DE3604841A1 - Spannkopf fuer eine werkstoffpruefmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Spannkopf für eine Werk­ stoffprüfmaschine zum Einspannen von auf Zug und/oder Druck zu belastende Proben, mit einem zum Anschluß an der Werkstoffprüfmaschine eingerichteten Grundkör­ per, an welchem zwei Spannelemente koaxial zueinan­ der und im wesentlichen senkrecht zur Zug- bzw. Druck­ richtung gegeneinander verstellbar geführt sind, die zwischen sich die Proben spannen und dazu stirnseitig angeordnete, einander gegenüber stehende Spannbacken aufweisen, die jeweils um die Achse des Spannelements drehbar und feststellbar gelagert sind, wobei die Spannbacke auf ihrer Spannseite mindestens eine sich diametral erstreckende V-förmige Nut aufweist.

Ein Spannkopf dieser Art ist aus der DE-OS 33 10 666 bekannt. Die Spannbacken erlauben dort das kraft­ schlüssige Spannen von Flachproben etwa in der Form von Rechteckprofilen sowie von Rundprofilen, die da­ zu in die V-förmige Nut eingelegt werden.

Für die Messung von Proben, die endseitig mit Schul­ ter- oder Gewindeköpfen versehen sind und somit formschlüssig einzuspannen sind, ist bei dem bekann­ ten Spannkopf unterhalb der Spannbacken ein Einschub­ profil vorgesehen, das mit unterschiedlichen Aufnah­ men für die an den Proben endseitig angeordneten Probenköpfe bestückt werden kann. Dazu muß das Ein­ schubprofil jeweils dem Grundkörper entnommen werden, damit ein Austausch der Aufnahmen möglich ist.

Bei der Durchführung größerer Meßserien an unter­ schiedlich ausgebildeten Proben muß daher der Spann­ kopf laufend umgerüstet werden und insbesondere das Einschubprofil stets dann entfernt werden, wenn Pro­ ben ohne endseitig angeordnete Probenköpfe gemessen werden sollen. Dieses Umrüsten ist verhältnismäßig zeitaufwendig, wobei im übrigen die Gefahr besteht, daß die in das Einschubprofil einzusetzenden Aufnah­ men verloren gehen können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Spannkopf der eingangs genannten Art so auszubilden, daß er für praktisch alle zur Messung kommenden Probenformen ohne Auswechseln von Werkzeugteilen oder sonstige Umrüstarbeiten ohne weiteres einsetz­ bar ist.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch ge­ löst, daß jede der beiden Spannbacken eine oder meh­ rere zum Umfang hin offene, halbschalenförmige Auf­ nahmeausnehmungen aufweisen, die bei einander anlie­ genden Spannbacken gemeinsam jeweils eine Probenauf­ nahme bilden, die im Bereich ihres umfangsseitigen Endes eine verringerte Querschnittsfläche besitzt.

Der durch die Erfindung erreichte Fortschritt be­ steht im wesentlichen darin, daß der Spannkopf ohne Auswechseln oder Austauschen von Zusatzaufnahmen oder sonstigen Teilen für die Messung einer bestimmten Probenform ohne weiteres dadurch eingerichtet werden kann, daß die beiden Spannbacken auf ihren Spannele­ menten in die gewünschte Drehstellung gebracht werden, so daß die für die Probenform benötigte Aufnahme in die Zug- bzw. Druckrichtung weist. Da die beiden halbschalenförmigen Aufnahmeausnehmungen gemeinsam die vollständige Probenaufnahme bilden, können die beiden Spannelemente bis zur gegenseitigen Anlage der Spannseite der beiden Spannbacken gegeneinander verfahren werden, wodurch die bei der Probenbean­ spruchung quer zur Verstellrichtung der Spannelemen­ te wirkenden Zug- bzw. Druckkräfte ohne weiteres aufgefangen werden und Aufspreizungen der beiden Spannbacken im Bereich der exzentrisch zur Achse des Spannelements angeordneten Probenaufnahme ver­ mieden werden. Im übrigen kann die Probe unabhängig von ihrer Form lediglich durch Zurückfahren des Spannelements sehr schnell gewechselt werden.

In bevorzugter Ausführungsform der Erfindung besitzt die Spannbacke im Bereich ihrer Spannseite im Querschnitt die Form eines regelmäßigen Achtecks und ist mit zwei sich unter einem Winkel von 90° schneidenden V-förmigen Nuten mit unterschiedlicher Tiefe und/oder Flankenwinkel versehen, wobei die Nu­ ten mittig zu den Seiten des Achtecks münden und die Probenaufnahmen in den zwischen den Nuten gebilde­ ten Segmenten angeordnet sind. Auf diese Weise ent­ steht eine gleichmäßig über den Umfang verteilt ange­ ordnete Aneinanderreihung der Aufnahmen, so daß die Spannbacke zur Auswahl der jeweils benötigten Aufnah­ me um gleiche Rastwinkel, also beispielsweise einen Winkel von 45° verstellbar sein kann.

Damit auch Flachproben in der Form von Rechteckpro­ filen eingespannt werden können, empfiehlt es sich, daß in zwei sich gegenüber stehenden Segmenten jeder Spannbacke Spannflächen angeordnet sind, die jeweils von konzentrischen Rillen gebildet sind. Somit wer­ den die Flachproben an zwei zur Achse der Spannele­ mente diametral entgegengesetzten Punkten eingespannt, wodurch wiederum ein Verkanten der Spannbacken weit­ gehend ausgeschlossen ist.

Die sich jeweils zu einer Probenaufnahme gegenseitig ergänzenden halbschalenförmigen Aufnahmeausnehmungen können die Form eines Halbkonus, einer Halbkugel, einer Gewindehälfte oder eines abgesetzten Halbzylin­ ders besitzen.

Im folgenden wird die Erfindung an einem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel näher erläutert; es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung des Spannkopfes,

Fig. 2 einen Axialschnitt durch eine der Spannbacken längs der Linie II-II nach Fig. 3,

Fig. 3 eine Draufsicht auf den Gegenstand nach Fig. 2 in Richtung III,

Fig. 4 in den Teilfiguren a bis c Beispiele für eine kraftschlüssige Spannung von Proben,

Fig. 5 in den Teilfiguren a und b Beispiele für die formschlüssige Spannung von endseitig mit Spannköpfen versehenen Proben.

Der in der Zeichnung dargestellte Spannkopf 1 ist für Werkstoffprüfmaschinen vorgesehen und dient zum Ein­ spannen von auf Zug und/oder Druck zu belastenden Proben 2. Im einzelnen besteht der Spannkopf 1 aus einem zum Anschluß an der nicht dargestellten Werk­ stoffprüfmaschine eingerichteten Grundkörper 3, an welchem zwei Spannelemente 4, 5 koaxial zueinander und im wesentlichen senkrecht zur durch den Doppel­ pfeil 6 angedeuteten Zug- bzw. Druckrichtung gegen­ einander verstellbar geführt sind. In Fig. 1 ist das linke Spannelement 4 hydraulisch ausgebildet, während es sich bei dem rechten um ein mechanisches Spannelement 5 handelt. Es besteht jedoch ebenso die Möglichkeit, beide Spannelemente 4, 5 entweder mechanisch oder hydraulisch auszubilden. Zum Spannen der Probe 2 weisen die beiden Spannelemente 4, 5 stirnseitig angeordnete, einander gegenüber stehen­ de Spannbacken 7 auf, die jeweils um die Achse 8 des Spannelements 4, 5 drehbar und feststellbar gelagert sind.

Wie sich insbesondere aus den Fig. 3 bis 5 ergibt, ist jede der Spannbacken 7 auf ihrer Spannseite 7.1 mit zwei sich diametral erstreckenden V-förmi­ gen Nuten 9 versehen, die sich unter einem Winkel von 90° schneiden und die ferner eine unterschied­ liche Tiefe und gegebenenfalls einen unterschiedli­ chen Flankenwinkel aufweisen. Die Spannbacke 7 be­ sitzt im Bereich ihrer Spannseite 7.1 im Querschnitt die Form eines regelmäßigen Achtecks, wobei die Nu­ ten 9 mittig zu den Seiten des Achtecks münden. In den zwischen den Nuten 9 gebildeten Segmenten 10 sind Probenaufnahmen angeordnet, die von zum Umfang der Spannbacke 7 hin offenen, halbschalenförmigen Aufnahmeausnehmungen 11, 12 gebildet sind. Jeweils zwei in ihrer Form einander entsprechende Aufnahme­ ausnehmungen 11, 12 zweier Spannbacken 7 bilden da­ bei gemeinsam eine Probenaufnahme, die im Bereich ihres umfangsseitigen Endes eine den Durchtritt des Probenkopfes verhindernde verringerte Querschnitts­ fläche besitzt.

In zwei sich gegenüber stehenden Segmenten 10 jeder Spannbacke 7 sind Spannflächen 13 angeordnet, die jeweils von konzentrischen Rillen gebildet sind. Diese Spannflächen 13 dienen zum Einspannen von Flachproben in Form von Rechteckprofilen, wie sich dies aus Fig. 4a ergibt.

Die halbschalenförmige Aufnahmeausnehmung 11 besitzt die Form eines abgesetzten Halbzylinders und ist ge­ mäß Fig. 5a zur Aufnahme von Rundproben mit Schul­ terköpfen vorgesehen. Die Aufnahmeausnehmung 12 be­ sitzt dagegen die Form einer Gewindehälfte und er­ laubt somit die Aufnahme von Rundproben mit Gewinde­ köpfen, wie dies in Fig. 5b dargestellt ist. Das Spannen von Rundstangen ohne endseitig angeordnete Probenköpfe erfolgt dagegen in den V-förmigen Nuten 9 gemäß den Fig. 4b und c, wobei die Auswahl der zur Anwendung kommenden Nuten 9 entsprechend dem Durchmesser des Rundprofils erfolgt.

Bei der kraftschlüssigen Spannung von Proben 2 ge­ mäß Fig. 4 wird die Länge der Proben 2 so gewählt, daß sie sich im wesentlichen über den gesamten Durchmesser der Spannbacke 7 erstrecken. Dadurch wird ein Verkanten der Spannbacken 7 sowohl beim Spannen der Probe 2 als auch bei dem anschließenden Zugversuch weitgehend vermieden. Bei der formschlüs­ sigen Spannung von Proben 2 gemäß Fig. 5 liegen da­ gegen die Spannbacken 7 mit ihren Spannseiten 7.1 einander flächig an, so daß ebenfalls ein Verkanten der Spannbacken 7 vermieden wird.

Um die Messung unterschiedlicher Proben 2 durchfüh­ ren zu können, müssen bei dem erfindungsgemäßen Spannkopf 1 lediglich die Spannbacken 7 in die ge­ wünschte Drehstellung gebracht werden, so daß die zum Einspannen benötigten Probenaufnahmen bzw. Nu­ ten oder Spannflächen einander gegenüberstehen, wie sich dies aus den Fig. 4 und 5 ergibt. Da hier­ zu keinerlei Zusatzteile erforderlich sind oder auf­ wendige Umrüstarbeiten an der Werkstoffprüfmaschine vorgenommen werden müssen, kann der Wechsel von einer Probenform zur anderen außerordentlich schnell erfolgen.

Sofern eine noch größere Anzahl an Probenaufnahmen benötigt wird, besteht entweder die Möglichkeit, die Spannbacke 7 entsprechend zu vergrößern und um­ fangsseitig weitere Aufnahmen vorzusehen. Es ist jedoch ebenso möglich, einen zweiten Satz Spannbak­ ken 7 mit Aufnahmen anderer Gestalt vorzusehen, der bedarfsweise gegen den vorhandenen ausgetauscht wird.

Claims (4)

1. Spannkopf für eine Werkstoffprüfmaschine zum Ein­ spannen von auf Zug und/oder Druck zu belastende Proben, mit einem zum Anschluß an der Werkstoff­ prüfmaschine eingerichteten Grundkörper, an wel­ chem zwei Spannelemente koaxial zueinander und im wesentlichen senkrecht zur Zug- bzw. Druck­ richtung gegeneinander verstellbar geführt sind, die zwischen sich die Probe spannen und dazu stirnseitig angeordnete, einander gegenüber stehen­ de Spannbacken aufweisen, die jeweils um die Achse des Spannelements drehbar und feststellbar gela­ gert sind, wobei die Spannbacke auf ihrer Spann­ seite mindestens eine sich diametral erstrecken­ de V-förmige Nut aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß jede der beiden Spann­ backen (7) eine oder mehrere zum Umfang hin offe­ ne, halbschalenförmige Aufnahmeausnehmungen (11, 12) aufweisen, die bei einander anliegenden Spann­ backen (7) gemeinsam jeweils eine Probenaufnahme bilden, die im Bereich ihres umfangsseitigen Endes eine verringerte Querschnittsfläche besitzt.

2. Spannkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Spannbacke (7) im Bereich ihrer Spannseite (7.1) im Querschnitt die Form eines regelmäßigen Achtecks besitzt und mit zwei sich unter einem Winkel von 90° schneidenden V-för­ migen Nuten (9) mit unterschiedlicher Tiefe und/ oder Flankenwinkel versehen ist, wobei die Nuten (9) mittig zu den Seiten des Achtecks münden und die Probenaufnahmen in den zwischen den Nuten (9) gebildeten Segmenten (10) angeordnet sind.

3. Spannkopf nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in zwei sich gegenüber stehenden Segmenten (10) jeder Spannbacke (7) Spannflächen (13) an­ geordnet sind, die jeweils von konzentrischen Ril­ len gebildet sind.

4. Spannkopf nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die sich jeweils zu einer Probenaufnahme gegenseitig ergänzenden halbscha­ lenförmigen Aufnahmeausnehmungen (11, 12) die Form eines Halbkonus, einer Halbkugel, einer Ge­ windehälfte oder eines abgesetzten Halbzylinders besitzen.