DE4031225A1 - Dehnungsmesser fuer zugproben - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Dehnungsmesser für Zugproben, insbesondere für in einem Wärmeofen aufgenommene Zugproben mit zwei im Abstand zueinander an der Zugprobe angreifenden Tastern, die mechanisch mit einem Wegaufnehmer verbunden sind, der ein elektrisches Signal an eine Auswerteschaltung liefert.

Zur Untersuchung von Zugproben, insbesondere zur Aufnahme von Kraft-Dehnungs-Schaubildern ist es erforderlich, die unter der jeweiligen Zugbelastung auftretende Probendehnung zu erfassen. Dies geschieht durch Dehnungsmesser, die an zwei in einem vorgegebenen Abstand an der Zugprobe liegenden Meßpunkten angreifen und während des Zugversuchs die relative Lageänderung dieser Meßpunkte erfassen.

Wenn die Zugproben bestimmten Umgebungseinflüssen unterworfen werden müssen, insbesondere bei erhöhter Temperatur geprüft werden, muß der Wegaufnehmer im Abstand zur Zugprobe angeordnet werden. Ein typisches Beispiel hierfür ist die Warm-Dehnungsmessung, bei der sich die Zugprobe in einem Wärmeofen befindet.

Die dort verwendeten Warm-Dehnungsmesser bekannter Bauart besitzen lange Übertragungsgestänge zur Übertragung der Dehnwege auf den außerhalb des Ofens angeordneten Wegaufnehmer. Diese Übertragungsgestänge sind mit erheblichen Massen behaftet, so daß ein Einsatz bei dynamischer, d. h. schwingender Beanspruchung nicht in Frage kommt. Außerdem müssen die schweren Übertragungsgestänge so an der Zugprobe angebracht werden, daß sie gegen Rutschen gesichert sind. Deshalb werden üblicherweise Verschraubungen verwendet, die wegen der unvermeidlichen Korrosion jedoch schwer lösbar sind.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Dehnungsmesser der eingangs genannten Gattung zu schaffen, der in einfacher und sicherer Weise die Übertragung der Dehnungsbewegungen von der Zugprobe zu dem dazu entfernt, beispielsweise außerhalb eines Wärmeofens, angeordneten Wegaufnehmer ermöglicht. Die hierfür verwendeten mechanischen Bauteile sollen mit so geringen Massen behaftet sein, daß auch bei dynamische Prüfung eine einwandfreie Dehnungsmessung ermöglicht wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Taster zwei im wesentlichen parallele Taststäbe sind, die jeweils an ihrem freien Ende mit der Zugprobe in Eingriff stehen und an ihren jeweils anderen Enden in einem Gelenk miteinander verbunden sind, und daß der Wegaufnehmer nahe am Gelenk angeordnet ist und die Relativbewegungen der beiden Taststäbe zueinander erfaßt.

Die beiden Taststäbe erstrecken sich quer zur Probenlängsrichtung und können somit in einfacher Weise aus dem Wärmeofen oder einer anderen, die Zugproben umgebenden Kammer herausgeführt werden. Die Taststäbe können mit verhältnismäßig geringer Masse ausgeführt werden, so daß die Trägheit des Dehnungsmessers gering ist. Aufwendige Lagerungen und Führungen für die Taststäbe sind nicht erforderlich; es genügt vielmehr, die beiden Taststäbe nur in einem Gelenk miteinander zu verbinden und ihre relative Schwenkbewegung in diesem Gelenk gegeneinander mit dem Wegaufnehmer zu erfassen. Der Wegaufnehmer ist nahe am Gelenk und somit in größerem Abstand zur Zugprobe angeordnet, beispielsweise außerhalb des Ofenraumes, in dem sich die Zugprobe befindet. Der Wegaufnehmer ist somit thermisch vom Wärmeofen entkuppelt.

In einer konstruktiv besonders einfachen, mit geringen Massen behafteten Ausführung des Dehnungsmessers ist vorgesehen, daß das Gelenk, das die beiden Taststäbe miteinander verbindet, durch eine mit den beiden Taststäben verbundene Blattfeder gebildet wird.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß die beiden Taststäbe aus Keramikmaterial bestehen. Dieses Material ist weitestgehend temperaturunempfindlich und weist geringe Wärmedehnungskoeffizienten auf. Hierzu ist aber festzustellen, daß durch die im wesentlichen parallele Anordnung der Taststäbe in beiden Taststäben im wesentlichen gleiche Wärmedehnungen auftreten, die für den Meßvorgang vernachlässigbar sind.

In weiterer Ausgestaltung des Erfindungsgedankens ist vorgesehen, daß die Taststäbe an ihrem freien Ende jeweils eine Spitze aufweisen, die in eine Vertiefung an der Oberfläche der Zugprobe eingreift. Diese Vertiefung kann beispielsweise eine Ankörnung sein. Damit wird in sehr einfacher Weise der Forderung Rechnung getragen, daß die Taststäbe auch bei dynamischer, insbesondere schwingender Belastung exakt und sicher mit der Probenoberfläche in Eingriff stehen müssen. Die Ankörnungen markieren einerseits die Meßstrecke an der Zugprobe; andererseits nehmen sie sicher und unverrutschbar die Spitzen der Taststäbe auf.

In einer konstruktiv besonders günstigen Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß die beiden Taststäbe an ihrem gelenkseitigen Ende jeweils in einem Einspannblock eingespannt sind, und daß die beiden Einspannblöcke an ihrer den Taststäben abgekehrten Seite mit der Blattfeder verbunden sind.

Um den Dehnungsmesser in seiner vorgesehenen Lage und im Eingriff mit der Zugprobe zu halten, ist weiter vorgesehen, daß auf der den Taststäben abgekehrten Seite der Einspannblöcke eine damit über ein Gelenk verbundene, in Längsrichtung der Taststäbe zustellbare Andrückeinrichtung angeordnet ist, mit der der Dehnungsmesser gegen die Zugprobe gedrückt wird.

Der Dehnungsmesser ist außer bei Zugproben auch bei Druckproben und wechselnd belasteten Proben vorteilhaft einsetzbar.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand weiterer Unteransprüche.

Die Erfindung wird nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert, das in der Zeichnung dargestellt ist. Es zeigt:

Fig. 1 in räumlicher, vereinfachter Darstellungsweise einen Dehnungsmesser für Zugproben,

Fig. 2 den Dehnungsmesser nach Fig. 1 in einer Seitenansicht mit der Zugprobe und

Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie III-III in Fig. 2.

Der in der Zeichnung dargestellte Dehnungsmesser ist dazu bestimmt, die Dehnungen einer Zugprobe 1 zu erfassen, die beispielsweise in einem (nicht dargestellten) Wärmeofen aufgenommen ist. Zwei im wesentlichen parallele und sich quer zur Längsrichtung der Zugprobe 1 erstreckende Taststäbe 2 aus Keramikmaterial weisen an ihren freien Enden jeweils eine Spitze 3 auf. Die vorzugsweise mit einem Kegel von etwa 90^o ausgeführten Spitzen 3 greifen jeweils in eine Ankörnung 4 an der Oberfläche der Zugprobe 1. Die beiden Ankörnungen 4 liegen in Längsrichtung der Zugprobe 1 in einem Abstand, der die Meßstrecke darstellt. Bei einer Dehnung der Zugprobe 1 werden die beiden Spitzen 3 der Taststäbe 2 auseinanderbewegt.

Jeweils mit ihrem anderen, der Zugprobe 1 abgekehrten Ende sind die beiden Taststäbe 2 jeweils in einem Einspannblock 5 eingespannt, der jeweils aus einem Grundkörper 5a und einer Spannplatte 5b besteht, die jeweils gegeneinander verspannt sind, beispielsweise mittels (nicht dargestellter) Schrauben.

An ihrer den Taststäben 2 abgekehrten Seite sind die Einspannblöcke 5 durch eine Blattfeder 6 miteinander verbunden. Die Blattfeder 6 liegt in einer Normalebene zu den Längsachsen der vorzugsweise runden Taststäbe 2. Der freie Abschnitt 6a der Blattfeder 6, der zwischen den beiden Einspannblöcken 5 liegt, bildet ein zwischen den beiden Taststäben 2 wirkendes Gelenk mit horizontaler Gelenkachse, das eine relative Schwenkbewegung der beiden Taststäbe 2 ermöglicht.

In Fig. 3 ist zu erkennen, daß die Blattfeder 6 im Bereich ihres das Gelenk bildenden Mittelabschnitts 6a seitlich eingeschnürt und mit einer zentrischen Bohrung 7 versehen ist, so daß der Biegequerschnitt der Blattfeder 6 im Gelenkbereich verringert ist. Die Blattfeder 6 ist beispielsweise an den beiden Einspannblöcken 5 angeschraubt.

Auf der den Taststäben 2 abgekehrten Seite der Einspannblöcke 5 ist eine in Längsrichtung der Taststäbe 2 zustellbare Andrückeinrichtung 8 angeordnet, die nur in Fig. 2 dargestellt ist. Die Andrückeinrichtung 8 dient dazu, den Dehnungsmesser in seiner vorgegebenen Lage in bezug auf die Zugprobe 1 zu halten und insbesondere die Spitzen 3 der Taststäbe 2 in die durch die Ankörnungen 4 gebildeten Vertiefungen der Probenoberfläche zu drücken und zu halten.

Die Andrückeinrichtung 8 weist eine in Längsrichtung der Taststäbe 2 verstellbare Schraube 9 auf, die in einem Halter 10 aufgenommen ist, der in Probenlängsrichtung mittels einer Verstellspindel 11 verstellbar ist. An der Spitze der Schraube 9 ist eine Kugel 12 angeordnet, die in die Bohrung 7 der Blattfeder 6 drückt und ein Gelenk darstellt.

An einem der beiden Einspannblöcke 5, beim dargestellten Ausführungsbeispiel am oberen Einspannblock 5 ist ein Wegaufnehmer 13 angebracht, der berührungslos eine Tastfläche 14 am anderen Einspannblock 5 antastet. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel handelt es sich um einen kapazitiven Wegaufnehmer 13, der ein der relativen Schwenkbewegung zwischen den beiden Taststäben 2 entsprechendes Meßsignal an eine in Fig. 2 nur schematisch angedeutete Auswerteschaltung 14 liefert.

Die beiden Einspannblöcke 5 sind vorzugsweise aus Aluminium hergestellt, um die Masse möglichst gering zu halten.

Claims (11)

1. Dehnungsmesser für Zugproben, insbesondere für in einem Wärmeofen aufgenommene Zugproben mit zwei im Abstand zueinander an der Zugprobe angreifenden Tastern, die mechanisch mit einem Wegaufnehmer verbunden sind, der ein elektrisches Signal an eine Auswerteschaltung liefert, dadurch gekennzeichnet, daß die Taster zwei im wesentlichen parallele Taststäbe (2) sind, die jeweils an ihrem freien Ende mit der Zugprobe (1) in Eingriff stehen und an ihren jeweils anderen Enden in einem Gelenk (6a) miteinander verbunden sind, und daß der Wegaufnehmer (13) nahe am Gelenk angeordnet ist und die Relativbewegungen der beiden Taststäbe (2) zueinander erfaßt.

2. Dehnungsmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gelenk (6a) durch eine mit den beiden Taststäben (2) verbundene Blattfeder (6) gebildet wird.

3. Dehnungsmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Taststäbe (2) aus Keramikmaterial bestehen.

4. Dehnungsmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Taststäbe (2) an ihrem freien Ende jeweils eine Spitze (3) aufweisen, die in eine Vertiefung (4) in der Oberfläche der Zugprobe (1) eingreift.

5. Dehnungsmesser nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefung eine Ankörnung (4) ist.

6. Dehnungsmesser nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Taststäbe (2) an ihrem gelenkseitigen Ende jeweils in einem Einspannblock (5) eingespannt sind, und daß die beiden Einspannblöcke (5) an ihrer den Taststäben (2) abgekehrten Seite mit der Blattfeder (6) verbunden sind.

7. Dehnungsmesser nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß auf der den Taststäben (2) abgekehrten Seite der Einspannblöcke (5) eine damit über ein Gelenk (7) verbundene, in Längsrichtung der Taststäbe (2) zustellbare Andrückeinrichtung (8) angeordnet ist.

8. Dehnungsmesser nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Andrückeinrichtung (8) eine in Längsrichtung der Taststäbe (2) verstellbare Schraube (9) aufweist, die in einem in Probenlängsrichtung verstellbaren Halter (10) aufgenommen ist.

9. Dehnungsmesser nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Gelenk eine Kugel (7) aufweist, die in der Mitte der Blattfeder (6) gelagert ist.

10. Dehnungsmesser nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Wegaufnehmer (13) an einem der beiden Einspannblöcke (5) angebracht ist und eine Tastfläche (14) am anderen Einspannblock (5) antastet.

11. Dehnungsmesser nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Wegaufnehmer (13) ein kapazitiver Wegaufnehmer ist.