DE3509278A1 - Curvature-measuring instrument - Google Patents

Curvature-measuring instrument

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DE3509278A1
DE3509278A1 DE19853509278 DE3509278A DE3509278A1 DE 3509278 A1 DE3509278 A1 DE 3509278A1 DE 19853509278 DE19853509278 DE 19853509278 DE 3509278 A DE3509278 A DE 3509278A DE 3509278 A1 DE3509278 A1 DE 3509278A1
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Matthias 4600 Dortmund Kleiner
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Abstract

The invention relates to a curvature-measuring instrument consisting of at least one elongated elastic member of specific and uniform thickness and having an electrical measuring device by means of which the curvature of the elastic member which is applied to a sample being subjected to curvature is measured by virtue of the fact that the expansions of the surface of the elastic member are a measure of its curvature and the electrical signal of the measuring device is proportional to the curvature of the sample. According to the invention, a plurality of elongated elastic members (4, 7, 9) made from wear-resistant material of specific and uniform thickness and high pressure resistance are to be located one above another in an axially parallel and plane-parallel fashion with a specific uniform spacing, and the expansions of the surfaces of the members which occur during bending of the elastic members are to be measured on at least one of the elastic members on the topside and underside thereof by at least two electrical expansion sensors (8), as a rule strain gauges, which generate an electrical signal which is independent of temperature influences and superimpositions of tensile and compressive stresses and is proportional to the curvature of the sample. <IMAGE>

Description

Beschreibung der ErfindungDescription of the invention

Die Erfindung betrifft ein KrümmungsmeBgerät, bestehend aus mehreren langgestreckten elastischen Körpern hoher Druckfestigkeit mit bestimmter und gleichmäßiger Dicke sowie einer elektrischen fleßeinrichtung, mit der die Krümmung mindestens eines der elastischen Körper, die an einen einer Krümmung unterworfenen Prüfling angelegt werden, gemessen werden, indem die Dehnungen der Oberflächen der elastischen Körper ein flaß für ihre Krümmung sind und das elektrische Signal der rIeßeinrichtung, in der Regel eines Dehnungsmeßstreifens, proportional der Krümmung des Prüflinge ist. Das Gerät wird insbesondere, aber nicht ausschließlich, zur Nessung der Krümmung bzw. des Krümmungsverlaufes gebogener Bleche und Profile verwendet, und zwar in Verbindung mit einem rechnergestützten MeBwerterfassungs- und Verarbeitungssystem.The invention relates to a curvature measuring device consisting of several elongated elastic bodies of high compressive strength with definite and uniform Thickness and an electric fleßeinrichtung with which the curvature at least one of the elastic bodies attached to a specimen subjected to curvature can be measured by the elongations of the surfaces of the elastic Bodies are a base for their curvature and the electrical signal of the ripping device, usually a strain gauge, proportional to the curvature of the specimen is. The device is used particularly, but not exclusively, to measure curvature or the curvature of bent sheets and profiles used, namely in Connection with a computer-aided measurement recording and processing system.

In vielen Bereichen der Industrie, beispielsweise in der Fertigungs- und Montagetechnik oder in der Qualitätskontrolle, besteht ein wesentliches Problem darin, die Krümmung bzw. den Krümmungsverlauf von berkstücken oder Bauwerksteilen genau zu bestimmen. Insbesondere bei großen Radien und/oder der Ermittlung lokaler Krümmungen treten erhebliche Schwierigkeiten auf, weil sehr kleine Meßgrößen vorliegen, die in der Regel noch durch starke Störgrößen beeinflußt werden.In many areas of industry, for example in manufacturing and assembly technology or in quality control, there is a major problem therein, the curvature or the course of curvature of berkteile or structural parts to be determined exactly. Especially with large radii and / or the determination of local Curvatures are very difficult because the measured quantities are very small, which are usually still influenced by strong disturbance variables.

örtliche Krümmungen an einem Bauteil können in der Regel nur indirekt gemessen werden, weil der Krümmungsmittelpunkt unbekannt ist. So muß aus abgeleiteten Größen wie etwa der Sehnenhöhe oder der Längenänderung der Uerkstoffrandfasern auf die Krümmung geschlossen werden. Dazu bieten sich verschiedene aus der Seg- und Dehnungsmeßtechnik abgeleitete Verfahren an, die Eingang in die industrielle Praxis gefunden haben. Die Verfahren unterscheiden sich zunächst insofern, als die Messung berührend oder berührungslos erfolgt. Zu den berührungslosen NeBverfahren zählen röntgenographische, optische oder ultraschalltechnische.Local curvatures on a component can usually only be indirect measured because the center of curvature is unknown. So must be derived from Sizes such as the height of the tendons or the change in length of the fibers at the edges the curvature can be closed. Various from the Seg- and Strain measuring techniques derived from the input into industrial practice have found. The procedures initially differ insofar as when the measurement takes place in a contact or non-contact manner. To the non-contact NeB procedures include radiographic, optical or ultrasound technology.

Durch den Einsatz von Dioden-Kameras haben sich die Möglichkeiten optischer Verfahren in den letzten Jahren deutlich verbessert. Berührungslose tteßverfahren erfordern jedoch komplizierte und entsprechend teure Geräte, die zudem in der Regel eine aufwendige Handhabung notwendig machen und gegenüber Umwelteinflüßen besonders empfindlich sind.By using diode cameras, the possibilities have increased optical processes have improved significantly in recent years. Contactless test method however, require complicated and correspondingly expensive devices, which also usually make complex handling necessary and especially with regard to environmental influences are sensitive.

Die berührenden Neßverfahren lassen sich unterteilen in Stützpunktwerfahren zur Ermittlung der Sehnenhöhe und in Integraluerfahren, die die Dehnung der Werkstückrandfasern ermitteln. Bei den Stüzpunktverfahren werden, von Laboreinrichtungen wie Koordinatenmeßmaschinen abgesehen, in der Regel Dreipunkttaster eingesetzt, die mit mechanischen oder elektrischen Uegaufnehmern arbeiten. Um eine ausreichende Meßgenauigkeit, insbesondere bei großen Radien zu erzielen, bedürfen diese Taster großer Meßlängen Cca. The touching Neß procedures can be subdivided into base procedures to determine the chord height and, in integral running, the elongation of the workpiece edge fibers determine. In the case of the support point method, laboratory equipment such as coordinate measuring machines Apart from that, three-point buttons are usually used, with mechanical or electrical ones Work transducers. To ensure sufficient measurement accuracy, especially with large To achieve radii, these probes require large measuring lengths Cca.

300-400 mm) und wegen der Baulänge wiederum einer sehr steifen Konstruktion, was zu schweren und unhandlichen Geräten führt. Die große Meßlänge erlaubt es zudem nicht, örtliche KrUmmungen zu bestimmen.300-400 mm) and, because of the length, a very rigid construction, resulting in heavy and unwieldy equipment. The large measuring length also allows it not to determine local curvatures.

Bei den integralen fleßverfahren zur Bestimmung der Dehnungen der berkstückrandfasern werden sowohl mechanische als auch elektrische Dehnungsmesser eingesetzt. Die elektrischen Dehnungsaufnehmer arbeiten nach dem Prinzip, daß Längenänderungen des Meßaufnehmers zu elektrischen Uiderstandsänderungen (Dehnungsmeßstreifen) oder elektrischen Ladungen C Piezokristalle) führen, die ein Maß für die Krümmung der Oberfläche sind, auf der sie appliziert sind.In the integral fusing method to determine the elongations of the Edge fibers become both mechanical and electrical strain gauges used. The electrical strain sensors work on the principle that changes in length of the measuring transducer to electrical resistance changes (strain gauges) or electrical charges (C Piezocrystals), which are a measure of the curvature of the Surface on which they are applied.

Ein wichtiger Anwendungsfall für Krümmugsmeßgeräte ist die Konturbestimmung an gebogenen Blechen und Profilen, um quantitative Aussagen Uber die FertigungsqualitSt während bzw. nach der Umformung machen zu können. Dies ist insofern wichtig, als die Eigenschaften des Uerkstoffes auf die Gestalterzeugung Einfluß nehmen, aber nicht von vornherein genau zu quantifizieren sind. Als wichtige Uerkstoffkenngröße ist die elastische Rückfederung zu nennen, die angibt, wie weit das Werkstück nach erfolgter Biegebelastung aufgrund eines Restspannungszustandes im Blegequerschnitt auffedert und zu einem größeren bleibenden Radius als erwartet führt. Aufgabe der Kriimmungsmessung ist es nun, die in diesem Bereich auftretenden Toleranzen meßtechnisch zu erfassen und eine Korrektur zu ermöglichen.An important application for curvature measuring devices is the determination of the contour on bent sheet metal and profiles in order to make quantitative statements about the manufacturing quality to be able to do during or after the forming process. This is important in that the properties of the Uerkstoffes influence the creation of shape, but cannot be precisely quantified from the outset. As important Material parameter The elastic springback is to be mentioned, which indicates how far the workpiece can move Bending load carried out due to a residual stress state in the cladding cross-section springs up and results in a larger permanent radius than expected. Task of It is now the curvature measurement to measure the tolerances occurring in this area to record and enable a correction.

Zu diesem Zweck werden in der industriellen Praxis verschiedene der oben genannten Krümmungsmeßgeräte eingesetzt wie etwa Dreipunkttaster oder Diodenkameras.For this purpose, various of the Above mentioned curvature measuring devices such as three-point sensors or diode cameras are used.

Diese haben durchweg den Nachteil, teuer und kompliziert zu sein und zudem aufgrund großer ließ längen nur eine geringe Auflösung des Krümmungsverlaufes zu ermög.ichen.These all have the disadvantage of being expensive and complicated and In addition, due to the large lengths, there is only a low resolution of the curvature to enable.

Eine sehr genaue methode, Krümmungen zu bestimmen, besteht dagegen darin, Dehnungsmeßelemente auf der Werkstückoberfläche zu applizieren und aus der Dehnung der Randfasern auf den Biegeradius zu schließen. Nachteilig bei diesem Verfahren sind zum einen die ortsfeste Applikation der ließaufnehmer und zum anderen die Voraussetzungen, um von der Dehnung der Randfasern des Werkstücks auf die Krümmung schließen zu können. Dies ist nur möglich, wenn ein linearer Dehnungsverlauf über den Biegequerschnitt existiert, was mit hoher Genauigkeit nur bei elastischer Verformung der Fall ist. Um die genannten Nachteile zu vermeiden, sind KrümmungsmeBgeräte entwickelt worden, bei denen ein elastischer Körper genau an das Werkstück angelegt wird und die Krümmung dieses Körpers durch Dehnungsmesser, in der Regel elektrische, gemessen wird. Nachteilig sind auch bei diesen Geräten die große ließ länge und die wegen der Verwendung nicht druckfester Körper für viele Einsatzfälle nicht ausreichende Meßgenauigkeit. Weiter besteht keine Möglichkeit, an Werkstücken aus Metall eine Messung im Durchlauf durchzuführen, weil die elastischen Körper nicht verschleißfest sind und zudem keine Möglichkeit zum Ausgleich von TemperatureinflüBen besitzen.On the other hand, there is a very precise method of determining curvatures is to apply strain gauges on the workpiece surface and from the Elongation of the edge fibers to close the bending radius. Disadvantage of this process On the one hand, the stationary application of the speed sensor and, on the other hand, the prerequisites in order to be able to deduce the curvature from the stretching of the edge fibers of the workpiece. This is only possible if there is a linear expansion curve over the bending cross-section exists, which is only the case with elastic deformation with high accuracy. In order to avoid the disadvantages mentioned, curvature measuring devices have been developed in which an elastic body is applied exactly to the workpiece and the curvature this body is measured by strain gauges, usually electrical ones. Disadvantageous are also with these devices the great length and not because of the use pressure-resistant body for many applications insufficient measurement accuracy. Further it is not possible to carry out a measurement on workpieces made of metal because the elastic bodies are not wear-resistant and, moreover, no possibility to compensate for temperature influences.

Aufgabe der Erfindung ist es nun, ein Krümmungsmeßgerät der eingangs definierten Art vorzuschlagen, bei dem die Nachteile wie große Meßlängen und damit verbundene geringe Konturauflösung, Empfindlichkeit gegen Oberflächenfehler, teure und unhandliche Vorrichtungen, geringe Flexibilität im bezug auf den Einsatzfall und fehlende nöglichkeit zum dynamischen Messen im Durchlauf nicht auftreten. Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist im Kennzeichen des Hauptanspruches beschrieben. Die AnsprUche 2 - 26 enthalten besondere Qusführungsarten der Erfindung.The object of the invention is now to provide a curvature measuring device of the initially mentioned to propose defined type, in which the disadvantages such as large measuring lengths and thus associated low Contour resolution, sensitivity to surface defects, expensive and unwieldy devices, little flexibility with regard to the application and the lack of opportunity for dynamic measurement in the run does not occur. the inventive solution to this problem is described in the characterizing part of the main claim. Claims 2-26 contain particular embodiments of the invention.

flit der vorliegenden Erfindung ist es möglich geworden, bei gleichzeitiger Nutzung der Vorteile des Verfahrensprinzips einer Dehnungsmessung die beschriebenen Nachteile auszuschalten. Es erfüllt in hohem Maße sowohl die Anforderungen des speziellen Anwendungsfalls als auch anderer Einsatzbereiche. Dies sind im wesentlichen: --Das KrUmmungsmeßgerät nach der Erfindung hat eine kleine ließ länge C <= 38 mm) und eine entsprechend hohe Auflösung des Krümmungsverlaufes. Dies ist besonders wichtig bei Werkstücken mit veränderlicher Krümmung.flit of the present invention it has become possible with simultaneous Use of the advantages of the principle of the method of a strain measurement described Eliminate disadvantages. It fulfills to a high degree both the requirements of the special Application as well as other areas of application. These are essentially: - That Curvature measuring device according to the invention has a small let length C <= 38 mm) and a correspondingly high resolution of the curvature. This is especially important for workpieces with variable curvature.

--Das KrümmungsmeBgerät weist nach der Erfindung eine geringe Baugröße C ca. 18 x 50 x 38 mm) auf. Dadurch ergibt sich eine leichte Handhabung sowie die töglichkeit, das Gerät als Krümmungssensor zur Überwachung des Fertigungsprozesses einzusetzen.According to the invention, the curvature measuring device has a small overall size C approx. 18 x 50 x 38 mm). This results in easy handling and the possibility of using the device as a curvature sensor to monitor the manufacturing process to use.

-- Das Gerät erfüllt nach der Erfindung in hohem Maße die Forderung nach einfacher und robuster Konstruktion. Dies ist besonders wichtig bei einem Einsatz unter Serkstattbedingungen.- According to the invention, the device fulfills the requirement to a high degree for a simple and robust construction. This is particularly important during an operation under workshop conditions.

-- Das KrümmungsmeBgerät bietet nach der Erfindung eine Meßgenauigkeit, die trotz sehr kleiner ließ länge mindestens der vergleichbarer bekannter Verfahren entspricht.- According to the invention, the curvature measuring device offers a measuring accuracy Despite its very small length, it was at least as long as comparable known processes is equivalent to.

-- Das Krflmmungsmeßgerät ist nach der Erfindung dazu geeignet, leicht an den speziellen Einsatzfall angepaßt zu werden. Dazu können Empfindlichkeit und Meßlänge in weitem Rahmen variiert werden.- The curvature measuring device is suitable according to the invention, light to be adapted to the specific application. This can be done with sensitivity and Measuring length can be varied within a wide range.

-- Durch Verwendung verschleißfester Werkstoffe und einer Kompensationsschaltung für Temperatureinflüße ist das Gerät nach der Erfindung in der Lage, auch kontinuierliches Messen im Durchlaufbetrieb zu ermöglichen(dynamisches Messen).- By using wear-resistant materials and a compensation circuit for temperature influences, the device according to the invention is also capable of continuous To enable measurements in continuous operation (dynamic measurement).

Nach der Erfindung werden die beschriebenen Eigenschaften dadurch erreicht, daß es sich bei den elastischen Körpern um dünne Folien aus verschleißfestem und druckfestem Werkstoff handeltCin der Regel Stahl), auf denen Dehnungsmeßstreifen befestigt sind, sodaß die bei der Biegung auftretenden Dehnungen der Folienoberflächen gemessen werden. Die folgende Beschreibung dient der Erläuterung eines Ausführungsbeispiels und bedient sich dazu der Deigefügten Zeichnungen.According to the invention, the properties described through this achieves that the elastic bodies are thin foils made of wear-resistant and pressure-resistant material (usually steel), on which strain gauges are attached, so that the elongations of the film surfaces occurring during bending be measured. The following description serves to explain an exemplary embodiment and makes use of the attached drawings.

Es sind: -Bild 1 der Aufbau des Krümmungsmeßsystems mit seinen Komponenten im Blockschaltbild.They are: Picture 1 the structure of the curvature measuring system with its components in the block diagram.

-Bild 2 Erläuterung des ließprinzips nach der Erfindung -Bild 3 ein Ausführungsbeispiel des KrümmungsmeBgerätes nach der Erfindung, im Schnitt dargestellt.-Picture 2 Explanation of the principle according to the invention -Picture 3 Embodiment of the KrümmungsmeBgerätes according to the invention, shown in section.

-Bild 4 der Aufbau des eigentlichen ließaufnehmers nach der Erfindung in der Explosionsdarstellung.Fig. 4 shows the structure of the actual flow sensor according to the invention in the exploded view.

Das Blockschaltbild la zeigt den Aufbau des ließsystems, in den das KrümmungsmeBgerät(1) nach der Erfindung integriert ist. Es verfügt über einen geeigneten Meßverstärker (2), in dem die Signale der Dehnungsmeßstreifen aufgearbeitet werden. Anschließend wird aus dem Ausgangssignal des Verstärkers mit Hilfe eines Rechners (3, z.B. ein Tisch-oder Taschenrechner) die Krümmung der elastischen Körper und daraus wiederum die Krümmung des Prüflings berechnet. Bei Verwendung eines geeigneten Tischrechners kann dieser mit ließwerterfassungsmoduln ausgerüstet werden, sodaß eine quasikontinuierliche Messung mit Abtastfrequenzen bis ca. 1 Kilohertz erfolgen kann. Beim Einsatz mehrerer parallelgeschalteter KrümmungsmeBgeräte (1, la, Ib) nach Erfindung, wie in Bild 1b dargestellt, ermittelt dek Rechnet den Krümmungsradius aus drei Signalen, wodurch Störeinflüsse wie lokale Oberflächenfehler im Prüfling leicht erkannt werden.The block diagram la shows the structure of the reading system in which the KrümmungsmeBgerät (1) is integrated according to the invention. It has a suitable Measuring amplifier (2) in which the signals from the strain gauges are processed. Then the output signal of the amplifier is used with the help of a computer (3, e.g. a desk or pocket calculator) the curvature of the elastic body and from this in turn the curvature of the test object is calculated. When using a suitable Desktop computer, this can be equipped with data acquisition modules so that a quasi-continuous measurement can be carried out with sampling frequencies of up to approx. 1 kilohertz can. When using several curvature measuring devices connected in parallel (1, la, Ib) According to the invention, as shown in Figure 1b, dek calculates the radius of curvature from three signals, which causes interference such as local surface defects in the test object easily recognized.

In Bild 2a ist das ließprinzip des KrUmmungsmeßgerätes nach der Erfindung für ein Ausführungsbeispiel mit drei elastischen Körpern dargestellt. Die Lauffolie 4 liegt direkt am Werkstück an und erlaubt wegen des verwendeten verschleißfesten Werkstoffs neben statischen auch dynamische Messungen. Auf der Lauffolie befindet sich ein Abstandhalter 6, der im ausgeführten Beispiel aus einem Paket dünner Folien mit rechteckigen Ausschnitten besteht. Es sind auch Abstandhalter aus einem Stück verwendbar, die jedoch den Nachteil eines erhöhten Biegewiderstands und damit einer größeren Anpreßkraft haben. Der Abstandhalter nach der Erfindung hat zwei wichtige Funktionen. Er ermöglicht zum einen die Applikation der Dehnungsmeßstreifen auf der Unterseite des darüberliegenden ließkörpers 7, zum anderen ergibt sich ein Isolationseffekt gegen TemperatureinflüBe, insbesondere beim dynamischen dessen. Über dem unteren Distanzhalter befindet sich der elastische gießkörper 7. Er besteht im ausgeführten Beispiel aus einer dünnen Stahlfolie sehr gleichmäßiger Dicke, z.B. einer Lehrenfolie. Auf seiner Ober- und Unterseite sind im Bereich der Zwischenräume, die der Meßkörper mit den Abstandhaltern bildet, die Dehnungsmeßstreifen 8 appliziert. Im vorliegenden Fall sind je zwei Dehnungsmeßstreifen parallel zur Körperlängskante auf gleicher Höhe oben und unten angebracht. Sie sind, wie das Bild 2b verdeutlicht, zu einer Sheat'stoneschen Brücke verschaltet und entsprechend den Abbildungen 2c und 2d auf den elastischen Körpern appliziert. Durch den Aufbau einer vollen Brücke aus den vier Dehnungsmeßstreifen ergibt sich eine besonders gute Kompensation von TemperatureinflUBen.Figure 2a shows the principle of the curvature measuring device according to the invention shown for an embodiment with three elastic bodies. The running film 4 lies directly on the workpiece and allows because of the wear-resistant used Material in addition to static also dynamic Measurements. On the Running film is a spacer 6, which in the example from a Package consists of thin foils with rectangular cutouts. There are also spacers can be used from one piece, but this has the disadvantage of increased bending resistance and thus have a greater contact pressure. The spacer according to the invention has two important functions. On the one hand, it enables the application of the strain gauges on the underside of the overlying let body 7, on the other hand there is a Insulation effect against temperature influences, especially when it is dynamic. The elastic cast body 7 is located above the lower spacer. It consists in the example made from a thin steel foil of very uniform thickness, e.g. a teaching slide. On its top and bottom are in the area of the gaps, which the measuring body forms with the spacers, the strain gauges 8 applied. In the present case, two strain gauges are parallel to the longitudinal edge of the body attached at the same height above and below. As Figure 2b shows, they are interconnected to a Sheat'stone bridge and according to Figures 2c and 2d applied to the elastic bodies. By building a full bridge the four strain gauges provide a particularly good compensation for Influence of temperature.

Außerdem verdoppelt sich durch die beidseitige Anbringung das Meßsignal. Ueber dem Meßkörper befindet sich ein weiterer Abstandhalter 6, der wie der untere aufgebaut ist und die gleichen Funktionen hat. Darüber liegt als letztes Element des !1eßaufnehmers nach der Erfindung der dritte elastische Körper 9, im susgeführten Beispiel ebenfalls eine dünne Stahlfolie mit sehr glei;hmäßigeu Dicke und hoher Druckfestigkeit. Es sind auch andere Ausfuhrungsformen mit gleichen Eigenschaften denkbar.In addition, the measurement signal doubles due to the attachment on both sides. Above the measuring body there is another spacer 6, which like the lower one is structured and has the same functions. Above is the last element of the! 1eßaufnehmers according to the invention, the third elastic body 9, in the suspended Example also a thin steel foil with very uniform thickness and high Compressive strength. There are also other embodiments with the same properties conceivable.

Der aus den elastischen Körpern und den Abstandhaltern bestehende ließaufnehmer wird durch eine kombinierte Belastung aus Zug-, Druck-, und Biegekräften an das Werkstück angelegtCBild 2a). Dazu dient die Führungseinrichtung nach der Erfindung, für die ein Ausführungsbeispiel in Bild 3 dargestellt ist.The one consisting of the elastic bodies and the spacers The transducer is created by a combined load of tensile, compressive and bending forces applied to the workpiece C Figure 2a). The guide device after the Invention for which a Embodiment shown in Figure 3 is.

Sie besteht aus einem Rahmen 18, an dem eine um ihren Nittelpunkt drehbare Rolle 11 und ein Halbzylinder 12 so befestigt sind, daß sie sich achsparallel und auf gleicher Höhe hintereinander befinden. Der Meßaufnehmer 13 nach der Erfindung erstreckt sich zwischen Halbzylinder und Rolle und umschlingt beide teilweise. Er ist sowohl am Umfang des Halbzylinders als auch der Rolle durch Schrauben 14 befestigt. Zur seitlichen Führung des ließaufnehmers sind Halbzylinder und Rolle mit einer umlaufenden Nut versehen, deren Tiefe etwas geringer ist als die Dicke des ließaufnehmers. Dieser wird nun durch die Feder 15 , die am Umfang der Rolle angreift, vorgespannt. Die Vorlast der Feder kann durch die Kontereinrichtung 16 stufenlos eingestellt werden. Zwischen Rahmen und ließaufnehmer befindet sich ein Druckkörper 17. der den Meßaufnehme zusätzlich an den Prüfling anpreßt. Er besteht im vorliegenden Beispiel aus einem weichen Gummiwerkstoff.It consists of a frame 18 with one around its center point rotatable roller 11 and a half cylinder 12 are attached so that they are axially parallel and are at the same height one behind the other. The measuring transducer 13 according to the invention extends between the half cylinder and the roller and partially wraps around both. He is attached to both the circumference of the half cylinder and the roller by screws 14. Half-cylinder and roller with a provided with a circumferential groove, the depth of which is slightly less than the thickness of the sensor. This is now biased by the spring 15, which acts on the circumference of the roller. The preload of the spring can be continuously adjusted by the counter device 16 will. There is a pressure hull 17 between the frame and the sensor additionally presses the measurement recording against the test object. It exists in the present example made of a soft rubber material.

In Bild 4 ist ein Beispiel für die konstruktive Ausführung des ließaufnehmers in der Explosionsdarstellung angegeben.Figure 4 shows an example of the structural design of the air flow sensor indicated in the exploded view.

Die elastischen Körper(4,7,9) und die Abstandhalter 6 sind zur besseren Umschlingung von Rolle und Halbzylinder vorgebogen. In Bewegungsrichtung des KrümmungsmeBgerätes gesehen ( s. Pfeil) hinten sind die Befestigungslöcher 18 als Langlöcher ausgeführt, um die Längenänderungen des Biegebogens in Abhängigkeit vom Biegeradius auszugleichen.The elastic body (4,7,9) and the spacers 6 are for better Pre-bent wrap around the roll and half cylinder. In the direction of movement of the curvature measuring device seen (see arrow) at the rear the fastening holes 18 are designed as elongated holes, to compensate for the changes in length of the bending curve depending on the bending radius.

Meß- und Druckkörper 7 u. 9 sind außerhalb des ließbereiches mit Bohrungen 19 versehen, um die elektrischen Anschlüße der Dehnungsmeßstreifen aus dem ließaufnehmer herausführen zu können.Measuring and pressure body 7 and 9 are outside the let area with holes 19 to the electrical connections of the strain gauges from the let sensor to be able to lead out.

In Bild 2a ist qualitativ die Belastungskonstellation dargestellt, wie sie bei dem ausgeführten Beispiel des KrümmungsmeBgerätes nach der Erfindung vorliegt. Beim Anlegen der elastischen Körper an den Prüfling wird zunächst ein Biegemoment Mb aufgebracht, daß sein maximum erreicht, wenn Rolle und Halbzylinder über den sie umschlingenden ließaufnehmer zur Anlage am Prüfling kommen. Durch die Vorspannung mit Hilfe der Feder wird eine Zugkraft Fz auf die elastischen Körper aufgebracht. Sie soll das aus der Biegetheorle bekannte Abheben des ließaufnehmers von der Werkstückoberfläche bei reiner Biegung verhindern und die Veränderung des Biegebogens mit dem zu messenden Radius ermöglichen. Eine Zusatzmaßnahme zur Vermeidung des Abhebens des ließaufnehmers besteht in der Autbringung von Druckkräften normal zur Oberfläche der elastischen Körper.In figure 2a the load constellation is shown qualitatively, as in the example of the curvature measuring device according to the invention is present. When applying the elastic body to the test object, a Bending moment Mb applied that reached its maximum when roller and half-cylinder come to the system on the test item via the looping sensor. Through the Pretensioning with the aid of the spring creates a tensile force Fz the elastic Body applied. It is supposed to lift the lift sensor known from the bending theory from the workpiece surface in the case of pure bending and changing the Allow bending arc with the radius to be measured. An additional measure to avoid the lifting of the lowering device consists in the application of compressive forces normally to the surface of the elastic body.

Sie erfolgt im ausgeführten Beispiel durch das Druckelement aus Gummi C17 in Bild 3>. Die Höhe der aufzubringenden Kräfte und Momente richtet sich nach der Dicke der elastischen Körper und nach der Größe des zu messenden Radius. Die Belastung verringert sich mit zunehmendem Radius und erhöht sich mit zunehmender Dicke der elastischen Körper. Da sich einerseits für große Radien sehr kleine ließgrößen ergeben, andererseits aber die Belastung sich verringert, kann der ließaufnehmer optimal an das Meßproblem angepaßt werden. Durch die Verwendung dickerer elastischer Körper kann das Meßsignal vergrößert und damit der Störabstand erhöht werden.It takes place in the example carried out by the pressure element made of rubber C17 in Fig. 3>. The level of the forces and moments to be applied is determined according to the thickness of the elastic body and according to the size of the radius to be measured. The load decreases with increasing radius and increases with increasing Thickness of the elastic body. Since on the one hand very small sizes can be used for large radii on the other hand, however, the load is reduced, the load sensor can be optimally adapted to the measurement problem. By using thicker elastic Body can enlarge the measurement signal and thus the signal-to-noise ratio can be increased.

Eine weitgehende Anpassung an das ließproblem ist bei dem KrümmungsmeBgerät nach der Erfindung auch im bezug auf die Meßlänge möglich. Je nachdem, ob eine hohe Auflösung des Krömmungsverlaufes oder eine gemittelte Messung im Vordergrund steht, kann durch Verwendung von elastischen Körpern mit unterschiedlich langen Dehnungsmeßstreifen der jeweiligen Forderung Rec:wnung getragen werden. FUr das ausgefUhrte Beispiel liegen die ließlängen zwischen 1,5 und 30 mm.The curvature measuring device has been largely adapted to the problem of letting go according to the invention also possible with respect to the measuring length. Depending on whether a high The focus is on resolution of the curvature curve or an averaged measurement, can be achieved by using elastic bodies with strain gauges of different lengths the respective requirement Rec: wnung must be borne. For the example given the lengths of the legs are between 1.5 and 30 mm.

Claims (26)

PatentansprUche 1. Krummungsmeßgerät, bestehend aus mindestens einem langgestreckten elastischen Körper mit bestimmter und gleichmäßiger Dicke und einer elektrischen Neßeinrichtung, mit der die Krümmung des elastischen Körpers, der an einen einer Krümmung unterworfenen Prüfling angelegt wird, gemessen wird, indem die Dehnungen der Oberfläche des elastischen Körpers ein Naß für seine Krümmung sind und das elektrische Signal der rIeßeinrichtung proportional der Krümmung des Prüflings ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a B mehrere langgestreckte elastische Körper(4,7,9 in den Bildern 2 und 4) aus verschleißfestem Werkstoff mit bestimmter und gleichmäßiger Dicke und hoher Druckfestigkeit achsparallel und planparallel mit bestimmtem und gleichmäßigem Abstand übereinanderliegen und die bei der Biegung der elastischen Körper auftretenden Dehnungen der Körperoberflächen an mindestens einem der elastischen Körper auf dessen Ober- und Unterseite durch mindestens zuei elektrische DehnungsaufnehmerC8 in den Bildern 2 und 4), in der Regel Dehnungsmeßstreifen, gemessen werden, die ein elektrisches Signal erzeugen, das unabhängig von TemperatureinflUßen und Überlagerungen von Zug- und Druckspannungen ist und proportional der Krümmung des Prüflings(5 in Bild 2> ist.Claims 1. Curvature measuring device, consisting of at least one elongated elastic body with a certain and uniform thickness and a electrical measuring device, with which the curvature of the elastic body, the a specimen subjected to a curvature is applied, is measured by the elongation of the surface of the elastic body is a wet for its curvature and the electrical signal of the ripping device is proportional to the curvature of the The test specimen is, d u r c h e k e n n z e i c h n e t, d a B several elongated ones elastic body (4,7,9 in pictures 2 and 4) made of wear-resistant material specific and uniform thickness and high compressive strength, axially parallel and plane-parallel lie on top of each other with a certain and even distance and those at the bend of the elastic body occurring elongations of the body surfaces at least one of the elastic bodies on its top and bottom by at least zuei electrical strain transducer C8 in Figures 2 and 4), usually strain gauges, which generate an electrical signal that is independent of temperature influences and superposition of tensile and compressive stresses and is proportional to the curvature of the test item (5 in Fig. 2> is. 2. KrümmungsmeBgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß insbesondere drei elastische Körper achs- und planparallel in bestimmtem Abstand übereinanderliegen.2. KrümmungsmeBgerät according to claim 1, characterized in that in particular three elastic bodies axially and plane-parallel at a certain distance lie on top of each other. 3. KrUmmungsmeßgerät nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die elastischen Körper insbesondere dünne Folien aus hartem, verschleißfestem Material( in der Regel Stahl) sind.3. curvature measuring device according to claim 1 and 2, characterized in that that the elastic body in particular thin films made of hard, wear-resistant Material (usually steel). 4. KrUmmungsmeßgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der untere elastische Körper als Gleitkörper dient und genau an der Oberfläche des Prüflinge anliegt und sich an dieser entlang bewegen kann.4. curvature measuring device according to claim 2, characterized in that the lower elastic body serves as a sliding body and is precisely on the surface of the Test objects and can move along them. 5. Krümmungsmeßgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der mittlere elastische Körper als Meßkörper dient, dessen Krümmung ein Maß für die Krümmung des Prüflings ist.5. curvature measuring device according to claim 2, characterized in that the middle elastic body serves as a measuring body, the curvature of which is a measure of is the curvature of the specimen. 6. KrümmungsmeBgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der obere elastische Körper als Druckkörper dient, der mit Druckkräften beaufschlagt wird, die eine einwandfreie Anlage der elastischen Körper am Prüfling unterstützten.6. KrümmungsmeBgerät according to claim 2, characterized in that the upper elastic body serves as a pressure body, which is subjected to compressive forces that supported a perfect contact of the elastic body on the test object. 7. Kriimmungsmeßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich zwischen den elastischen Körpern Abstandhalter hoher Druckfestigkeit mit bestimmter und gleichmäßiger Dicke befinden.7. Kriimmungsmeßgerät according to claim 1, characterized in that between the elastic bodies spacers of high compressive strength with a certain and of uniform thickness. 8. KrümmungsmeBgerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß diese Abstandhalter aus mindestens einem dünnen elastischen Körper bestehen, in dem sich rechteckige Ausschnitte befinden, sodaß die elastischen Körper mit den Abstandhaltern Zwischenräume bilden.8. KrümmungsmeBgerät according to claim 7, characterized in that these spacers consist of at least one thin elastic body in which are rectangular cutouts, so that the elastic body with the Form spacers gaps. 9. Kriimmungsmeßgerät nach Anspruch 1 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandhalter insbesondere aus einer Anzahl sehr dünner elastischer Folien aus druckfestem SerkstoffCin der Regel Stahl) bestehen, sodaß sich für die Abstandhalter ein geringer Biegewiderstand ergibt.9. Kriimmungsmeßgerät according to claim 1 and 7, characterized in that that the spacers in particular consist of a number of very thin elastic foils made of pressure-resistant Serkstoff (usually steel) so that the spacers results in a low bending resistance. 10. KrümmungsmeBgerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kräfte auf den Druckkörper normal zur Körperoberfläche durch ein elastisches Formstück erzeugt werden, das sich zwischen dem Druckkörper und einer Führungseinrichtung befindet.10. KrümmungsmeBgerät according to claim 6, characterized in that the forces on the pressure body normal to the body surface through an elastic Form piece are generated, which is between the pressure hull and a Guide device is located. 11. KrUmmungsmeßgerät nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß in dieser Führungseinrichtung ein Halbzylinder und eine um ihren Mittelpunkt drhbare Rolle gleicher Dicke achsparallel zueinander angeordnet sind.11. Curvature measuring device according to claim 18, characterized in that In this guide device a half cylinder and one twistable around its center Roll of the same thickness are arranged axially parallel to one another. 12. KrUmmungsmeBgerät nach Anspruch 1 und 11, dadurch gekennzeichnet, daß sich die elastischen Körper zwischen Halbzylinder und Rolle erstrecken und beide auf deren Umfang teilweise umschlingen.12. KrUmmungsmeBgerät according to claim 1 and 11, characterized in that that the elastic bodies extend between the half cylinder and the roller and both wrap around on their circumference. 13. Krümmungsmeßgerät nach Anspruch 11 und 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden der elastischen Körper am Umfang des Halbzylinders und am Umfang der Rolle befestigt sind.13. Curvature measuring device according to claim 11 and 12, characterized in that that the ends of the elastic body on the circumference of the half-cylinder and on the circumference of the Roll are attached. 14. KrümmungsmeBgerät nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß am Umfang der drehbaren Rolle eine Zugfeder angreift, die ein Drehmoment erzeugt, das zu einer Zugbeanspruchnung der elastischen Körper führt.14. KrümmungsmeBgerät according to claim 11, characterized in that a tension spring engages on the circumference of the rotatable roller, which generates a torque, which leads to a tensile stress on the elastic body. 15. KYümmungsmeßgerät nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß Rolle und Halbzylinder eine am Umfang umlaufende Nut aufweisen, deren Tiefe der Dicke zweier elastischer Körper entspricht und deren Breite der der elastischen Körper entspricht und die eine seitliche FUhrung der elastischen Körper erlaubt.15. KYümmungsmeßgerät according to claim 11, characterized in that Roll and half cylinder have a circumferential groove, the depth of which Thickness of two elastic bodies and their width corresponds to that of the elastic Body and which allows a lateral guidance of the elastic body. 16. KrUmmungsmeßgerät nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß sich Rolle und Halbzylinder beim Anlegen der elastischen Körper an einen Prüfling Uber deren Ende auf dem PrUfling abstützen.16. Curvature measuring device according to claim 11, characterized in that role and half cylinder when applying the elastic body to a test object Support the end of it on the test specimen. 17. KrUmmungsmeßgerät nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich der untere elastische Körper im Bereich zwischen Rolle und Halbzylinder genau an den Prüfling anlegt.17. Curvature measuring device according to claim 1 and 2, characterized in that that the lower elastic body is in the area between the roller and the half cylinder applied exactly to the test item. 18. KrümmungsmeBgerät nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß di e Oberflächen dnr anderen elastischen Körper eine Aquidistante zur Oberfläche des Prüflings bilden.18. KrümmungsmeBgerät according to claim 1 and 2, characterized in that that the surfaces of the other elastic bodies are equidistant from the surface of the test object. 19. KrümmungsmeEgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in den Zwischenräumen, die die elastischen Körper mit den Abstandhaltern bilden, im Bereich zwischen Rolle und Halbzylinder auf dem inneren elastischen Körper Dehnungsmeßstreifen parallel zur Körperlängskante angebracht sind.19. KrümmungsmeEgerät according to claim 2, characterized in that in the gaps that the elastic bodies form with the spacers, strain gauges on the inner elastic body in the area between the roller and the semi-cylinder are attached parallel to the longitudinal edge of the body. 28. KrUmmungsmeßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsdehnungen der Körperoberfläche durch die Dehnungsmeßstreifen gemessen werden und das Meßsignal proportional der Krümmung des elastischen Körpers und der Krümmung des Prüflings ist.28. Curvature measuring device according to claim 1, characterized in that the longitudinal strains of the body surface are measured by the strain gauges and the measurement signal proportional to the curvature of the elastic body and the curvature of the test item is. 21. KrümmungsmeBgerät nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß insbesondere vier Dehnungsmeßstreifen auf dem inneren elastischen Körper angebracht sind, wobei sich je zwei auf der oberen und der unteren Seite des elastischen Körpers auf gleicher Höhe nebeneinander befinden.21. KrümmungsmeBgerät according to claim 19, characterized in that in particular four strain gauges are attached to the inner elastic body are, with two each on the upper and the lower side of the elastic body are next to each other at the same height. 22. KrUmmungsmeßgerät nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die vier Dehnungsmeßstreifen zu einer Wheatstone'schen Brücke verschaltet werden, sodaß eine vollständige Kompensation der EinflUBe von Temperaturschwankungen und Zugüberlagerungen erfolgt.22. Curvature measuring device according to claim 21, characterized in that the four strain gauges are connected to form a Wheatstone bridge, so that a complete compensation of the influences of temperature fluctuations and Train overlaps takes place. 23. KrümmungsmeBgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Meßlänge und damit der Integrationsgrad der messung dem Meßproblem anpassen läßt, indem im Rahmen des Abstands zwischen Rolle und Halbzylinder verschieden lange Dehnungsmeßstreifen von 1,5 - 30 mm verwendet werden können.23. KrümmungsmeBgerät according to claim 1, characterized in that the measuring length and thus the degree of integration of the measurement adapt to the measuring problem lets by different lengths within the scope of the distance between the roller and the half cylinder Strain gauges from 1.5 - 30 mm can be used. 24. KrümmungsmeBgerät nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich durch Veränderung der Dicke des Inneren elastischen Körpers die Meßempfindlichkeit verändern läßt und sich dadurch eine Anpassung an das flßproblem vornehmen läßt.24. KrümmungsmeBgerät according to claim 1 and 2, characterized in that that by changing the thickness of the inner elastic body, the measurement sensitivity can be changed and thereby an adaptation to the flow problem can be carried out. 25.Krümmungsmeßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich insbesondere mehrere KrümmungsmeBgeräte auf gleicher Höhe und parallel zueinander nebeneinander befinden, sodaß die Krümmung des Prüflings an verschiedenen Stellen quer zur Tangente an die Oberfläche gleichzeitig gemessen werden kann und durch Vergleich der Meßsignale fleßfehler erkannt werden können.25.Krümmungsmeßgerät according to claim 1, characterized in that In particular, several curvature measuring devices are at the same height and parallel to one another are next to each other, so that the curvature of the test object at different points across the tangent to the surface can be measured simultaneously and through Comparison of the measurement signals can be detected fleß Fehler. 26. KrümmungsmeßgerSt nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es sich aufgrund der geringen Baugröße von ca. 188 x 58 x 36 mm und der sehr kleinen Meßlängen besonders für den Einsatz als Krümmungssensor zur Regelung von Fertigungsabläufen, insbesondere auch von Biegevorgängen eignet.26. KrümmungsmeßgerSt according to claim 1, characterized in that it is due to the small size of approx. 188 x 58 x 36 mm and the very small Measuring lengths especially for use as a curvature sensor for the control of production processes, especially suitable for bending processes.
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