DE3142051A1 - "vorrichtung zur ermittlung des kraft/weg-diagramms von elastischen koerpern" - Google Patents

"vorrichtung zur ermittlung des kraft/weg-diagramms von elastischen koerpern"

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DE3142051A1 DE19813142051 DE3142051A DE3142051A1 DE 3142051 A1 DE3142051 A1 DE 3142051A1 DE 19813142051 DE19813142051 DE 19813142051 DE 3142051 A DE3142051 A DE 3142051A DE 3142051 A1 DE3142051 A1 DE 3142051A1
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Description

METZELER KAUTSCHUK GmbH i München, 22.10.1981 München Unser Zeichen: MK 313 P
PAT/Lo./ma
Vorrichtung zur Ermittlung des Kraft/Weg-Diagramms von elastischen Körpern
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Ermittlung des Kraft/Weg'-Diagramms von elastischen Körpern der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung.
Zur statischen Prüfung von Gummi-Körpern oder Gummi/Metallteilen werden Standardprüfmaschinen eingesetzt, die jeweils an einem einzelnen Gummikörper das Kraft/Weg-Diagramm ermitteln und dabei feststellen, ob dieser Körper innerhalb des vorgegebenen Toleranzbereiches liegt.
Diese Standard-Prüfmaschinen enthalten in aller Regel eine Kraftmeßdose und ein Wegmeßsystem, so daß eine solche Prüfmaschine sehr kostspielig ist und deshalb im allgemeinen nur wenige Prüfmaschinen zur Verfugung stehen. Dies bedeutet wiederum, daß bei laufender Fertigung nur Stichproben des Kraft/Weg-Diagramms gemacht werden können, die vollständige Kontrolle über die gesamte Produktion also aus Kostengründen nicht möglich ist.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Ermittlung des Kraft/Weg-Diagramms von elastischen Körpern, insbesondere Gummiteilen, der angegebenen Gattung zu schaffen, bei der die oben erwähnten Nachteile nicht auftreten.
Insbesondere soll eine Vorrichtung vorgeschlagen werden,
die trotz des einfachen und damit kostengünstigen Aufbaus die gleichzeitige überprüfung mehrerer elastischer Körper ermöglicht.
Dies wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale erreicht.
Zweckmäßige Ausführungsformen sind in den ünteranSprüchen zusammengestellt.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile beruhen insbesondere darauf, daß auf jeden einzelnen elastischen Körper durch Traversenverschiebung über eine Stahlfeder eine Kraft aufgebracht wird. Durch Messung des lAbstandes zwischen dem Körper und der Traverse kann sowohl die Einfederung des elastischen Körpers als auch die Kraft ermittelt werden, die auf den Körper wirkt. Damit erhält man also aus einer Wegmessung die Federkonstante des elastischen Körpers und damit sein Kraft/Weg-Diagramm. Wesentlich ist hierbei, daß keine.eigene Kraftmessung erforderlich ist, also die im allgemeinen kostpielige Kraftmeßdose entfallen kann. Außerdem können mehrere elastische Körper gleichzeitig geprüft werden, so daß nun auch die vollständige Kontrolle der gesamten Produktion möglieh wird.
Zweckmäßigerweise werden die zu untersuchenden elastischen Körper in eine Prüfschiene eingelegt, so daß dann jeweils mehrere Körper automatisch unter die Traverse und in die Prüfstellung gebracht werden können. Nach der Prüfung werden dann diese elastischen Körper ausgeschoben und durch die nächste, zu prüfende Folge von elastischen Körpern ersetzt. Dabei entspricht selbstverständlich die Zahl der eingeschobenen elastischen Körper der Zahl der zur Verfü-
3U2051
z -
gung stehenden Meßplätze unter der Traverse.
Bei einer rechnergesteuerten Prüfmaschine könnnen elastische Körper, die außerhalb des Toleranzbereiches liegen, durch Blockierung der Prüfmaschine bzw. der Vorschubeinrichtung und entsprechende optische Anzeige der außerhalb der Toleranz liegenden Körper aussortiert werden.
In einer einzigen Schicht können mit einer solchen Vorrichtung schätzungsweise zwanzigmal soviel elastische Körper geprüft werden wie mit den bisher üblichen Standard-Prüfmaschinen.
Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beiliegenden, schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen
Fig. 1 eine Gesamtansicht der Vorrichtung
mit mehreren Meßplätzen, und 20
Fig. 2 im vergrößerten Maßstab eine Ansicht eines einzigen Meßplatzes.
Die insgesamt durch das Bezugszeichen 10 angedeutete Vorrichtung zur Ermittlung des Kraft/Weg-Diagramms mehrerer elastischer Körper, beispielsweise Gummi-Körper oder des Gummi-Teils von Gummi/Metallteilen,weist eine Basis 16 auf, auf der eine Prüfschiene 18 für die Aufnahme der zu prüfenden elastischen Körper 20 aufliegt. Außerdem sind an der Basis 16 zwei senkrecht nach oben ragende, drehbare Spindeln 14 angebracht, die gemeinsam eine horizontale Traverse 12 tragen. Durch Drehung der Spindeln 14 kann die Traverse 12 um eine genau definierte Strecke nach oben bzw. nach unten verschoben werden.
3U205T
Auf die in der Prüfschiene 18 befindlichen elastischen Körper 20 wird eine Auflageplatte 22 aufgelegt, die jeweils über Stahl-Wendelfedern 24 mit der Unterseite der Traverse 12 verbunden ist. Außerdem ist jeder Feder 24 und damit jedem elastischen Körper 20 ein Wegmeßsystem 26 zugeordnet, das den vorliegenden Abstand zwischen der Traverse 12 und dem elastischen Körper 20 ermittelt.
Wenn angenommen wird, daß die Vorrichtung 10 insgesamt fünf Meßplätze hat und damit fünf elastische Körper 20 gleichzeitig untersucht werden können, so werden von einer in der Basis 16 vorgesehenen und nicht näher dargestellten Transportvorrichtung fünf elastische Körper 20 in die Prüfschiene eingesetzt und jeweils in die Meßlage unter die zugehörige Feder 24 gebracht. Dann werden die Auflageplatten 22 aufgelegt, so daß sich eine "Reihenschaltung" aus der Stahl-Wendelfeder 24 und dem zu prüfenden elastischen Körper 20 ergibt. Anschließend wird die Traverse 12 durch definierte Drehung der Spindeln 14 um eine bestimmte Strecke nach unten bewegt. Für jeden einzelnen Prüfling 20 wird der Abstand zwischen der Traverse 12 und dem Prüfling 20 mittels des zugehörigen Wegmeßsystems 26 ermittelt.
Aus den bekannten Größen, nämlich der Federkonstanten der Stahl-Wendelfeder 24, der Verschiebestrecke der Traverse und dem Abstand zwischen der Traverse 12 und dem elastischen, zu prüfenden Körper 20 kann die Federkonstante des elastischen Körpers 20 und damit sein Kraft/Weg-Diagramm berechnet werden, wie im folgenden unter Bezugnahme auf Fig. 2 erläutert werden soll.
In Fig. 2 ist die bekannte Strecke, um die die Traverse 12 nach unten verschoben wird, mit S, ,, die bekannte Federkonstante der Stahl-Wendelfeder 24 durch C, , , die Strecke,
bek
um die der elastische Körper 20 bei der Verschiebung der
3Η2051
Traverse 12 zusammengedrückt wird, durch S und die gesuchte Federkonstante des elastischen Körpers 20 durch C angedeutet. Das Wegmeßsystem 26 stellt den vorhandenen Abstand zwischen der Traverse 12 und dem elastischen Körper 20 fest, ermittelt also 5b ν ~ Si ·
Dabei wird von dem folgenden Gleichungssystem ausgegangen Die Federgleichung für die Stahl-Wendelfeder 24 lautet:
F1 * Cbek (Sbek - S1> i1)f Die Federgleichung für den elastischen Körper 20 lautet
F2 = Ggesx S1
ges 1
Außerdem gilt die Beziehung:
F1 = F2 (3)
Gleichsetzen von Gleichung (1) und Gleichung (2) entsprechend Gleichun
z iehung:
Gleichung (3) und Auflösung nach C führt zu folgender Be-
: σ~ς = Cbek (Sbek "5I* (4) ges Si
Die unbekannte Kompression des elastischen Körpers 20 kann man ausdrücken durch:
. S1 = Sbek - (Sbek - 3^ (5)
Das Einsetzen von S-] entsprechend Gleichung (5) im Nenner von Gleichung (4) führt schließlich zu der Beziehung:
ges
= Cbek (Sbek
bek (Sbek
In dieser Gleichung sind sowohl die Verschiebung der Traverse 12, also S, , , als auch der Abstand zwischen der Traverse 12 und elastischem Körper 20, also die Werte der Klammern (S, , - S-j) bekannt, so daß für jeden elastisehen Körper anhand der beiden Wegmessungen seine Federkonstante und damit sein Kraft/Weg-Diagramm ermittelt werden kann.
Dabei ist auch unwesentlich, ob die Stahl-Wendelfedern die gleiche Federkonstante C. , oder unterschiedliche Federkonstanten haben, da dies in der Berechnung für die einzelnen elastischen Körper 20 kompensiert werden kann.
Zweckmäßigerweise erfolgt die Ermittlung der Federkonstanten der elastischen Körper 20 in einem Rechner, der dann die Körper, deren Federkonstante C und damit deren Kraft/ Weg-Diagramm außerhalb des Toleranzbereiches liegt, durch Blockierung der Vorrichtung bzw. der Vorschubeinrichtung für die elastischen Körper 20 sowie optische Anzeige des außerhalb des Toleranzbereiches liegenden Körpers 20 aussortieren kann.

Claims (6)

  1. METZELER KAUTSCHUK GmbH München, 22.10.1981
    München Unser Zeichen: MK 313 P
    PAT/Lo/ina
    Vorrichtung zur Ermittlung des Kraft/Weg-Diagramms von elastischen Körpern
    Patentansprüche
    Vorrichtung zur Ermittlung des Kraft/Weg-Diagramms von elastischen Körpern mit einem beweglichen Element zur Ver- " formung des Körpers und mit einem Wegmeßsystem, gekennzeichnet durch
    a) eine um eine definierte Strecke (s, , ) verschieb-
    bek
    bare Traverse (12), durch
    b) einzelne Federn (24) mit bekannter Federkonstanten (C, , ) zwischen jedem Körper (20) und der Traverse (12), und durch
    c) ein jedem Körper (20) zugeordnetes Wegmeßsystem
    (26) für die Bestimmung des Abstandes (sv.ev ~ si) zwischen der Traverse (12) und dem JKörper (20).
  2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Traverse (12) auf Spindeln (14) verschiebbar ist.
  3. 3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Federn durch Metallfedern (24) gebildet werden.
  4. 4. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis . 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Federn durch Wendelfedern (24) aus Stahl gebildet werden.
  5. 5. Vorrichtung nach mindestens einem der Anspruch 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine Halterung (18) für die einzelnen Körper (2 0).
    (MK 313 P 81)
  6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine Prüfschiene (18) für die Aufnahme der Körper (20)
DE19813142051 1981-10-23 1981-10-23 Vorrichtung zur Ermittlung des Kraft/Weg-Diagramms von verformbaren Körpern Expired DE3142051C2 (de)

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