DE4240919C2 - Greifvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Greifvorrichtung für eine unter Zugspannung zu prüfende dünne fadenförmige Materialprobe mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen.

Bekannte Greifvorrichtungen, wie sie zur Verwendung bei Zug­ untersuchungen einzelner Faserproben mit sehr kleinem Durch­ messer (z. B. 10 bis 50 µm) nützlich sind, arbeiten mit Grei­ fern, die ebene Greifpolsterflächen aus Gummi haben. Ein Bei­ spiel hierfür sind die von der Anmelderin, Instron Corporation, Canton, Massachusetts, unter der Bezeichnung Modell 2712 ver­ triebenen pneumatischen Greifer, und die unter der Bezeichnung Modell 2711 vertriebenen mechanisch betätigten Greifer. Hierzu gehören auch solche Greifer, bei denen eine Faser um ein konisches "Horn" gewunden und dann gegen dieses gedrückt wird, wie es bei dem Modell 2714 der Anmelderin der Fall ist.

Aus der DE 40 12 444 A1 ist eine Klemmvorrichtung für Zugprüf­ geräte bekannt, bei welcher die fadenförmige Prüfprobe zwischen quer zu ihr verlaufenden abgerundeten Stirnflächen zweier Backen oder zwischen den Kanten zweier gegeneinandergeneigter plattenförmiger Backen eingeklemmt wird. Bei einer aus der GB 1 130 678 bekannten Zugprüfvorrichtung wird eine zu prüfende Stange mit rechteckigem Querschnitt zwischen an den flachen Stangen angreifenden Messerschneiden eingeklemmt, während eine Prüfstange mit rundem Querschnitt zwischen drei kreisförmigen, zur Stange koaxialen Schneiden eingeklemmt wird. Ferner ist es aus der GB 2 107 069A bekannt, einen zu prüfenden Faden um den Umfang einer zylindrischen Gummirolle zu wickeln und die letzte Windung tangential in eine quer zur Rollenachse geschnittene schlitzartige Nut einzufügen, in der sie durch eine Klemmplatte festgeklemmt wird.

Aus der GB 2 083 233A ist eine Greifvorrichtung für Zugtests umhüllter optischer Fasern bekannt, bei welcher diese in mehre­ ren Windungen in schraubenförmige Nuten eines Zylinders ge­ wickelt und an dessen Ende mit einer Klemmplatte an seiner Stirn­ fläche angepreßt wird. Weiterhin ist aus der DE 32 01 745 A1 eine Wickelhülse für Spulmaschinen zur Herstellung und Verarbei­ tung von Kunststoffäden bekannt. Diese Wickelhülle ist mit einer umlaufenden Fadenfangnut von rechteckigem Querschnitt versehen, in der spielfrei ein O-Ring aus gummielastischem Material sitzt. Dadurch wird über den ganzen Umfang der Wickel­ hülse eine Fang- und Klemmwirkung erreicht und ein Zerfasern des Fadens beim Anlegen vermieden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine wenig aufwendige Vorrichtung zu schaffen, die das Einlegen insbesondere sehr dünner Fasern speziell von Hand erleichtert.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprü­ chen gekennzeichnet.

Der Erfinder hat festgestellt, daß man eine Greifvorrichtung vorteilhafterweise mit einer etwa V-förmigen Nut ausbilden kann, die ein leichtes seitliches Einführen einer Fadenprobe erlaubt, wobei der Reibungswiderstand gegen eine Längsbewegung der Probe zunimmt, wenn diese tiefer in die Zone gezogen wird.

Bei bevorzugten Ausführungsbeispielen werden die Nutwanderungen durch aneinander anstoßende torusförmige Elemente oder die Win­ dungen eines unter axialem Druck gehaltenen Elements mit kreis­ förmigem Querschnitt gebildet.

Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnungen erläutert und deren Betrieb beschrieben.

Fig. 1 ist eine Querschnittsansicht, die an 1-1 von Fig. 2 des derzeit am meisten bevorzugten Ausführungsbei­ spiels der Erfindung genommen ist.

Fig. 2 ist eine Querschnittsansicht, die an 2-2 von Fig. 1 des Ausführungsbeispiels genommen ist.

In den Fig. 1 und 2 ist eine insgesamt mit 14 be­ zeichnete Fasergreifvorrichtung gezeigt, die mittels Befe­ stigung durch eine Einstellschraube 12 an einer Befesti­ gungsstange 10 angebracht ist (welche ihrerseits in wohlbe­ kannter Weise mit einer nicht dargestellten oberen Last­ zelle verbunden ist).

Die Greifvorrichtung 14 enthält einen oberen ringför­ migen Bereich 16 und einen integralen unteren Bereich 18. An dem unteren Bereich 18 ist mittels einer Schraube 20 ein Klemmbackenträger 22 befestigt, der eine Klemmbackenträger­ fläche 24 (die ein Teil eines Torus ist) und eine mit einem Gewinde versehene Verlängerung 26 umfaßt.

In der Klemmbackenträgerfläche 24 sitzt ein aus einem elastomeren Material bestehender Backen 28. Ein aus einem elastomeren Material bestehender Backen 30 sitzt in einer entsprechenden Klemmbackenträgerfläche 32 eines zweiten Klemmbackenträgers 34, der auf einem Zapfen 36 des Klemm­ backenträgers 22 angebracht ist, wobei die Backen 28 und 30 torusförmige O-Ringe mit gleichen Abmessungen und miteinan­ der in einem kreisförmigen Kontakt stehend sind.

Eine Spannvorrichtung 40 für die Backen steht durch ein Gewinde mit dem Bereich 26 in Eingriff und sitzt an der Spindelschulter 38.

Die Greifvorrichtung 14 und ihre Backen 28, 30 sind so angeordnet, daß die ergriffene Faser koaxial mit der Befe­ stigungsstange 10 verläuft (sowie mit einer nicht darge­ stellten entsprechenden unteren Befestigungsstange), wie es in den Fig. 1 und 2 gezeigt ist.

Die O-Ringe 28 und 30 haben in entspannter Form einen Außendurchmesser von 9,65 mm (0,380 inch) und einen Innen­ durchmesser von 6,35 mm (0,250 inch) (die Öffnung des Rings); der Querschnittsdurchmesser des festen Ringbereichs ist 1,57 mm (0,062 inch). Im zusammengesetzten Zustand, wie in Fig. 2 gezeigt, wird der Durchmesser von 1,57 mm (0,062 inch) auf 1,0 mm (0,040 inch) zusammengequetscht, wobei der Querschnitt in eine nicht runde Form übergeht (wie in Fig. 2 nur schematisch dargestellt ist).

Die O-Ringe 28 und 30 sind aus einem 70-Durometer Bu­ tadien-Acrylonitril-Polymer (auch als Nitril und Buna-N be­ kannt) gebildet, der beispielsweise von der Nor Rubber Co. Inc., Bloomfield, N.J. vertrieben wird.

Eine Faserprobe wird in die obere Greifvorrichtung 14 eingelegt, indem die Faserlänge zwischen zwei menschlichen Händen gehalten und in die V-förmige Nut zwischen den Backen 28 und 30 geschoben wird, worauf folgend dem oberen Ende der Faser (nicht gezeigt) ein halber Schlag um die V- Nut gegeben wird, wobei der halbe Schlag durch Handkraft in die Nut gepreßt wird. Das untere Ende der Faser wird dann in der gleichen Weise in einen unteren Greifer eingelegt (der nicht gezeigt ist, aber mit dem oberen Greifer iden­ tisch ist, obwohl er entgegengesetzt orientiert ist, wie es im allgemeinen auf dem Gebiet der Greifvorrichtungen üblich ist), wobei das untere Ende der Faserprobe in die Seite der V-Form des Greifers eingedrückt wird, die mit der Achse der Befestigungsstange 10 fluchtet und wobei der Platz darunter koaxial mit dem ist, wo die Faser anfänglich in der oberen Greifvorrichtung 14 gegriffen worden ist, und in ähnlicher Weise die Faser in einen halben Schlag gelegt und gepreßt wird.

Die Greifvorrichtungen werden dann in der auf dem Ge­ biet der Zugversuche üblichen Weise auseinander bewegt. Diese Bewegung beaufschlagt die Faser mit weiteren Kräften, die sie in den beiden V-Formen nach innen treiben und bei beiden Greifvorrichtungen für ein noch festeres Ergreifen sorgen.

Die vorliegende Erfindung liefert eine Anzahl von Vor­ teilen. Das Einlegen von sehr dünnen Fasern in die Greif­ vorrichtungen ist leicht. Die gleichbleibende Natur der V- Nut derselben macht die Ausrichtung und Anordnung von Test zu Test in hohem Maße reproduzierbar, was insbesondere bei der Verwendung mit optischen Extensometern wünschenswert ist. Das geringe Gewicht der erfindungsgemäßen Greifvor­ richtungen (z. B. 20 Gramm) erleichtert die Verwendung von Lastzellen geringer Tragkraft. Alles was zum Einlegen not­ wendig ist, ist die Faser in das V zu bringen; die graduell zunehmende Reibungsgreifkraft beim Fortsetzen des longitu­ dinalen Ziehens vermindert ein Zwicken und Brechen an der Greifvorrichtung. Gebrochene Probestücke können durch Ab­ wickeln aus der Nut leicht entfernt werden. Es werden keine Betätigungsvorrichtungen benötigt und es handelt sich um wenige und einfache Teile, was die Kosten vermindert (sowohl für die Herstellung als auch die Wartung), wie es die Verwendung von kostengünstigen O-Ringen als Klemmbacken mit sich bringt. Die Koaxialität der Befestigungstangen und der gegriffenen Faser vermindert in vorteilhafter Weise die Effekte einer außeraxialen Belastung.

Wenn es gewünscht ist, wie es insbesondere bei sehr elastischen Fasern der Fall sein kann, um das Greifvermögen zu verbessern, kann eine Faser um die zwischen den Backen gebildete V-Form gewunden werden.

Die Greifbacken können anstelle aus einem Paar von O- Ringen aus einer einheitlichen elastomeren Backeneinheit mit zwei durch eine V-Nut getrennten integralen Backenbe­ reichen bestehen. Oder sie können aus zwei oder mehr Win­ dungen eines spiralförmig gewundenen elastomeren Stabes be­ stehen. Auch kann ein Backen oder beide Backen aus einem nicht-elastomeren Material bestehen. Die Backenbereiche brauchen sich nicht am Boden der Zone des Bereichs mit win­ kelförmiger Beziehung vollständig zu schneiden, um eine Greifvorrichtung gemäß der Erfindung zu bilden. Die V-Nut braucht keine ebenen Backenbereiche aufzuweisen, noch brau­ chen die Backenbereiche bezüglich einer Ebene symmetrisch sein.

Claims (10)

1. Greifvorrichtung für eine unter Zugbeanspruchung zu prüfende dünne fadenförmige Materialprobe mit zwei Klemmbacken (28, 30), die jeweils eine Greiffläche haben, wobei die Greiffläche der einen Klemmbacke (28) derjenigen der anderen Klemmbacke (30) nicht-parallel gegenübersteht und mit ihr eine Klemmstelle für die Materialprobe definiert, und mit einer Einrichtung zum Begrenzen einer Auseinander­ bewegung der beiden Klemmbacken (28, 30), dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmstelle durch eine V- förmige Nut gebildet wird, die sich in eine solche Richtung nach außen öffnet, daß die fadenförmige Materialprobe durch Einlegen und Einpressen in die Nut, wobei die fadenförmige Materialprobe in Zugrichtung ausgerichtet und an ihrem Ende umgebogen ist, einklemmbar ist.

2. Greifvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Greifflächen der Klemmbacken (28, 30) durch seitlich aneinanderstoßende torusförmige Elemente gebildet sind.

3. Greifvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Greifflächen durch Windungen eines unter axialem Druck gehaltenen Elements mit kreisförmigem Quer­ schnitt gebildet sind.

4. Greifvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Greifflächen eine Oberfläche eines Elements aus elastomerem Material ist.

5. Greifvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einer der Klemmbacken (28, 30) ein O-Ring aus elastomerem Material ist.

6. Greifvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß jeder der Klemmbacken (28, 30) ein O-Ring aus elastomerem Material ist.

7. Greifvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß jeder O-Ring durch einen Klemmbackenträger (22, 34) gehalten ist.

8. Greifvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der eine Klemmbackenträger (22) einen Zapfen (36) enthält, der sich durch den anderen Klemmbackenträger (34) erstreckt.

9. Greifvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Zapfen (36) ein Gewinde hat, welches mit einer Mutter (40) in Eingriff steht, um die Klemmbacken­ träger (22, 34) zum Zusammendrücken der Klemmbacken (28, 30) zusammenzuziehen.

10. Greifvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Klemmbacken Teile eines einstückigen spiralförmig gebogenen Stabes aus elastomerem Material sind.