moves relative to measuring scale and produces electrical signalInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Zugprüfmaschine für Zugversuche, insbesondere an metallischen Werkstoffen, mit einer Vorrichtung zum Einleiten der Prüfkraft und mit einem die Längenänderung messenden, an der Meßprobe anschließbaren Ansetz-Aufnehmer.The invention relates to a tensile testing machine for Tensile tests, especially on metallic materials, with a device for introducing the test force and with one measuring the change in length on the test sample connectable transducer.
Bei bisher aus der Praxis bekannten Zugprüfmaschinen wird für die Durchführung von Zugversuchen, die beispielsweise in der europäischen Norm EN 10002 geregelt sind, die Meßprobe an ihren beiden Enden eingeklemmt, wobei auch über diese Stellen die Prüfkraft eingeleitet wird. Die dabei auftretende Längenänderung der Meßprobe kann mit einem analogen Ansetz-Aufnehmer erfaßt werden, der zum Beispiel einen unbeweglichen und einen verschwenkbaren Arm aufweist, die auf einer Seite der Meßprobe dieser anliegen, während auf der anderen Seite der Meßprobe eine zwischen den beiden Armen angeordnete Andruckrolle einen dauerhaften Kontakt sicherstellt. Um die Anfangsmeßlänge, deren Bedeutung in der EN 10002 besonders herausgestellt ist, möglichst genau festlegen zu können, kann die Lage des schwenkbaren Armes durch eine Schraube fixiert werden, die nach Aufbringung des Ansetz-Aufnehmers an der Meßprobe gelöst werden muß. Der bekannte Ansetz-Aufnehmer weist einen Dehnmeßstreifen auf, so daß bei einer Dehnung der Meßprobe infolge der eingeleiteten Prüfkraft der schwenkbare Arm mit der Probe mitgenommen und dadurch gegenüber dem festen, unbeweglichen Arm verstellt wird, wobei das Ausmaß der Verstellung über den Dehnmeßstreifen gemessen wird. Nachteilig dabei ist, daß zum einen der Meßbereich durch den Dehnmeßstreifen begrenzt ist und darüber hinaus die Meßgenauigkeit von der Meßlänge und damit der Dehnung des Dehnmeßstreifens abhängt. Beim Ansetzen des Ansetz-Aufnehmers kann es zu einer Durchbiegung der Meßprobe kommen, die das Meßergebnis verfälscht. Eine Verfälschung tritt auch aufgrund von Linearitätsfehlern ein, weil der schwenkbare Arm eine Kreisbewegung ausführt. Die Fixierung des schwenkbaren Armes, um die Anfangsmeßlänge vorzugeben, läßt nur die Messung von Dehnungen und nicht von Stauchungen zu, so daß Hystereseversuche nicht durchgeführt werden können.In previously known tensile testing machines from practice for carrying out tensile tests, for example are regulated in the European standard EN 10002, which Measurement sample clamped at both ends, also the test force is initiated via these points. The The change in length of the test sample that occurs can be done with an analog clip-on transducer, which is used for Example of an immovable and a swiveling arm has that on one side of the sample apply, while on the other side of the test sample a pressure roller arranged between the two arms ensures permanent contact. Around the initial gauge length, the meaning of which is particularly emphasized in EN 10002 is to be able to determine as precisely as possible the situation the swiveling arm can be fixed with a screw, after application of the clip-on sensor to the test sample must be solved. The known clip-on sensor has a strain gauge, so that when the Measurement sample due to the test force initiated by the swivel arm taken with the sample and thereby compared to the fixed, immovable arm, the extent of the adjustment over the strain gauge is measured. The disadvantage here is that on the one hand Measuring range is limited by the strain gauge and moreover the measuring accuracy of the measuring length and so that the strain of the strain gauge depends. At the Attachment of the attachment transducer can lead to a Deflection of the test sample come, which is the measurement result adulterated. Falsification also occurs due to Linearity errors because the swiveling arm one Circular motion. Fixing the swivel Poor, to specify the initial measuring length, leaves only that Measurement of strains and not of upsets too, so that Hysteresis attempts cannot be carried out.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Zugprüfmaschine der eingangs genannten Art so auszubilden, daß die Limitierung des Meßbereiches überwunden wird.The invention is therefore based on the object Train tensile testing machine of the type mentioned in the introduction that the limitation of the measuring range is overcome.
Diese Aufgabe wird bei einer Zugprüfmaschine der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß der Ansetz-Aufnehmer einen über eine Linearführung relativ zu einem Maßstab bewegbaren und in Abhängigkeit von der zurückgelegten Wegstrecke ein elektrisches Signal erzeugenden Meßkopf aufweist.This task is the beginning of a tensile testing machine mentioned type in that the attachment transducer one via a linear guide relative to a scale movable and depending on the distance traveled Distance measuring head generating an electrical signal having.
Die Erfindung bietet den Vorteil, daß der Maßstab und der Meßkopf parallel zur Meßprobe geführt werden können, wobei durch eine dichte Anordnung an der Meßprobe und durch die Verwendung einer qualitativ hochwertigen, spielfreien und reibungsarmen Linearführung nahezu die Idealverhältnisse für eine Längenänderungsmessung realisierbar sind. Durch die direkte Übertragung der Längenänderung der Meßprobe auf den Meßkopf und den Maßstab bzw. den diesen zugeordneten Bauteilen der Linearführung entfallen Geometrie- und Linearitätsfehler, die durch Umlenkhebel, Biegebalken und sonstige bisher verwendete Elemente verursacht werden. Vorteilhaft ist auch, daß der Meßweg nicht durch das Meßprinzip begrenzt ist, da bei größeren Meßwegen lediglich eine längere Linearführung und ein längerer Maßstab eingesetzt werden müssen, die als Bauelemente in der geforderten Qualität kommerziell erhältlich sind.The invention has the advantage that the scale and the Measuring head can be guided parallel to the sample, whereby by a close arrangement on the test sample and by the Using a high quality, backlash free and low-friction linear guide almost the ideal conditions are realizable for a length change measurement. By the direct transmission of the change in length of the test sample on the measuring head and the scale or this assigned components of the linear guide are omitted Geometry and linearity errors caused by bellcranks, Bending beams and other elements previously used caused. It is also advantageous that the measuring path is not limited by the measuring principle, since larger ones Measuring paths only a longer linear guide and a longer scale must be used than Components of the required quality commercially are available.
Prinzipiell kann jedes beliebige, durch die Relativbewegung von Maßstab und Meßkopf erzeugte elektrische Signal, beispielsweise das einer durch ein Magnetfeld bewegten Spule, genutzt werden. Im Rahmen der Erfindung besonders bevorzugt ist aber eine Ausführungsform, die dadurch gekennzeichnet ist, daß der Maßstab eine aus äquidistanten Markierungen bestehende Unterteilung und der Meßkopf einen bei Überfahren der Markierungen hochzählenden, digitalen Inkrementgeber aufweist. Durch diese Ausführungsform wird der Aufbau der erfindungsgemäßen Zugprüfmaschine deutlich vereinfacht und die Meßgenauigkeit erheblich gesteigert, da beispielsweise die unzureichende Linearität sowie die eingeschränkte Homogenität eines Magnetfeldes, das durch die Meßprobe beeinflußt werden kann, nicht zu berücksichtigen sind.In principle, any, through which Relative movement of scale and measuring head generated electrical signal, for example one by one Magnetic field moving coil, can be used. As part of the However, an invention is particularly preferred Embodiment, which is characterized in that the Scale one consisting of equidistant markings Subdivision and the measuring head one when driving over the Incremental, digital increment markers having. With this embodiment, the structure of the tensile testing machine according to the invention significantly simplified and the measuring accuracy increased considerably, for example the insufficient linearity as well as the limited Homogeneity of a magnetic field caused by the measurement sample can be influenced, are not to be taken into account.
Wenn die Markierungen einen Abstand von 20 Mikrometer aufweisen, ist eine Auflösung von 0,1 Mikrometer erreichbar, wobei diese hohe Auflösung konstant und unabhängig von der Meßlänge zur Verfügung steht.If the marks are 20 microns apart has a resolution of 0.1 microns achievable, this high resolution constant and regardless of the measuring length is available.
Im Rahmen der Erfindung ist weiterhin bevorzugt, daß der Ansetz-Meßaufnehmer eine Klemmvorrichtung aufweist, bei der den dem Maßstab und dem Meßkopf zugeordneten Bauteilen der Linearführung jeweils eine an der Meßprobe anliegende Schneide zugeordnet ist. Bei dieser Ausführungsform wird eine Längenänderung der Meßprobe auf beide Bauteile der Linearführung übertragen und damit sowohl der Maßstab als auch der Meßkopf verstellt, was ohne Nachteil ist, da es nur auf deren Relativbewegung zueinander ankommt. Durch die Verschiebbarkeit sowohl von Maßstab als auch Meßkopf ist aber gewährleistet, daß neben der an den Enden der Meßprobe erfolgenden Klemmung zur Krafteinleitung keine weitere räumliche Fixierung erfolgt, wie dies der Fall wäre, wenn ein Bauteil der Linearführung ortsfest in Laborsystem angeordnet wäre.In the context of the invention it is further preferred that the Attachment sensor has a clamping device at the components assigned to the scale and the measuring head of the linear guide one against the test sample Cutting edge is assigned. In this embodiment a change in length of the test sample on both components of the Transfer linear guide and thus both the scale and also the measuring head is adjusted, which is without disadvantage since it only depends on their relative movement to each other. By the displaceability of both scale and measuring head But it is guaranteed that in addition to the at the ends of the Measuring test carried out clamping to force introduction none further spatial fixation takes place, as is the case would be if a component of the linear guide is stationary in Laboratory system would be arranged.
Zweckmäßigerweise bestehen die Schneiden aus Hartmetall und sind kreisförmig gestaltet, da so im Idealfall nur eine punktförmige Kontaktstelle zu der Meßprobe vorliegt. Aufgrund der Materialwahl sind dabei Deformationen der Schneiden, die die Anfangsmeßlänge verfälschen würden, nicht möglich. The cutting edges expediently consist of hard metal and are circular, so ideally only there is a point contact point to the test sample. Due to the choice of material, deformations of the Cutting edges that would distort the initial measuring length not possible.
Um eine Durchbiegung der Meßprobe zu vermeiden, ist es günstig, wenn jeder Schneide eine unter der Kraft einer Feder anliegende Andruckrolle zugeordnet ist.In order to avoid deflection of the test sample, it is cheap if each cutting edge under the force of one Spring pressure roller is assigned.
Da die Andruckrollen die Art der Befestigung des Ansatz-Aufnehmers an der Meßprobe mitbestimmen und somit die Anfangsweglänge mit beeinflussen, sind die Andruckrollen an in den Bauteilen der Linearführung geführten Stangen angeschlossen.Since the pinch rollers the type of attachment of the Determine the approach sensor on the measurement sample and thus influencing the initial path length are Pinch rollers in the components of the linear guide guided rods connected.
Durch die Verwendung einer qualitativ hochwertigen Linearführung sind in deren beide Bauteile mit dem zugeordneten Maßstab und der zugeordneten Meßprobe relativ leicht zueinander verschiebbar, wobei sich dies bei der Festlegung der Anfangsbedingungen störend auswirkt. Es ist daher im Rahmen der Erfindung vorgesehen, daß der Klemmvorrichtung eine Arretiervorrichtung zur Vermeidung einer Verstellung der Linearführung zugeordnet ist.By using a high quality Linear guide are in their two components with the assigned scale and the assigned measurement sample relative easily displaceable to each other, this being the case with the Determining the initial conditions is disruptive. It is therefore provided in the context of the invention that the Clamping device to prevent locking an adjustment of the linear guide is assigned.
Um unterschiedliche Anfangsweglängen realisieren zu können, weist die Arretiervorrichtung zwei Raststellungen mit unterschiedlich beabstandeten Schneiden auf.To realize different starting path lengths too can, the locking device has two locking positions with differently spaced cutting edges.
Eine hinsichtlich der Einfachheit ihres Aufbaus bevorzugte Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, daß die Arretiervorrichtung durch einen in einer Aufnahme eingreifenden Bolzen gebildet ist.One preferred in terms of simplicity of construction Embodiment is characterized in that the Locking device by one in a receptacle engaging bolt is formed.
Um zu verhindern, daß nach dem Ansetzen des Ansetz-Aufnehmers an die Meßprobe und Befestigung mittels der Klemmvorrichtung noch Verfälschungen der Anfangsmeßlänge auftreten können, wie dies der Fall ist, wenn erst Schrauben oder ähnliche Stellglieder gelöst werden müssen, ist bevorzugt die Erfindung so gestaltet, daß der Bolzen gegen die Kraft einer Rückstellfeder in die Aufnahme einführbar ist.To prevent that after the application of the Attachment transducer to the test sample and fastening by means of the clamp still adulterated Initial gauge length can occur, as is the case if only screws or similar actuators are loosened the invention is preferably designed so that the bolt against the force of a return spring in the Recording is insertable.
Nach der EN 10002 sind verschiedene Breiten der Meßprobe vorgesehen. Um die richtige Lage verschieden breiter Meßproben leicht überprüfen zu können, ist der Klemmvorrichtung eine Leiste mit Marken zur optischen Kontrolle der Probenlage zugeordnet.According to EN 10002 there are different widths of the test sample intended. To the right location of different widths To be able to check measurement samples easily is the Clamping device a bar with marks for optical Control of the sample position assigned.
Um weiterhin die richtige Orientierung der Meßprobe in der parallel zur Linearführung liegenden Ebene zu gewährleisten, sind an der Leiste Tiefenanschläge für die Meßprobe ausgebildet.To continue the correct orientation of the measurement sample in the plane parallel to the linear guide ensure there are depth stops on the bar for the Measurement sample trained.
Um verschiedene Anfangsweglängen einstellen zu können, sind neben den zwei Raststellungen der Arretiervorrichtung weiterhin die Schneiden in unterschiedlichen Positionen zur Variation des Abstands an den ihnen zugeordneten Bauteilen der Linearführung anschließbar. Außerdem ist zur Vergrößerung des Abstands der Schneiden ein Verlängerungsstück an der Linearführung anschließbar.In order to be able to set different starting path lengths, are next to the two locking positions of the locking device continue the cutting in different positions to vary the distance at the assigned to them Components of the linear guide can be connected. In addition, the Increase the distance between the cutting edges Extension piece can be connected to the linear guide.
Im folgenden wird die Erfindung an einem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel näher erläutert; es zeigen:In the following the invention on one in the drawing illustrated embodiment explained in more detail; it demonstrate:
Fig. 1 eine perspektivische Darstellung eines Ansetz-Aufnehmers gemäß der Erfindung Fig. 1 is a perspective view of a clip-on transducer according to the invention
Fig. 2 eine perspektivische Darstellung des Ansetz-Aufnehmers aus Fig. 1, in einer Sicht aus Richtung des Pfeiles II aus Fig. 1, Fig. 2 is a perspective view of the clip-on the receiver of Fig. 1, in a view from the direction of the arrow II of FIG. 1,
Fig. 3 eine Sicht aus Richtung des Pfeiles III aus Fig. 1, Fig. 3 is a view from the direction of the arrow III of FIG. 1,
Fig. 4 der Schnitt IV-IV aus Fig. 3, und Fig. 4 shows the section IV-IV of Fig. 3, and
Fig. 5 eine perspektivische Darstellung eines Ansetz-Aufnehmers mit einem eingesetzten Verlängerungsstück. Fig. 5 is a perspective view of a clip-on transducer with an inserted extension piece.
In Fig. 1 ist ein Ansetz-Aufnehmer 1 als Teil einer im übrigen nicht dargestellten Zugprüfmaschine für Zugversuche abgebildet, mit dem die infolge einer auf die Meßprobe 2 von der Zugprüfmaschine eingeleiteten Prüfkraft erzeugte Längenänderung der Meßprobe 2 gemessen werden kann.In Fig. 1, a clip-on sensor 1 is shown as part of a tensile testing machine for tensile tests, which is not shown in the remainder, with which the change in length of the measuring sample 2 which is generated as a result of a test force applied to the measuring sample 2 by the tensile testing machine can be measured.
Der Ansetz-Aufnehmer 1 besteht aus einer Meßzelle 3 mit einer reibungsarmen und spielfreien Linearführung 4, die aus zwei gegeneinander verschiebbaren Bauteilen 5, 6 besteht, wobei einem der Bauteile 6 ein Maßstab 7 und dem anderen Bauteil 5 ein Meßkopf 8 zugeordnet ist. Der Maßstab 7 weist eine aus äquidistanten Markierungen bestehende Unterteilung auf, die von dem einen digitalen Inkrementgeber 9 aufweisenden Meßkopf 8 im Auflichtverfahren beim Überfahren detektiert werden, woraus sich das Absolutmaß der relativen Verschiebung von dem Maßstab 7 und dem Meßkopf 8 ergibt, und zwar mit einer Auflösung von 0,1 Mikrometer, wenn die Markierungen des Maßstabes 7 einen Abstand von 20 Mikrometer aufweisen. Diese Auflösung ist unabhängig von dem Verstellweg konstant, wobei prinzipiell der Verstellweg nicht begrenzt ist, weil lediglich entsprechend lange Maßstäbe 7 und Linearführungen 4 bereitgestellt werden müssen. The attachment sensor 1 consists of a measuring cell 3 with a low-friction and play-free linear guide 4 , which consists of two mutually displaceable components 5 , 6 , one of the components 6 having a scale 7 and the other component 5 being assigned a measuring head 8 . The scale 7 has a subdivision consisting of equidistant markings, which are detected by the measuring head 8 , which has a digital increment encoder 9 , in the incident light method when the vehicle is passed over, from which the absolute measure of the relative displacement of the scale 7 and the measuring head 8 results, with a Resolution of 0.1 microns if the markings on scale 7 are 20 microns apart. This resolution is constant regardless of the adjustment path, the adjustment path being in principle not limited, because only correspondingly long scales 7 and linear guides 4 have to be provided.
Um die Verschiebung der Linearführung 4 präzise mit der Längenänderung der Meßprobe 2 zu koppeln, weist der Ansetz-Meßaufnehmer 1 eine Klemmvorrichtung 10 auf, bei der in jedem Bauteil 5, 6 der Linearführung 4 eine an der Meßprobe 2 anliegende Schneide 11 vorhanden ist, die aus Hartmetall besteht und kreisförmig gestaltet ist. Jeder Schneide 11 ist eine unter der Kraft einer Feder 13 anliegende Andruckrolle 12 zugeordnet, so daß die Meßprobe 2 ohne Deformation bzw. Durchbiegung den Schneiden 11 anliegt und damit mit den beiden Bauteilen 5, 6 der Linearführung 4 gekoppelt ist und bei Einleitung der Prüfkraft infolge der Längenänderung die Bauteile 5, 6 mit dem Maßstab 7 bzw. dem Meßkopf 8 mitnimmt, woraus sich deren Relativverschiebung ergibt. Jede Andruckrolle 12 ist an zwei in einem der Bauteile 5, 6 der Linearführung 4 geführten Stangen 14 angeschlossen, wobei die als Druckfeder gestaltete Feder 13 auf der Stange 14 zwischen dem Bauteil 5, 6 und einem Endstück 15 angeordnet ist.In order to precisely couple the displacement of the linear guide 4 with the change in length of the measurement sample 2 , the attachment measuring sensor 1 has a clamping device 10 , in which in each component 5 , 6 of the linear guide 4 there is a cutting edge 11 which bears against the measurement sample 2 consists of hard metal and is circular. Each cutting edge 11 is assigned a pressure roller 12 which rests under the force of a spring 13 , so that the measurement sample 2 bears against the cutting edges 11 without deformation or deflection and is thus coupled to the two components 5 , 6 of the linear guide 4 and as a result of the introduction of the test force as a result the change in length takes the components 5 , 6 with the scale 7 or the measuring head 8 , which results in their relative displacement. Each pressure roller 12 is connected to two rods 14 guided in one of the components 5 , 6 of the linear guide 4 , the spring 13 designed as a compression spring being arranged on the rod 14 between the component 5 , 6 and an end piece 15 .
Um eine genau definierte Anfangsmeßlänge zu erzielen, ist der Klemmvorrichtung 10 eine Arretiervorrichtung 16 zugeordnet, durch die eine Verstellung der Linearführung 4 verhindert ist. Die Arretiervorrichtung 16 ist durch einen gegen die Kraft einer Rückstellfeder 23 in eine Aufnahme 17 eingreifenden Bolzen 18 gebildet, wobei die Rückstellfeder 23 dazu dient, nach dem Ansetzen und Loslassen sofort die Arretierung zu lösen und weitere Eingriffe an der Meßprobe 2 zu vermeiden. Es stehen insgesamt zwei Aufnahmen 17 zur Verfügung, um mit zwei Raststellungen einen unterschiedlichen Abstand der Schneiden 11 für eine Variation der Anfangsmeßlänge bereitzustellen. In order to achieve a precisely defined initial measuring length, the clamping device 10 is assigned a locking device 16 , by means of which an adjustment of the linear guide 4 is prevented. The locking device 16 is formed by a bolt 18 which engages in the receptacle 17 against the force of a return spring 23 , the return spring 23 serving to release the lock immediately after the attachment and release and to avoid further interventions on the measurement sample 2 . A total of two receptacles 17 are available in order to provide a different distance between the cutting edges 11 with two latching positions for a variation of the initial measuring length.
Neben den beiden Raststellungen der Arretiervorrichtung 16 sind zur Variation der Anfangsmeßlänge weiterhin die Schneiden 11 in unterschiedlichen Positionen mit variablem gegenseitigen Abstand an den ihnen zugeordneten Bauteilen 5, 6 der Linearführung 4 bzw. ein Verlängerungsstück 19 an dieser anschließbar.In addition to the two locking positions of the locking device 16 , the cutting edges 11 can still be connected in different positions with variable mutual spacing to the components 5 , 6 of the linear guide 4 or an extension piece 19 for varying the initial measuring length.
Die Klemmvorrichtung 10 weist weiterhin eine Leiste mit Marken 22 zur optischen Kontrolle der Lage der Meßprobe 2 auf. An der Leiste 20 sind weiterhin Tiefenanschläge 21 ausgebildet. Diese Maßnahmen dienen dazu, stets eine präzise Ausrichtung der Meßprobe 2 gegenüber dem Ansetz-Aufnehmer 1 zu gewährleisten.The clamping device 10 furthermore has a bar with marks 22 for optically checking the position of the measurement sample 2 . Depth stops 21 are also formed on the strip 20 . These measures serve to always ensure a precise alignment of the measurement sample 2 with respect to the attachment sensor 1 .
Claims (15)
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| DE19845732C2 DE19845732C2 (en) | 2002-02-28 |
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ID=7883398
Family Applications (1)
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Country Status (1)
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
| D2 | Grant after examination | ||
| 8364 | No opposition during term of opposition | ||
| R071 | Expiry of right |