DE2902248C2 - Belastungsmaschine für Langzeituntersuchungen von Prüfkörpern insbesondere Präzisionskraftaufnehmern fürgroße Kräfte - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Belastungsmaschine für Langzeituntersuchungen von Prüfkörpern, insbesondere Präzisions-Kraftaufnehmern, unter Zug- oder Druckkräften, bei der — wie von Werkstoffprüfmaschinen her bekannt — in einem aus Sockel, zwei oder mehreren Säulen und Querhaupt gebildeten Maschinenrahmen die Belastung durch ein zwischen Prüfkörper und Sockel angeordnetes Hydrauliksystem erfolgt und die Prüfkraft mit einem Kraftaufnehmer gemessen wird.

Bei Kraftmeßgeräten ist die Kenntnis des Langzeitverhaltens bezüglich ihrer Meßwertanzeige unter konstanter Kraft notwendig, wenn sie im Dauerbetrieb zur Messung genauer Kraftwerte verwendet werden und ein Ausbau zur Nachkalibrierung aus technischen Gründen nicht möglich ist, z. B. bei Behälterwaagen. Bei längerer aber konstanter Belastung kommt es im Laufe der Zeit zur einer Veränderung der Meßwertanzeige, bo was üblicherweise als Kriechen bezeichnet wird. Da dieses Kriechen der Anzeige erfahrungsgemäß in der Größenordnung einiger Promille von der angezeigten Kraft liegt, ist es erforderlich, Langzeitbelastungsversuche bei Kräften bis zu mehreren Meganewton mit der entsprechenden Genauigkeit der aufgebrachten Prüfkraft durchzuführen.

Es ist bekannt, zur Kalibrierung von Kraftmeßgeräten Präzisions-Belastungsmaschinen mit unmittelbarer oder durch hebelübersetzter Massewirkung zu verwenden. Bei größeren Kräften werden dafür — wegen der sonst unpraktikabel großen Massen — hydraulische Präzisions-Belastungsmaschinen verwendet, die mittels hydraulischer Übersetzung an Maschinen mit unmittelbarer Massewirkung angeschlossen sind. Zur Langzeituntersuchung von Präzisionskraftaufnehmern kleiner Kräfte können Belastungsmaschinen mit direkter oder hebelübersetzter Massewirkung wirtschaftlich vertretbar verwendet werden. Zur Langzeituntersuchung von Präzisionskraftaufnehmern größerer Kräfte — etwa ab 10OkN bis 5 MN und mehr — könnten theoretisch hydraulische Präzisionsbelastungsmaschinen verwendet werden.

Derartige Maschinen sind aber relativ teure Einrichtungen, da ein erheblicher konstruktiver und fertigungstechnischer Aufwand zur Vermeidung störender Kraftnebenschlüsse, insbesondere der Kolbenreibung, erforderlich ist Es werden dazu eingeschliffene KoJben-Zylindersysteme mit hochgenauem Kolbenflächenverhältnis verwendet, deren Reibung durch langsame Rotation der Zylinderbüchsen oder der Kolben vermindert wird, wobei z. B. die torsionsfreie Kraftübertragung vom rotierenden Kolben ebenfalls besonderen konstruktiven Aufwand erfordert

Eine so aufwendige und daher teure Maschine kann im allgemeinen nicht mit einem wirtschaftlich vertretbaren Aufwand über längere Zeit für die Untersuchung eines einzelnen Gerätes blockiert werden. Es fehlt eine einfache und weniger aufwendige Dauerbelastungsmaschine, die Langzeitbelastungsversuche bei großen Kräften mit vergleichbarer Präzision ermöglicht

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Langzeitverhalten von Prüfkörpern, insbesondere von Präzisionskraftaufnehmern für große Kräfte, mittels transportabler Vergleichs-Kraftaufnehmer als »Kraftnormal«, im folgenden Kraftaufnehmer genannt, in einer relativ billigen hydraulischen Belastungseinrichtung zu untersuchen. Der Kraftaufnehmer soll dabei nicht dauernd unter Last stehen, sondern bei konstant bleibender Belastung des Prüfkörpers entlastet und aus der Belastungsmaschine z. B. zum Zweck der Nachkalibrierung ausgebaut werden können, so daß sein Langzeitverhalten auf die Untersuchung keinen Einfluß hat.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß innerhalb des Maschinenrahmens ein zusätzliches Hydrauliksystem sowie eine zwischen Prüfkörper und Kraftaufnehmer angeordnete Traverse vorhanden ist, die je nach Betriebszustand entweder mit dem Maschinenrahmen gekoppelt wird oder mit diesem keinerlei Berührung hat und die mittels beider Hydrauliksysteme eine vollständige Kraftflußumlenkung zur Umgehung des Kraftaufnehmers ermöglicht, so daß bei unveränderter Belastung des Prüfkörpers der Kraftaufnehmer sowohl entlastet und ausgebaut (Langzeitbetrieb) als auch wieder eingebaut und durch Rücknahme der Kraftflußumlenkung belastet werden kann (Meßbetrieb).

Zur Gewinnung gewünschter Meßpunkte für die Langzeitcharakteristik des Prüfkörpers wird jeweils in den Meßbetrieb umgeschaltet und dabei ein geeigneter Kraftaufnehmer in den Kraftfluß eingeschaltet, nach dessen Anzeige die Prüfkraft eingestellt bzw. kontrolliert wird. Damit diese Prüfkraft definiert auf den Prüfkörper einwirken kann, darf kein störender Kraftnebenfluß vorhanden sein. Nach erfolgter Kraft-

einstellung und Erfassung der Prüfkörperanzeige wird auf Langzeitbetrieb zurückgeschaltet, in dem unter Beibehaltung der Prüfkörperbelastung der Kraftaufnehmer wieder vollständig entlastet wird. Diese Maßnahme ist wichtig, weil nur so das Langzeitverhaiten des Kraftaufnehmers, das in der Regel von gleicher Größenordnung wie das des Prüfkörpers ist, ohne Bedeutung bleibt.

Die zum Übergang vom Meßbetrieb in den Langzeitbetrieb erforderliche Kraftflußumlenkung zur Umgehung des Kraftaufnehmers erfolgt mit Hilfe beider Hydrauliksysteme sowie einer zwischen Prüfkörper und Kraftaufnehmer angeordneten Traverse dadurch, daß ein Kraftnebenschluß über die Traverse durch Wirksamwerden von Abstützungen am Maschinenrahmen aufgebaut wird.

Während dabei das eine Hydrauliksystem die Belastung des Prüfkörpers konstant hält, dient das andere Hydrauliksystem zum stetigen, ruckfreien Aufbau des Kraftnebenschlusses zur Entlastung des Kraftaufnehmers. Dieses geschieht — je nach Konstruktion der Maschine — entweder durch kontrolliertes Entlasten des zusätzlichen Hydrauliksystems, wenn dieses in Reihe mit dem Kraftaufnehmer angeordnet ist, oder durch kontrolliertes Belasten, wenn es parallel zum Kraftaufnehmer liegt.

Im letzteren Fall liegt nach erfolgter Entlastung des Kraftaufnehmers das zusätzliche Hydrauliksystem voll im Kraftfluß. Soll es für den Langzeitbetrieb wieder entlastet werden, so muß als weiterer Schritt die jo Traverse mit dem Maschinenrahmen durch Stütz- oder Spannelemente verbunden werden, über die sich der Kraftfluß parallel zum zusätzlichen Hydrauliksystem bei dessen gleichzeitiger Entlastung schließen kann.

Der Übergang vom Meßbetrieb in den Langzeitbetrieb und umgekehrt erfordert einen gewissen Kolbenweg beider Hydrauliksysteme unter Beibehaltung der Prüfkraft Dieser ergibt sich im wesentlicher, aus der notwendigen Verschiebung der Traverse und teilweise aus deren Biegedeformation bei ihrer Abstützung am Maschinenrahmen für den Langzeitbetrieb bzw. bei ihrer Biegeentlastung für den Meßbetrieb.

Die Hydrauiiksysteme werden so gesteuert, daß immer das »treibende« System an die mit einem Kontaktmanometer ausgerüstete Pumpenleitung angeschlossen wird und der Abfluß des »nachgebenden« anderen Systems über ein Magnetventil und ein verstellbares Drosselventil erfolgt.

Das Magnetventil wird immer dann geöffnet, wenn der vom Kontaktmanometer gemessene Pumpendruck den der gewünschten Prüfkraft entsprechenden Wert gerade überschreitet Die Kolbenflächen und damit die Drücke beider Systeme können dabei durchaus verschieden sein, da es hierbei nur darauf ankommt gleiche Kolbenwege bei gleicher Kolbenkraft zurückzulegen.

Das Nachgeben kann mit dem verstellbaren Drosselventil so eingestellt werden, daß sich die abströmende ölmenge des nachgebenden Zylinders zur zuströmenden ölmenge im treibenden Zylinder gerade wie die zugehörige Kolbenfläche des einen zu der des anderen Systems verhält Damit wird intermittierendes Nachgeben vermieden und idealer Gleichlauf beider Kolben unter konstanter Kraft erreicht Kommt z. B. für den Langzeitbetrieb die Traverse im Verlauf der Kolbenbewegung zur Anlage an den dafür vorgesehenen Stützelementen, so hört die Kolbenbewegung auf, die Pumpe wird abgeschaltet und der Kraftnebenschluß wird in dem Maße aufgebaut, wie der Druck im nachgebenden System sinkt

Durch das Zusammenwirken von Druckspeicher und dem sehr fein verstellbaren Drosselventil läßt sich die Entlastungsgeschwindigkeit auf optimale Werte reduzieren, damit die Kraftflußumlenkung feinfühlig erfolgen kann.

Über ein 5/3-Wegeventil umschaltbar können beide Hydrauliksysteme alternativ die Funktion des treibenden bzw. nachgebenden Systems — je nach gewünschter Richtung des Kolbenweges — annehmen.

Während des Langzeitbetriebs (ohne Kraftaufnehmer) wird ein möglicher Druckabfali infolge von Leckagen in der Hydraulikeinrichtung oder von Setzerscheinungen in der Maschine durch dosiertes Nachpumpen von öl ausgeglichen, so daß die Belastung des Prüfkörpers mii der in Hydraulikanlagen möglichen Regelgenauigkeit aufrechterhalten wird. Die dabei auftretenden Regelschwankungen sowie die beim Übergang zwischen Langzeit und Meßbetrieb auftretenden geringen Kraftschwankungen sind ohne Einfluß auf die im Meßbetrieb gewonnenen Meßwerte. Das Eigengewicht von oberhalb des Prüfkörpers angeordneten Teilen — im wesentlichen das Gewicht der Traverse — ist als Tara zu berücksichtigen und in der Prüfkraftanzeige kompensierbar. Je nach Prüfkörper-Nennkraft beträgt dieser Wert maximal bis zu 1 % der Prüfkraft

Bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann das zusätzliche Hydrauliksystem Teil des Maschinenrahmens sein, wobei die Maschinensäulen als Kolbenstangen ausgeführt sind. Weiter können — vor allem bei kleineren Prüfkräften — der Prüfkörper und das zusätzliche Hydrauliksystem in einem separaten Lastrahmen oder Topf untergebracht sein, in dem sich der Kraftfluß während des Langzeitbetriebes über die Traverse schließt Der Rahmen bzw. Topf kann zusammen mit Prüfkörper und Hydrauliksystem als "eschlossenes. unter Prüfkraft stehendes System aus der . '-chine entfernt werden.

Um die Möglichkeit zu haben, Prüfkörper mit Zugoder Druckkraft zu belasten, können entweder die Hydrauliksysteme aus doppeltwirkenden Zylindern bestehen oder es können Kraftumlenkgehänge vorgesehen werden.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß mit einer relativ einfachen und billigen Konstruktion unter Verwendung einfacher Hydraulikzylinder, deren Reibung die Messung nicht beeinflussen, Langzeituntersuchungen an Präzisionskraftaufnehmern für große Kräfte durchgeführt werden können. Hierbei kann durch einen transportablen Kraftaufnehmer eine stufenlose Prüfkraftvorgabe hei verschiedenen Prüfkörpern verwirklicht werden, was gegenüber Maschinen mit Gewichtsbelastung, die fest vorgegebene Kraftstufen haben, ebenfalls von Vorteil ist

Ein weiterer Vorteil Hegt darin, daß das Langzeitverhaiten des zum Vergleich verwendeten Kraftaufnehmers nicht von Bedeutung ist. Der Kraftaufnehmer wird jeweils nur kurzzeitig im Meßbetrieb benötigt und kann zwischenzeitlich anderweitig eingesetzt werden. Er kann vor jeder Messung in einer Präzisionsbelastungsmaschine mit kleinstmöglichem Fehler nachkalibriert werden und bietet so den Vorteil, die Langzeitversuchsmeßwerte mit höchstmöglicher Präzision zu gewinnen.

Die Erfindung wird anhand von 6 Figuren, die Einzelheiten verschiedener Ausführungsformen darstel-

len, näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Vorderansicht der Belastungsmaschine mit Reihenanordnung des zusätzlichen Hydrauliksystems, teilweise im Schnitt, mit Hydraulikschaltung,

F i g. 2 eine Vorderansicht mit Parallelanordnung des zusätzlichen Hydrauliksystems, teilweise im Schnitt.

F i g. 3 eine Vorderansicht mit Parallelanordnung des zusätzlichen Hydrauliksystems und Ausführung der Säulen als Kolbenstangen, teilweise im Schnitt,

Fig. 4 eine Vorderansicht mit Reihenanordnung des zusätzlichen Hydrauliksystems im Lasttopf, teilweise im Schnitt,

F i g. 5 eine Vorderansicht mit Reihenanordnung des zusätzlichen Hydrauliksystems und Umlenkgehänge für den Prüfkörper, teilweise im Schnitt und

F i g. 6 eine teilweise Vorderansicht mit Reihenanordnung des zusätzlichen Hydrauliksystems sowie Anordnung von Richthülse und Zentrierhilfen für die Säulen, teilweise im Schnitt.

F i g. 1 zeigt eine Belastungsmaschine 10 mit Hydraulikschaltung, bei der in einem aus dem Sockel 12, den Gewindesäulen 14 und dem Querhaupt 16 gebildeten Maschinenrahmen die Belastung durch das Hydrauliksystem 26 erfolgt und die Prüfkraft nach der Anzeige des Kraftaufnehmers 22 eingestellt wird. Zwischen dem Kraftaufnehmer 22 und dem Prüfkörper 20 befindet sich die Traverse 24 und das zusätzliche Hydrauliksystem 18. Die Maschine ist im Meßbetrieb dargestellt. Die Traverse 24 hat dabei keine Berührung mit dem Maschinenrahmen. Um in den Langzeitbetrieb übergehen zu können, wird das 5/3-Wegeventil 66 so geschaltet, daß das Hydrauliksystem 26 an die Pumpenleitung 70 angeschlossen wird. Gleichzeitig wird das Hydrauliksystem 18 über das einstellbare Drosselventil 62 und Magnetventil 64 an die Rücklaufieitung 72 zum Tank 74 angeschlossen. An der Pumpenleitung 70 befindet sich das Kontaktmanometer 68, dessen Schaltkontakt auf einen Wert dicht oberhalb des der Prüfkraft entsprechenden Druckes eingestellt ist. Dieser Kontakt ist über die elektrische Leitung 76 mit dem Umschaltkontakt 78 verbunden, der entsprechend der Stellung des 5/3-Wegeventils 66 jeweils das mit der Rücklaufieitung 72 verbundene Magnetventil 64 mit dem Kontaktmanometer 68 verbindet. (Das 5/3-Wegeventil 66 ist in der Nullstellung dargestellt, die beim Übergang vom MeB- zum Langzeitbetrieb und umgekehrt durchlaufen wird. Der Umschaltkontakt 78 befindet sich daher ebenfalls in neutraler Stellung.)

Bei Förderung der Pumpe 80 in das Hydrauliksystem 26 erhöht sich der Öldruck bis zum Ansprechen des Kontaktmanometers 68, wodurch das Magnetventil 64 den Abfluß des Hydrauliksystems 18 über das Drosselventil 62 in die Rückiaufleitüng 72 zum Tank 74 freigibt Das Drosselventil 62 wird so eingestellt daß die Menge des aus 18 abströmenden Öls der in 26 einströmenden ölmenge entspricht, so daß eine kontinuierliche Kolbenbewegung beider Hydrauliksysteme 18, 26 erfolgt, wobei der zwischen ihnen befindliche Prüfkörper 20 und die Traverse 24 unter konstanter Prüfkraft mitbewegt werden, bis die Traverse 24 an den Stützflächen 34 der Muttern 36 anliegt

Durch nicht dargestellte Berührungskontakte an der Traverse 24 oder durch Grenzwertschalter in der Anzeigeelektronik des Prüfkörpers 20 wird die Pumpe ausgeschaltet Der Öldruck im zusätzlichen Hydrauliksystem 18 wird auf Null abgebaut, da der Abfluß geöffnet bleibt Das Speichervolumen im Druckspeicher 82 ermöglicht in Verbindung mit dem sehr fein verstellbaren Drosselventil 62 eine Einstellung der Entlastungsgeschwindigkeit im Hydrauliksystem 18, so daß die Kraftflußumlenkung tehr feinfühlig erfolgen kann. In dem Maße, wie der Druck abgebaut wird, baut sich der Kraftnebenschluß über die Stützfläche 34 zwischen Traverse 24 und Stützelement 36 auf. Der Kraftaufnehmer 22 wird dabei vollständig entlastet und kann ausgebaut werden, während die Prüfkraft für den Prüfkörper 20 konstant bleibt und während des Langzeitbelriebs konstant gehalten wird. Soll wieder in den Meßbetrieb übergegangen werden, wird nach Wiedereinbau des Kraftaufnehmers 22 das 5/3-Wegeventil 66 so geschaltet, daß das zusätzliche Hydrauliksystem 18 an die Pumpenleitung 70 angeschlossen wird. Das Hydrauliksystem 26 wird dabei über die Rücklaufleitung 72 mit dem Tank 74 verbunden. Bei Förderung der Pumpe 80 in das Hydrauliksystem 18 wird zunächst der Druck von Null bis zu dem der Prüfkraft entsprechenden Wert aufgebaut. Dabei werden die Stützflächen 34 im gleichen Maße entlastet, wie der Kraftaufnehmer 22 wieder die Prüfkraft übernimmt. Bei weiterer Pumpenförderung spricht das Kontaktmanometer 68 an und der ölabfluß des Hydrauliksystems 26 wird vom Magnetventil 64 über das Drosselventil 62 freigegeben. Durch gleichmäßiges Weiterfördern von öl in das Hydrauliksystem 18 schiebt dieses die Traverse 24, den Prüfkörper 20 und den Kolben des Hydrauliksystems 26 zurück, bis die Traverse 24 keine Berührung mehr mit den Stützelementen 36 hat und somit keinerlei Kraftnebenschluß mehr vorhanden ist. Durch Abschalten der Pumpe 80 und Schließen des Magnetventils 64 mit Hilfe eines nicht dargestellten Schalters wird die Kolbenbewegung beendet. Die Maschine befindet sich jetzt wieder im Meßbetrieb. Durch feinfühliges Abiassen von öl aus dem Hydrauliksystem 26 oder durch entsprechend fein dosiertes Fördern in das Hydrauliksystem 18 kann nach Anzeige des Kraftaufnehmers 22 die gewünschte Prüfkraft sehr genau eingestellt werden. Die dieser Prüfkraft entsprechende Anzeige des Prüfkörpers 20 kann jetzt als Meßpunkt der Langzeitcharakteristik registriert werden.

F i g. 2 zeigt eine andere Ausführungsform der Belastungsmaschine, bei der das zusätzliche Hydrauliksystem 18 aus zwei Zylindern besteht, die parallel zum Kraftaufnehmer 22 und symmetrisch zur Maschinenachse angeordnet sind.

Die zugehörige, nicht dargestellte Hydraulikeinrichtung entspricht der in F i g. 1 gezeichneten.

Die Maschine ist im Meßbetrieb dargestellt

Beim Übergang zum Langzeitbetrieb erfolgt der zur Entlastung des Kraftaufnehmers 22 erforderliche

system 18. In dem Maße, wie der Druck im Hydrauliksystem 18 steigt, wird der Kraftaufnehmer 22 entlastet Bei Erreichen des am Kontaktmanometer 68 eingestellten Druckwertes, der der Prüfkraft entspricht, ist der Kraftaufnehmer 22 vollständig entlastet, und das Magnetventil 64 gibt den Abfluß aus dem Hydrauliksystem 26 frei. Damit beginnt eine gleichartige Kolbenbewegung wie bei F i g. 1 beschrieben, jedoch in umgekehrter Richtung, die nach Freiwerden des Kraftaufnehmers 22 beendet wird. Nach Ausbau des Kraftaufnehmers 22 kann dieser Zustand mit unter Last stehendem Hydrauliksystem 18 für den Langzeitbetrieb beibehalten werden. Nach Umschalten des 5/3-Wegeventils kann aber das Hydrauliksystem 18 durch erneute Kolbenbewegung in umgekehrter Richtung dadurch

entlastet werden, daß die Traverse 24 gegen die Stützelement 36 gefahren wird und so eine Kraftflußumlenkung unter Umgehung des Hydrauliksystems 18 zustandekommt. Der Langzeitbetrieb erfolgt nun wie bei F i g. 1 beschrieben.

F i g. 3 zeigt eine Variante der in F i g. 2 dargestellten Maschine im Meßbetrieb, bei der das zusätzliche Hydrauliksystem 18 auch parallel zum Kraftaufnehir.c,-22 angeordnet ist, wobei jedoch die Maschinensäulen 14 als Kolbenstangen ausgebildet sind. Die Entlastung, der Aus- und Einbau sowie die Wiederbelastung des Kraftaufnehmers 22 erfolgen in ähnlicher Weise wie bei Fig. 2 beschrieben. Der Kraftnebenschluß und die Abwärtsbewegung der Traverse 24 erfolgt hierbei durch den Zylinder des Hydrauliksystems 18 über die an seinem Bund befindliche Stützfläche 34. Nach Ausbau des Kraftaufnehmers 22 kann für den Langzeitbetrieb das Hydrauliksystem 18 entweder unter Druck belassen werden oder nach Klemmung der hydraulischen Spannhülsen 46 an den Säulen 14 vollständig entlastet werden, ohne daß es hierfür einer Rückverschiebung der Traverse 24 bedarf. Der Zylinder übernimmt hierbei die Funktion eines mit der Säule fest verbundenen Stützelements.

F i g. 4 zeigt eine Abwandlung der Belastungsmaschine, bei der das zusätzliche Hydrauliksystem 18 zusammen mit dem Prüfkörper 20 und der Traverse 24 in einem LasKopf 32 untergebracht ist. Im dargestellten Meßbetrieb ist der Kolben des Hydrauliksystems 18 soweit eingefahren, daß die kreisplattenförmige Traverse 24 keine Berührung mit dem Lasttopf 32 hat. Die Einstel'ung der Prüfkraft erfolgt nach Anzeige des Kraftaufnehmers 22.

Zur hydraulischen Steuerung der Maschine dient eine gleiche Hydraulikeiniichtung wie in Fig. 1 dargestellt. Zum Übergang vom Meß- in den Langzeitbetrieb wird das Hydrauliksystem 18 an die Pumpenleitung 70 und das Hydrauliksystem 26 an die Rückflußleitung 72 gelegt. Durch Ölförderung in 18 bei gleichzeitigem Ablaß aus 26 wird der Lasttopf 32 abwärts bewegt, bis die Stützfläche 34 des als Gewindering ausgebildeten Stützclcmcnts 36 die Traverse 24 berührt. Weiterer ölablaß aus 26 bewirkt jetzt Druckabfall in 26 und damit Entlastung des Kraftaufnehmers 22. Gleichzeitig wird die vom Hydrauliksystem 18 aufrechterhaltene Prüfkraft von der Traverse 24 in den Lasttopf 32 umgelenkt.

Nach vollständiger Entlastung des Kraftaufnehmers 22 und Absenken des Kolbens von 26 kann der Lasttopf 32 mit den in ihm enthaltenen Teilen 18, 20, 24 als geschlossenes, unter P^üfkraft stehendes System für den Langzeitbetrieb aus der Belastungsmaschine entfernt werden.

F i g. 5 zeigt eine Abwandlung der in F i g. I tiargestellten Maschine im Meßbetrieb, bei der beide Kolben der Hydrauliksysteme 18 und 26 an der Traverse 24 beidseitig befestigt sind oder mit dieser aus einem Stück bestehen und bei der der Prüfkörper 20 ein Zugkraftaufnehmer ist, dessen Belastung über ein Umlenkgehänge erfolgt. Die Vorgänge beim Übergang vom Meß- zum Langzeitbetrieb und umgekehrt entsprechen denen, die zu F i g. 1 beschrieben wurden.

F i g. 6 zeigt als konstruktives Detail die Elemente zur Zentrierung der Säule 14 in der Bohrung 54 in Traverse 24 und Sockel 12 sowie zur rechtwinkligen Ausrichtung der Säule 14 zur Oberseite 40 des Sockels 12.

Zur rechtwinkligen Ausrichtung der Säule 14 trägt diese eine auf ihr axial arretierbare Richthülse 42, die sie eng umschließt und einen breiten Flansch 44 aufweist, dessen dem Sockel 12 zugewandte Planfläche rechtwinkelig zur Säulenachse ist.

Bei der Montage wird das Säulenende in die Bohrung 54 des Sockels 12 eingeführt, bis der Flansch 44 auf der Oberseite 40 aufliegt. Auf der Unterseite des Sockeis 12 befindet sich ein kalottenförmiger Zentrierring 50, der mit seinem zylindrischen Ansatz 52 in der Bohrung 54 zentriert ist. Die auf die Säule 14 geschraubte kugelschalenförmige Mutter 36 verspannt den Zentrierring 50 und den Sockel 12 gegen die Richthülse 42, wobei die Achse der Säule 14 zur Achse der Bohrung 54 mittels der Kalottenfläche 34 zur Deckung gebracht wird.

Zur Zentrierung der Durchgangsbohrung 54 in der Traverse 24 zur Achse der Säule 14 befindet sich auf der Oberseite der Traverse 24 ein weiterer Zentrierring 50. Die darüber befindliche, auf die Säule 14 geschraubte kugelschalenförmige Mutter 36 übernimmt hier die Funktion des Stützelements für die Traverse 24 zur Kraftflußumlenkung für den Langzeitbetrieb. Der Kugelmittelpunkt 56 des Zentrierrings 50 befindet sich auf der Achse der Bohrung 54. Der Kugelmittelpunkt 58 des Stützelements 36 befindet sich auf der Achse der Säule 14. Beim Wirksamwerden der Abstützung der Traverse 24 zentriert sich der Zentrierring 50 in der kugelschalenförmigen Stützfläche 34 des Stützelements 36. Dabei werden beide Kugelmittelpunkte 56 und 58 und damit beide Achsen zur Deckung gebracht. Der Kugelmittelpunkt 58 des Zentrierrings 50 befindet sich vorzugsweise auf halber Länge der Bohrung 54.

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

Claims (19)

Patentansprüche:

1. Belastungsmaschine für Langzeituntersuchungen von Prüfkörpern, insbesondere Präzisions-Kraftaufhehmem, unter Zug- oder Druckkräften, bei der — wie von Werkstoffprüfmaschinen her bekannt — in einem aus Sockel, zwei oder mehreren Säulen und Querhaupt gebildeten Maschinenrahmen die Belastung durch ein zwischen Prüfkörper und Sockel angeordnetes Hydrauliksystem erfolgt und die Prüfkraft mit einem Kraftaufnehmer gemessen wird, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Maschinenrahmens ein zusätzliches Hydrauliksystem (18) sowie eine zwischen Prüfkörper (20) und Kraftaufnehmer (22) angeordnete Traverse (24) vorhanden ist, die je nach Betriebszustand entweder mit dem Maschinenrahmen gekoppelt wird oder mit diesem keinerlei Berührung hat und die mittels beider Hydrauliksysteme (18, 26) eine vollständige KraftfluBumlenkung zur Umgehung des Kraftaufnehmers (22) ermöglicht, so daß bei unveränderter Belastung des Prüfkörpers (20) der Kraftaufnehmer (22) sowohl entlastet und ausgebaut (Langzeitbetrieb) als auch wieder eingebaut und durch Rücknahme der Kraftumlenkung belastet werden kann (Meßbetrieb).

2. Belastungsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zusätzliche Hydrauliksystem (18) auf der Kraftaufnehmerseite (28) der Traverse (24) mit dem Kraftaufnehmer (22) kraftflußmäßig in Reihe angeordnet ist

3. Belastungsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zusätzliche Hydrauliksystem (18) aus zwei oder mehreren Zylindern besteht, die symmetrisch und parallel zur Maschinenachse zwischen Traverse (24) und Querhaupt (16) oder Sockel (12) angeordnet sind, aber nur zur Kraftflußumlenkung eine kraftübertragende Verbindung zwischen Traverse (24) und Querhaupt (16) oder Sockel (12) herstellen, wobei sie zu dem Kraftaufnehmer (22) kraftflußmäßig parallel wirksam werden.

4. Belastungsmaschine nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß das zusätzliche Hydrauliksystem (18) Teil des Maschinenrahmens ist, wobei die Maschinensäulen (14) als Kolbenstangen ausgeführt sind.

5. Belastungsmaschine nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Maschinenrahmens ein separater Rahmen bzw. Topf (32) vorhanden ist, der den Prüfkörper (20) und das zusätzliche Hydrauliksystem (18) soweit umschließt, daß der Kraftfluß für den Langzeitbetrieb vollständig in ihm umgeleitet werden kann und er zusammen mit der ihn abschließenden Traverse (24) als geschlossenes, unter Prüfkraft stehendes System aus der Belastungsmaschine (10) entfernt werden kann.

6. Belastungsmaschine nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kopplung der Traverse (24) mit dem Maschinenrahmen oder separaten Rahmen bzw. Topf (32) durch Abstützung mittels Formschluß über Stützflächen (34) erfolgt, die Teil des Rahmens bzw. Topfes selbst oder Teil besonderer Stützelemente (36) wie « Muttern, Distanzhülsen, Spannelemente oder Hydraulikzylinder sind, die mit dem Rahmen bzw. Topf verbunden sind.

7. Belastungsmaschine nach Anspruch 1 und mindestens einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das zusätzliche Hydrauliksystem (18) selbst Stützelement für die Traverse (24) ist

8. Belastungsmaschine nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kopplung der Traverse (24) mit dem Maschinenrahmen oder separaten Rahmen bzw. Topf (32) durch Arretierung mittels Kraftschluß über Klemmverbindungen erfolgt, deren mechanische oder hydraulische Spannelemente entweder Bestandteil der Traverse (24) oder des Maschinenrahmens bzw. Topfes (32) sind.

9. Belastungsmaschine nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Prüfkörpepjeite (30) der Traverse (24) das Hydrauliksystem (26) zwischen Prüfkörper (20) und Traverse (24) angeordnet ist

ία Belastungsmaschine nach Anspruch 1 und 2 und mindestens einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet daß auf der Kraftaufnehmerseite (28) der Traverse (24) das zusätzliche Hydrauliksystem (18) zwischen Kraftaufnehmer (22) und Traverse (24) angeordnet ist

11. Belastungsmaschine nach Anspruch 1 und 2 und mindestens einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet daß auf der Kraftaufnehmerseite (28) der Traverse (24) das zusätzliche Hydrauliksystem (18) zwischen Kraftaufnehmer (22) und Querhaupt (16) angeordnet ist

12. Belastungsmaschine nach Anspruch 1 und 2 und mindestens einem der Ansprüche 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Zylinder der beiden Hydrauliksysteme (18, 26) an der Traverse (24) beidseitig befestigt sind oder mit dieser aus einem Stück bestehen.

13. Belastungsmaschine nach Anspruch 1 und 2 und mindestens einem der Ansprüche 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet daß die Zylinder der beiden Hydrauliksysteme (18, 26) an der Traverse (24) beidseitig befestigt sind oder mit dieser aus einem Stück bestehen.

14. Belastungsmaschine nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet daß die Hydrauliksysteme (18, 26) doppeltwirkend sind.

15. Belastungsmaschine nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Hydrauliksysteme (18, 26) einfachwirkend sind und mittels Kraftumlenkgehängen (38) je nach Art des Kraftaufnehmers (22) und der gewünschten Beanspruchungsart für den Prüfkörper (20) entweder Zug- oder Druckbelastung ermöglichen.

16. Belastungsmaschine nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß zur rechtwinkligen Ausrichtung der Säulen (14) zur Oberseite (40) des Sockels (12) jede Säule eine auf ihr axial arretierbare Richthülse (42) trägt, die einen breiten Flansch (44) aufweist, dessen Planfläche rechtwinklig zur Säulenachse ist und auf der Sockelfläche (40) aufliegt.

17. Belastungsmaschine nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Zentrierung einer jeden Durchgangsbohrung (54) für die Säulen (14) in Traverse (24), Querhaupt (16) und Sockel (12) zur entsprechenden Säulenachse mittels einer StützelementDaarune

erfolgt, die aus einem kugelschalenförmigen, an der Säule (14) befestigten Stützelement (36) (z. B. Mutter auf Säulengewinde) einerseits und aus einem auf der Planfläche von Traverse (24), Scckel (12) oder Querhaupt (16) aufliegenden, kalottenförmigen Zentrierring (50) andererseits besteht, der mit einem zylindrischen Ansatz (52) in der Bohrung (54) zentriert ist, wobei der Kugelmittelpunkt (56) des Zentrierrings (50) auf der Bohrungsachse und der Kugelmittelpunkt (58) des Stützelements (36) auf der ι ο Säulenachse liegt und der Kugelradius des Zentrierrings (50) mit dem des Stützelements (36) übereinstimmt.

18. Belastungsmaschine nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der Hydrauliksysteme (18, 26) mit einem Rückschlagventil (60) und einer dazu parallel liegenden Reihenschaltung, bestehend aus verstellbarem Drosselventil (62) und Magnetventil (64), versehen ist und alternativ über ein 5/3-Wegeventil (66) an die mit einem Kontaktmanometer (68) ausgestattete Pumpeiileitung (70) angeschlossen werden kann, wobei jeweils in diesem Hydrauliksystem der ölzufluß über das Rückschlagventil (60) und gleichzeitig in dem anderen System der ölrückfluß über das Drosselventil (62) und das Magnetventil (64) erfolgt, das jeweils vom Kontaktmanometer (68) in der Pumpenleitung (70) gesteuert wird, so daß eine Verschiebung der gesamten zwischen den beiden Hydrauliksystemen befindlichen Anordnung unter Aufrechterhalten der Prüfkraft ermöglicht wird.

19. Belastungsmaschine nach Anspruch 1, 4 und mindestens einem der Ansprüche 5 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß das zusätzliche Hydrauliksystern (18) mit hydraulischen Spannhülsen (46) ausgestattet ist, mit denen eine Arretierung des Zylinders an der Säule (14) durch ein eigenes Hydraulikaggregat (48) ermöglicht wird.

40