DE2809293A1 - Druckpruefmaschine - Google Patents

Description

Druckprüfmaschine

Die Erfindung bezieht sich auf eine Druckprüfmaschine mit einer ersten und zweiten Platte, die mittels eines Kraftantriebs relativ zueinander entlang von Führungssäulen bewegbar sind, welche an einer der Platten mit Abstand voneinander befestigt sind.

Derartige Druckprüfmaschinen mit mehreren Säulen sind für die verschiedensten Verwendungszwecke bekannt. So zeigt beispielsweise die USA-Patentschrift 3 442 12o eine hydraulische Resonanz-Dauerprüfvorrichtung mit einer stehende Säulen aufweisenden Druckprüfmaschine, wobei geeignete hydraulische Klemmvorrichtungen (oder, wenn gewünscht, auch andersartige Klemmvorrichtungen) an den glatten Säulen zur Anwendung kommen können. Solche Klemmvorrichtungen werden üblicherweise schon seit vielen Jahren eingesetzt.

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Druckprüfmaschinen für hohe Belastungen haben im allgemeinen vier Säulen, und zwar an jeder Ecke einer quadratischen oder recht·= eckigen Grundplatte eine, und an den Säulen ist ein bewegbares Querhaupt angebracht.

Die zwischen der unteren Platte (Grundplatte) und der oberen Platte (Querhaupt) befindlichen Säulen nehmen in angemessener Weise die vertikalen Belastungen (parallel zur Säulenachse) auf und sind in der Lage, auch Seitenkräften entgegenzuwirken, die durch eine Schieflage des Prüfstücks hervorgerufen werden. Die Aufnahmefähigkeit von seitlichen Belastungen ist bei Druckprüfmaschinen in typischer Weise geringer als zehn Prozent der axialen oder lotrechten Belastung. Eine Deformation und Ablenkung der Säulen in horizontaler Richtung (wenn die Säulen vertikal angeordnet sind) kann insofern zu einem Problem erwachsen, wenn Prüfstücke untersucht werden, für die eine beträchtliche biaxiale Belastung erforderlich ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Druckprüfmaschine so auszubilden, daß sie in erhöhtem Maß auch seitliche Belastungen aufnehmen kann.

Dies wird erfindungsgemäß bei einer Druckprüfmaschine mit einer Grundplatte und mit an dieser befestigten, von ihr in einer ersten Richtung sich erstreckenden Säulen sowie mit einer an den Squlen angebrachten zweiten Platte (Querhaupt), deren Abstand gegenüber der Grundplatte einstellbar ist, dadurch erreicht, daß eine Diagonalstrebe vom Eckenbereich einer der Platten zum gegenüberliegenden Eckenbereich auf der gleichen Seite der anderen Platte eingesetzt wird. Diese Strebe kann in bezug zur anderen Platte festgelegt werden, und sie ist auf diese './eise so gerichtet, daß sie rechtwinklig zur Achse der Säulen verlaufende Belastungen aufnimmt.

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Diese Streben werden ara Äußeren der Platten angebracht und können an wenigstens einer der Platten lösbar befestigt sein, um sie beim Einbringen von Prüfkörpern in die Maschine, wenn es gewünscht oder notwendig ist, aus dem Weg nehmen zu können. Die an den Streben zur Anwendung kommenden Klemmvorrichtungen erlauben eine Einstellung der Platten relativ zueinander wie auch ein Festklemmen in angemessener Weise. Es können verschiedene Arten von Streben, verschiedenartige Befestigungsbol^en für diese und beliebige geeignete Klemmvorrichtungen zur Anwendung kommen.

Der Erfindungsgegenstand wird anhand der Zeichnungen an Ausführungs beispielen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Druckprüfmaschine mit einer Diagonalstrebe nach der Erfindung;

Fig. 2 den Schnitt nach der Linie 2-2 in der Fig. 1;

Fig. 3 den Schnitt bzw. die Ansicht nach der Linie 3-3 in der Fig. 2;

Fig. 4 den Schnitt bzw, die Draufsicht nach der Linie 4-4 in der Fig. 1;

Fig. 5 die Seitenansicht einer Druckprüfmaschine in einer gegenüber Fig. 1 abgewandelten Ausführungsform;

Fig. 6 den Schnitt nach der Linie 6 - 6 in der Fig. 5.

Die Druckprüfmaschine Io (Fig. 1) ist - von oben gesehen quadratisch und hat vier Säulen 11, die an je einer Ecke des Quadrats angeordnet sind, von denen aber nur zwei in der Zeichnung zu sehen sind. Die Säulen 11 sind auf einer Grundplatte 12 befestigt, und eine obere Platte (Querhaupt) 13 ist verschiebbar an den Säulen gelagert.

Das an den im Quadrat angeordneten Säulen 11 gelagerte Querhaupt 13 kann entlang der Säulen verschoben und an einer Stelle in Abstand von der Grundplatte 12 festgeklemmt werden, wie das bei Druckprüfmaschinen üblich ist, wobei die Vorrichtungen zum Festklemmen des Querhaupts an den Säulen allgemein bekannt sind.

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Die gewünschte Lage des Querhaupts 13 ka:m durch Verwendung einer langen. Hydraulikzylinderanordnung 15 erreicht werden, welche auf einem Auflager l6 an der Grundplatte 12 ruht und an einem Gcgenlager I7 cm Querhaupt 13 angreift. Der Hydraulikzylinder 15 ist im Beispiel als nur an einer Ecke der Druckprüfmaschine vorhanden dargestellt, jedoch ist je ein eigener Hydraulikzylinder an jeder der Ecken der Maschine zum Anheben und Absenken des Querhaupts 13 vorgesehen. Wenn es gewünscht wird, können auch andere Mittel zum Auf- und Abbewegen des Querhaupts zum Einsatz kommen.

Das Querhaupt 13 kann an den einzelnen Säulen 11 mittels der Spannzylinder 2o , die in Fig. 1 am linken Eck des Querhaupts angeordnet sind, festgeklemmt oder festgespannt werden, und diese Spannzylinder sind bei Druckprüfmaschinen häufig verwendete Bauteile. Der Klemmvorgang ist in Fig. k im Zusammenhang mit dem Festklemmen der Diagonalstrebe gemäß der Erfindung allgemein dargestellt; an den Ecken, an denen keine Diagonalstreben angreifen, werden, wie gezeigt ist, einzelne Spannzylinder 2o verwendet.

Das Vermögen, biaxialen Belastungen entgegenzuwirken, d.h. Belastungen mit entlang der und rechtwinklig zu den Säulen 11 gerichteten Komponenten, wird durch die Anwendung einer Diagonalstrebe 21 in hohem Maß gesteigert. Wie gezeigt ist, befindet sich eine solche Strebe an der dem Beschauer zugewandten Seite der Druckprüfmaschine; eine gleichartige Strebe befindet sich an der gegenüberliegenden Seite der Maschine, und diese kann sich in der gleichen Richtung wie die Strebe 21 erstrecken.

Die Strebe 2.1 ist als Flachstange dargestellt, sie kann jedfcch auch als Rundstab ausgebildet sein, wie die Fig. 5 und 6 zeigen. Ein Ende der Strebe 21 ist an einem geeigneten Bolzen 22, der an der Grundplatte 12 befestigt ist, schwenkbar gelagert. Anstelle des gezeigten Schwenkbolzens könnte auch eine Klemmverbindung vorgesehen sein. Beispielsweise könnte das nabenartige Lagerteil

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geschlitzt und mittels eines geeigneten Hydraulikzylinders festkleminbar sein, so daß, wenn das Querhaupt 13 in seiner Lage verspannt und die Diagonalstrebe 21 an ihrem oberen Ende festgelegt ist, was noch erläutert weiden wird, das Lagerteil 23 am Bolzen 22 festgeklemmt werden kann, um jegliches Spiel oder jedwede Bewegung zu unterbinden. Der Bolzen 22 ist so dargestellt, daß er Belastungen entlang einer einzigen Schubfläche aufnimmt, jedoch kann an der dem Beschauer zugeiiandten Seite des Lagerteils 23 ebenfalls eine Abstützung für den Bolzen 22 vorgesehen sein, so daß der Bolzen/¹ entlang von zwei Schubflächen oder -ebenen aufnehmen kann.

Die Strebe 21 erstreckt sich diagonal zu einer Ecke des oben liegenden Querhaupts 13· Wie die Fig. 2 bis 4 zeigen, liegt die Strebe 21 an einer drehbar gelagerten Scheibe 25 an bzw. greift in diese ein. Diese Scheibe 25 ist in einer passenden runden Ausnehmung 26 an einer Seitenfläche des Querhaupts 13 aufgenommen und kann sich in dieser Ausnehmung drehen. Die Strebe 21 ist mit Nuten und Zähnon 27 ausgestattet, die in passsende Zähne und Nuten 28 an der Scheibe 25 eingreifen. Die beiden Verzahnungssätze können sich relativ zueinander verschieben, wenn die Lage der beiden Platten 12 und 13 verändert wird. Die Verzahnungen dienen dazu, den Reibungskoeffizienten dieser Verbindung zu erhöhen (die Erhöhung ist umgekehrt proportional zum Sinus des Zahneingriffswinkels). Es können jedoch auch andersartige Techniken angewendet werden, um den Reibungskoeffizienten oder die Wirksamkeit dieser Klemmverbindung zu erhöhen.

Der Kantenabschnitt des Querhaupts 13 kann, wie Fig. 4 zeigt, geschlitzt sein, so daß er rund um die Säule 11 anliegt. Die Strebe 21 befindet sich außen am Querhaupt 13. Um das Querhaupt an der Säule 11 (wie das üblicherweise getan wird) festzuspannen und auch die Strebe 21 festzuklemmen, ist an der Außenseite der Strebe 21 ein Klemmblock 3o angebracht, der geeignete hydraulische Klemmzylinder 31 trägt, die im wesentlichen identisch zu den

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Zylindern 2o ausgebildet sein können» Die Zylinder 31 haben je einen innen liegenden Kolben 32 (Figo 2), und diese sind an Kol·= benstangen 33 angebracht, welche in das Querhaupt 13 eingeschraubt oder in sonst geeigneter Weise mit diesem entlang der Linien 3^ verbunden sein können«

Druckflüssigkeit kann den Druckleitungen 35 zugeführt werden, welche zu den kolbenstangenseitigen Flächen der Kolben 32 führen, und wenn durch die Leitungen 35 Druck aufgebracht wird, dann wird der Block 3o zum Querhaupt 13 hin gepreßt. Die Hydraulikzylinder 31 klemmen die Diagonalstrebe 21 gegen die Scheibe 25 und klemmen in gleicher Weise dann die Scheibe 25 gegen die Flächen des Querhaupts, um die Strebe 21 in festem Reibungsschluß in ihrer Lage festgeklemmt zu halten, wie auch das Querhaupt fest mit der Säule 11 zu verspannen. Wenn das Lagerteil 23 ebenfalls mit dem Bolzen 22 zu verklemmen ist, so geschieht das dann, wenn das Querhaupt festgelegt ist, so daß kein Spiel oder keine Lockerung auftreten kann und jeglichen Seitenkräften, die bestrebt sind, die Säulen 11 zu biegen, durch die Diagonalstrebe 21 und auch durch die Säulen 11 entgegengewirkt wird. Auf diese Weise tritt kein Biegen der Säulen - allenfalls ein geringfügiges - ein.

Wenn ein Prüfstück in dem Raum zwischen den Platten 12 und 13 untergebracht werden soll und die Strebe 21 ist im Weg (meist werden solche Streben an allen vier Seiten der Maschine angebracht), so kann, wie schon erwähnt wurde, der Bolzen 22 entfernt werden oder es wird das Lagerteil 23 in geeigneter Weise gelöst, woraufhin das untere Ende der Strebe 21 angehoben wird. Hierbei dreht sich, wenn die oberen Klemmzylinder gelockert sind, die Scheibe 25. Zum Anheben der Strebe 21 können eine Winde oder ein Flaschenzug eingesetzt werden.

Es ist zu bemerken, daß die Platten 12 und 13 fest in ihrerLage an den Säulen 11 gehalten sind, das Belasten erfolgt durch geeignete schematisch angedeutete Belastungszylinder 5o, 51· Diese Zylinder

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können oberhalb der Grundplatte 12 an irgendeiner gewünschten Stelle angeordnet sein, um den vorgesehenen PrüfVorgang auszuführen. Die beschriebene Art einer ^! ruckprüfmaschine kann beispielsweise insbesondere zur Prüfung von K: hmen 52 zur Abstützung der Stollendecke im Bergbau dienen, wobei die die Stollendecke abstützende Konstruktion zwischen die Platten 12,13 eingesetzt und geprüft wird. Die Rahmen xverden durch die Zylinder 5o vertikal aufwärts und durch die Zylinder pl horizontal belastet, um sowohl die vertikale Belastung wie auch das horizontale Rutschen an der Stollendecke zu simulieren. Diese schematische Darstellung dienx jedoch nur den Zwecken der Erläuterung.

Die Verwendung der Zylinder 31 zum Festklemmen des oberen Endes der Diagonalstrebe und zum Festspannen dor jeweiligen Ecke des Querheupts 13 an der zugeordneten Säule 11 vermindert den Kostenaufwand und ergibt dennoch eine angemessene Verklemmung sowohl für das Querhaupt wie für die Strebe selbst. In diesem Fall ist die horizontale Aufnahmefähigkeit ein Verhältniswert der vertikalen Aufnahmefähigkeit, und zwar bestimmt durch die xieibungskoef f izienten der Verbindungen. Die Verwendung eines Bolzens an jedem Ende der Diagonalstrebe mit einer unabhängigen Klemmvorrichtung, die in die Strebe eingebaut ist und eine Einstellung der Länge der Strebe zuläßt, was nachfolgend beschrieben werden wird, erlaubt eine unabhängige Wahl der Kräfteaufnahmefähigkeixen für jedes Konstruktionsteil.

Bei der Ausfuhrungsform nach den Fig. 5 und 6 sind zu Fig. 1 gleiche Teile der Maschine mit denselben Bezugszeichen bezeichnet. Eine biaxiale Belastung (horizontal und vertikal) ist vorgesehen, und die obere Platte 13 (Querhaupt) wird gegenüber der Grundplatte 12 durch zwei Hydraulikzylinder angehoben und aogesenkt. Diese Zylinder 15 bringen bei der Bewegung der oberen Platte 13 entlang der stehenden Säulen 11 auf die Platte eine ausgeglichene Last auf.

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Die gegenüber der Strebe 21 (Fig„ 1) abgewandelte Diagonalstrebe

40 weisT ein unteres hülsenf örmij-es Gehäuse 4l und eine teleskop=· artig verschiebbare obere Spreize oder Stange'42 auf« Das Gehäuse

41 ist schwankbar auf einem Bolzen 43 gelagert, der in geeigneter Weise an der Grundplatte 12 befestigt ist. Die Spreize 42 ist schwenkbar an ihrem oberen Ende an einem am Querhaupt 13 angebrachten Bolzen 44 gehalten und in einer gestrichelt angedeuteten Aufnahmebohrung 4lA im Gehäuse 4l verschiebbar, wobei sie in diese Bohrung 4lA in üblicher V7eise eintaucht. Das obere Teil des Gehäuses 41 weist einen Schlitz 4lB (Fig. 6) auf, der ein Festklemmen und Lösen der Spreize 42 zuläßt, so daß diese entweder an einer Bewegung relativ zum Gehäuse 4l und zur Grundplatte 12 durch Anziehen des Gehäuses 4^X gegen die Spreize 42 mittels zweier Hydraulikzylinder 45 gehindert ist oder - bei Lösen der Zylinder bzw. der Klemmung - eine solche Bewegung ausführen kann.

Die Zylinder 45 haben den gleichen Aufbau wie die Zylinder 31 und jeder weist einen Kolben 46 auf, der eine Kolbenstange 47 betätigt, welche in eine Gewindebohrung in einem Teil dos Gehäuses 4l eingeschraubt ist. In dem der Gewindebohrung gegenüberliegenden Gehäuseteil ist die Kolbenstange gleitend geführt, so daß die Kolbenstange 4? den Schlitz 4lB durchsetzt und verspannen kann. Wenn im Innern der Zylinder 45 über den Zuleitungsanschluß 48 Druck aufgebaut wird, so wirkt dieser auf die kolbenstangenseitigen Flächen der Kolben 46 und übt eine Kraft aus, die bestrebt ist, das Gehäuse 4l an der Spreize 42 festzuklemmen.

Um ein gesichertes Klemmen zu gewährleisten, werden zwei solche Zylinder 45 verwendet. Bei Druckentlastung des Kolbens, was in einfacher Weise zu erreichen ist, können die Spreize 42 und dae Gehäuse 4l teleskopartig verschoben werden, so daß nach Wunsch eine Bewegung der oberen Platte (Quörhaupt) 13 möglich ist.

Wie die gestrichelt angegebene Lage 44A des oberen Endes der Spreize 42 erkennen läßt, können diese und das Gehäuse auf einer

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beträchtlichen Strecke gegeneinander verschoben werden, um einen weiten Bereich von 'unterschiedlichen Lagen der· beiden Platten 12, 13 zueinander darzubieten.

Die Diagonalstrebe 4o kann an allen vier Seiten der Druckprüfmaschine vorgesehen sein und sie kann ebenfalls avis dem Weg verschwenkt werden, indem entweder der Bolzen 44 oder der Bolzen 43 entfernt wird, während der andere als Schwenklager dient, so daß zwischen den Säulen 11 freier Rauia zum Ein- und Ausbringen eines Prüfstücks geschaffen wird.

Bei beiden beschriebenen Ausführungsformen wird eine Diagonalstrebe vorgesehen, die relativ zu den Platten (Grundplatte, Querhaupt) festgekelmmt werden kann, um eine steife, Belastungen aufnehmende Konstruktion zu bilden. Bei der Ausführungsform nach den Fig. 1 bis 4 kann die Diagonalstrebe entweder an einem ihrer beiden Enden oder an diesen beiden Enden lösbar festgekelmmt werden.· Es ist auch darauf hinzuweisen, daß sowohl die Scheibe 25 wie der Klemmblock 30 die Strebe 21 verschiebbar aufnehmen und im geklemmten Zustand Belastungen zwischen der Strebe und den Platten 12, 13 entgegenwirken. Die Streben können auch verstiftet oder in anderer Weise gehalten sein, um eine axiale Verschiebebewegung relativ zu den beiden Platten rzu verhindern.

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Le © rs e tie

Claims (8)

PATENTANWALTSBÜRO BERLIN — MÜNCHEN PATENTANWÄLTE DIPL-ING. W. MEiSSNER (BLN) DIPL-ING. P. E. MEISSNER (MCHN) DIPL-ING. H.-J. PRESTING (BLN) 1 BERLIN 33, HERBERTSTR. 22 M 93.333/Hk 2. März 1978 MTS Systems Corporation, Eden Prairie, Minnesota, USA Patentansprüche

1.) Druckprüfmaschine mit einer ersten und zweiten Platte, die mittels eines Kraftantriebs relativ zueinander entlang von Führungssäulen bewegbar sind, welche an einer der Platten mit Abstand voneinander befestigt sind, gekennzeichnet durch, eine mit beiden Platten (12, 13) verbundene, in bezug zu den Säulen (ll) diagonal verlaufende Strebe (21; 'to) und durch lösbare, die Strebe gegen eine Bewegung relativ zu beiden Platten (12, 13) festlegende Befestigungen (22, 23, 3o, 31; 43, 44, kS). .

2. Maschine nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch paarweise mit Abstand zueinander angeordnete Säulen (11), wobei die Strebe (21; 4o) nahe einer der Säulen schwenkbar an einer der Platten (12) gelagert und an der anderen Platte (15) nahe der anderen Säule des Paars befestigt ist.

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3· Maschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die lösbaren Befestigungen eine Klemmvorrichtunp; (31» 45) einschließen, die wenigstens Teile der Strebe (21; 4o) festklemmt und eine Verschiebebewegung dieser Teile relativ zu einer der Platten (12, 13) verhindert.

4. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3₅ dadurch gekennzeichnet, daß die lösbaren Befestigungen hydraulisch betätigte Klemmvorrichtungen (3o, 3 Ii 45) einschließen, die eine Klemmkraft an der Strebe ausübea.

5. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das eine Ende der Strebe (21) durch eine Schwenkverbindung (25/ an einer der Platten (13) angebracht ist und daß die lösbaren Befestigungen (3o, 31) die Strebe gegen eine axiale Verschiebebewegung relativ zur Schwenkverbindung festklemmen.

6. Maschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenkverbindung eine drehbar in einer Ausnehmung (26) einer der Platten (13) gelagerte Scheibe (25) enthält.

7. Maschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Strebe (21) nach Lösen der Befestigung (3o₅ 31) relativ zur Scheibe (25) verschiebbar ist und daß die Scheibe sowie die Strebe zueinander passsende, parallel zur Längserstreckung

der Strebe verlaufende Verzahnungen (27, 28) aufweisen, die eine zusätzliche Reibungskraft durch ihr Ineinandergreifen hervorrufen.

8. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5> dadurch gekennzeichnet, daß als Schwenkverbindung ein einen Teil (42) der Strebe (4o) verschiebbar aufnehmendes hülsenförmiges Gehäuse (4l) dient.

Maschine nacli einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch zwei teleskopartig verschiebbare Teile (4l, 42), deren entgegengesetzte Enden mit der zunächst liegenden Platte (12 bzw. 13) schwenkbar verbunden sind, wobei die lösbaren Befestigungen Klemmvorrichtungen (45) nahe dem mittleren Bereich der Strebe (4o) aufweisen.

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