DE2151202C3

DE2151202C3 - Zweispindelige, mehrgeschossige Werkstoffprüfmaschine mit mindestens zwei Zugstangen

Info

Publication number: DE2151202C3
Application number: DE19712151202
Authority: DE
Inventors: Bernhard Dipl.-Ing. Dr. Techn. Linz Quatember (Oesterreich); Beantragt Teilnichtnennung
Original assignee: Quatember Bernhard Dipl-Ing Drtechn Linz (oesterreich)
Current assignee: Quatember Bernhard Dipl-Ing Drtechn Linz (oesterreich)
Priority date: 1971-10-14
Filing date: 1971-10-14
Publication date: 1978-11-16
Also published as: DE2151202A1; DE2151202B2

Description

Die Erfindung betrifft eine zweispindelige, mehrgeschossige Werkstoffprüfmaschine mit mindestens zwei Zugstangen, insbesondere auch für Prüfversuche an tiefgekühlten und/oder auch an hocherhitzten Werkstoffproben.

Die bekannten Werkstoffprüfmaschinen mit einem durch Schraubenspindeln angetriebenen beweglichen Spindelgeschoßjoch weisen, von den Antriebsaggregaten abgesehen, nur ein Geschoß, nämlich das sogenannte Spindelgeschoß, mit dem Lastrahmen auf, innerhalb dessen auch die zu prüfenden Proben eingespannt werden. Sie haben außerdem keine oder möglicherweise nur eine Zugstange, die im letzteren Fall mit der zu prüfenden Werkstoffprobe in der gleichen Achse liegen müßte.

Bei der letzteren Bauart müßten die Werkstoffproben von der Seite in ihre Prüfstellung gebracht werden.

Wenn aber tue zu prüfenden Proben zwecks Kühlung auf tiefe Temperaturen in eine kryogene Flüssigkeit oder in eine Temperierkammer gebracht werden muß, so ist es viel vorteilhafter, wenn die Proben in axialer Richtung in die Prüfstellung gebracht werden können. Dazu muß aber der Raum oberhalb der in der Prüfstellung befindlichen Probe frei sein. Es müssen daher zweckmäßig zumindest zwei Zug- bzw. Druckstangen seitlich von der verlängerten Längsachse der in Prüfstellung befindlichen Probe angeordnet sein.

Im Falle der Verwendung von Tiefkühlvorrichtungen und/oder von Temperierkammern ist es außerdem sehr zweckmäßig, wenn die Werkstoffprüfmaschine in zwei Geschosse unterteilt ist, nämlich einerseits in das eine besondere Baugruppe bildende Spindelgeschoß, in dem sich unter anderem die zugehörigen feststehenden Spindelgeschoßjoche, ein bewegliches Spindelgeschoßjoch und die das letztere antreibenden Spindeln (Schraubenspindeln) befinden, und andererseits in das unterhalb dieses Spindelgeschosses angeordnete, ebenfalls als eine besondere Baugruppe ausgeführte Prüfgeschoß. Im letzteren werden die zu prüfenden Werkstoffproben eingespannt und sind gegebenenfalls auch Vorrichtungen zur Kühlung und/oder zur Erhitzung der Werkstoffproben eingespannt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine

zweispindelige, zweigeschossige Werkstoffprüfmaschine mit mindestens zwei Zug- bzw. Druckstangen zu bauen, die in ein besonde es Spindelgeschoß und in ein besonderes Prüfgeschoii unterteilt ist, wobei das Prüfgeschoß für das Einspannen bzw. Einbauen der Werkstoffproben und gegebenenfalls auch für den Einbau von Vorrichtungen zum Kühlen und/oder zum Erhitzen der zu prüfenden Werkstoffproben ausgestattet ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß

a) die Werkstoffprüfmaschine, vom Geschoß für das Antriebsgetriebe oder für die Nebeneinrichtungen abgesehen, in zwei voneinander leicht trennbare Geschosse, nämlich in das Spindelgeschoß und in das Prüfgeschoß unterteilt ist wobei diese Geschosse je eine besondere Baugruppe bilden;

b) das Spindelgeschoß je Spindel (Schraubenspindel) ein bis vier Spindelgeschpßsäulen hat;

c) das Prüfgeschoß aus dem unteren feststehenden Prüfgeschoßjoch, dem oberen feststehenden Prüfgeschoßjoch und aus den zwei oder mehreren, vorzugsweise aus vier Prüfgeschoßsäulen, an deren Stelle auch eine einzige röhrenförmige Prüfgeschoßsäule treten kann, sowie aus dem beweglichen Prüfgeschoßjoch besteht;

d) an der auf der Kraftmeßdose aufliegenden Druckplatte des Spindelgeschosses mindestens zwei, gegebenenfalls vier Zugstangen bzw. Druckstangen angreifen bzw. mit dieser Platte fest verbunden sind;

e) diese Zug- bzw. Druckstangen mit ihren unteren Teilen durch Bohrungen (Öffnungen) des unteren feststehenden Spindelgeschoßjoches und des oberen feststehenden Prüfgeschoßjoches hindurch oder neben diesen Jochen vorbei bis in das Prüfgeschoß reichen, so sie mit dem beweglichen Prüfgeschoßjoch fest verbunden bzw. verschraubt sind;

f) gegebenenfalls unterhalb des Spindelgeschosses als Teile des Prüfgeschosses eine Probenkühl- und/ oder eine Probenerhitzungseinrichtung angeordnet ist bzw. sind.

In den F i g. 1 bis 4 der Zeichnung ist anhand von drei Ausführungsbeispielen die Erfindung erläutert und im folgenden näher beschrieben.

F i g. 1 zeigt eine Ausführungsform mit zwei Zugbzw. Druckstangen 8, mit acht Spindelgeschoßsäulen 4 und mit vier Prüfgesciioßsäulen 14; _:

Fig.2 zeigt einen Querschnitt IIII durch das Prüfgeschoß der Maschine gemäß Fig. 1;

Fig.3 zeigt eine Ausführungsform, die nur mit einer einzigen röhrenförmigen Prüfgeschoßsäule 15 ausgerüstet ist;

F i g. 4 zeigt eine Ausführungsform mit einer einzigen Prüfgeschoßsäule 15, bei der unter dem unteren feststehenden Spindelgeschoßjoch 2 ein Heizkörper 31 eingebaut ist.

In den Fig. 1 bis 4 sind mit 1 die Maschinenständer; mit 2 das untere feststehende Spindelgeschoßjoch; mit 3 das obere feststehende Spindelgeschoßjoch; mit 4 die acht Spindelgeschoßsäulen, die das untere 2 und das obere 3 feststehende Spindelgeschoßjoch miteinander verbinden und gegenseitig abstützen; mit 5 sind die beiden Spindeln (Schraubenspindeln); mit 6 das 1,-, bewegliche Spindelgeschoßjoch; mit 7 die beiden im beweglichen Spindelgeschoßjoch 6 eingebauten Spindelmuttern; mit 8 die Zugsta.igen; mit 9 die am beweglichen Spindelgeschoßjoch 6 angeordnete Kraftmeßvorrichtung (Kraftmeßdose) bezeichnet Mit 10 ist die auf der Kraftmeßvorrichtung 9 aufliegende Druckplatte, an der die oberen Enden der Zugstangen 8 befestigt sind, und mit 11 sind zwei bzw. vier im beweglichen Spindelgeschoßjoch 6 eingebauten Führungsbuchsen, die als obere Führungen für die vier Zugstangen 8 dienen, bezeichnet

Die vorangeführten Teile 2 bis 7; 9 bis 11 bilden im wesentlichen das Spindelgeschoß der Prüfmaschine.

Die Anzahl der Spindelgeschoßsäulen wurde deshalb mit acht (vier je Spindel 5) gewählt weil auf diese Weise bei gleichem Werkstoffaufwand je Spindel mit den acht Säulen eine größere Säulenbasisfläche wirksam erfaßt wird als mit nur einer oder zwei Säule(n) je Spindel. Damit ergibt sich auch eine relativ große Seitensteifigkeit des Lastrahmens des Spindelgeschosses. Die beiden oben und unten in den beiden feststehenden Spindelgeschoßjochen 3 und 2 gelagerten Spindeln 5 werden über das oberhalb des oberen feststehenden Spindelgeschoßjoches 3 eingebaute, aus zwei Aufsteckschneckengetrieben 32, einem Kettentrieb 33 sowie aus einem Motor-Regelgetriebe 34 bestehende Antriebsaggregat angetrieben.

Der unterhalb des unteren feststehenden Spindelgeschoßjoches 2 und zwischen den Maschinenständern 1 sowie über der Grundplatte befindliche Raum steht praktisch ganz für das Prüfgeschoß zur Verfügung. Dieses Prüfgeschoß besteht im wesentlichen aus einem unteren feststehenden Prüfgeschoßjoch 13; aus den vorzugsweise vier Prüfgeschoßsäulen 14 (F i g. 1 und 2) oder statt dieser aus einer einzigen röhrenförmigen Prüfgeschoßsäule 15 (Fig.3 und 4); aus dem oberen feststehenden Prüfgeschoßjoch 16 und aus dem mit den Zugstangen 8 verschraubten Sb beweglichen Prüfgeschoßjoch 12. Die Prüfgeschoßsäulen 14 bzw. 15 verbinden bzw. verbindet das untere feststehende Prüfgeschoßjoch 13 mit dem oberen feststehenden Prüfgeschoßjoch 16. Letzteres fehlt, wenn etwa die (das) obere(n) Ende(n) der Prüfgeschoßsäulen unmittelbar mit dem unteren feststehenden Spindelgeschoßjoch 2 fest verbunden sind bzw. ist. Letztere Möglichkeit ist sinnvoll, wenn z. B. keine Vorrichtungen zur Kühlung oder zur Erhitzung der zu prüfenden Proben vorgesehen sind.

Die Zugstangen 8 haben nach unten Verlängerungen 8a, die in den Führungsbuchsen 17 des unteren feststehenden Prüfgeschoßjoches 13 geführt sind. Durch diese Führungen sowie durch die im beweglichen Spindelgeschoßjoch 6 eingebauten Führungsbuchsen 11 ist eine genaue Geradführung der Zugstangen und des beweglichen Prüfgeschoßjoches 12 gewährleistet.

Im Prüfgeschoß ist eine, aus einem Dewargefäß 18 und dem zugehörigen, am oberen feststehenden Prüfgeschoßjoch 16 oder unmittelbar am unteren feststehenden Spindelgeschoßjoch 2 angeschraubten Schutztopf 19 bestehende Tiefkühlvorrichtung (F i g. 1 bis 4) oder statt dieser oder zusätzlich zu dieser eine Erhitzungseinrichtung für die Proben eingebaut. Diese Erhitzungseinrichtung ist nicht gezeichnet.

Das bewegliche Prüfgeschoßjoch 12 hat gemäß F i g. 1 zwei von vorn nach hinten durchgehende, dem oberen Probekopf 21 bzw. dem Probestab 20 angepaßte Ausnehmungen 12a und außerdem auf der oberen Seite eine mittige Bohrung \2b. Letztere dient zur Aufnahme einer Druckauflage 27 für auf Druck, Biegung oder Knickung zu prüfende Werkstoffproben 28. Mit 29 ist ein Druckstenipel bezeichnet, der unten auf der

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Werkstoffprobe 28 aufsitzt und oben mittels seines oberen Gewindes, das im unteren feststehenden Spindelgeschoßjoch 2 einschraubbar ist, oder aber mittels einer in diesem Spindelgeschoßjoch 2 eingeschraubten Druckschraube 30 (F i g. 3) gegen dieses Joch abgestützt ist.

Gemäß den Fig. 3 und 4 kann das bewegliche Prüfgeschoßjoch 12 auch seitlich geschlossen sein und mit Bohrungen bzw. öffnungen 12c in der Mitte ausgeführt sein (F i g. 3 und 4). Bei dieser Ausführungsart wird die Werkstoffprobe nur von oben mittig eingeführt. Dafür sind im unteren feststehenden Spindelgeschoßjoch 2 und im oberen feststehenden Prüfgeschoßjoch 16 entsprechend große öffnungen la bzw. 16a vorgesehen. Diese öffnungen sind gegebenenfalls so groß und so geformt, daß auch die Zugstangen 8 durch sie durchtreten können (Fig.4, 2a). Wie in den F i g. 1 und 3 ersichtlich ist, kann aber auch für jede Zugstange 8 eine eigene Bohrung bzw. öffnung 2b. 166 im unteren feststehenden Spindelgeschoßjoch 2 und im oberen feststehenden Prüfgeschoßjoch 16 vorgesehen sein, durch welche die Zugstangen 8 vom Spindelgeschoß in das Priifgeschoß durchtreten können.

Der obere Probekopf 21 ist vorzugsweise als zylinderförmiger Körper mit ebenem oder konischem Sitz ausgeführt. Der untere Probekopf 22 ist entweder als Hammerkopf 22a oder als zylinderförmiger Körper mit ebenem 226 oder konischem 22c Sitz und mit einem unteren Gewindestutzen 22c/ ausgebildet. Im letzteren Fall hat das untere feststehende Prüfgeschoßjoch 13 ein zum Gewindestutzen 22c/ passendes Gewinde. Schließlich kann das untere Ende der Werkstoffprobe selbst als Gewindestutzen ausgebildet sein, so daß ein unterer Probekopf entfallen kann.

Mit 23 (Fig. 3,4) ist eine stangenförmige Probenhalterung bezeichnet, die mit dem oberen Probekopf 21 verbunden ist. Auf ihr kann die Drehstellung des unteren Probekopfes 22a, 22b, 22c erkenntlich gemacht sein, insbesondere, wenn er als Hammerkopf (Fig. 1, 2) ausgebildet ist

Bei der Ausführungsform, bei der der untere Probekopf einen Gewindestutzen 22c/ zum Einschrauben in das untere feststehende Prüfgeschoßjoch 13 hat kann man die beiden Probeköpfe mit Kupplungsansätzen versehen und diese mittels eines röhren- oder käfigförmigen Kupplungsstückes 24, dessen Enden zu den beiden Kupplungsansätzen passen, drehmäßig kuppeln. Dabei ist bei einem der angeführten Ansätze ein entsprechendes Spiel vorgesehen, das so groß ist daß einerseits bei den Dehnungen der zu prüfenden Probe die beiden gekuppelten Teile in axialer Richtung aneinander leicht abgleiten können und andererseits beim Drehen des oberen Probekopfes zwecks Einschraubens des Gewindestutzens 22c/ in das untere feststehende Prüfgeschoßjoch 13 keine oder keine unzulässige Beanspruchung der zu prüfenden Probe auftritt In der Fi g. 4 ist ein solches Kupplungsstück 24 gestrichelt eingezeichnet

Man kann diese lose Kupplung der beiden Probeköpfe in Anbetracht der relativ kleinen, beim Gewindestutzen 22c/ auftretenden Schraub-Drehmomente auch so ausführen, daß in einem der beiden Probeköpfe zwei Stehbolzen fest eingesetzt werden, die mit ihren freien Enden mit entsprechendem Spiel durch dazu passende Löcher oder Ausnehmungen des anderen Probekopfes entsprechend weit durchragen und somit als Kupplungsstücke bzw. als Mitnehmer für den anderen Probekopf dienen.

Bei einer in der Fig.4 angedeuteten Weiterbildung ist der untere Probekopf mit mindestens zwei Stehbolzen bzw. Stangen 25 ausgerüstet, die durch Löcher oder seitliche Ausnehmungen bzw. Stangen 25 ausgerüstet, die durch Löcher oder seitliche Ausnehmungen bzw. Aussparungen des oberen Probekopfes mit entsprechendem Spiel durchragen und über diesen Probekopf so weit nach oben, gegebenenfalls über das untere feststehende Spindelgeschoßjoch 2, zumindest aber über den Spiegel 37 der Kühlflüssigkeit reichen, so daß mittels dieser Stangen der untere Probekopf mit seinem Gewindestutzen leicht in das zugehörige Gewinde im unteren feststehenden Prüfgeschoßjoch 13 eingeschraubt werden kann. Bei den in den F i g. 3 und 4 dargestellten Weiterbildungen ist das untere feststehende Prüfgeschoßjoch 13 durch eine einzige röhrenförmige Prüfgeschoßsäule 15 gegen das mit ihr verschweißte (F i g. 3) oder verschraubte (F i g. 4) obere feststehende Prüfgeschoßjoch 16 abgestützt. Diese röhrenförmigen Prüfgeschoßsäulen 15 haben in ihrer Rohrwand Löcher oder Ausnehmungen 26, durch die das Kühlmittel zirkulieren kann.

Mit 27 ist eine im beweglichen Prüfgeschoßjoch 12 ein- bzw. aufgesetzte Druckauflage für die auf Druck zu prüfenden Werkstoffproben 28 (F i g. 1,3) und mit 29 ein Druckstempel bezeichnet der unten auf diesem Probestück 28 aufsitzt und oben mittels des an seinem oberen Ende angeordneten Gewindes, das im unteren SpindelgeschoBjoch 2 schraubbar ist, oder aber mittels einer im unteren feststehenden Spindelgeschoßjoch 2 einschraubbaren Druckschraube 30 (F i g. 3) gegen das feststehende Spindelgeschoßjoch 2 abgestützt ist. Zwecks Durchführung von Druckversuchen im Spindelgeschoß kann man die untere Fläche des oberen feststehenden Spindelgeschoßjoches 3 in der Mitte 35 und die obere Fläche der Druckplatte 10 des Spindelgeschosses im Bereich 36 mit Auflagen 35, 36 oder Einspannvorrichtungen ausrüsten.

Bei den Weiterausgestaltungen gemäß F i g. 4 ist die Auflagefläche, mit der das obere feststehende Prüfgeschoßjoch 16 am unteren feststehenden Spindelgeschoßjoch 2 anliegt möglichst schmal ausgeführt und zwischen dem flanschförmigen Teil des oberen feststehenden PrOfgeschoüjoches 16 und dem unteren feststehenden SpindelgeschoBjoch 2 ein temperaturgeregelter, elektrischer Heizkörper 31 eingebaut, der das untere feststehende Spindelgeschoßjoch 2 auf der Raumtemperatur, z. B. auf 20⁰C, konstant hält

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Zweispindelige, mehrgeschossige Werkstoffprüfmaschine mit mindestens zwei Zugstangen, dadurch gekennzeichnet, daß

a) die Werkstoffprüfmaschine, vom Geschoß für das Antriebsgetriebe (32, 33, 34) oder für die Nebeneinrichtungeri abgesehen, in zwei voneinander leicht trennbare Geschosse, nämlich in das Spindelgeschoß und in das Prüfgeschoß unterteilt ist, wobei diese Geschosse je eine besondere Baugruppe bilden;

b) das Spihdelgeschoß je Spindel (Schraubenspindel 5) ein bis vier Spindelgeschoßsäulen (4) hat;

c) das Prüfgeschoß aus dem unteren feststehenden Prüfgeschoßjoch (13), dem oberen feststehenden Prüfgeschoßjoch (16) und aus den zwei oder mehreren, vorzugsweise aus vier Prüfgeschoßsäulen (14), an deren Steile auch eine einzige röhrenförmige Prüfgeschoßsäule (15) treten kann, sowie aus dem beweglichen Prüfgeschoßjoch (12) besteht;

d) an der auf der Kraftmeßdose (9) aufliegenden Druckplatte (1Ö) des Spindelgeschosses mindestens zwei, gegebenenfalls vier, Zugstangen bzw. Druckstangen (8) angreifen bzw. mit dieser Platte (10) fest verbunden sind;

e) diese Zug- bzw. Druckstangen mit ihren unteren Teilen durch Bohrungen (öffnungen) des unteren feststehenden Spindelgeschoßjoches (2) und des oberen feststehenden Prüfgeschoßjoches (16) hindurch oder neben diesen Jochen vorbei bis in das Prüfgeschoß reichen, wo sie mit dem beweglichen Prüfgeschoßjoch (12) fest verbunden bzw. verschraubt (8£>Jsind;

unterhalb des Spindelgeschosses als Teile des Prüfgeschosses eine Probenkühl- (18, 19) und/oder eine Probenerhitzungseinrichtung angeordnet ist bzw. sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schraubenspindeln (5) sowohl im oberen (3) als auch im unteren feststehenden (2) Spindelgeschoßjoch gelagert sind und daß das, diese Schraubenspindeln antreibende Antriebsaggregat (32, 33, 34) oberhalb des oberen feststehenden Spindelgeschoßjoches (3), gegebenenfalls unmittelbar auf diesem angeordnet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zug- bzw. Druckstangen (8) oben in den Führungsbuchsen (11) des beweglichen Spindelgeschoßjoches (6) und unten mit ihren unteren Verlängerungen (Sa) in den Führungsbuchsen (17) des unteren feststehenden Prüfgeschoßjoches (13) geführt sind.

4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Probeköpfe Kupplungsansätze aufweisen, die mittels eines röhren- oder käfigförmigen Kupplungsstückes (24) drehmäßig gekuppelt sind.

5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der untere Probekopf (22c^ mit einem, vorzugsweise aber mit zwei Stehbolzen bzw. Stangen (25) ausgerüstet ist, die durch ein Loch bzw. durch Löcher oder (eine) i<^r> seitliche Ausnehmung(en) des oberen Probekopfes mit Spiel durch- bzw. neben diesem vorbeigehen und weit nach oben, gegebenenfalls über das untere feststehende Spindelgeschoßjoch (2), zumindest aber über den Spiegel (37) des flüssigen Kühlmittels reichen.

6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die untere Fläche des oberen feststehenden Spindelgeschoßjoches (3) in der Mitte (35) und die obere Fläche der Druckplatte (10) des Spindelgeschosses im Bereich (36) der Maschinenhauptachse mit für Druckversuche im Spindelgeschoß geeigneten Auflagern (35,36) oder Einspannvorrichtungen ausgerüstet sind.

7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem unteren feststehenden Spindelgeschoßjoch (2) und dem oberen feststehenden Prüfgeschoßjoch (16) ein Heizkörper (31) eingebaut ist

8. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß um jede der beiden Schraubenspindeln (5) herum bzw. je Schraubenspindel ein bis vier Spindelgeschoßsäulen (4) angeordnet sind.