DE3723475C2

DE3723475C2 - Device for clamping material samples in testing machines

Info

Publication number: DE3723475C2
Application number: DE19873723475
Authority: DE
Inventors: Andreas Pohl
Original assignee: Carl Schenck AG
Current assignee: Carl Schenck AG
Priority date: 1987-07-16
Filing date: 1987-07-16
Publication date: 1995-11-30
Anticipated expiration: 2007-07-17
Also published as: JP2543559B2; DE3723475A1; JPS6432147A

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Einspannen von Materialproben in Prüfmaschinen nach dem Oberbegriff des Pa tentanspruchs 1.The invention relates to a device for clamping Material samples in testing machines according to the generic term of Pa claim 1.

Beim Einspannen von Materialproben, insbesondere Zugproben, in Prüfmaschinen mit fest angeordneten Einspannköpfen besteht immer die Gefahr, daß die Materialprobe durch außermittige Einspannung, z. B. durch ungleichmäßige Ausbildung der Ein spannköpfe der Probe oder dergleichen, beim Einspannvorgang durch Querkräfte belastet wird. Die hierdurch an der Probe entstehenden Verformungen und Beanspruchungen, insbesondere durch Biegespannungen, können die Meßergebnisse bei der Prüfung verfälschen und sollten daher möglichst vermieden werden.When clamping material samples, especially tensile samples, in Testing machines with fixed clamping heads there is always the risk that the material sample may be caused by off-center Clamping, e.g. B. by uneven formation of the A clamping heads of the sample or the like, during the clamping process is loaded by transverse forces. This puts it to the test resulting deformations and stresses, in particular due to bending stresses, the measurement results can be checked falsify and should therefore be avoided if possible.

Die DE-OS 19 03 042 zeigt eine Vorrichtung zur einstellbaren Lagerung von Druckplatten in Werkstoffprüfmaschinen, bei der eine Kugelschale und eine Kugelkalotte vorgesehen sind. Die Lagerung der Kugelkalotte in der Kugelschale ist über eine hy draulisch betätigte mechanische Verriegelungseinrichtung bei Druckmittelzufuhr fixiert; bei fehlender Druckmittelzufuhr ist die Verriegelung aufgehoben und die Kugelkalotte in der Kugel schale zwecks Einstellung bewegbar.DE-OS 19 03 042 shows a device for adjustable Storage of printing plates in material testing machines at a spherical shell and a spherical cap are provided. The Storage of the spherical cap in the spherical shell is via a hy drastically operated mechanical locking device Pressure medium supply fixed; if there is no pressure medium supply the lock is released and the spherical cap in the ball Movable shell for adjustment.

Aus der DE-PS 31 28 394 ist eine Vorrichtung zur einstellbaren Lagerung von Druckplatten in Werkstoffprüfmaschinen bekannt, bei der eine Kugelschale und eine Kugelkalotte vorgesehen sind und die Lagerung der Kugelkalotte in der Kugelschale in zwei sich zeitlich folgende, mechanische Zustände dadurch aufgeteilt ist, daß zwei unterschiedliche aufeinander einwirkende Berüh rungsflächen mit geringer Reibungswirkung und mit hoher Rei bungswirkung hintereinander zur Wirkung kommen.From DE-PS 31 28 394 is a device for adjustable Storage of printing plates in material testing machines known in which a spherical shell and a spherical cap are provided and the storage of the spherical cap in the spherical shell in two the mechanical states that follow in time are thereby divided is that two different interacting contacts surfaces with low friction and high friction exercise effect come into effect one after the other.

Aus der DE-AS 23 06 393 ist eine Zugprobeneinspanneinrichtung bekannt, bei der beide Einspannköpfe für die Zugprobe zur Ver meidung von Biegemomenten kugelig gelagert sind. Bei der be kannten Einrichtung ist der Einspannkopf während des gesamten Prüfvorganges beweglich gelagert. Der Ausgleich eines Achsver satzes bei den Einspannköpfen für die Probe oder bei der Probe selbst und damit das Entstehen von daraus resultierenden Biege momenten ist mit der bekannten Einrichtung nicht ohne weiteres möglich.DE-AS 23 06 393 is a tensile test device known, in which both clamping heads for the tensile test for ver avoiding bending moments are spherical. At the be known device is the chuck during the entire Test process is movably mounted. The compensation of an axle ver set of the clamping heads for the sample or for the sample itself and thus the resulting bending Moments is not easy with the known device possible.

Aus der Druckschrift "Continuous servo-controlled alignment of specimens in materials testing" in Experimental Mechanics, Vol. 15, No. 9, p. 358-364, Sept. 1975, ist eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zum Einspannen von Materialproben in Prüfmaschinen bekannt, bei der während des Ausricht- und des Prüfvorganges der Einspannkopf in seiner Lage zum Querhaupt in einer Ebene senkrecht zur Belastungsrichtung über Querkraftsen soren und hydraulische Servoeinrichtungen so gesteuert wird, daß alle Querkrafteinflüsse im Bereich des kleinsten Proben querschnitts ausgeschaltet werden. Bei dieser Vorrichtung kann eine Beeinflussung des Prüfvorganges durch Fehler z. B. der Servoregelungen auftreten.From the publication "Continuous servo-controlled alignment of specimens in materials testing "in Experimental Mechanics, Vol. 15, No. 9, p. 358-364, Sept. 1975, is a device of type mentioned at the beginning for clamping material samples in Test machines known in which during the alignment and Checking the clamping head in its position to the crosshead in a plane perpendicular to the direction of loading via transverse forces sensors and hydraulic servo devices is controlled so that all shear forces in the area of the smallest samples cross section can be switched off. This device can influencing the test process by errors such. B. the Servo controls occur.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zum Einspannen von Materialproben in Prüfmaschinen zu schaffen, mit der störende Verformungen, Querkräfte oder Biegebeanspruchungen der Probe sowohl beim Einspannvorgang als auch beim eigentli chen Prüfvorgang ausgeschaltet werden. Diese Aufgabe wird durch die in den Patentansprüchen angegebenen Merkmale gelöst. Die Ansprüche betreffen auch Ausgestaltungen der Erfindung.It is an object of the present invention to provide a device for Clamping material samples in testing machines to create the disruptive deformations, shear forces or bending stresses the sample both during the clamping process and during the actual Chen test process can be switched off. This task is accomplished by solved the features specified in the claims. The Claims also relate to refinements of the invention.

Bei der Vorrichtung nach der Erfindung kann der an einem Quer joch angeordnete Einspannkopf einer Prüfmaschine beim Einspann vorgang in Querrichtung verschoben werden, bzw. der Einspann kopf kann sich durch seine Querbeweglichkeit selbsttätig auf die Lage der Materialprobe einstellen. Dadurch werden Querkräf te an der Probe vermieden und die Probe bleibt kräftefrei. Während des Prüfvorganges ist der Einspannkopf gegenüber dem Querjoch fixiert. Die gesamte Anordnung ist damit in vorteil hafter Weise während des Prüfvorganges verformungssteifer.In the device according to the invention, the can on a cross yoke arranged clamping head of a testing machine during clamping operation in the transverse direction, or the clamping Head can move up automatically due to its transverse mobility adjust the position of the material sample. This will cause transverse forces avoided on the sample and the sample remains free of forces. During the test process, the clamping head is opposite Cross yoke fixed. The entire arrangement is therefore advantageous more rigidly during the test process.

Die Erfindung ist allgemein einsetzbar und z. B. für Keilspann zeuge, Kolbenklemmeinspannungen und Schraubeneinspannungen verwendbar. Sie kann auch nachträglich eingebaut werden und verbessert vorhandene Einspannvorrichtungen erheblich.The invention is generally applicable and z. B. for wedge clamping tools, piston clamp fixtures and screw fixtures usable. It can also be retrofitted and significantly improves existing fixtures.

Eine zweckmäßige Ausgestaltung der Erfindung ergibt sich, wenn der Einspannkopf an einer Klemmvorrichtung befestigt wird und wenn die Klemmvorrichtung aus zwei gegeneinander verspannten Klemmplatten mit Gleitflächen besteht, die an Gleitflächen des Querjochs anliegen, wobei die Klemmung der Klemmplatten durch Zuführung eines Druckmittels zwischen die Gleitflächen aufheb bar ist. Bei einer solchen Ausführung ist der querbewegliche Einspannkopf besonders leicht und schnell verstellbar. Auch eine selbsttätige Einstellung des Einspannkopf es auf die Lage der Materialprobe ist durch die von der Probe ausgeübten Rück stellkräfte möglich. Die Anordnung ist in vorteilhafter Weise beim Prüfvorgang unabhängig von Störeinflüssen im Druckmittel system.An expedient embodiment of the invention results if the clamping head is attached to a clamping device and if the clamping device consists of two braced against each other Clamping plates with sliding surfaces, which are on sliding surfaces of the Transverse yokes rest, whereby the clamping of the clamping plates by Remove supply of pressure medium between the sliding surfaces is cash. In such an embodiment, the is cross-movable Clamping head particularly easy and quickly adjustable. Also an automatic adjustment of the clamping head to the position the material sample is by the back exerted by the sample actuators possible. The arrangement is advantageous during the test process regardless of interference in the pressure medium system.

Die Verspannung der Klemmplatten gegeneinander kann in beson ders einfacher Weise mit Dehnschrauben bewerkstelligt werden.The clamping of the clamping plates against each other can in particular be easily accomplished with expansion screws.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind den übrigen Unteran sprüchen zu entnehmen.Further embodiments of the invention are the rest of the Unteran to take sayings.

Die Erfindung wird an einem Ausführungsbeispiel in der Zeich nung dargestellt und in der Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:The invention is based on an embodiment in the drawing shown and explained in more detail in the description. It demonstrate:

Fig. 1 Prüfmaschine mit einem querbeweglichen Einspannkopf Fig. 1 testing machine with a cross-movable clamping head

Fig. 2 Klemmvorrichtung für einen Einspannkopf
Die in Fig. 1 dargestellte Prüfmaschine weist einen Rahmen 1 mit Säulen 1′, einem Tisch 2 und einem Querjoch 3 auf. Am Tisch 2 ist eine Belastungseinrichtung mit einem Belastungszylinder 4 angeordnet. Am Querjoch 3 und am Belastungszylinder 4 bzw. an dessen Kolben stange sind Einspannköpfe 5, 5′, z. B. Keilspannköpfe wie dargestellt, zum Einspannen einer Materialprobe 6 vorgesehen. Der Einspannkopf 5 ist mit dem Querjoch 3 über eine quer verschiebliche Klemmverbindung 7 verbun den. Zwischen Einspannkopf 5 und Klemmverbindung 7 kann eine Kraftmeßdose 8 angeordnet sein. Fig. 2 clamping device for a clamping head
The testing machine shown in Fig. 1 has a frame 1 with columns 1 ', a table 2 and a transverse yoke 3 . A loading device with a loading cylinder 4 is arranged on the table 2 . On the transverse yoke 3 and on the load cylinder 4 or on the piston rod are clamping heads 5 , 5 ', z. B. wedge clamping heads as shown, provided for clamping a material sample 6 . The clamping head 5 is connected to the transverse yoke 3 via a transversely displaceable clamping connection 7 . A load cell 8 can be arranged between the clamping head 5 and the clamping connection 7 .

An der Materialprobe 6 kann ein Aufnehmer 9 angeordnet sein, der Verformungen der Probe in Querrichtung oder in dieser Richtung auf die Probe wirkende Kräfte erfaßt und anzeigt.A sensor 9 can be arranged on the material sample 6 , which detects and displays deformations of the sample in the transverse direction or forces acting on the sample in this direction.

Die Klemmverbindung 7 ist in Fig. 2 mit weiteren Ein zelheiten dargestellt. Die Klemmverbindung besteht im wesentlichen aus zwei Klemmplatten 10, 10′, die auf beiden Seiten des Querjochs 3 angeordnet und durch vor gespannte Dehnschrauben 11 gegen das Querjoch verspannt sind. Die Klemmplatten 10, 10′ weisen an ihren dem Quer joch 3 zugewandten Seiten Gleitflächen 12 auf, die Gleitflächen 12′ am Querjoch gegenüberliegen. Die Gleitflächen können mit besonderen Gleitschichten, z. B. aus geeigneten Kunststoffen, versehen sein.The clamp connection 7 is shown in Fig. 2 with further details. The clamping connection consists essentially of two clamping plates 10 , 10 ', which are arranged on both sides of the transverse yoke 3 and are braced against the transverse yoke by tensioned expansion screws 11 . The clamping plates 10 , 10 'have on their the cross yoke 3 facing sides sliding surfaces 12 , the sliding surfaces 12 ' on the transverse yoke opposite. The sliding surfaces can be covered with special sliding layers, e.g. B. from suitable plastics.

Zwischen die Gleitflächen 12, 12′ kann durch eine Druck mittelpumpe 13 über Druckmittelzuführungskanäle 14 Druckmittel gegeben werden, so daß sich ein Druckmit telfilm 15, vorzugsweise ein Ölfilm bildet, der die Klemmplatten 10, 10′ vom Querjoch 3 trennt. Auf dem Druckmittelfilm sind die Klemmplatten leicht gegenüber dem Querjoch verschiebbar. Durch die Bildung eines Öl films werden die Dehnschrauben 11 nur geringfügig ge längt. Die Einzelkomponenten der Klemmverbindung 7, wie die Größe und Vorspannung der Dehnschrauben, die Größe und Ausbildung der Gleitflächen sowie der Öldruck sind so aufeinander abgestimmt, daß sich die Klemmverbindung bei Druckmittelzufuhr zwischen die Gleitflächen und ei nem vorgegebenen Öldruck löst.Between the sliding surfaces 12 , 12 'can be given by a pressure medium pump 13 via pressure medium supply channels 14 pressure medium, so that a pressure medium film 15 , preferably an oil film, which separates the clamping plates 10 , 10 ' from the transverse yoke 3 . On the pressure medium film, the clamping plates can be easily moved in relation to the transverse yoke. Due to the formation of an oil film, the expansion screws 11 are only slightly lengthened. The individual components of the clamp connection 7 , such as the size and preload of the expansion screws, the size and design of the sliding surfaces and the oil pressure are coordinated with one another in such a way that the clamping connection is released when the pressure medium is supplied between the sliding surfaces and a predetermined oil pressure.

An den Klemmplatten 10, 10′ können am Umfang Nuten 16 vorgesehen sein, aus denen über Bohrungen 17 mit Hilfe einer Leckölpumpe 18 das Lecköl abgesaugt werden kann. Anstelle der Nuten 16 können auch Dichtungen vorgesehen werden.On the clamping plates 10 , 10 'grooves 16 can be provided on the circumference, from which the leakage oil can be sucked out through holes 17 with the aid of a leakage oil pump 18 . Instead of the grooves 16 , seals can also be provided.

Die Durchgangsbohrungen 19 für die Dehnschrauben 11 am Querjoch 3 sind im Durchmesser so groß bemessen, daß die Dehnschrauben die Verschiebebewegung der Klemmplat ten 10, 10′ mitmachen können. Die Klemmplatten können das Querjoch 3 auch seitlich überstehen, so daß einzelne oder alle Dehnschrauben 10, 10′ auch außerhalb des Quer berichs angeordnet werden können.The through bores 19 for the expansion screws 11 on the transverse yoke 3 are dimensioned so large in diameter that the expansion screws 10 , 10 'can participate in the displacement movement of the clamping plates. The clamping plates can also protrude laterally from the transverse yoke 3 , so that individual or all of the expansion screws 10 , 10 'can also be arranged outside the transverse region.

Wenn die Klemmverbindung 7 durch Beaufschlagung mit ei nem Druckmittel vom Querjoch 3 gelöst ist, genügen oft schon die Rückstellkräfte der Probe selbst, um den Ein spannkopf 5 bzw. die Klemmverbindung 7 in die richtige Lage einzustellen, da die Rückstellkraft an der Probe meist größer ist als die Reibkräfte im Ölfilm 15 zwi schen den Gleitflächen 12, 12′. Mit Hilfe des in Fig. 1 dargestellten Aufnehmers 9 kann darüber hinaus festge stellt werden, ob die Materialprobe 6 in Querrichtung kräftefrei bzw. nicht verformt ist. Die gelöste Klemm verbindung 7 kann danach von Hand oder durch eine me chanische Verschiebevorrichtung so lange in Querrich tung verstellt werden, bis die Probe nicht mehr ver formt bzw. querkraftfrei ist.If the clamping connection 7 is released by applying a pressure medium from the transverse yoke 3 , the restoring forces of the sample itself are often sufficient to set the clamping head 5 or the clamping connection 7 into the correct position, since the restoring force on the sample is usually greater than the frictional forces in the oil film 15 between the sliding surfaces 12 , 12 '. With the aid of the transducer 9 shown in FIG. 1, it can also be determined whether the material sample 6 is free of force or not deformed in the transverse direction. The released clamping connection 7 can then be adjusted by hand or by a mechanical displacement device in the transverse direction until the sample is no longer deformed or free of lateral force.

Sobald die Ausrichtung der Materialprobe erfolgt ist und die Klemmverbindung 7 in die richtige Lage einge stellt ist, wird der Druck im Spalt zwischen den Gleit flächen 12, 12′ weggenommen, z. B. durch eine Pumpe oder über ein Schaltventil, so daß die Klemmung zwischen der Klemmvorrichtung 7 und dem Querjoch 3 wieder herge stellt ist und der Prüfvorgang beginnen kann.As soon as the material sample has been aligned and the clamp connection 7 is in the correct position, the pressure in the gap between the sliding surfaces 12 , 12 'is removed, for. B. by a pump or a switching valve, so that the clamping between the clamping device 7 and the transverse yoke 3 is again Herge and the testing process can begin.

Die Klemmverbindung 7 kann mit einer Kraftmeßdose zu sammengebaut werden, wobei die Klemmplatte 10′ durch dem Boden der Kraftmeßdose ersetzt werden kann.The clamp connection 7 can be assembled with a load cell, the clamp plate 10 'can be replaced by the bottom of the load cell.

Claims

1. Apparatus for clamping material samples in testing machines, with at least one, on a transverse yoke, a cross member or the like in a plane perpendicular to the load direction (transverse plane) on sliding surfaces for aligning device on the sample movable clamping head, characterized in that a clamping between the clamping head ( 5 ) and the transverse yoke ( 3 ), the crossmember or the like is provided, which can be lifted between the sliding surfaces for the purpose of free displacement of the clamping head ( 5 ) in the transverse plane when pressure medium is supplied and which can be produced on the other hand by reducing the pressure.

2. Device according to claim 1, characterized in that the clamping head ( 5 ) on a clamping device ( 7 ) is Stigt, which consists of two clamped clamping plates ( 10 , 10 ') with sliding surfaces ( 12 ) which on sliding surfaces ( 12 ') of the transverse yoke ( 3 ), and that the clamping of the clamping plates ( 10 , 10 ') can be released by supplying a pressure medium between the sliding surfaces ( 12 , 12 ').

3. Apparatus according to claim 2, characterized in that the clamping plates ( 10 , 10 ') are braced against each other with expansion screws ( 11 ).

4. Apparatus according to claim 2 or claim 3, characterized in that the clamping plates ( 10 , 10 ') and / or the transverse yoke ( 3 ) of the testing machine pressure medium supply channels ( 14 ) to the sliding surfaces ( 12 , 12 ') and at the edge or The circumference of the sliding surfaces ( 12 , 12 ') arranged grooves ( 16 ) for leakage drainage.

5. Device according to one of claims 2 to 4, characterized in that the sample ( 6 ) facing clamping plate ( 10 ') is formed by the bottom of a load cell ( 8 ).

6. Device according to one of the preceding claims, carried in that a transducer (9) is arranged on the sample (6), indicative of the deformation of the sample (6) in the transverse direction or the transverse forces acting sample.