DE2812023A1

DE2812023A1 - Verbindung fuer die aufhaengung und uebertragung der aufgebrachten kraft eines haertepruefgeraetes

Info

Publication number: DE2812023A1
Application number: DE19782812023
Authority: DE
Inventors: Alfred Ernst
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1977-03-25
Filing date: 1978-03-18
Publication date: 1978-10-05
Also published as: IT7820401A0; CH612758A5; GB1585034A; DE2812023C2; IT1094250B; FR2385094B1; US4182162A; FR2385094A1

Description

PATENTANWÄLTE

Dlpl.-lng. P. WIRTH ■ Dr. V. SCHMIED-KOWARZIK Dipl.-ing. G. DANNENBERG ■ Dr. P. WEINHOLD · Dr. D. GUDEL

281134 GR. ESCHENHEIMER STR.

287014 6000 FRANKFURT AM MAIN

17. März 1978 Gu/f

Alfred. Ernst
Via S. Martino 6 Vezia Ticino, Schweiz

Verbindung für die Aufhängung und Übertragung der aufgebrachten Kraft eines Härteprüfgerätes

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Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Verbindung für die Aufhängung und die Übertragung der aufgebrachten Kraft eines Härteprüfgerätes.

Es ist bekannt, daß Härteprüfgeräte, insbesondere solche, die mit einer beträchtlichen Prüfkraft arbeiten, starr an einem tragenden Aufbau mittels starrer Träger angebracht sind, so daß sie die von einem geeigneten Mittel, z.B. einem Hydraulikzylinder, einem Elektromagneten, einem Motor oder dergl. aufgebrachte äußere Kraft aufnehmen können. In diesen Fällen erzeugen Gegenkräfte, welche von dem das Gerät und dem die zu messende Probe tragenden Aufbau aufgenommen werden, elastische Verformungen, welche das Gerät mitnehmen und eine Verschiebung des Eindringkörperendes auf der Probe unter Bildung eines mangelhaften Eindrucks verursachen, der ein fair. :hes Meßergebnis liefert.

Ziel der Erfindung ist die Beseitigung dieses Nachteiles.

Die Gegenstand der Erfindung bildende Verbindung ist dadurch , gekennzeichnet, daß sie ein Gelenk besitzt, über welches die aufgebrachte Kraft übertragen wird, und das eine axiale Verschiebung des Gerätes und eine Neigung seiner Achse in Bezug auf den die aufgebrachte Kraft liefernden Teil gestattet, sowie Teile zur Aufhängung des Gerätes von dem die aufgebrachte Kraft liefernden Teil, vorgesehen sind, sowie Anschläge, die eine eindeutige Lage der Gerätachse bestimmen, und elastische Teile, die das Gerät normalerweise in die erwähnte eindeutige Lage zurückführen _s wenn die Gesaintkraft nicht voll einwirkt,, und die eine freie Ausrichtung der Gerätachse in Bezug auf den die aufgebrachte Kraft liefernden Teil·gestatten ₉ wenn diese Kraft den Gesamtdruck der elastischen Teile während des Meßvorgangs selbst übersteigt,,

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Die Erfindung wird nachstehend anhand beiliegender Zeichnungen eines Ausführungbeispiels ausführlicher beschrieben, aus dem sich weitere wichtige Merkmale ergeben»

Fig. 1 zeigt eine Ansicht des Aufbaues mit einem Härteprüfgerät, den tragenden Teil und die tragende Verbindung mit demselben.

Fig. 2 ist ein Axialschnitt der tragenden Verbindung nach der Linie II-II von Fig. 3.

Fig. 3 ist eine teilweise geschnittene Draufsicht nach der Linie III-III von Fig. 2.

In Fig. 1 ist ein Endstück 1 eines tragenden Aufbaues vorgesehen, der in diesem Falle als Auskragung ausgebildet ist, aber von beliebig anderer Art sein kann.

Oberhalb des Endstücks 1 ist ein Gerät angeordnet, z. B. ein hydraulischer, doppelt wirkender Zylinder 2, der über Anschlüsse 3 und 4 beaufschlagt wird, und einen axialen Schub über den Aufbau selbst hinaus ausüben kann, der nachfolgend genauer als aufgebrachte Kraft bezeichnet wird. Anstelle des hydraulischen Zylinders 2 kann jede beliebige geeignete Vorrichtung verwendet werden, z. B. ein Elektromagnet, ein Motor mit axial verschiebbarer

Stange oder dergleichen, vorausgesetzt, daß sie durch den tragenden Aufbau eine aufgebrachte Kraft in einer in bezug auf ein Härteprüfgerät 5 vorausbestimmten Richtung liefern kann. Der innere Aufbau des Härteprüfgerätes interessiert nicht; es ist vorzugsweise ein Gerät mit Prüfvorkraft und Prüfkraft.

Das Härteprüfgerät 5 ist unterhalb des Endstücks 1 angeordnet und wird von einem den Gegenstand der Erfindung

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bildenden Gelenk 6 getragen, das nachfolgend unter Bezugnahme auf Figur 2 und 3 erläutert wird; das Gerät ist derart angeordnet, daß seine Achse und das Ende des Eindringkörpers genau mit der Achse der Stange des Zylinders 2 übereinstimmen,wie. in Fig.

gezeigt oder mit einer in Bezug auf die Achse der Stange parallel verlaufenden Achse.

Neben dem Zylinder 2 ist eine Führungsbüchse 8 angeordnet, die dazu dient, eine Stange 9 zu führen, die parallel zur Achse des Zylinders verläuft, deren Ende vom Ende einer waagerechten Platte 10 getragen wird, deren anderes Ende an der Stange des Zylinders 2 befestigt ist.

Die Stange 9 und die Platte 1o haben die doppelte Funktion, eine Drehung des Ganzen um die eigene Achse zu verhindern und die Aufwärtsbewegung der Stange des Zylinders zu begrenzen, indem ein nicht dargestellter Mikroschalter betätigt wird.

Die Figuren 2 und 3 zeigen eine große Bohrung 11' des Endstücks 1, durch welche eine Stange 11 des Zylinders 2 geht. Ein unten aus dem tragenden Teil herausragender Teil 12 der Stange hat unter Bildung einer Anschlagfläche 13 einen geringeren Durchmesser und ist mit einem Gewinde versehen. Auf das mit einem Gewinde versehene Teil 12 ist zunächst eine auf der Anschlagfläche 13 aufruhende Unterlegscheibe 14 aufgeschoben und dann die waagerechte Platte 10, über die ein Ring 15 geschraubt ist, der unter Einwirkung auf gegenüberliegende Ausnehmungen 16 fest angezogen wird, so daß die Platte 10 zwischen der Unterlegscheibe 14 und diesem Ring fest eingespannt wird.

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Der Ring 15 erweitert sich unten in einen konischen Teil 17, der sich in einen zylindrischen Abschnitt mit senkrecht zur Stangenachse verlaufender Endfläche verlängert, die in der Mitte mit einer Vertiefung 20 unter Bildung einer ebenen Ringfläche versehen ist.

Ein Flansch 21 besitzt axial eine sich vertikal nach oben erstreckende zylindrische Wand 22, deren innerer Durchmesser, zumindest in der Nähe der ebenen Grundfläche, gleich dem Durchmesser des zylindrischen Abschnitts 18 ist, so daß der erweiterte Teil des Ringes spielfrei aufgenommen wird. Eine ebene Bodenfläche 19' setzt sich auf die Endfläche 19, so daß die koaxiale Lage des Flansches 21 in Bezug auf die Stange 11 festgelegt ist.

Der Flansch wird mittels drei radial nach innen gerichteter Schrauben 23 auf dem Ring blockiert, die in die zylindrische Wand 22 geschraubt sind und mit ihrem Ende auf den konischen Teil 17 derart einwirken, daß der Flansch 21 starr am Ring 15 befestigt ist.

Aus der bisher beschriebenen Anordnung geht hervor, daß der Flansch 21 starr mit der Stange 11 verbunden und starr damit bewegbar ist.

Eine waagerechte Platte 24 bildet die obere Wand des Gerätes, die mittels Schrauben 25 am übrigen Aufbau des Gerätes befestigt ist.

Von der Platte 24 erheben sich drei darin in mit Gewinde versehenen Bohrungen 27 fest eingeschraubte Zapfen 26. Sie sind gleichmäßig auf einem Kreis angeordnet und

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gehen locker durch entsprechende Bohrungen 28 in Flansch Die Zapfen 26 tragen am oberen Ende 29 je eine Mutter 30 mit einer Gegenmutter 31. Jede der Muttern 30 stützt sich auf die Oberseite des Flansches 21 ab, so daß die Platte und demnach das Gerät 5 mittels der Zapfen 26 vom Flansch getragen wird und sich axial in Bezug auf den Flansch bewegen kann, und zwar dank der Möglichkeit axialer Verschiebung und Ausrichtung der Zapfen 26 in den weiten Bohrungen 28 des Flansches selbst.

Um jeden Zapfen 26 ist jeweils eine Schraubenfeder 32 gewickelt, die zwischen dem Flansch 21 und der Platte 24 liegt. Die Feder 32 ruht unter Zwischenschaltung eines ringförmigen Kragens 33 einerseits auf dem Flansch 21 und andererseits auf der Platte 24 über einem Boden 35 eines Tellers 34, wobei der Boden 35 flach auf der Scheibe 24 ruht.

Die Federn 32 halten somit die Platte 24 in einem Abstand vom Flansch 21.

Bei der Montage oder der Justierung wirkt man auf die Muttern 30 und 31 der drei Zapfen derart ein, daß eine Zentrierung unter Anordnung der Achse des Gerätes koaxial oder parallel zur Achse der Stange 11 erfolgt, sowie eine Vorspannung der Federn 32. Die Vorspannung der Federn dient dazu, unter begrenzten Beanspruchungen ein Schwingen des Gerätes in Bezug auf den Flansch 21 zu vermeiden. Die Vorspannung ist derart, daß die Summe der von den drei Federn 32 gelieferten Kräfte bei einem Bruchteil der aufgebrachten Kraft liegt« Beträgt z. B. die aufgebrachte Kraft 150 lcp, so kann die Gesamtvorspannung der Federn vorzugsweise zwischen 20 und 30 kp liegen.

Wie aus obigem hervorgeht, bildet der Flansch 21 einen starren Teil des Gelenkes; die Zapfen 26 bilden die Teile

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zur Aufhängung und zur Führung des Gerätes; die Muttern bilden eingestellt und durch die Gegenmuttern 31 festgespannt die Anschläge, welche eine eindeutige Lage der Achse des Gerätes in Bezug auf die Achse der Stange 11 bestimmen, während die Federn 32 die elastischen, zur Rückführung des Gerätes in die erwähnte eindeutige Lage geeigneten Teile bilden.

Bei dem in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Zapfen 26 auf einem koaxial zur Stange 11 angeordneten Kreis verkeilt, so daß das Gerät ebenfalls koaxial angeordnet ist. Es ist jedoch auch vorgesehen, daß die Achse des Gerätes in Bezug auf die Achse der Stange 11 verschoben ist. In diesem Falle ist der Flansch 21 auf einer Seite verlängert, der in der Regel dem tragenden Aufbau gegenüberliegt und ist dort mit den Bohrungen 28 versehen, durch welche die Zapfen 26 derart gehen, daß sie die Platte 24 des Gerätes in der vorgesehenen Stellung tragen.

Es ist auch vorgesehen, daß anstelle der Zapfen 26 und der Muttern 30 die das Gerät tragenden Teile und die Anschläge, welche die eindeutige Lage des Gerätes selbst bestimmen, anders gebaut sind, so wie auch die elastischen Teile anstelle der Federn 32 einen anderen Aufbau haben können.

Eine Stange 36 des Gerätes, die in diesem Falle zur Aufnahme der Prüfkraft ausgebildet ist, weist eine sich nach oben öffnende, mit Gewinde versehene axiale Bohrung auf, in welche ein mit Gewinde versehener Schaft 37 eingeschraubt ist, dessen äußeres Ende in einen derart ausgebildeten Kopf 38 endet, daß er sowohl am Ende als auch seitlich konvex gekrümmte Oberflächen aufweist. Der Schaft 37 ist bis zum Anschlag einer ringförmigen Schulter 39 am Ende der Stange 36 fest eingeschraubt.

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Der Kopf 38 sitzt in einem zylindrischen Sitz 40 mit ebener Grundfläche des Flansches 21, -wobei der Durchmesser dieses zylindrischen Sitzes 40 zum größten Durchmesser der seitlichen, gekrümmten Oberfläche des Kopfes 38 passend ausgebildet ist.

In der von den Muttern 30 eindeutig bestimmten Lage wird der Kopf 38 aufgrund des durch die Federn 32 ausgeübten Drucks in einem Abstand vom Boden des Sitzes 40 gehalten.

Der Kopf 38 und der Sitz 40 bilden ein Gelenk, das die Funktion hat, während der Messung die aufgebrachte Kraft von der Stange 11 auf das Gerät zu übertragen, eine axiale Verlagerung zwischen Kopf und Sitz 40, und eine freie Schrägstellung des Gerätes in Bezug auf die Achse der Stange 11 zu gestatten.

Diese drei Funktionen ergeben sich aus der Arbeitsweise der den Gegenstand der Erfindung bildenden Verbindung.

Anfänglich hält die Verbindung, dank der Rückführung durch die Federn und dem von den Muttern 30 gebildeten Anschlag, die oben erwähnte eindeutige Lage des Gerätes aufrecht, und in dieser Lage wird der Kopf des Gelenkes in einem Abstand vom Boden des Sitzes gehalten. Bei der Messung wird der Zylinder 2 betätigt, welcher die Stange 11 nach unten drückt. Mit der Stange bewegt sich das aus der Verbindung und dem Gerät gebildete Ganze abwärts. Während dieser Abwärtsbewegung gelangt das Ende 7 des Eindringkörpers mit dem zu prüfenden Stück in Berührung und geht bei

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weiterer Abwärtsbewegung zurück, bis die Bezugsfläche 7' mit der Probe in Berührung gelangt, so daß sich die Prüfvorkraft des Gerätes einstellt.

Während sich die Prüfvorkraft einstellt, erfolgt, falls sie einen höheren Wert hat als der Gesamtdruck der Federn 32, ein Zusammendrücken derselben. Wenn aber die Prüfvorkraft geringer ist als der Gesamtdruck der Federn, werden sie erst zusammengedrückt, nachdem die Bezugsfläche auf das zu prüfende Stück aufzuliegen kommt, und zwar während der weiteren Abwärtsbewegung der Stange 11.

Im einen und im anderen Fall, unabhängig davon in welcher Weise der Gesamtdruck der Federn 32 übertroffen wird, werden durch den Flansch 21 diese Federn mit sich daraus ergebender. Abwärtsbewegung des Flansches und Loslösung der Muttern 30 von der Oberfläche derselben zusammengedrückt, wodurch die Bindungen, welche die eindeutige Lage der Achse des Gerätes bestimmen, entfallen, so daß es sich frei ausrichten kann, falls exzentrisch zur Achse des Gerätes gerichtete Kräfte auftreten.

Dies erfolgt besonders dann, wenn der Boden des Sitzes 40 gegen den Kopf 38 zu drücken beginnt, so Maß die Stange 11 die gesamte aufgebrachte Kraft einwirken lassen kann, und das Ende des Eindringkörpers gegen das zu messende Stück gedrückt wird.

Diese Kraft bewirkt, wie oben erwähnt wurde, eine elastische Verformung des tragenden Teils mit dem Endstück 1 oder des das zu messende Stück tragenden Teils, wodurch exzentrische Kräfte auftreten, welche zu einer Verschiebung des Endes des Eihdringkörpers auf der Probe führen könnten. Dank des Gelenkes 38-40 werden solche exzentrischen Kräfte nicht auf das Gerät übertragen, sondern bewirken nur eine Ausrichtung der Achse desselben unter vollkommen axialer Übertragung der aufgebrachten Kraft.

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Auf diese Weise erhält man auf der Probe einen sauberen Eindruck, der ein genaues Maß liefern kann.

Zu bemerken ist, daß das Gerät 5 sowohl mit senkrecht verlaufender Achse, wie in Fig. 1 gezeigt, als auch mit schräg und insbesondere mit horizontal verlaufender Achse verwendet werden kann.

Im ersteren Falle wird das Gewicht des Gerätes vom Flansch 21 getragen und das Gewicht selbst kann es in die eindeutige Stellung bringen, auch ohne die Federn 32. In den anderen Fällen muß das Gewicht des Gerätes ausgeglichen werden, um verschiedene Belastungen der Federn 32 zu vermeiden, die es unmöglich machen wurden, das Gerät in der vorgesehenen eindeutigen Lage zu halten.

Zu diesem Zweck, angenommen gemäß Fig. 1, daß die Achse des Zylinders 2 horizontal und der tragende Teil vertikal in Richtung des gestrichelten Pfeiles angeordnet sind, ist eine teleskopische Stange 41 vorgesehen, um die eine Feder 42 gewunden ist, deren Druck das Gewicht des Gerätes ausgleichen kann, so daß die Federn 32 einen symmetrischen Druck ausüben können.

Die Stange 41 ist zwischen dem Körper des Gerätes und der Seite 1' des tragenden Teils angeordnet und stützt sich über eine kleine Kappe 43 mit einer äußeren Fläche gegen das darauf ruhende und verschiebbare Gerät ab.

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Claims

Ansprüche

1. Verbindung für die Aufhängung und die Übertragung der aufgebrachten Kraft für ein in einem tragenden Aufbau angebrachtes Härteprüfgerät, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung ein Gelenk (38-40) besitzt, über welches die aufgebrachte Kraft übertragen wird, und das eine axiale Verschiebung und eine freie Ausrichtung der Achse des Gerätes (5) in Bezug auf die Achse des die aufgebrachte Kraft liefernden Teils (2, 11) gestattet, daß Teile zur Aufhängung des Gerätes daran vorgesehen sind, Anschläge (30), welche die eindeutige Lage der Achse des Gerätes bestimmen, und elastische Teile (32), die das Gerät normalerweise in die eindeutige Lage zurückführen, wenn die aufgebrachte Kraft nicht voll einwirkt, und die eine freie Ausrichtung der Achse des Gerätes gestatten, wenn die aufgebrachte Kraft den Gesamtdruck der elastischen Teile (32) während der Messung übertrifft.

2. Verbindung nach Anspruch 1,
gekennzeichnet

durch einen senkrecht zur Achse des die aufgebrachte Last liefernden Teils (11) verlaufenden Flansch (21), der starr mit dem Teil (11) verbunden und unterhalb des tragenden Teils (1) angeordnet ist und mit dem die das Gerät (5) tragenden bzw„ aufhängenden Teile (26) und die Anschläge (30) in Verbindung stehen, wobei der Flansch (21) auch das den Druck auf die elastischen Teile (32) ausübende Teil bildet,,

3. Verbindung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die elastischen Teile (32) zwischen dem Flansch (21) und einer oberen Platte (24) des Gerätes (5) angeordnet sind.

4. Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Teile zur Aufhängung bzw. zum Tragen des Gerätes (5) aus drei parallelen Zapfen (26) bestehen, die sich von einer oberen Platte (24) des Gerätes (5) erstrecken und durch Bohrungen (28) im Flansch (21) gehen, derart, daß auf den freien Enden der Zapfen aufgeschraubte Muttern (30), die auf dem Flansch (21) ruhen, die einstellbaren Anschläge zur Bestimmung der eindeutigen Lage der Achse des Gerätes (5) bilden.

5. Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die elastischen Teile zur Rückführung der Achse des Gerätes (5) in die eindeutige Lage aus um die Zapfen (26) gewickelten Schraubenfedern (32) bestehen, die zwischen dem Flansch (21) und der oberen Platte (24) des Gerätes (5) einwirken.

6. Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Gelenk, welches die Übertragung der aufgebrachten Kraft und die freie Ausrichtung der Achse des Gerätes gestattet, aus einem Kopf (38) besteht, der sich axial vom Gerät (5) erstreckt und dessen obere und seitliche Flächen abgerundet sind, sowie aus einem zylindrischen Sitz (40), in welchen der Kopf

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genau hineingeht, wobei der zylindrische Sitz vom Flansch (21) getragen ist und eine Tiefe hat, die in der eindeutigen Lage der Achse des Gerätes einen Abstand zwischen dem Kopf (38) und dem Boden des zylindrischen Sitzes einhalte,

7. Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die tragenden bzw. aufhängenden Teile (26) und die Anschläge (30) derart angeordnet sind, daß in der von ihnen bestimmten eindeutigen Lage die Achse des Gerätes (5) mit der Achse des Teiles (2, 11) übereinstimmt, das die aufgebrachte Kraft liefert.

8. Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die tragenden bzw. aufhängenden und den Anschlag bildenden Teile derart angeordnet sind, daß die Achse des Gerätes (5) in der von ihnen bestimmten eindeutigen Lage in Bezug auf die Achse des die aufgebrachte Kraft liefernden Teiles (2, 11) parallel verschoben ist,.

9. Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß elastische Teile (42) zwischen dem tragenden Teil (1) und dem Gerät (5) angeordnet sind und quer zur Achse des Gerätes wirken, wobei sich das Gewicht desselben ausgleichen, falls es mit horizontaler oder in Bezug auf die Lotrechte geneigter Achse arbeitet.

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