DE2202154A1

DE2202154A1 - WEAR MACHINE

Info

Publication number: DE2202154A1
Application number: DE19722202154
Authority: DE
Inventors: Walter Dr-Ing Passera
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1972-01-18
Filing date: 1972-01-18
Publication date: 1973-07-26

Description

Anlage zur Patent- und Cebrauchsmusterhilrsanmeldung Verschleißmaschine Die Erfindung betrifft eine Verschleißmaschine, bei welcher eine etwa stiftförmige Materialprobe durch eine Belastungseinheit gegen eine rotierende Scheibe gepreßt wird.Attachment for patent and utility model registration for wear machine The invention relates to a wear machine, in which an approximately pin-shaped Material sample pressed against a rotating disk by a loading unit will.

Bei einer derartigen Maschine wird gefordert, daß die Materialprobe während einer Versuchsreihe möglichst mit zeitlich konstanter, in gewissen Grenzen einstellbarer Kraft gegen die rotierende Scheibe gepreßt wird. Um dies zu erreichen, wird gemäß der Brfindun vorgeschlagen, daS die Belastungseinheit aus einem rotierenden Zylinder besteht,in dem mit Spiel ein axial beweglicher, nicht rotierender Kolben mit einer Kolbenstange angeordnet ist, an dessen Außenumfang x kleinem, radialem wenigstens eine gewindeförmige Nut ausgebildet ist, die bei Rotation des Zylinders einen Pumpeffekt bewirkt, durch den eine Axialkraft auf den Kolben ausgeübt wird.In such a machine it is required that the material sample during a series of tests, if possible with a constant over time, within certain limits adjustable force is pressed against the rotating disc. To achieve this, According to the Brfindun, it is proposed that the load unit consist of a rotating Cylinder consists of an axially movable, non-rotating piston with play is arranged with a piston rod, on the outer circumference x small, radial at least a thread-shaped groove is formed, which has a pumping effect when the cylinder rotates causes an axial force to be exerted on the piston.

Auf diese Weise wird erreicht, daß mit einfachen Mitteln die geforderte Bedingung, nämlich eine konstante Anpreßkraft zu erzeugen, tatsächlich erreicht wird.In this way it is achieved that with simple means the required Condition, namely to generate a constant contact pressure, actually achieved will.

Besonders zweckm!ßig ist es, wenn zwischen der Kolbenstange und der Materialprobe ein Ringkraftmeßgert angeordnet ist, das mit einem Regler verbunden ist, in dem Soll- und Ist-Wert der Kraft verglichen werden und der einen den Zylinder antreibenden Motor beeinflußt.It is particularly useful if between the piston rod and the Material sample a ring dynamometer is arranged, which is connected to a controller is, in which the target and actual value of the force are compared and one the cylinder driving motor affected.

Durch diese Maßnahme können auf einfache Weise beliebige Soll-Werte vorgegeben werden, die mit Hilfe des Reglers genau rim gehalten werden.By means of this measure, any desired target values can be set in a simple manner can be specified, which are kept exactly rim with the aid of the controller.

Eine besonders reibungsarme Halterung der Kolbenstange wird dadurch erreicht, wenn die Drehsicherung durch radial verspannte Federstahlbnder erfolgt, die einerseits fest mit dem Maschinengehäuse verbunden sind, andererseits an einem Ring an der Kolbenstange.This creates a particularly low-friction mounting for the piston rod achieved when the rotation lock is achieved by means of radially tensioned spring steel straps, which on the one hand are firmly connected to the machine housing, on the other hand to one Ring on the piston rod.

Um die bei länger dauerndem Betrieb der Maschine anfallende Wärme abzuführen, ist es zweckmäßig, den Zylinder mit einem Kühlmantel zu versehen oder einen Wärmetauscher in den Kreislauf einzuschalten.About the heat generated when the machine is in operation for a long time discharge, it is appropriate to provide the cylinder with a cooling jacket or to switch on a heat exchanger in the circuit.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung wiedergegeben. Diese zeigt einen Längsschnitt durch eine Verschleißmaschine.An embodiment of the invention is shown in the drawing. This shows a longitudinal section through a wear machine.

An einem Maschinenrahmen 1 ist ein Elektromotor 2 befestigt, der Uber einen Zahnriementrieb 3 einen Zylinder 4 antreibt.An electric motor 2 is attached to a machine frame 1, the Drives a cylinder 4 via a toothed belt drive 3.

Dieser besteht aus einem unteren Teil 5, an das sich ein Fortsatz 6 anschließt. Am unteren Teil 5 ist ein Zapfen 7 ausgebildet, der in einem Schrägrollenlager 8 gelagert ist, das sich in einer am Maschinenrahmen befestigten Konsole 9 befindet.This consists of a lower part 5 to which an extension is attached 6 connects. On the lower part 5, a pin 7 is formed, which is in an angular roller bearing 8 is stored, which is located in a bracket 9 attached to the machine frame.

Am Fortsatz 6 ist ein Kugellager 10 angeordnet, das sich in einem topfartigen Teil 11 befindet, welches ebenfalls am Maschinenrahmen befestigt ist.On the extension 6, a ball bearing 10 is arranged, which is in a Cup-like part 11 is located, which is also attached to the machine frame.

Der Zylinder 4 besitzt einen zylindrischen Innenraum 12, an den sich eine Bohrung 13 anschließt, die im Fortsatz 6 verläuft. Im zylindrischen Innenraum 12 des Zylinders ist mit Spiel ein Kolben 14 angeordnet, dessen Lunge geringer ist als diejenige der Bohrung 13. Der Kolben 14 besitzt eine Kolbenstange 15, die sich in die Bohrung 13 des Fortsatzes 6 erstreckt und aus dieser ein Stück heraus ragt. Am Außenumfang des Kolbens 14 ist ein Gewinde 16 ausgebildet, das sich über seine gesamte Länge er streckt.The cylinder 4 has a cylindrical interior 12 to which a bore 13 is connected, which runs in the extension 6. In the cylindrical interior 12 of the cylinder, a piston 14 is arranged with play, the lungs of which are smaller than that of the bore 13. The piston 14 has a piston rod 15, which extends into the bore 13 of the extension 6 and protrudes from this a piece. On the outer circumference of the piston 14, a thread 16 is formed which extends over its entire length it stretches.

An dem im Fortsatz 6 gelegenen Teil der Kolbenstange ist ebenfalls ein Gewinde 17 ausgebildet, das dieselbe Steigungsrichtung hat wie das Gewinde 16, sich aber nur über einen geringen Teil der Kolbenstange erstreckt. Die Kolbenstange ist ebenfalls mit Spiel in der Bohrung 13 gelagert.The part of the piston rod located in the extension 6 is also a thread 17 is formed which has the same pitch direction as the thread 16, but only extends over a small part of the piston rod. The piston rod is also stored in the bore 13 with play.

An dem der Kolbenstange entgegengesetzten Teil des Kolbens 14 befindet sich ein Zapfen 18, der in eine Sacklochbohrung 19 des Zylinders 4 taucht und dort mit geringem Spiel radial gelagert ist. Von der Sacklochbohrung 19 führt ein Entlastunskanal 19' zum Innenraum des Zylinders.Located on the part of the piston 14 opposite the piston rod a pin 18, which dips into a blind hole 19 of the cylinder 4 and there is mounted radially with little play. A relief channel leads from the blind hole 19 19 'to the interior of the cylinder.

Vom unteren Teil des Kolbens verläuft eine Bohrung 20 durch diesen und einen Teil der Kolbenstange. Ihre Mündungsstelle am oberen Teil der Kolbenstange ist mit einer Leitung 21 verbunden, welche zu einem Druckmittelbehälter 22 fiihrt. In der Leitung 21 ist eine verstellbare Drossel 23 angeordnet, sowie ein Wärmetauscher 24.A bore 20 extends from the lower part of the piston this and part of the piston rod. Your point of muzzle on the upper part of the piston rod is connected to a line 21 which leads to a pressure medium container 22. In the line 21 an adjustable throttle 23 is arranged, as well as a heat exchanger 24.

In der Kolbenstange 15 ist weiterhin eine Bohrung 25 aus bildet, die nahe des oberen Kolbenrandes endet und sich bis zum oberen Teil der Kolbenstange erstreckt. Sie ist dort mit einer Leitung 26 verbunden, die ebenfalls zum Druckmittelbehälter 22 führt.In the piston rod 15, a bore 25 is also formed from which ends near the top of the piston and extends to the top of the piston rod extends. It is there connected to a line 26, which also leads to the pressure medium tank 22 leads.

Der Zylinder 4 ist mit einem Kühlmantel 27 versehen, der einen oberen Anschluß 28 und einen unteren Anschluß 29 hat.The cylinder 4 is provided with a cooling jacket 27, which is an upper Terminal 28 and a lower terminal 29 has.

Beide Anschlüsse sind mit XUhlwasserleitungen 30, 3o' verbunden. Der obere Anschluß ist mit Radialdichtringen beidseitig abgedichtet. Am unteren Anschluß befindet sich ein ringförmiges Rohrstück 31, in welches die Kühiwasserleitung 30' mündet.Both connections are connected to water pipes 30, 3o '. Of the The upper connection is sealed on both sides with radial sealing rings. At the lower connection there is an annular piece of pipe 31 into which the cooling water line 30 ' flows out.

Am oberen Ende des topfförmigen Teils 11 sind unter einem Winkel von jeweils 900 zueinander vier Federstahlbänder 32 befestigt, die sich radial zur Kolbenstange hin erstrecken.At the upper end of the cup-shaped part 11 are at an angle of each 900 to each other four spring steel strips 32 attached, which extend radially to the piston rod extend towards.

Sie sind an einem Ring 33 an der Kolbenstange angeordnet.They are arranged on a ring 33 on the piston rod.

An dem aus dem Fortsatz herausragenden Ende der Kolbenstanze ist eine kegelige Vertiefung 34 ausgebildet, in der eine Kugel 35 gelagert ist. Auf dieser Kugel stützt sich ein ringförmiger Kraftmesser 36 ab, auf dem sich wiederum über eine Kugel 37 ein zylindrisches Druckstilek 38, abstützt. Auf dem Druckstück 38 ist eine stiftförmige Materialprobe 39 befestigt, die im Betriebszustand Kontakt hat mit einer rotierenden Scheibe 40. Diese wird von einem nicht dargestellten rotor angetrieben.At the end of the piston punch protruding from the extension there is a conical recess 34 is formed in which a ball 35 is mounted. On this Ball is supported by an annular dynamometer 36, which in turn extends over a ball 37, a cylindrical pressure style 38, is supported. On the pressure piece 38 a pin-shaped material sample 39 is attached, which in the operating state contact has a rotating disk 40. This is driven by a rotor, not shown driven.

Das Druckstück ist in einem sehr reibungsarmen hydrostatischen Lager 41 gelagert, das ebenfalls am Maschinenrahmen befestigt ist.The pressure piece is in a very low-friction hydrostatic bearing 41 stored, which is also attached to the machine frame.

Am Ringkraftmesser 35 ist ein Dehnmeßstreifen 36' aufgeklebt, von dem zwei Leitungen 42 zu einem elektrischen Verstärker 43 führen. Vom Verstärker 43 führen die Leitungen 42 zu einem Regler 44, der silber die Leitungen 42 den Elektromotor 2 steuert. Der Regler 44 ist von einem Sollwertgeber 44' beeinflußbar.A strain gauge 36 'is glued to the ring dynamometer 35, from the two lines 42 lead to an electrical amplifier 43. From the amplifier 43 lead the lines 42 to a controller 44, the silver lines 42 the electric motor 2 controls. The controller 44 can be influenced by a setpoint generator 44 '.

Alternativ kann die verstellbare Drossel von einem elektrischen Betätigungsglied 45, das vom Regler 44 angesteuert wird, beeinflußt werden.Vom Regler 44 führen elektrische Leitungen 46 zum Betcitigungsglied 45.Alternatively, the adjustable throttle can be operated by an electrical actuator 45, which is controlled by the controller 44, can be influenced. From the controller 44 lead electrical Lines 46 to actuator 45.

Wird der Zylinder 4 vom Motor 2 silber den Zahnriementrieb 3 angetrieben, dann entsteht im Raum 47 unterhalb des Kolbens 14 durch die Förderwirkung des Gewindes 16 ein Druck, der den Kolben nach oben preßt. Die Druckkraft wird über den Rinkraftmesser 36 und die Kugeln 35, 37 an das Druckstück 38 weitergegeben, das die stiftfbrmige Materialprobe 39 auf die rotierende Scheibe 40 preßt. Die aus dem Raum 48 oberhalb des Kolbens 14 in den Raum 47 geförderte Flüssigkeit fließt über die Bohrung 25 und die Leitung 26 aus dem Behälter 22 zu.If the cylinder 4 is driven by the motor 2 silver the toothed belt drive 3, then arises in the space 47 below the piston 14 by the conveying effect of the thread 16 a pressure that pushes the piston upward. The pressure force is determined by the rink force meter 36 and the balls 35, 37 passed on to the pressure piece 38, which the pin-shaped Material sample 39 is pressed onto the rotating disk 40. The one from room 48 above Liquid conveyed by the piston 14 into the space 47 flows via the bore 25 and the line 26 from the container 22 to.

Das aus dem Raum 47 verdrRngte Drucknittel fließt durch die Bohrung 20, die Leitung 21 und die verstellbare Drossel sowie den Wärmetauscher 34 zum Drucknittelbehälter 22 zurück. Der Wärmetauscher hat die Aufgabe, die durch viskose Reibung in den engen SDalten des Gewindes 16 entstehende Wärme an die Umgebung abzuführen. Er kann bei genügend großen Volumen des Druckmittelbehälters und mäßigem Wärmeanfall auch in Form einer einfachen wasserdurchströmten Kühlschlange im Druckmittelbehilter angeordnet sein.The pressure medium displaced from space 47 flows through the bore 20, the line 21 and the adjustable throttle and the heat exchanger 34 to the pressure fluid container 22 back. The job of the heat exchanger is that of viscous friction in the tight Hold the thread 16 to dissipate the heat generated to the environment. He can with sufficiently large volume of the pressure medium tank and moderate heat build-up also in Arranged in the form of a simple cooling coil through which water flows in the pressure medium tank be.

Die auf den Ringkraftmesser 36 aufgeklebten Dehnmeßstreifen 36' bilden eine elektrische Brücke, die Signale an den Verstärker 43 gibt. Die Ausgangssignale des Verstarkers und des Soll-Wert-Gebers 44' werden dem Regler 44 zugeführt. m Regler werden Soll- und Ist-Wert miteinander verglithen. ntsprechend dem Ergebnis dieses Vergleichs beeinflußt der Regler entweder die Drehzahl des Elektromotors 2 oder die Einstellung der Drossel 23. Damit wird erreicht, daß die Materialprobe mit genau konstanter Kraft an die rotierende Scheibe 40 angepreßt wird.The strain gauges 36 'glued to the ring dynamometer 36 form an electrical bridge that gives signals to amplifier 43. The output signals the amplifier and the setpoint generator 44 'are fed to the controller 44. m controller the target and actual values are compared with one another. According to the result of this Comparison affects the controller either the speed of the electric motor 2 or the setting of the throttle 23. This ensures that the material sample with exactly constant force on the rotating disk 40 is pressed.

Das Gewinde 17 ist eine berührungsfrei arbeitende Hilfsdichtung, die Druckmittel, welches läns des Spaltes zwischen Kolbenstange 15 und Fortsatz 6 nach oben ausströmen kann, in den Zylinder zurückfördert. Während des Betriebs ist deshalb eine weitere Dichtung, insbesondere keine P,erührungsdichtung erforderlich. Im Stillstand der Maschine kann ein am oberen Fnce des Fortsatzes 6 angeordnete Lippendichtung 49 aus Buna die Abdichtung des Zylinders übernehmen. Nach Ingangsetzen der Maschine wird diese Dichtung in bekannter Weise selbsttätig oder von Hand abgehoben.The thread 17 is a non-contact auxiliary seal that Pressure medium, which length of the gap between piston rod 15 and extension 6 according to can flow out at the top, fed back into the cylinder. During operation is therefore another seal, in particular no P, contact seal required. At standstill the machine can have a lip seal arranged on the upper part of the extension 6 49 from Buna take over the sealing of the cylinder. After starting the machine this seal is lifted automatically or by hand in a known manner.

Für große Druckkräfte müssen zähe Flüssigkeiten verwendet oder größere Drehzahlen eingestellt werden; dann entsteht in der Flüssigkeit in den engen Gewinde spalten in erhöhtem MaS Reibungswärme. Um diese abzuführen, müßte das dewinde groß genug dimensioniert sein, so daß es den zum .!-irmetransport notwendigen Volumenstrom fördert. Soll jedoch die Apparatur möglichst klein bauen, zum Beispiel dann, wenn ein eng begrenzter Einbauraum zur Verftlgung steht, so muß zu einer anderen Art der Kühlung tlbergegangen werden. Zu diesem Zweck ist erfindungsgem'iß der am Zylinder ausgebildete Kühlmantel 27 vorgesehen, der von Kühlwasser durchflossen wird. Das Kühlwasser fließt durch die Leitung 30 in den mit Radialdichtringen beidseitig abgedichteten oberen Anschlup und von dort in den Kühlmantel 27. Am Moden des Zylinders wird das Xühlwasser, durch die Fliehkraft unterstützt, in das ringförmige Rohr 31 befördert und flieht dort in die Kihlwasserabflußleitung 3o'. Der Wärmetauscher 24 kann in diesem Pall fehlen.Viscous liquids or larger liquids must be used for high pressure forces Speeds can be adjusted; then arises in the liquid in the narrow thread split frictional heat to a greater extent. In order to dissipate this, the dewwind would have to be large Be dimensioned enough so that it can handle the volume flow required for transporting the air promotes. However, should the equipment be as small as possible, for example if a very limited installation space is available, a different type must be used cooling can be passed over. For this purpose, according to the invention, the one on the cylinder formed cooling jacket 27 is provided through which cooling water flows. That cooling water flows through line 30 in the radial sealing rings Upper connection sealed on both sides and from there into the cooling jacket 27. Am Moden of the cylinder, the cooling water, supported by centrifugal force, is drawn into the ring-shaped Pipe 31 conveys and escapes there into the Kihlwasserabflußleitung 3o '. The heat exchanger 24 can be missing from this pall.

Claims

Patent claims

Wear machine in which an approximately pin-shaped material sample is pressed against a rotating disc by a loading unit, thereby characterized in that the loading unit consists of a rotating cylinder (4), in the one with small radial play an axially movable, non-rotating piston (14) is arranged with a piston rod (15), at least on its outer circumference a thread-shaped groove (16) is formed which, when the cylinder rotates, a Causes a pumping effect by which an axial force is exerted on the piston.

2. Machine according to claim 1, characterized in that between A ring force measuring device (36) is arranged on the piston rod (15) and the material sample (39) is, which is connected to a controller (44), in the setpoint and actual value of the force are compared and which influences a motor (2) driving the cylinder.

3. Machine according to claim 1 or 2, characterized in that the The piston (14) is secured against rotation by means of radially tensioned spring steel strips (32), on the one hand fixed to the machine frame (1), on the other hand with one on the piston rod (15) attached ring (33) are connected.

4. Machine according to one of claims 1 to 3, characterized in that that the piston rod (15) is guided with play in an extension (6) of the cylinder, and that an auxiliary thread (17) is formed on the outer circumference of the piston rod, which has the same pitch direction as the threaded groove (17) on the piston (14).

5. Machine according to one of claims 1 to 4, characterized in that that from the pressure chamber (47) of the cylinder a connection to a pressure medium container (22), in which a throttle (24) which can be actuated by the controller (44) is arranged.

6. Machine according to one of claims 1 to 5, characterized gekenr, that the cylinder (4) has a cooling jacket (27) through which water flows.

7. Machine according to one of claims 1 to 6, characterized in that that the pin-shaped material hub (39) on a hydrostatically mounted pressure piece (38) is arranged, which extends over balls 35, 37 and the ring dynamometer (36) the piston rod (15) is supported.

Blank page