DE3201389A1

DE3201389A1 - Verfahren und vorrichtung zur druckplattenlagerung in werkstoffpruefmaschinen

Info

Publication number: DE3201389A1
Application number: DE19823201389
Authority: DE
Inventors: Harald A. Dipl.-Ing. 6800 Mannheim Solmitz
Original assignee: Solmitz harald A dipl-Ing
Current assignee: Solmitz harald A dipl-Ing
Priority date: 1982-01-19
Filing date: 1982-01-19
Publication date: 1983-07-28
Also published as: DE3201389C2

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Druckplatten-
lagerung in Werkstoffprüfmaschinen Zusatz zu Patent ..................
(Patentanmeldung P 31 28 394.2) Verfahren zur Legierung von Druckplatten in Werkstoffprüfmaschinen.
Gegenstand des Stammpatents ....................
(Patentanmeldung P 31 28 394.2) ist ein Verfahren zur Lagerung von Druckplatten in Werkstoffprüfmaschinen, bei dem die Lagerung der Kugelkalotte in der Kugelschale in zwei sich zeitlich folgende mechanische Zustände aufgeteilt wird, nämlich in den ersten Zustand, bei dem unter Einhaltung einer kraftschlüssigen Zentrierung der Kalotte zur Schale eine nahezu kraftloses Einstellen der Druckplatte auf die Neigung der dagegen gefahrenen Druckfläche der Probe erfolgt und in den zweiten Zustand, bei dem eine Relativbewegung zwischen Kugelkalotte und Kugelschale verhindert wird, wobei für die zwei Zustände zwei unterschiedliche Berührungsflächen mit unterschiedlichen Reibungskoeffizienten hintereinander zur Wirkung kommen und jeder mechanische Zustand einen Kraftschluß aufweist.
Mit diesem Verfahren und der Vorrichtung des Stammpatents wird erreicht, daß sich die Druckplatten-Neigung in der Einrichtphase ohne merklichen Widerstand einzustellen in der Lage ist und in der Versuchsphase unbeweglich bleibt.
In Abhängigkeit von der Art des Versuches, den Versuchsbedingungen, den Dimensionen der Probe und der Druckplatte, kann es vorteilhaft und wünschenswert sein, den Widerstand der Druckplatte gegenüber einer Neigungsänderung ändern zu können um optimale Verhältnisse in der Ausrichtphase und der Versuchsphase zu schaffen.
Das von der Probe auf die Druckplatte ausgeübte Einstellmoment ist nämlich von unterschiedlicher Größe.
Bei einer angenommenen Größe z.B. der Druckplattendiagonale und des Kugelschalenradius R ist das von der geneigten Probenoberfläche ausgeübte Einstellmoment klein, wenn die Probendiagonale klein gegenüber den beiden obigen Gerätemaßen ist, wogegen das Einstellmoment im Verhältnis hierzu größer ist wenn die Probendiagonale größer als die obigen Gerätemaße ist, insbesondere größer als der Kugelschalenradius.
Um ein sicheres Einstellen der Druckplatte zu gewährleisten soll daher, wenn auf einer Prüfmaschine eine Probe mit kleiner Diagonale untersucht werden soll, der Widerstand der dem Einstellen der Druckplatte entgegenwirkt, möglichst klein sein, wogegen bei Untersuchungen einer Probe mit großer Diagonale insbesondere bei längeren Rechteckproben, der Einstellwiderstand größer sein sollte um labile Verhältnisse zu vermeiden.
Nach vorliegender Erfindung wird nun die gewünschte Änderung des Einstellwiderstandes dadurch erreicht, daß die auf die Stützbüchse wirkende Vorspannkraft und/oder das Verhältnis der auf die Stützbüchse wirkenden Vorspannkraft und der auf die Kugelkalotte wirkenden Spannkräfte vor oder während des Versuches verändert wird, wozu wenigstens eine der beiden Spannkräfte verändert wird.
Rierzu werden bevorzugt hydraulische Vorspanneinrichtungen benutzt die kombiniert mit Vorspannfedern, z.B. Stahlfedern oder auch ohne solche Federn arbeiten. Die Vorspanneinrichtungen können entweder in der Kugelkalotte oder auf der Seite der Kugelschale, oder auch teils in der Kugelkalotte, teils auf der Seite der Kugelschale eingebaut sein.
Die Stützbüchsen können während der Versuchsphase zurückgezogen sein und keinen Kontakt mit der Gegenfläche haben oder sie können mit einer gegebenenfalls konstanten Spannung der Vorspannfeder oder des Druckes in der hydraulischen Kammer angelegt bleiben und als Rückstoßdämpfer bei der Rückfederung der Druckplatte nach dem Probenbruch arbeiten.
Das Wesen der Erfindung wird nun anhandvon Zeichnungen, die bevorzugte Ausführungsformen darstellen, weiterhin erläutert: Es zeigen: Abb. 1 Druckplatte mit hydraulischer Stützbüchse und hydraulischer Tragbüchse in der Rugelkalotte; Abb. 2a Druckplatte mit hydraulischer Stützbüchse und hydraulischer Tragbüchse in einer einseitigen Bohrung der Kugelkalotte; Abb. 2b Druckplatte mit hydraulischer Stützbüchse und Tragbüchse 41 in einer einseitigen Bohrung der Kugelkalotte; Abb. 3 Druckplatte mit hydraulischer Stützbüchse und hydraulischer Tragbüchse in der Kugelschale; Abb. 4 Druckplatte mit federbelasteter Stützbüchse und Hydraulik-Kolben am Tragbolzen; Abb. 5 Druckplatte mit hydraulischer Tragbüchse und federbelasteter Stützbüchse in der Kugelkalotte; Abb. 6 Druckplatte mit federbelasteter Stützbüchse und mehreren Hydraulik-Kolben für den Tragbolzen, in der Kugelschale angeordnet; Abb. 7 Druckplatte mit kombinierter Stützbüchse-Tragbüchse in der Kugelschale angeordnet; Abb. 8 Druckplatte mit kombinierter Stützbüchse-Tragbüchse in der Kugelschale angeordnet, mit Distanzbüchse.
Die Abb. 1 zeigt die Ausführung des Erfindungsgegenstandes an einer Anordnung, bei der zwei hydraulische Spanneinrichtungen benutzt werden, die in die Kugelkalotte 2 eingebaut sind, und die unabhängig voneinander arbeiten können. Bei dieser Anordnung kann auf eine Tragfeder z.B.
Schraubenfeder verzichtet werden. Die Vorspannung zur Anlage der Stirnfläche 15 des Stützkolbens 14 gegen die Kugelschale 1 in der Einrichtephase wird durch die Druckkammer 24 bewirkt. Die Anlage der Kugelkalotte nach Beendigung der Einstellphase an die Kugelschale wird durch die Tragbüchse 28 mit Druckkammer 24a bewirkt. Während des Einstellvorganges kann die Druckkammer 24a drucklos -sein und die Druckkammer 24 kann mit einem Druck beaufschlag werden der die Stützbüchse gerade an die Kugelschale anlegt oder mit einer höheren Vorspannung anpreßt. Nach Einstellen der Druckplatte auf die Neigung der Prüfkörperoberfläche kann der Prüfkörper und die Druckplatte durch den z.B. unten liegenden hydraulischen Antrieb der Maschine angehoben werden bis die Kugelkalotte an der Kugelschale anliegt und dann über die Ringnut 24a eine Vorspannung erzeugt werden: es kann aber auch zunächst die Druckplatte über die Ringnut 24a angehoben und gegen die Kugelschale gedrückt werden bevor der hydraulische Antrieb der Maschine die Probe anhebt. Während des Druckversuches kann die Ringkammer 24 drucklos sein, so daß der Stützbolzen hinter die Oberfläche der Kugelkalotte absinken kann.
Nach einer anderen Ausführungsform kann die Ringkammer 24 unter einem gegebenenfalls konstanten hydraulischen Druck stehen und über die Stützbüchse als Stoßdämpfer beim Rückfedern der Druckplatte nach dem Probenbruch dienen.
Die Kugelkalotte selbst kann während des Versuches durch die Tragbüchse gegen die Kugelschale gedrückt werden, wodurch die übliche Vorspannfeder entfallen kann.
Abb. 2a zeigt den Erfindungsgegenstand in einer Ausführungsform bei der die Stützbüchse 14 und die Tragbüchse 28 beide von einer Seite her in die zylindrische Bohrung der Kugelkalotte eingebracht werden können. Die Stützbücbse wird durch die Feder 11 gegen die Kugelschale gedrückt. Die Anpreßkraft wird durch die der Federkraft entgegenwirkende hydraulische Kraft in der Ringkammer 24 eingestellt. Nach der Einstellphase kann die Stützbüchse durch den hydraulischen Druck in Kammer 24 hinter die Kalotten-Oberfläche zurückgezogen werden. Die Tragbüchse 28 besitzt eine hydraulische Druckkammer 24a.
Abb. 2b zeigt den Erfindungsgegenstand in einer Ausführungsform in der nur die Stützbüchse einen hydraulischen Antrieb mit Druckkammer 24 besitzt.
In der Einstellphase wird nach Absenken des Druckes in der Kammer 24 die Feder 11 wirksam und die Stützbüchse tritt aus der Kugelkalotte heraus. Beim Ubergang zum Versuch wird die Stützbüchse durch Druckanstieg in der Kammer 24 zunächst zurückgezogen; sodann setzt sich das verlängerte untere Teil der Stützbüchse als Haubbegrenzung 38 auf die Tragscheibe 41 ab, wobei der weitere Druckanstieg in der Kammer 24 die Kugelkalotte gegen die Kugelschale andrückt.
Die Stützbüchse 21 und die Feder 11 können gegebenenfalls den Rückstoß bei der Rückfederung der Druckplatte dämpfen.
In der Abb. 3 ist der Gegenstand der Erfindung in einer Ausführung gezeigt, bei der die hydraulische Stützbüchse 14 und die hydraulische Tragbüchse 28 auf der Seite der Kugelschale angeordnet ist, wobei die Funktion der Anordnung sinngemäß die gleiche ist, wie zur Abb. 1 beschrieben. Für die Aufhängung der Druckplatte kann zusätzlich eine Druckfeder 5 eingebaut sein.
Bei der Ausführungsform nach Abb. 4 ist eine Vorspanneinrichtung mit einer Hydraulik, die andere mit einer Feder ausgerüstet, wobei der Tragbolzen mit dem Kolben 29 verbunden ist der in der Zylinderbohrung 30 gleiten kann und die Stützbüchse 14 von der Vorspannfeder 11 belastet wird. Beim Einstellvorgang wird der Druckraum 31 entlastet, wodurch die Stützbüchse 11 aus der Kugelkalotte heraustritt. Die Vorspannfeder 11 kann unabhängig von der Vorspannung im Tragbolzen dimensioniert werden. Oberhalb des Kolbens ist eine Kammer 32, die als Rückstoßdämpfer wirken kann, eingebaut, die mit einem Überdruckventil oder einem Druckakkumulator verbunden sein kann, zur Einstellung der Dämpfungswirkung. Der Zylinder mit Kolben 29 kann auch als separates Element auf der Oberfläche der Kugelschalentraverse angeordnet sein, womit ein hydraulischer Antrieb gegeben ist.
In der Abb. 5 ist eine Anordnung mit Stützbüchse 14, Spannfeder 11 und hydraulischer Tragbüchse 28 dargestellt. In der Einstellphase ist die Druckkammer 24a entlastet, wodurch die Stützbüchse allein zur Anlage kommt.
Bei der Ausführungsform nach Abb. 6 sind mindestens zwei Zylinderbohrungen 34 mit Plunscherkolben 33 vorhanden, die über eine Tragscheibe 39 den Tragbolzen4 anheben können. Die Stützbüchse 14 wird mit der Feder 11 belastet. Die Plunscherkolben können auch in getrennten Zylindern angeordnet werden, die auf der Kugelschalentraverse angeordnet sind.
Bei der Ausführungsform nach Abb. 7 ist die Stützbüchse 14 und die Tragbüchse 28 in einem Bauteil vereinigt (sogenannte Stütz-Tragbüchse).
In der Einrichtephase kann die Druckkammer 24a drucklos sein, wodurch die Stütz-Tragbüchse 14/28 auf der Schulter 36 der Kugelschale aufliegt.
In der Versuchsphase wird die Stütz-Tragbüchse durch Druck in der Kammer 24 a angehoben, worauf sich die Stütz-Tragbüchse gegen die Schulter 35 des Tragbolzens 4 anlegt und die Vorspannung für diesen übernimmt.
Der Bub der Stütz-Tragbüchse 14/28 kann so ausgelegt sein, daß die Stütz-Tragbüchse sich erst dann gegen die Schulter 35 des Tragbolzens 4 anlegt, wenn die Stütz-Tragbüchse hinter die Oberfläche der Kugelschale zurückgetreten ist.
In der Abb. 8 ist eine Ausführungsform gezeigt, bei der anstelle der Schulter 35 der Abb. 7 eine Distanzbüchse verwendet wird.
An die Stelle der I)istanzbüchse kann auch eine Feder treten.
Die Zeichnungen zeigen beispielhafte Kombinationen und Anordnungen von Stützbüchse und Tragbüchse, wobei auch beliebige andere Kombinationen der beiden Büchsenausführungen und Anordnungen getroffen werden können.
Der Ausdruck "wählbar eingestellt wird" umfaßt in dieser Offenbarung die folgenden drei tEöglichkeiten: 1. Eine oder beide Spannkräfte werden durch die Art der Konstruktion unveränderbar festgelegt; gegebenenfalls ist ihr Verhältnis vor oder während des Versuchs veränderbar.
2. Eine oder beide Spannkräfte werden vor dem Versuch eingestellt.
3. Eine oder beide Spannkräfte können während des Versuchs geregelt werden.
Bezugszeichenliste 1 Kugeischale 2 Kugelkalotte 3 Druckplatte 4 Tragbolzen 5 Feder zum Tragbolzen 6 Mutter zum Tragbolzen 7 Kleine Kugelschale 8 Kleine Kugelkalotte 9 Stützbolzen 1o Schulter in der Kugelschalenbohrung 11 Vorspannfeder 12 Stützring für Feder 13 Bund am Schutzkolben 14 Stützbüchse 15 Sphärische Oberfläche der Stirnfläche der Stützbüchse 16 Druckfläche der Druckplatte 17 Kolben im Stützelement 17a Dichtungsring am Kolben 18 Gewindestopfen 18a Dichtungsring 19 Zylinder 20 Sphärische Fläche in der Stützbüchse 21 Dichtungsring der Stützbüchse 21a Druckanschluß für die Druckkammer des Tragkolbens 22 Hydraulikanschluß 22a Druckanschluß für die Tragbüchse 23 Bydraulikanschluß an einer zylindrischen Wand 24 Druckraum zwischen der Schulter der Stützbüchse und der Schulter der Kalottenbohrung = Ringnut 24a Druckkammer zwischen der Schulter der Tragbüchse und der Schulter der Kalottenbohrung oder Kugelschalenbohrung 25 Eingesetztes Gleitstück 26 Bohrung für Stützbolzen 27 Feder der Aufhängung der Kugelkalotte und Druckplatte 28 Tragbüchse 29 Kolben am Tragbolzen 30 Zylinderbohrung 31 Druckraum 32 Rückstoßdämpfer 33 Plunscherkolben 34 Zylinderbohrung für Plunscherkoltbn 35 Tragbolzenschulter 36 Stützbüchsenschulter 37 Distanzbüchse 38 Hubbegrenzung 39 Tragscheibe bei mehreren Kolben 4o Federteller 41 Tragscheibe 42 Deckel zum Rückstoßdämpfer

Claims

Ansprüche 1. ) Verfahren zur Lagerung von Druckplatten in Werkstoffprüfmaschinen bei dem die Lagerung der Kugelkalotte in der Kugelschale in zwei sich zeitlich folgende mechanische Zustände aufgeteilt wird, nämlich in den ersten Zustand, bei dem unter Einhaltung einer kraftschlüssigen Zentrierung der Kalotte zur Schale ein nahezu kraftloses Einstellen der Druckplatte auf die Neigung der dagegen gefahrenen Druckfläche der Probe erfolgt und in den zweiten Zustand, bei dem eine Relativbewegung zwischen Kugelkalotte und Kugelschale verhindert wird, wobei für die zwei Zustände zwei unterschiedliche Berührungsflächen mit unterschiedlichen Reibungskoeffizienten hintereinander zur Wirkung kommen und jeder mechanische Zustand einen Kraftschluß aufweist, nach Patent ...............

(Patentanmeldung P 31 28 394.2), dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand der Druckplatte gegenüber einer Änderung ihrer Neigung dadurch wählbar eingestellt wird, daß die auf die Stützbüchse wirkende Vorspannkraft und/oder das Verhältnis der auf die Stützbüchse wirkenden Vorspannkraft und der auf die Kugelkalotte wirkenden Spannkräfte wählbar eingestellt wird, wobei mindestens eine der beiden Spannkräfte vor und/oder während des Versuches verändert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Veränderung wenigstens einer der beiden Spannkräfte vor und/oder während des Versuches hydraulisch bewirkt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur ErzeugunFr; der Vorspannungen insbesondere für den Tragbolzen hydraulische Vorspanneinrichtungen insbesondere Zylinder und Kolben eingesetzt werden.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung der Vorspannungen hydraulische Vorspanneinrichtungen zusammen mit mechanischen Vorspanneinrichtungen, insbesondere Stahlfedern, eingesetzt werden.
5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Tragbüchse (28) mit Druckraum (24a), Dichtungen (21 a) und flydraulikanschluß (22) die Vorspannung zwischen Kugelkalotte und Kugelschale bewirkt, wobei gegebenenfalls eine Tragfeder (5) mitwirkt.
6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in der Kalotte (2) eine Stützbüchse (14) und eine Tragbüchse (28) angeordnet sind mit den Druckräumen (24) und (24a) und den Hydraulik-Anschlüssen (22) und (22a) und Dichtungen (21 und (21a).
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß in der Kalotte (2) die Stützbüchse (14) mit Druckraum (24) und die Tragbüchse (28) mit Druck-.

raum (24a) von einer Seite her, sowie eine Vorspannfeder (11) und Hubbegrenzung (38) an der Stützbüchse eingebaut ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Stützbüchse (14) mit Druckraum (24) und eine Tragscheibe (41), sowie Vorspannfeder (11) und Hubbegrenzung (38), angeordnet ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß in der Kugelschale eine Stützbüchse (14) mit Druckraum (24) und Fydraulik-Anschluß (22) und eine Tragbüchse (28) mit Druckraum (24a) und Druckananschluß (22a), sowie Tragbolzen (4) mit oder ohne Tragfeder (5) angeordnet ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Scheibenkolben (29) am Tragbolzen (4) in der Zylinderbohrung (30) der Kugelschale (1) angeordnet ist und die Stützbüchse (14) mit Vorspannfeder (11) und der Tragscheibe (41) in der Kalotte angeordnet sind.
11. Vorrichtung nach Anspruch lo, dadurch gekennzeichnet, daß über dem Kolben (29) ein Rückstoßdämpfer (32) mit Druckleitungsanschluß (22a) angeordnet ist.
12. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß in der Kugelkalotte die Stützbüchse (14) mit Vorspannfeder (11) und die Tragbüchse (28) mit Druckraum (24a) und Druckanschluß (21a) angeordnet ist.
13. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 6 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß in der Kugelschale mindestens 2 Zylinder (34) mit Plunscherkolben (33) angeordnet sind mit Tragscheibe (39) und Tragbolzen (4), sowie der Anordnung der Stützbüchse (14) mit Vorspannfeder (11).
14. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 6 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß in der Kugelschale die kombinierte Stütz- und Tragbüchse (14, 28) mit Druckraum (24a) und Vorspannfeder (11) angeordnet ist, sowie der Tragbolzen (4) mit Schulter (35) und Federteller (40).
15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der kombinierten Büchse (14,28) und dem Federteller (40) eine Distanzbüchse (37) angeordnet ist.
16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß anstelle der Distanzbüchse (37) eine Feder, vorzugsweise eine Spiralfeder angeordnet ist.