DE4337049C1 - Verwendung einer Vorrichtung zur Kalibrierung von Dehnungsmeßgeräten an Werkstoffprüfmaschinen - Google Patents
Verwendung einer Vorrichtung zur Kalibrierung von Dehnungsmeßgeräten an WerkstoffprüfmaschinenInfo
- Publication number
- DE4337049C1 DE4337049C1 DE19934337049 DE4337049A DE4337049C1 DE 4337049 C1 DE4337049 C1 DE 4337049C1 DE 19934337049 DE19934337049 DE 19934337049 DE 4337049 A DE4337049 A DE 4337049A DE 4337049 C1 DE4337049 C1 DE 4337049C1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- spring
- sample
- measuring
- test
- intermediate pieces
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
- G01B11/16—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring the deformation in a solid, e.g. optical strain gauge
- G01B11/161—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring the deformation in a solid, e.g. optical strain gauge by interferometric means
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L25/00—Testing or calibrating of apparatus for measuring force, torque, work, mechanical power, or mechanical efficiency
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N3/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
- G01N3/62—Manufacturing, calibrating, or repairing devices used in investigations covered by the preceding subgroups
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
- G01N1/28—Preparing specimens for investigation including physical details of (bio-)chemical methods covered elsewhere, e.g. G01N33/50, C12Q
- G01N2001/2893—Preparing calibration standards
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2203/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
- G01N2203/02—Details not specific for a particular testing method
- G01N2203/0202—Control of the test
- G01N2203/021—Treatment of the signal; Calibration
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2203/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
- G01N2203/02—Details not specific for a particular testing method
- G01N2203/06—Indicating or recording means; Sensing means
- G01N2203/0617—Electrical or magnetic indicating, recording or sensing means
Description
Die Erfindung betrifft eine Verwendung einer Vorrichtung zur
Kalibrierung von Dehnungsmeßgeräten an Werkstoffprüfmaschinen
unter Zuhilfenahme eines Präzision-Längenmeßsystems gemäß dem
Anspruchs 1.
Die Gestaltung einer für die beanspruchte Verwen
dung einsetzbaren Vorrichtung ist aus der DE-Z: Zeitschrift f.
Metallkunde, Bd. 58 (1967) H. 9, S. 621-625 bekannt. Dort ist
insbesondere aus Bild 2 eine Vorrichtung an
einer Werkstoffprüfmaschine bekannt, die zur Mes
sung einer Kraft verwandt wird, die auf eine in die Werkstoffprüfmaschine
eingebaute Probe wirkt. Damit mittels der Vorrichtung
die auf die Probe einwirkende Kraft meßbar ist, weist die Vor
richtung eine Feder genau bekannter Federkonstante auf, die in
die Wirkungslinie der einwirkenden Kraft eingebaut ist. Beim An
liegen einer einwirkenden Kraft wird die Länge der Feder verän
dert. Zur quantitativen Bestimmung der einwirkenden Kraft wird
die Längenänderung der Feder mittels eines Präzisions-Längenmeß
systems gemessen. Die Meßpunkte des Präzisions-Längenmeßsystems
sind hierzu voneinander beabstandet und im Hinblick auf eine
Längenänderung der Feder verdreh- und verschwenkfrei angeordnet.
Eine Kalibrierung des Dehnungsmeßgerätes der Werkstoffprüf
maschine ist aus dieser Druckschrift jedoch nicht bekannt.
Zur sicheren Bestimmung der mechanischen Werkstoffeigenschaften
im Hinblick auf elastisches Verhalten und Festigkeit sind bei
der Prüfung und amtlichen Kalibrierung von Werkstoffprüfmaschi
nen für Zug- und Druckversuche genaue Angaben zum Verhalten von
Kraft, Längenänderung bzw. Dehnung und Materialquerschnitt wäh
rend des Versuchsablaufes erforderlich. Die Zug- bzw. Druck-Pro
be wird i.a. zwischen Klemmbacken eingespannt, die auf Traversen
parallelgeführt und durch die Maschine mittels Spindelantrieb
kontinuierlich in ihrem Abstand verändert werden, wobei sich die
Kraftzunahme an der Probe einstellt.
Für die Bestimmung der Proben-Dehnung reicht es schon bei gerin
gen Genauigkeitsanforderungen nicht aus, die Bewegung der Tra
verse maschinenseitig zu erfassen, da darin die Einflüsse von
eventuellen Nachgiebigkeiten der Maschine, Nachgiebigkeiten des
Kraftsensors, Nachgiebigkeiten der Klemmbacken, ein Verrutschen
der Probe in den Klemmbacken, und die Dehnung in den Anfangs-
und Endbereichen der Probe, die sich zur Probenmitte verjüngen,
enthalten sein können. Daher wird die Dehnung direkt an der Pro
be im mittleren Bereich mit konstantem Querschnitt erfaßt, indem
mechanische oder optische Taster in einem Grundabstand auf die
Probe angesetzt werden.
Bei mechanischen Systemen werden mechanische Tastschneiden auf
die Probe gesetzt. Man unterscheidet kurzbauende Ansetz-Deh
nungsaufnehmer in Form eines Meßkopfes, der einseitig an die
Probe angesetzt und selbsttragend mittels Federkraft gehalten
wird. Sie verfügen über zwei kurze Schneidenarme, einen festen
und einen beweglichen, der die Längenänderung infolge der Pro
ben-Dehnung mitmacht. Solche Aufnehmer kommen mit einem Grundab
stand (L0) zwischen 10 und 20 mm zum Einsatz und sind für kleine
Dehnungen/Hübe bis ca. 2 mm vorgesehen.
Für größere Hübe bzw. Dehnungen kommen Systeme mit zwei getrenn
ten Meßköpfen zum Einsatz, von denen jeder über einen bewegli
chen Doppelarm mit Tastschneiden verfügt, die die Probe beidsei
tig als gefederte Schere umklammern. Diese Meßköpfe sind an Füh
rungsstangen verschiebbar gehaltert oder werden automatisch
nachgeführt. Solche Doppelarm-Meßtaster haben eine Meßarm-Länge
von 275 bis 625 mm und eine Auflösung von ca. 2 µm. Die Meßarme
sind im einfachsten Fall als Hebelarme mit einem Drehgelenk (Hub
von 30 bis 60 mm) ausgebildet, wobei jeder Meßkopf über ein ein
gebautes einzelnes Wegmeßsystem (z. B. induktive Wegaufnehmer
oder kurze Glasmaßstäbe) verfügt, deren Signale direkt oder als
Differenz dem Dehnungswert entsprechen. Für höhere Genauigkeits
anforderungen sind die Meßköpfe parallelgeführt und verfügen
über ein induktives Differenz-Wegmeßsystem oder über einen ge
meinsamen längeren Glasmaßstab mit optischen Leseköpfen, deren
Differenz wieder dem Dehnungswert entspricht.
Bei optischen Systemen sind im Grundabstand (L0) auf der Probe
optische Markierungen (z. B. Kreise) aufgebracht, die berührungs
los von optischen Meßköpfen im Abstand von ca. 300 mm während
des Dehnversuches verfolgt werden. Dazu sind die Meßköpfe an ei
ner Stange parallel geführt und werden einzeln von einem Seil-
oder Bandantrieb so nachgeführt, daß die Markierung stets im
gleichen Bildpunkt liegt.
Die Höhenveränderungen dieser beiden Meßköpfe werden als Deh
nungssignal ausgenutzt. Für hohe Genauigkeitsanforderungen wer
den auch höhere Anforderungen an die Geradheit und Winkeltreue
der Führung, an das Längenmeßsystem der Meßköpfe sowie an eine
ruckfreie und überschwingfreie Nachführung gestellt.
Aus den genannten technischen Gründen, wegen des häufig rauhen
Einsatz-Umfeldes dieser feinmechanischen Meßeinrichtungen und
aus Gründen von Zertifizierungs-Auflagen ist eine Prüfung bzw.
amtliche Kalibrierung aller Arten von Dehnungsaufnehmern erfor
derlich. Nach DIN 51307 ist dies jährlich zu wiederholen. Nach
derzeitigem Stand der Technik werden dazu - ohne Kraftbelastung
- die Bewegungen der beiden Probenenden auf der Maschine oder
durch eine Hilfsvorrichtung, z. B. einem Meßständer, simuliert,
indem zwei Bolzenabschnitte von Hand oder motorisch schrittweise
oder kontinuierlich höhenverstellt werden. Der Dehnungsaufnehmer
wird betriebsüblich mechanisch bzw. optisch an diese Bolzen ge
setzt. Bei der Methode mit einem Meßständer ist der untere Bol
zen fest, der obere beweglich. Deren Abstandsänderung wird im
einfachsten Fall außerhalb der Bolzen-/Meßachse vom Meßsystem
des Meßständers, bei höheren Genauigkeitsansprüchen durch ein in
der Bolzen-/Meßachse angeordnetes Präzision-Längenmeßsystem
(inkrementaler Meßtaster oder Laserinterferometer) gemessen. Ei
ne solche manuelle Ausführung mit koaxialem Inkremental-
Meßtaster wird z. B. in der Firmenschrift der Fa. Müller-
Falkenberg GmbH, Eickelscheidt 15, 40883 Ratingen, 1993:
Längenänderungsmessung mit Präzision, Typ KMF vertrieben.
Nach DIN 51 307 wird empfohlen, die Bewegung beider Taster bzw.
Markierungen entsprechend dem Verhalten der realen Zug-Probe
vorzusehen, indem die beiden Taster bzw. Markierungen wie bei
der Probe anteilig gemäß ihren Längenverhältnissen (z. B. im
Verhältnis 20% bzw. 80% der Gesamt-Proben-Dehnung von 100%)
verschoben werden. Dies kann durch die Hilfsvorrichtung mit zwei
Meßständern realisiert werden, die so angeordnet sind, daß die
beiden getrennt beweglichen Bolzen in einer vertikalen Meßachse
liegen. Die Abstandsmessung zwischen den Bolzen erfolgt wieder
wie im vorangegangenen Beispiel. Die beiden Bolzen könnten auch
auf der Vertikalführung des gleichen Meßständers geführt sein.
Bei elastischen Werkstoffen (Kunststoff, Gummi, Elastomere, usw.)
werden in der Regel große Dehnungen von bis zu 2000% er
reicht, so daß nachgeführte Meßtaster erforderlich sind. Wegen
der großen Verformungen auch an der Oberfläche werden zudem op
tische Meßtaster bevorzugt.
Aus der DE-Z: Techn. Messen 58, Integriert-optische Sensoren für
die Weg-, Kraft- und Brechungsindexmessung auf der Basis von Si
lizium, (1991) 4, S. 146-151 , G. Ulbers ist es bekannt, zwei
interferometrische Sensoren als direktes Dehnungsaufnehmer-Sy
stem an einer Zugprobe anzuwenden. Diese Sensoren sind jedoch
zwangsläufig außerhalb der Probenachse angeordnet und unterlie
gen dadurch dem Verformungseinfluß (sog. "Meßzirkel") der gesam
ten Maschine.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Kalibrierung von Dehnungsauf
nehmern unterschiedlicher Bauarten und für alle Dehnungsbereiche
möglichst betriebsüblich, unter Kraft-Belastung - wie bei einem
Zugversuch - und mit hoher Genauigkeit an einer beliebig wieder
verwendbaren Einrichtung ohne Zerstörung einer Probe zu ermögli
chen.
Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß anstelle einer
Probe eine Probefeder verwendet wird, die
im Abstand zueinander angeordnet und bei Dehnung oder Stauchung
der Probefeder sich nicht verdrehende oder verschwenkende
Meßpunkte zur Längenmessung aufweist. Die im
Anspruch 1 angesprochenen Meßpunkte
sind hierbei nicht im streng mathemati
schen Sinne zu verstehen, sondern gewissermaßen als Meßansatz
stellen, an denen einerseits koaxial ein Präzisions-Längenmeß
system, insbesondere Meßreflektoren eines Laser-Interferometers,
angreifen und andererseits das zu prüfende Dehnungsmeßsystem,
d. h. bei mechanischen Systemen die Tastschneiden oder bei opti
schen Systemen die zur Längenänderung verwandten Markierungen,
angeordnet sind.
In einer Ausgestaltung ist vorgesehen, daß die Probefeder
entlang ihrer Dehnungsrichtung drei Federbereiche mit i.a. unterschied
lichen Federhärten aufweist, wobei das Präzision-Längenmeßsystem
die Längenänderung des mittleren, harten Federbereiches mißt.
Von besonderem Vorteil hat es sich erwiesen, daß die Probefeder
keine Feder(n) mit exakter bzw. genau bekannter Federkonstante
sein muß (müssen), da die Längenänderung der Probefeder unter Belastung
durch die Werkstoffprüfmaschine extern gemessen wird.
In besonderer Ausgestaltung kann die Probefeder ein Federkörper
sein, wobei ein Federkörper aus unterer und oberer Feder - ent
sprechend den Anfangs- und Endbereichen der Probe - und im mitt
leren Bereich aus einer Federkonfiguration besteht, bei der eine
Feder koaxial oder mehrere Federn in einem Kreis angeordnet
sind. Die Verbindung zwischen äußeren und mittleren Federn er
folgt durch starre Querplatten oder durch starre Rohrstücke, die
Platz zum betriebsüblichen Ansetzen der Meßtasterschneiden bzw.
für die Markierungen für optische Meßtaster aufweisen und in
bzw. zwischen denen ein Präzision-Längenmeßsystems, insbesondere
ein Laserinterferometer mit den entsprechenden optischen Bau
steinen, eingebaut ist.
Durch Wahl und Montage der Federn als Zug- oder Druckfedern kann
die Probefeder als Zug- oder als Druckprobe gestaltet sein.
Durch Austausch der Federn und ihrer Federkonstanten kann das
elastische Verhalten einer Probe und ihre äußeren Abmessungen
weitgehend nachgebildet werden.
Weitere sinnvolle Ausgestaltungen der Erfindung sind den weite
ren Unteransprüchen entnehmbar und werden anhand von in den Fi
guren dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Dabei
zeigt
Fig. 1 eine aus drei Schraubenfedern gebildete Probefeder für
Zug- und Druckversuche,
Fig. 2 eine Probefeder mit zwei Querplatten für Zugversuche,
Fig. 3 eine einseitige Laserinterferometer-Meßanordnung mit
außen feststehendem Laserkopf für eine Probefeder nach
Fig. 2,
Fig. 4 eine einseitige Laserinterferometer-Meßanordnung mit
mitgeführtem Miniatur-Laserkopf für eine Probefeder
nach Fig. 2,
Fig. 5 eine zweiseitige Laserinterferometer-Meßanordnung für
eine Probefeder nach Fig. 2 und
Fig. 6 eine koaxiale Probefeder mit abschnittsweise flachen
Zwischenstücken.
In Fig. 1 ist eine kompakte Ausführung einer Probefeder 10 dar
gestellt, die aus drei Schraubenfedern 11, 12, 13 gebildet ist,
wobei die Schraubenfedern 11, 12, 13 durch die starre Zwischen
stücke aus Rohrstücken 16, 17 miteinander verbunden sind, auf
die die Schraubenfedern 11, 12, 13 in Gewindegängen aufge
schraubt sind. Die oberen und die unteren Schraubenfedern 11, 13
simulieren ein Dehnungsverhalten der Anfangs- und Endbereiche
einer sonst in die Werkstoffprüfmaschine eingespannten Probe.
Die Schraubenfedern 11, 12, 13 sind, ebenso wie die Rohrstücke
16, 17 koaxial angeordnet. Dadurch können alle Arten von Deh
nungsaufnehmern, also auch kurzbauende Ansetz-Aufnehmer, belie
big am Umfang an diese Rohrstücke 16, 17 angesetzt werden.
An den freien Enden der Probefeder 10 sind Endstücke 14 angeord
net, die wie bei einer Blech-Probe flach oder wie bei einer
Stab-Probe rund ausgeführt sein können. Des weiteren ist es gün
stig diese Endstücke 14 austauschbar zu gestalten. In die Rohr
stücke 16, 17 lassen sich z. B. die interferometrischen Bauteile
35, 36, 37, insbesondere ein mitgeführtes Miniatur-Laserinter
ferometer 31 platzsparend einbauen.
In Fig. 2 ist eine weitere Ausgestaltung einer Probefeder 20
mit einer oberen Schraubenfeder 23, einer unteren Schraubenfeder
21, sowie mit einem mittleren Federsatz 22, wobei der Federsatz
22 mit den beiden Schraubenfedern 21, 23 durch starre Querplat
ten 26, 27 verbunden ist. An den freien Enden der Schraubenfe
dern 21, 23 sind ebenfalls Endstücke 24 angeordnet, die zum Ein
klemmen in Klemmbacken einer Werkstoffprüfmaschine dienen. Wie
im vorhergehenden Ausführungsbeispiel beschrieben, dienen die
oberen und die unteren Schraubenfedern 21, 23 auch hierbei dazu,
das Dehnungsverhalten der Anfangs- und Endbereiche einer sonst
in die Werkstoffprüfmaschine eingespannten Probe zu simulieren.
Der mittlere, durch den Federsatz 22 gebildete Abschnitt ist
durch die an den Querplatten 26, 27 umfangsseitig angeordneten
und parallel zueinander ausgerichteten Schraubenfedern 22′, 22′′
dargestellt. In der Figur sind zwar nur zwei Schraubenfedern
22′, 22′′ dargestellt, allerdings ist es sinnvoll, zumindest drei
Schraubenfedern rotationssymmetrisch anzuordnen. Die biegestei
fen Querplatten 26, 27 bieten Platz zur Montage bzw. zum Anbrin
gen der Meßpunkte. Im vorliegenden Fall eines Laserinterferome
ter sind diese Meßpunkte durch optische Bauteile, wie Tripelre
flektoren 36, 37, 38, Strahlteiler 35, Umlenkprismen 33, 34 für
externe Laser 30, 32 und/oder Laser in Miniaturbauweise 31
gebildet.
Im dem nicht dargestellten Fall eines an sich bekannten Präzi
sion-Längenmeßsystems, wie bspw. einem mechanischen Doppelarm-
Taster, können die Taster an den bolzenförmigen Aufsätzen der
Querplatten 26, 27 aufgesetzt werden. Da sich die Querplatten
26, 27 bei der Beanspruchung der Probefeder 20 keine Formverän
derung erfahren, ist gewährleistet, daß hier die exakte Längen
änderung gemessen wird.
Soll die Längenänderung unter Zuhilfenahme optischer, an der
Probefeder 20 angeordneter Markierungen, wie geschwärzte Punkte,
Leuchtmarken, Fadenkreuze oder dgl. gemessen werden, ist es aus
dem gleichen Grund sinnvoll, diese ebenfalls an den Querplatten
26, 27, bzw. bei dem ersten Ausführungsbeispiel nach Fig. 1, an
den starren Rohrstücken 16, 17 anzuordnen. Im Unterschied zu der
echten Probe mit optischen Markierungen bleiben bei den
dargestellten Probefedern 10, 20 die Markierungen in ihrer
Ausgangsform erhalten und unterliegen keiner, ansonst infolge
der Materialdehnung auftretenden, elliptischen Verzerrung.
In allen diesen Fällen ist es bei mit Druck belasteten Probe
federn 10, 20 günstig, die starren Zwischenstücke der Probe
federn, also die Rohrstücke 16, 17 bzw. die Querplatten 26, 27,
durch seitliche, gegebenenfalls teleskopartige Führungsstangen
15, 25 zu führen, um ein Ausknicken der Schraubenfedern 11, 12,
13, 21, 22′, 22′′, 23 bzw. der starren Zwischenstücke (Rohrstücke
16, 17 bzw. Querplatten 26, 27) zu verhindern.
Zur Berechnung der anteiligen Dehnungen der unteren Schrauben
feder 11 bzw. 21 (Dehnung 19), der mittleren Schraubenfeder 12
bzw. dem mittleren Federsatz 22 (Dehnung 15) und der gesamten
Probefeder 10 bzw. 20 (Dehnung lges) dient die Reihen- bzw.
Parallelschaltung (i = Anzahl paralleler Schraubenfedern 12,
bzw. 22′, 22′′ im mittleren Abschnitt der Probefeder 10 bzw. 20)
von Schraubenfedern mit den entspr. Federkonstanten c:
Für c5 = c9 folgt zusammengefaßt
Für das Verhältnis der Längenänderungen ergibt sich:
bzw. umgeformt:
Für ein gewünschtes Längenänderungs-Verhältnis 19/lges = 0,2 er
gibt sich daraus.
Insgesamt kann die Gesamt-Federkonstante nach Gl. (1) und das
Längenänderungs- bzw. Dehnungs-Verhältnis nach Gl. (4) berechnet
werden und danach die Schraubenfedern 11, 12, 13, bzw. 21, 22′,
22′′, 23 mit der geeigneten Federkonstante ausgesucht werden.
In Fig. 3 ist anhand des Ausführungsbeispieles einer Probenfe
der 20 nach Fig. 2 eine einseitige Laserinterferometer-Meßan
ordnung mit außen feststehendem Laser 30 dargestellt. Das Licht
des Lasers 30 wird über ein erstes, ebenfalls außerhalb der Pro
befeder 20 ortsfest angeordnetes Umlenkprisma 33 auf ein auf der
unteren Querplatte 27 angeordnetes zweites Umlenkprisma 34 umge
lenkt. Das zweite Umlenkprisma 34 leitet den Laserstrahl auf ei
nen ebenfalls an der unteren Querplatte 27 angeordneten Strahl
teiler 35, der den Laserstrahl in einen Meß- und einen Referenz
strahl aufteilt. Der Meßstrahl wird in Richtung der oberen Quer
platte 26 gelenkt, wo ein erster Tripelreflektor 36 angeordnet
ist, der den Meßstrahl in Richtung des Strahlteilers 35 zurück
reflektiert, von wo er zu einem Empfänger im Laserkopf des La
sers 30. Der die Strahlungsteilerebene unabgelenkt passierende
Referenzstrahl gelangt auf einen unmittelbar an dem würfelförmi
gen Strahlteiler 35 angeordneten zweiten Tripelreflektor 37, von
dem er über den Strahlteiler 35 zurück ebenfalls in Richtung des
Empfängers geleitet wird. Der Referenzstrahl und der Meßstrahl
gelangen zur Interferenz, wodurch eine Messung der Abstandsände
rung der beiden Querplatten 26, 27 zueinander durch Zählung der
Minima und oder der Maxima der Intensitäten der interferierenden
Lichtwellen des Referenzstrahles und des Meßstrahles ermöglicht
ist.
Eine weitere Anordnung eines Laserinterferometers ist in Fig. 4
dargestellt. Bei diesem Beispiel ist der Laser 31 in Miniatur
bauweise, bspw. als Halbleiterlaser ausgeführt und ebenfalls wie
der Empfänger (nicht dargestellt) auf der unteren Querplatte 27
angeordnet. Im Unterschied zu der vorherigen Anordnung fällt
hier das Laserlicht direkt auf den Strahlteiler 35, wodurch auf
die beiden Umlenkprismen 33, 34 verzichtet werden kann. Des wei
teren entfällt gleichfalls auf eine aufwendige und zeitintensive
Justierung der Strahlengänge in Richtung des Strahlenteilers 35
und vom Strahlenteiler 35 retour zum Empfänger.
Eine zweiseitige Anordnung eines Laserinterferometers, bei dem
die Genauigkeit der Messung durch eine Verdoppelung der gemesse
nen Wegstrecke gesteigert wird, ist in Fig. 5 dargestellt. Bei
dieser Ausführungsform ist der Laser 32 mit eingebautem Empfän
ger außerhalb der Probefeder 20 ortsfest angeordnet. Der würfel
förmige Strahlteiler 35 ist gleichfalls ortsfest zwischen den
beiden Querplatten 26, 27 angeordnet. Auf seinen in Richtung der
beiden Querplatten 26, 27 weisenden Flächen ist der Strahlteiler
mit "λ/4"-Platten 39, 40 versehen, die bei einmaligem Durchtritt
des Meßstrahles durch sie hindurch, dessen Polarisationsart von
einer linearen Polarisierung in eine zirkulare Polarisierung
bzw. umgekehrt wandeln bzw. bei zweimaligen Durchlaufen die Po
larisationsebene um 90° drehen. Dadurch wird der vom Strahlteiler
35 zuerst in Richtung der oberen Querplatte 26 umgelenkte
und vom ersten Tripelreflektor 36 zurückgeworfene Meßstrahl von
dem Strahlteiler 35 nicht in Richtung des Empfängers umgeleitet,
sondern in Richtung eines an der unteren Querplatte 27 angeord
neten dritten Tripelreflektors 37, wobei der Meßstrahl, bedingt
durch den Durchtritt des Meßstrahles durch die auf der der unte
ren Querplatte 27 zugewandten Fläche des Strahlteilers 35 ange
ordnete "λ/4"-Platte 40, seine Polarisation abermals ändert. Die
ser von der unteren Querplatte 27 kommende Meßstrahl passiert
zuerst die "λ/4"-Platte 40 und anschließend den Strahlteiler 35
unabgelenkt und gelangt über die "λ/4"-Platte 39 unter wiederum
sich ändernden Polarisation erneut zum ersten Trippelreflektor
36. Der erneut vom ersten Trippelreflektor 36 reflektierte Meß
strahl gelenkt nun zum Strahlenteiler 35, der ihn in zum zweiten
Tripelreflektor 57, also dem an dem Strahlteiler 35 direkt an
geordnete Tripelreflektor 37 der Referenzstrecke, umlenkt. Der
vom zweiten Tripelreflektor 37 zurückkehrende Meßstrahl wird in
Richtung des Empfängers umgeleitet und zur Interferenz mit dem
Referenzstrahl gebracht, wobei der Referenzstrahl vom Laser 32
durch den Strahlenteiler 35 auf den zweiten Trippelreflektor 37
zurück zum Empfänger gelangt.
In Fig. 6 ist eine koaxiale Probefeder mit abschnittsweise fla
chen Zwischenstücken dargestellt, die insbesondere für Dehnungs
meßgeräte mit mechanischen Tastformen geeignet ist. Im Hinblick
auf das Ansetzen mechanischer Tastformen und eine häufig zu fla
che Ausgestaltung von Probefasern, die z. B. aus Blech oder Plat
tenmaterial ausgeschnitten werden, kann es zweckmäßig sein, bei
den Zwischenstücken 16a, 16b und 17a, 17b mit einem kurzen fla
chen Mittenabschnitt 16c bzw. 17c zu versehen, der aus Flachma
terial gefertigt ist. Hierbei ist es, um Verformungseinflüsse zu
vermeiden, sinnvoll, die optischen Komponenten eines Präzisions-
Längenmeßsystems direkt an den flachen Mittenstücken 16c bzw.
17c anzuordnen (siehe Ausschnittsvergrößerung Fig. 6).
Prinzipiell ergeben sich bei der Probefeder noch weitere, bis
lang nicht zur Verfügung stehende, vorteilhafte und zerstörungs
freie Nutzungsmöglichkeiten. So kann die Probefeder z. B. in ver
schiedenen Dehnungsmeßgeräten an einer einzigen Werkstoffprüfma
schine verwandt werden, wodurch die unterschiedlichen Dehnungs
meßgeräte im Vergleich zueinander beurteilt werden können. Bei
einer zerstörenden Prüfung können hierzu nur gleichartige Proben
verwandt werden, die untereinander immer differieren, weshalb
ein realer Vergleich hier unmöglich ist. Des weiteren ist durch
den Einsatz der Probefeder auch erstmals eine Reproduzierbarkeit
der Messung, bzw. der Überprüfung gegeben. Dadurch können z. B.
Reproduzierbarkeits-Messungen bei gleichen Dehnungsbewegungen
oder auch unterschiedlichen Dehnungsbewegungen, bei denen bspw.
die Geschwindigkeit der Dehnung oder der Hub oder dgl. verändert
wird, vorgenommen werden. In beiden Fällen lassen sich die Bewe
gungsabläufe bspw. durch den Einsatz von Rechnern automatisie
ren, wobei die gemessenen Dehnungen und Kräfte gleichfalls er
faßbar sind.
Claims (9)
1. Verwendung einer Vorrichtung zur Kalibrierung von Dehnungs
meßgeräten an Werkstoffprüfmaschinen unter Zuhilfenahme eines
Präzision-Längenmeßsystems, welche Vorrichtung eine für die
Werkstoffprüfmaschine eine Probe simulierende Probefeder (10,
20) aufweist, welche Probefeder (10, 20) im Abstand zueinander
angeordnete und bei Dehnung oder Stauchung
der Probefeder (10, 20) sich nicht verdrehende
oder verschwenkende Meßpunkte zur Längenmessung durch einerseits das Präzi
sion-Längenmeßsystem und andererseits das zu kalibrierende Dehnungsmeßgerät aufweist.
2. Verwendung einer Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Probefeder (10, 20) eine Hintereinanderschaltung dreier
Federn (11, 12, 13, 21, 23) oder Federsätze (22) aufweist, wobei
die mittlere der Federn (12) bzw. Federsätze (22) mit den sich
daran anschließenden Federn (11, 13, 21, 23) bzw. Federsätzen
durch je ein starres Zwischenstück verbunden ist bzw. sind und daß die
starren Zwischenstücke für die Anordnung der
Meßpunkte vorgesehen sind.
3. Verwendung einer Vorrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß bei Ausführung der Probefeder (10, 20) für Druck-Proben an
den Enden der Probefeder (10, 20) angeordnete Endstücke (14, 24)
und die Zwischenstücke gegen ein Ausknicken zueinander gesichert
sind.
4. Verwendung einer Vorrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß bei Ausführung der Probefeder (10, 20) für Druck-Proben an
den Enden der Probefeder (10, 20) angeordnete Endstücke (14, 24)
und die Zwischenstücke über seitliche Führungsstangen (15, 25)
gegen ein Ausknicken zueinander gesichert sind.
5. Verwendung einer Vorrichtung nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Endstücke (14, 24) austauschbar sind.
6. Verwendung einer Vorrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Zwischenstücke der mittleren Feder (12) der Probefeder
(20) durch zwei starre Querplatten (26, 27) gebildet sind und
daß zwischen den beiden Querplatten (26, 27) mehrere, symme
trisch verteilte Federn (22′, 22′′) bzw. Federsätze angeordnet
sind.
7. Verwendung einer Vorrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Zwischenstücke in Erstreckungsrichtung der Probefeder
(10, 20) flach und/oder quer zur Erstreckungsrichtung der Probe
feder (10, 20) rund sind.
8. Verwendung einer Vorrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Präzision-Längenmeßsystem ein Laserinterferometer ist,
dessen Meßstrecke oder deren optische Bausteine im Bereich zwi
schen den Zwischenstücken angeordnet sind.
9. Verwendung einer Vorrichtung nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine in Kleinbauweise ausgeführte Laserlichtquelle (30, 31,
32) und ein Meßlichtempfänger auf einem der Zwischenstücke ange
ordnet sind.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19934337049 DE4337049C1 (de) | 1993-10-29 | 1993-10-29 | Verwendung einer Vorrichtung zur Kalibrierung von Dehnungsmeßgeräten an Werkstoffprüfmaschinen |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19934337049 DE4337049C1 (de) | 1993-10-29 | 1993-10-29 | Verwendung einer Vorrichtung zur Kalibrierung von Dehnungsmeßgeräten an Werkstoffprüfmaschinen |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4337049C1 true DE4337049C1 (de) | 1995-04-06 |
Family
ID=6501403
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19934337049 Expired - Fee Related DE4337049C1 (de) | 1993-10-29 | 1993-10-29 | Verwendung einer Vorrichtung zur Kalibrierung von Dehnungsmeßgeräten an Werkstoffprüfmaschinen |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE4337049C1 (de) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19947412A1 (de) * | 1999-10-01 | 2001-05-10 | Bundesrep Deutschland | Verfahren und Vorrichtung zur Kalibrierung der Eindringtiefenmesseinrichtung von Härteprüfmaschinen |
DE102009014530A1 (de) | 2009-03-24 | 2010-09-30 | Roman Morgenstern | Probestab für eine Werkstoffprüfmaschine |
CN105180796A (zh) * | 2015-10-19 | 2015-12-23 | 安徽江淮汽车股份有限公司 | 汽车螺旋弹簧形变量的测量方法及装置 |
CN111288955A (zh) * | 2020-03-07 | 2020-06-16 | 中国计量科学研究院 | 一种一体式应变校准系统 |
CN113758958A (zh) * | 2021-08-10 | 2021-12-07 | 上海航天精密机械研究所 | 用于柔性防热结构的扭转烧蚀试验装置及其使用方法 |
-
1993
- 1993-10-29 DE DE19934337049 patent/DE4337049C1/de not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (3)
Title |
---|
DE-Z: Techn. Messen 58 (1991) Nr. 4, S. 146-151 * |
DE-Z: Zeitschr. f. Metallkunde, Bd. 58 (1967) H. 9, S. 621-625 * |
DIN 51307, Entwurf Sept. 1988 * |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19947412A1 (de) * | 1999-10-01 | 2001-05-10 | Bundesrep Deutschland | Verfahren und Vorrichtung zur Kalibrierung der Eindringtiefenmesseinrichtung von Härteprüfmaschinen |
DE19947412C2 (de) * | 1999-10-01 | 2003-05-28 | Bundesrep Deutschland | Verfahren und Vorrichtung zur Kalibrierung einer Eindringtiefenmesseinrichtung einer Härteprüfmaschine |
DE102009014530A1 (de) | 2009-03-24 | 2010-09-30 | Roman Morgenstern | Probestab für eine Werkstoffprüfmaschine |
CN105180796A (zh) * | 2015-10-19 | 2015-12-23 | 安徽江淮汽车股份有限公司 | 汽车螺旋弹簧形变量的测量方法及装置 |
CN111288955A (zh) * | 2020-03-07 | 2020-06-16 | 中国计量科学研究院 | 一种一体式应变校准系统 |
CN111288955B (zh) * | 2020-03-07 | 2021-06-29 | 中国计量科学研究院 | 一种一体式应变校准系统 |
CN113758958A (zh) * | 2021-08-10 | 2021-12-07 | 上海航天精密机械研究所 | 用于柔性防热结构的扭转烧蚀试验装置及其使用方法 |
CN113758958B (zh) * | 2021-08-10 | 2023-10-27 | 上海航天精密机械研究所 | 用于柔性防热结构的扭转烧蚀试验装置及其使用方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE2633391C2 (de) | Anordnung zur Prüfung oder Ausrichtung rechtwinklig sich schneidender Achsen | |
EP2331931B1 (de) | Vorrichtung zur durchführung von bauteil- und werkstoffprüfungen an proben | |
DE102008010916A1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Ermittlung einer Ausrichtung von zwei drehbar gelagerten Maschinenteilen, einer Ausrichtung von zwei hohlzylinderförmigen Maschinenteilen oder zur Prüfung einer Komponente auf Geradheit entlang einer Längsseite | |
DE4018005C2 (de) | Optische Prüfvorrichtung zum Prüfen eines optischen Systems | |
DE102008049159B4 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur optischen Messung langer Krümmungsradien optischer Prüfflächen | |
DE4337049C1 (de) | Verwendung einer Vorrichtung zur Kalibrierung von Dehnungsmeßgeräten an Werkstoffprüfmaschinen | |
CH697712B1 (de) | Vorrichtung zur gleichzeitigen Messung von Kräften. | |
DE3124357A1 (de) | Laserinterferometer | |
WO1986004676A2 (en) | Device for optical determination of low-order errors in shape | |
CH422383A (de) | Schlagprüfeinrichtung | |
DE102011007350B4 (de) | Sensor zur taktilen Messung von Kräften und Momenten | |
WO1996002815A1 (de) | Verfahren zum messen von torsionsspannungen und/oder axialspannungen an einer sich drehenden welle oder einem vergleichbaren werkstückkörper | |
DE4124700C2 (de) | Vorrichtung zur Messung von Verformungen und/oder Rißlängen an Proben oder Prüfkörpern in Prüfmaschinen | |
DE102005036927A1 (de) | Vorrichtung zur Messung der geometrischen Veränderung eines Objektes, Zugprüfmaschine und Verwendung der Vorrichtung | |
EP1903326B1 (de) | Vorrichtung zur Bestimmung von Torsionsmomenten im Submikronewtonmeterbereich | |
DE19720864C2 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur zerstörungsfreien Bestimmung der Elastizität von Materialien | |
WO2009040162A1 (de) | Sonde und vorrichtung zum optischen prüfen von messobjekten | |
DE19905687A1 (de) | Vorrichtung zur Bestimmung der Biegebeanspruchung von Bauteilen | |
DE102005036613B4 (de) | Messvorrichtung für kleine Relativdehnungen | |
AT93858B (de) | Einrichtung zur Messung des bei zylindrischen oder parallelflächigen Passungen vorhandenen Größenunterschiedes der miteinander zu vergleichenden Abmessungen zweier Körper. | |
DE10005171A1 (de) | System zum Prüfen von Krümmungsradien von optischen Prüflingen | |
DD252244A1 (de) | Mikrohaertepruefeinrichtung, vorzugsweise fuer lichtmikroskope | |
DE1021597B (de) | Spannungsoptisches Messgeraet | |
AT398845B (de) | Gerät zum messen und/oder prüfen von neigungen | |
WO2022128879A1 (de) | Abstandsmessung |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8100 | Publication of the examined application without publication of unexamined application | ||
D1 | Grant (no unexamined application published) patent law 81 | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: DAIMLER-BENZ AKTIENGESELLSCHAFT, 70567 STUTTGART, |
|
8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: DAIMLERCHRYSLER AG, 70567 STUTTGART, DE |
|
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |