DE3342081C1 - Machine frame for carrying out material tests - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft den in der Prüfmaschinennorm DIN 51221 als Maschinengestell bezeichneten Teil einer Universalprüfmaschine, die mit einem elektro-mechanischen Antrieb und Kraft- und Verformungsmeßeinrichtungen ausgerüstet ist. Letztere bestehen aus elektromechanischen (Kraftaufnehmer, Wegaufnehmer) und elektronischen Komponenten (Meßverstärker, DigitalAnalog-Umformer usw.).The invention relates to the part of a machine frame referred to in the testing machine standard DIN 51221 as the machine frame Universal testing machine with an electro-mechanical drive and force and deformation measuring devices is equipped. The latter consist of electromechanical (force transducers, displacement transducers) and electronic components (measuring amplifiers, digital-to-analog converters, etc.).
Als Univcrsalprüfmaschinen werden in dieser Prüfmaschinennorm solche Maschinen bezeichnet, auf denen genormte Zugversuche, Druckversuche und Biegeversuche durchgeführt werden können. Es handel sich dabei in der Regel darum, durch mechanische Beanspruchung Eigenschaftswerte an Proben wie Probestäben, Formelementen, Bauteilen und Bauteilgruppen zu ermitteln. In this testing machine standard, machines on which standardized tensile tests, compression tests and bending tests can be carried out. Let it be As a rule, due to mechanical stress, property values on samples such as test rods, Identify form elements, components and component groups.
Moderne Universalmaschinen der gekennzeichneten Art verfügen in der Regel über leistungsfähige Regelantriebe mit großen Geschwindigkeitsbereichen. Durch leicht auswechselbare elektro-mechanische Kraft- und Verformungsaufnehmer und Probenhalter können nunmehr auf derselben Maschine die unterschiedlichsten Werkstoffe geprüft werden. Vom textlien Faden, der nur sehr kleine Prüfkräfte benötigt, geht der Anwendungsbereich bis zu dicken Stahlproben mit Prüfkräften von mehreren 100 Kilonewton.Modern universal machines of the type indicated usually have powerful variable speed drives with large speed ranges. Easily exchangeable electro-mechanical power and Deformation transducers and specimen grips can now use the same machine for the most varied Materials are tested. The area of application starts with the textile thread, which only needs very small test forces up to thick steel samples with test forces of several 100 kilonewtons.
Der Arbeitsraum der Prüfmaschine nimmt die Versuchsanordnung auf. Diese wird gebildet aus der Probe, den Probehaltern und den Kraft- und Wegaufnehmern sowie den evtl. erforderlichen mechanischen Anschlußteilen an das Maschinengestell. Aus diesem Grunde befindet sich auch der eigentliche Arbeitsplatz des Benutzers direkt vor diesem Maschinengestell. Dieser Arbeitsraum soll nun in einem für den Benutzer ergonomisch günstigen Seh- und Griffbereich liegen.The testing machine's workspace accommodates the test set-up. This is formed from the sample, the sample holders and the force and displacement transducers as well as the mechanical connecting parts that may be required to the machine frame. For this reason, the actual workplace of the user is also located directly in front of this machine frame. This work space should now be ergonomic for the user good viewing and grip area.
Trotz der Bedeutung dieser Forderung ist aber heute noch die traditionelle Bauform bei den Maschinengestellen verbreitet, bei der auf einem Sockel, der die Antriebseinheiten in Form von Motor und Getriebe, gegebenenfalls auch die dazu erforderliche elektrische Leistungssteuereinheit enthält, der Lastrahmen aufgesetzt ist, über den die Wegänderung auf die Probe übertragen und die daraus resultierende Prüfkraft entnommen wird.Despite the importance of this requirement, the traditional design of the machine frames is still used today widespread, with the on a base, which the drive units in the form of motor and gearbox, if necessary also contains the electrical power control unit required for this, the load frame is attached via which the change in path is transferred to the specimen and the resulting test force is taken.
j5 Eine sitzende Bedienung dieser Prüfeinrichtung ist nicht möglich. Der Bereich des Maschinensockels ist für den Arbeitsraum nicht nutzbar. Darüber hinaus ist für den Einsatz von Temperatur-Prüfkammern usw. eine sehr große Bauhöhe erforderlich. j5 Seated operation of this test facility is not possible. The area of the machine base cannot be used for the work area. In addition, a very large overall height is required for the use of temperature test chambers etc.
Insbesondere für kleinere Prüfkräfte gibt es nun Maschinengestelle, die an Stelle des Sockels einen Tisch als Untersatz haben, der die für eine sitzende Bedienung notwendige Beinfreiheit gewährleistet. Der dann vergleichsweise kleine Antrieb wird neben, hinter oder unter der Tischplatte angeordnet.For smaller test forces in particular, there are now machine frames that use a table instead of the base Have a pedestal that ensures the legroom required for seated operation. The then comparatively small drive is arranged next to, behind or under the table top.
Der Nachteil dieser Konzeption besteht jedoch darin, daß auch hier der Raum bis Tischhöhe nicht als Arbeitsraum benutzt werden kann, so daß auch dieses Maschinengestell für den Einsatz einer Temperatur-Prüfkammer eine sehr große Bauhöhe aufweisen muß.However, the disadvantage of this concept is that the space up to table height is not used as a work space here either can be used, so that this machine frame for the use of a temperature test chamber must have a very large overall height.
Die vorerwähnten ergonomischen Überlegungen werden nun von einer bereits realisierten Konzeption eines Maschinengestells berücksichtigt, bei der die Antriebseinheit nicht mehr in einem Sockel unter dem Lastrahmen, sondern direkt neben oder hinter der Prüfmaschine angeordnet ist. Damit ist nur noch eine vergleichsweise geringe Bauhöhe für ein Getriebesystem erforderlich, welches zur Synchronisation und Drehmoment-Übertragung zwischen den beiden Antriebsspin-The aforementioned ergonomic considerations are now based on a concept that has already been implemented of a machine frame in which the drive unit is no longer in a base under the Load frame, but is arranged directly next to or behind the testing machine. So there is only one comparison left Low overall height required for a transmission system which is used for synchronization and torque transmission between the two drive pin
bo dein benötigt wird. Diese Konzeption erfordert zwei über die gesamte Bauhöhe reichende Antriebsspindeln und zusätzlich zur oberen Festtraverse und der Fahrtraverse eine darunter angeordnete höhenverstellbarc Festtraverse, die bei sitzender Bedienung in Tischhöhe und bei Versuchen mit der Temperatur-Prüfkammer in der untersten möglichen Position angeordnet wird. Damit kann dann auch ein größerer Bereich unterhalb der Tischhöhe als Arbeitsraum genutzt werden.bo your is needed. This concept requires two drive spindles that extend over the entire overall height and in addition to the upper fixed traverse and the traveling traverse, a height-adjustable device arranged underneath Fixed traverse, which is at table height when the operator is seated and during experiments with the temperature test chamber in the lowest possible position. This allows a larger area below the Table height can be used as a work space.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese bekannte Konzeption insbes. im Hinblick auf eine verbesserte Ergonomie, nämlich einfachere Handhabung für die Änderung der Arbeitstraumposition, Kniefreiheit etc. weiterzubilden.The invention is based on the object of this known conception in particular. With regard to improved ergonomics, namely easier handling for the change of the work dream position, knee freedom, etc. to further educate.
Es wird dabei von einem aus US-PS 26 76 381 bekannten Maschinengestell zur Durchführung von Werkstoffprüfungen ausgegangen, welches aus zwei einen gegenseitigen Abstand aufweisenden Säulen, zwei die Enden dieser Säulen verbindenden und damit einen Rahmen bildenden Quertraversen sowie zwei innerhalb dieses Rahmens verlaufenden und parallel zu den Säulen geführten Antriebsspindeln besteht.It is based on a machine frame known from US Pat. No. 2,676,381 for carrying out material tests, which consists of two one mutually spaced columns, two connecting the ends of these columns and thus one Frame-forming cross members and two drive spindles running parallel to the columns and running within this frame.
Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß diesen Spindeln zwei weitere, mit jeweils zweiSpindelmuttern versehene Quertraversen zugeordnet sind, die über die Spindelmuttern mit den Spindeln in Eingriff stehen und daß die Spindelmuttern in diesen Quertraversen wahlweise drehbeweglich geführt oder feststellbar sind, derart, daß die Quertraversen wahlweise als Festtraverse oder als Fahrtraverse benutzbar sind.The invention is characterized in that these spindles have two more, each with two spindle nuts provided cross members are assigned which are in engagement with the spindles via the spindle nuts and that the spindle nuts are optionally rotatably guided or lockable in these cross members, such that the cross members optionally as a fixed cross member or can be used as a traverse.
Die erfindungsgemäße Lösung benötigt zwar ebenfalls zwei durchgehende Spindeln, jedoch nur zwei kraftübertragende Traversen. Die Säulen dienen ausschließlich der Führung der Fahr- und Festtraverse und bilden mit der unteren Rahmentraverse, die auch den Spindelantrieb trägt sowie der oberen Rahmentraverse einen eckensteifen Rahmen.The solution according to the invention also requires two through spindles, but only two power-transmitting traverses. The pillars serve exclusively to guide the mobile and fixed traverse and form with the lower frame traverse, which also carries the spindle drive, and the upper frame traverse a rigid corner frame.
Als Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung können folgende Punkte zusammengefaßt werden:The following points can be summarized as an advantage of the solution according to the invention:
1. Der insgesamt nutzbare Arbeitsraum ist bei dem erfindungsgemäßen Maschinengestell nur wenig niedriger als die Bauhöhe des Gestells; man erhält also eine optimale Raumausnutzung.1. The total usable working space is only a little in the machine frame according to the invention lower than the height of the frame; so you get an optimal use of space.
2. Der Kraftfluß geht von der Fahr- auf die Festraverse über die dazwischen liegenden Spindelabschnitte über.2. The power flow goes from the driving to the fixed cross member via the spindle sections in between.
3. Die Säulen dienen ausschließlich der Führung. Sie bilden mit der oberen und unteren Rahmentraverse einen eckensteifen Rahmen, der nur durch Führungskräfte nicht aber durch die Prüfkräfte beansprucht wird.3. The pillars are for guidance only. They form with the upper and lower frame traverse a corner-stiff frame that is only stressed by managers but not by the testing personnel.
Jede der beiden Fahr- und Festtraversen kann einfach und schnell in die für den jeweiligen Benutzer und die jeweilige Anwendung günstigste Position gefahren und entsprechend als Fahr- und Festtraverse eingesetzt werden. Dieser Vorteil fällt besonders dann ins Gewicht, wenn ein häufiger Wechsel der Arbeitsraumhöhen erforderlich ist.Each of the two mobile and fixed crossbeams can be easily and quickly inserted into the for the respective user and the respective application moved to the most favorable position and used accordingly as a travel and fixed traverse will. This advantage is particularly important when it is necessary to change the working area heights frequently.
In oder an der unteren Rahmentraverse sind zweckmäßig die Antriebsmittel für die Spindel, z. B. ein Elektromotor und gegebenenfalls weitere Steuerungs- und Schaltmittel untergebracht.In or on the lower frame cross member, the drive means for the spindle, z. B. an electric motor and possibly other control and Switching means housed.
Der bei dem erfindungsgemäßen Maschinengestell erforderlichen Umschaltmöglichkeit von Fest- auf Fahrtraverse und umgekehrt wird folgende Überlegung zugrunde gelegt:The switchover option required in the machine frame according to the invention from fixed to Moving traverse and vice versa, the following consideration is based:
Üblicherweise werden bei dieser Art von Maschinen die Spindeln über ein geeignetes Zwischengetriebe (Stirnradgetriebe, Schneckengetriebe, Kettentrieb oder dergl.) vom Antrieb angetrieben. Damit die Fahrtraverse bewegt werden kann, müssen deshalb die Spindelmuttern feststehen. Umgekehrt müssen sich die Spindelmuttern synchron mit der Spindel drehen, wenn die Traverse als Festtraverse eingesetzt werden soll.In this type of machine, the spindles are usually driven via a suitable intermediate gear (Spur gear, worm gear, chain drive or the like.) Driven by the drive. The spindle nuts must therefore be fixed so that the traverse can be moved. Conversely, the spindle nuts must rotate synchronously with the spindle if the traverse is to be used as a fixed traverse.
müssen die Spindelmuttern einer Traverse miteinander synchronisiert sein. Dabei sollte jede Traverse möglichst nur durch ein Betätigungselement, z. B. Hebel, Schraube usw. von Fahrtraverse auf Festtraverse umschaltbar sein. Außerdem sollte die Möglichkeit beste hen, diese Funktion durch Endschalter zu kontrollieren und gegebenenfalls sogar zu automatisieren.the spindle nuts of a traverse must be synchronized with each other. Each traverse should if possible only by an actuator, z. B. Lever, Screw, etc. can be switched from moving crossbeam to fixed traverse. Also, the best option should be hen to control this function by means of limit switches and, if necessary, even to automate it.
Von diesen Überlegungen ausgehend besteht gemäß einer Weiterbildung der Erfindung eine Lösung für dieBased on these considerations, according to a development of the invention, there is a solution for the Umschaltung der Spindelmuttern darin, daß parallel zu einer Spindel eine von dieser antreibbare Antriebswelle mit durchgehender Keilnut geführt ist, daß auf dieser Antriebswelle mit den Traversen verschiebbare Ketten- und Zahnriemenräder angeordnet sind und daß dieseSwitching of the spindle nuts in that a drive shaft that can be driven by the spindle is parallel to a spindle is guided with a continuous keyway that on this drive shaft with the crossbars movable chain and toothed belt wheels are arranged and that these Ketten- oder Zahnriemenräder über Klauen- oder Stiftkupplungen für die Spindelmuttern derart schaltbar sind, daß diese entweder von der Antriebswelle angetrieben oder gegen die Traverse festgestellt werden. Bei einer anderen Ausführungsform für diese UmChain or toothed belt wheels can be switched in this way via claw or pin couplings for the spindle nuts are that these are either driven by the drive shaft or fixed against the crossbeam. In another embodiment for this order schaltmögichkeit ist ein Satz von im Querschnitt keilför mig ausgebildeten konzentrisch zur Spindelachse angeordneten Ringfederh vorhanden, welche durch ihre Bewegung in Achsrichtung der Spindel eine Ein- oder Auskopplung der Spindelmutter bewirken. Außerdem ist answitching facility is a set of wedge-shaped cross-section Mig formed annular springs arranged concentrically to the spindle axis are present, which cause the spindle nut to be coupled in or uncoupled through their movement in the axial direction of the spindle. Also is on der Traverse ein Raststift vorgesehen, der in der einen Schaltphase in die Spindelmutter zwecks Sicherung gegen ihr Verdrehen einrastbar ist.the traverse is provided with a locking pin which can be locked into the spindle nut in one switching phase to prevent it from rotating.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt.Embodiments of the invention are shown in the drawings.
In F i g. 1 ist ein Maschinengestell für den Fall gezeichnet, daß eine Versuchsanordnung geringer Bauhöhe notwendig ist. In F i g. 2 ist die gleiche Anordnung dargestellt, jedoch für den Fall, daß man wegen der Durchführung der Prüfungen in einer TemperaturkamIn Fig. 1 shows a machine frame for the case that an experimental arrangement with a low overall height is necessary. In Fig. 2 is the same arrangement shown, but in the event that one came to carry out the tests in a temperature mer eine größere Arbeitshöhe benötigt. Die F i g. 3 und 4 zeigen zwei verschieden arbeitende Funktionsprinzipien für die Umschaltung von Fest- auf Fahrtraverse und umgekehrt. Das Maschinengestell nach den F i g. 1 und 2 bestehta greater working height is required. The F i g. 3 and 4 show two different operating principles for switching from fixed to traveling traverse and vice versa. The machine frame according to FIGS. 1 and 2 consists aus den beiden Säulen 1 und 2, welche mit der unteren und der oberen Rahmentraverse 16 und 17 einen eckensteifen Rahmen bilden. Dieser Rahmen ruht auf den Füßen 3 und 4. Es sind weiterhin zwei Traversen 5 und 6 vorgesehen, von denen jeweils eine als Fahrtraversefrom the two pillars 1 and 2, which with the lower and the upper frame cross member 16 and 17 form a rigid corner frame. This framework rests on the Feet 3 and 4. Two traverses 5 and 6 are also provided, one of which is a travel traverse und die andere als Festtraverse eingesetzt wird. Zwischen diesen beiden Traversen ist die Versuchsanordnung 10 eingespannt. Die Festtraverse 5 stützt sich nicht auf den Säulen ab, sondern auf den Spindeln 7 und 8, weiche von der unteren Rahmentraverse 16 bis zur obeand the other is used as a fixed traverse. The test arrangement 10 is clamped between these two cross members. The fixed traverse 5 is not supported on the columns, but on the spindles 7 and 8, soft from the lower frame cross member 16 to the top ren Rahmentraverse 17 reichen.Ren frame cross member 17 is sufficient.
Die Ausführungsform eines Maschinengestells nach F i g. 2 entspricht im wesentlichen derjenigen nach F i g. 1, lediglich mit dem Unterschied, daß dort als Versuchsanordnung eine in einer Temperaturkammer 12The embodiment of a machine frame according to FIG. 2 essentially corresponds to that according to F i g. 1, with the only difference that there is a test arrangement in a temperature chamber 12 vorgesehene Anordnung eingespannt ist.intended arrangement is clamped.
In F i g. 3 ist im Prinzip eine Ausführungsform für die Umschaltung der Spindelmuttern dargestellt, um die jeweilige Traverse wahlweise als Fest- oder als Fahrtraverse benutzen zu können. Zu diesem Zweck ist parallelIn Fig. 3 shows in principle an embodiment for switching the spindle nuts in order to be able to use the respective crossbeam either as a fixed or as a traveling crossbeam. To this end is parallel zu der einen Spindel 8, auf der die Traverse 6 angeordnet ist, eine Antriebswelle 18 mit durchgehender Keilnut vorgesehen. Diese Antriebswelle wird von der Spindel 8 über ein Ketten- oder Zahnriemenglied 19 angetrieben. Auf der Antriebswelle 18 sind — mit der Traverseto the one spindle 8 on which the cross member 6 is arranged, a drive shaft 18 with a continuous keyway intended. This drive shaft is driven by the spindle 8 via a chain or toothed belt link 19. On the drive shaft 18 are - with the traverse verschiebbar — Ketten- oder Zahnriemenräder 21 angeordnet, die über einfache Klauen-, Stift- oder elektromagnetische Kupplungen so geschaltet werden können, daß sie entweder von der Antriebswelle 18 angetriebendisplaceable - chain or toothed belt wheels 21 arranged, which can be switched via simple claw, pin or electromagnetic clutches so that they are either driven by the drive shaft 18
oder gegen die jeweilige Traverse 6 festgestellt werden. Über einen Ketten- oder Zahnriementrieb 22 wird dann die in der Traverse 6 drehbar gelagerte Spindelmutter 20 angetrieben oder festgehalten.or against the respective traverse 6. A chain or toothed belt drive 22 is then the spindle nut 20 rotatably mounted in the traverse 6 is driven or held.
Damit beide zu den Spindeln 7 und 8 gehörenden Muttern 20 synchron geschaltet werden, ist noch ein Synchronisations-Trieb 24 in der Zeichnung angedeutet.So that both of the nuts 20 belonging to the spindles 7 and 8 are switched synchronously, there is one more Synchronization drive 24 indicated in the drawing.
In Fig.4 ist eine weitere Ausführungsform für diese Spindelumschaltung dargestellt. In dieser Ausführungsform ist die Traverse wiederum mit 6 bezeichnet, die Antriebsspindel mit 8. Die Spindelmuttern 23 sind in der Traverse 6 drehbar gelagert, z. B. mit Hilfe eines zweiseitig wirkenden, spielfrei vorgespannten Axial-Schrägkugellagers 14.A further embodiment for this spindle switching is shown in FIG. In this embodiment, the traverse is again denoted by 6, which Drive spindle with 8. The spindle nuts 23 are rotatably mounted in the cross member 6, for. B. with the help of a double-acting, backlash-free preloaded axial angular contact ball bearing 14.
Auf die Spindelmutter 23 ist stirnseitig ein Kettenrad 24 oder dergl. angeflanscht. Über diesen Kettentrieb oder einen anderen formschlüssigen Trieb werden die beiden zu der Traverse 6 gehörenden Spindelmuttern synchronisiert.A chain wheel 24 or the like is flanged onto the end face of the spindle nut 23. About this chain drive or another form-fitting drive, the two spindle nuts belonging to the traverse 6 become synchronized.
Über einen Satz von im Querschnitt keilförmigen Ringfedern 25 kann die Spindelmutter 23 an den äußeren Mantelflächen der Spindel 8 geklemmt werden, wozu der Flansch 26 gegen die Spindelmutter 23 gespannt wird. Beim Lösen dieser Flanschverbindung wird die Klemmung durch die elastische Rückverformung der Ringfedern 25 wieder aufgehoben.The spindle nut 23 can be clamped on the outer circumferential surfaces of the spindle 8 by means of a set of annular springs 25 that are wedge-shaped in cross section, for which purpose the flange 26 is tensioned against the spindle nut 23 will. When this flange connection is loosened, the clamping is relieved by the elastic return deformation of the Ring springs 25 canceled again.
Durch einen Raststift 27 kann die Spindelmutter 23 gegen Verdrehen gesichert werden.The spindle nut 23 can be secured against rotation by a locking pin 27.
Die Klemmung und die Rastung sind nur an einer Spindelmutter der Traverse erforderlich, weil die zweite Spindelmutter über den oben erwähnten Kettentrieb automatisch festgehalten bzw. synchron mitgedreht wird.The clamping and the detent are only required on one spindle nut of the traverse, because the second Spindle nut automatically held or rotated synchronously via the above-mentioned chain drive will.
Anstelle des Raststiftes 27 oder den Ringfedern 25 können auch andere Mittel eingesetzt werden, um einerseits den Kraftschluß zwischen Spindel und Spindelmutter und andererseits den Formschluß (oder auch Kraftschluß) zwischen Spindelmutter und Traverse zu realisieren.Instead of the locking pin 27 or the annular springs 25, other means can also be used to ensure, on the one hand, the frictional connection between the spindle and the spindle nut and, on the other hand, the positive connection (or also Frictional connection) between spindle nut and cross member.
4040
bObO
Claims (6)
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| DE19833342081 DE3342081C1 (en) | 1983-11-22 | 1983-11-22 | Machine frame for carrying out material tests |
Applications Claiming Priority (1)
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| DE19833342081 DE3342081C1 (en) | 1983-11-22 | 1983-11-22 | Machine frame for carrying out material tests |
Publications (1)
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| DE3342081C1 true DE3342081C1 (en) | 1985-06-13 |
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ID=6214889
Family Applications (1)
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Country Status (1)
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 8100 | Publication of the examined application without publication of unexamined application | ||
| D1 | Grant (no unexamined application published) patent law 81 | ||
| 8364 | No opposition during term of opposition | ||
| 8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |