DE4428765C2

DE4428765C2 - Stoßgerät

Info

Publication number: DE4428765C2
Application number: DE19944428765
Authority: DE
Inventors: Thomas Franz Dipl In Schoesser
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1994-08-13
Filing date: 1994-08-13
Publication date: 1998-08-20
Anticipated expiration: 2014-08-14
Also published as: DE4428765A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Stoßgerät mit einem längs einer Führung aus Führungsteilen bewegbaren Kopf, der eine Kraftmeßdose und eine Spitze aufweist und der zur Stoßanregung eines zu prüfenden Objektes gegen das Objekt bewegbar ist, mit einer Feder. Ein solches Stoßgerät ist aus der US 4,542,639 bekannt.

Der aus der eingangs genannten US 4,542,639 bekannte Apparat zum Testen von Strukturen durch Stoßanregung arbeitet mit einem Magneten und einer Rückholfeder. Der Magnet und die zugehörigen Spulen sind unförmig und weisen ein gewisses Gewicht auf, so daß dieser Apparat unhandlich und nur schwerfällig zu bewegen ist. Im vorliegenden Fall steht das Prüfgerät auf der zu testenden Struktur und nimmt von daher auf die Struktur Einfluss.

Aus Prospekten der Firma Bruel & Kjaer sind Impulshämmer bekannt, die die Form eines Hammers besitzen und die an ihren Hammerköpfen einen Kraftaufnehmer aufweisen. Das Strukturverhalten des zu prüfenden Objektes beziehungsweise des Prüflings wird von separaten, am Prüfling zu befestigenden Beschleunigungsaufnehmern als Körperschall oder aber von Mikrofonen im Raum als Luftschall gemessen. Der Nachteil dieses Hammers besteht darin, daß der Hammer von einer Bedienperson geführt wird, die kaum in der Lage ist, reproduzierbare Schläge auszuführen, das heißt, bei statistischen Meßreihen dieselbe Stelle des Prüflings anzuregen.

Aus der US PS 3,190,110 ist ein Stoßgerät in Form eines Fallturmes mit einem Schlitten bekannt, der durch die Schwerkraft beschleunigt auf einen Amboß fällt. Die zu prüfende Probe ist auf einer Oberseite des Schlittens anzuordnen. Die Anordnung und die Befestigung an der Oberseite sind nicht näher erläutert, größere und unförmige Proben lassen sich mit dieser Vorrichtung nicht messen.

Aus der DE-PS 26 17 779 ist ein Perkussionsinstrument bekannt, das einen magnetischen, beweglichen Stößel auf einen Prüfkörper zubewegt. Der Stößel wird von einer Spiralfeder umgeben und spannt diese definiert beim Einschalten eines Magnetfeldes. Der Stößel wird nach Abschalten des Magnetfeldes von der Spiralfeder beschleunigt. Das Instrument soll kleinere Gegenstände in Eigenschwingungen versetzen und weist daher einen Stößel mit geringer Masse und geringem Gewicht auf. Für größere Gegenstände ist dieses Instrument nicht geeignet, weil sich aufgrund der Anordnung von Stößel, Spiralfeder und Magnet eine erhebliche Einbautiefe und aufgrund des Magneten auch ein erhebliches Gewicht ergeben würden.

Aus der DE 42 22 057 A1 ist in einer Stoßprüfmaschine ein längs eines Führungselementes bewegbarer Schlitten bekannt.

Aus dem DE-GM 93 04 164 ist ein Biegestab zur Beschleunigung bekannt.

Ausgehend von einem Stoßgerät gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, dieses Stoßgerät derart weiterzubilden, daß es geringe Außenabmessungen und geringes Gewicht aufweist. Insbesondere soll das Stoßgerät einen einfachen Aufbau aufweisen.

Diese Aufgabe wird bei einem Stoßgerät gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Erfindungsgemäß weist der Kopf einen Schlitten auf und ist die Feder eine Beschleunigungsfeder, von der der Schlitten beschleunigbar ist.

Hieraus resultiert eine kompakte Bauweise der Konstruktion. Es ergibt sich eine geometrische Zugänglichkeit von Meßstellen, welche mit den konventionellen Lösungen wegen der Unförmigkeit des Hammers beziehungsweise der Vorrichtungen nicht erreicht werden können.

In vorteilhafter Weise ummantelt die Wendel der Feder die Führungsschiene koaxial. Damit ist die Feder in einfacher Weise geführt und wird nach Betäti gung von der Führungsschiene gedämpft. Störgeräusche werden somit vermieden.

Eine Anschlagfeder ist auf demselben Stab auf der anderen Seite des Schlittens zwischen einem Anschlagelement und dem Schlitten geführt. Die Anschlagfeder verhindert einen Aufprall des Schlittens auf das Anschlag element, sofern der Prüfling fehlt. Damit wird in vorteilhafter Weise eine Beschädigung des Gerätes verhindert.

Um eine definierte Aufprallgeschwindigkeit zu erzeugen, ist auf einer der Führungsschienen ein auf der Schiene verstellbarer Anschlag vorgesehen. Damit wird in vorteilhafter Weise die potentielle Energie und die Beschleunigung definiert.

In vorteilhafter Weise sind die Führungsteile als im Querschnitt runde Stäbe ausgebildet. Diese aus Stahl gefertigten Stäbe durchragen zwei mit Messinghülsen versehene Bohrungen des Schlittens und der Schlitten gleitet auf diesen Stäben entlang. Für diese Art des Gebrauchs resultieren aus der Materialkombination Stahl/Messing in vorteilhafter Weise hervorragende Reibungs- und Dämpfungskoeffizienten.

In einfacher Weise ist ein hohler Schaft zwischen dem Schlitten und der Kraftmeßdose vorgesehen. Der Schaft stellt eine Verlängerung dar, um die Spitze aus der Vorrichtung heraus auf den Prüfling aufprallen zu lassen. Der Schaft zwischen Spitze und Schlitten ist in vorteilhafter Weise hohl ausgeführt, um ein elektrisch leitendes Verbindungskabel der Kraftmeßdose aufzunehmen.

Zur Einstellung des Energiepotentials und infolgedessen einer definierten Geschwindigkeit des Schlittens weist dieser in vorteilhafter Weise einen Stab mit Kerben auf, die an vorgegebenen Positionen rasten und damit eine definierte Beschleunigung beim Ausrasten ermöglichen. Die Rastpositionen werden in vorteilhafter Weise von einem Haken im hinteren Anschlagteil vorgegeben. Der Haken ist federnd gelagert und gleitet somit über die Kerben beim Spannen der Beschleunigungsfeder. Die Trägheit von Haken und Feder ist so gewählt, daß beim Auslösen der Beschleunigungsfeder der Haken über die einzelnen hindernden Rastpositionen gleitet. Der Haken ist vorteilhaft in Nuten des Anschlagelementes geführt.

Der Schlitten weist in vorteilhafter Weise einen durchgehenden Bolzen auf, so daß der Schlitten mit dem Zeige- und dem Mittelfinger gegen die Kraft der Beschleunigungsfeder verstellt werden kann und die Feder in einfacher Weise spannbar ist. Eine Schnur ist um den Bolzen legbar und eine Fernbedienung, auch über Umlenkrollen, möglich. Damit beeinflußt keine Bedienperson das Luftschallfeld im Bereich der Struktur beziehungsweise des Prüflings.

In einfacher Weise werden die Führungsteile von Anschlagelementen zusammengehalten. Anschlagelemente und Führungsteile sind insgesamt vier Teile, die mit dem Schlitten zusammenwirken. In einfacher Weise wird bei der ersten Ausführungsform der Schlitten zwischen die beiden Führungsteile gesetzt und dann alles zusammengeschraubt, während bei der zweiten Ausführungsform der Schlitten zunächst auf die beiden Stäbe geschoben wird, ehe alle vier Teile zusammengesetzt werden.

In vorteilhafter Weise weist das vordere Anschlagelement eine Ausnehmung auf, durch die die Spitze des Kopfes hindurchstößt. Die Ausnehmung ist seitlich offen, um elektrisch leitende Verbindungskabel, die bei einigen Ausführungsformen von Kraftmeßdosen seitlich aus der Kraftmeßdose herausragen, nicht abzuscheren.

Eine Abstandshilfe an dem vorderen Anschlagelement dient in vorteilhafter Weise dazu, die Vorrichtung zu zentrieren und den richtigen Abstand zwischen Gerät und Prüfling einzustellen.

Ein Befestigungsteil ist an dem hinteren Anschlagelement angeordnet. Das Befestigungsteil weist in vorteilhafter Weise eine Bohrung auf, über deren gesamte Länge ein Schlitz von dieser Bohrung bis zu einer freien Oberfläche führt. Die Bohrung kann einen Stab eines Gestänges oder einen Handgriff aufnehmen. Der Schlitz ermöglicht somit ein Verklemmen des Gestänges. Eine andere ebenfalls vorteilhafte Lösung sieht zur Aufnahme des Handgriffes oder eines Gestänges ein Befestigungsteil unter dem Anschlagelement vor. Damit kann das Linear-Stoßgerät zum Erreichen einer hohen Wiederholgenauigkeit beim Anregungsimpuls in vorteilhafter Weise stationär montiert werden. Die Wiederholgenauigkeit hängt (im Gegensatz zur Freihandbedienung des Impulshammers) nicht vom Geschick des Anwenders ab. Weiterhin können die Anregungskoordinaten zum Beispiel durch eine Scannervorrichtung automatisiert angefahren werden.

In vorteilhafter Weise sind die Führungsteile und die Anschlagelemente mit nicht hervorstehenden Madenschrauben verschraubt, einstellbare Teile sind mit Rändelschrauben versehen.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen in den Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigen

Fig. 1 ein Linear-Stoßgerät in teilweise geschnittener Hauptansicht,

Fig. 2 das Linear-Stoßgerät in teilweise geschnittener Seitenansicht,

Fig. 3 das Linear-Stoßgerät in geschnittener Seitenansicht,

Fig. 4 einen Arm des Linear-Stoßgerätes,

Fig. 5 ein weiteres Linear-Stoßgerät in teilweise geschnittener Vorderansicht,

Fig. 6 das Linear-Stoßgerät in Draufsicht,

Fig. 7 das Linear-Stoßgerät in Seitenansicht und

Fig. 8 das Linear-Stoßgerät in einer weiteren Seitenansicht.

Fig. 1, 2, 3 und 4 zeigen ein Linear-Stoßgerät 1, auch Impuls-Stoßgerät genannt, mit einem Führungselement 2, das zwei Führungsseitenteile 3 und 4 aufweist, mit zwei Anschlagelementen 5 und 6, mit einer Führungschiene 7 und mit einem Stahlschlitten 8, der Kugellager 9 aufweist. Das Führungselement 2 trägt die beiden Anschlagelemente 5 und 6, zwischen denen die Führungsschiene 7 angeordnet ist. Das Seitenteil 3 weist zwei Arme 10 und 11 mit jeweils einer Ausnehmung 12 und 13 auf. Die Ausnehmungen 12 und 13 sind von einer Stirnfläche 14 sowie einer Seitenfläche 15 begrenzt. Eine zu einer Achse 16 spiegelbildliche Anordnung ergibt sich für das Seitenteil 4. Damit bilden die beiden Seitenteile 3 und 4 mit ihren Ausnehmungen 12 und 13 Führungen für die Kugellager 9 des Schlittens 8. Umfangsflächen 18 der Kugellager 9 rollen über die Stirnflächen 14 ab, Außenflächen 19 der Kugellager 9 stehen den Seitenflächen 15 der Arme 10 und 11 an den Seitenteilen 3, 4 gegenüber. Die Kugellager 9 sind von Kugellagerhaltern 40 an dem Schlitten 8 gehalten.

Ein Kopf 17 weist den Schlitten 8, einen Schaft 21, eine Kraftmeßdose 22 und eine Spitze 23 auf. Der Schaft 21 mit der Kraftmeßdose 22, auch Kraftaufnehmer genannt, und der Spitze 23 ist an einer Stirnseite 20 des Schlittens angeordnet, an einer Rückseite 24 ein Stab 25 mit Kerben 26 und an einer Oberseite 27 ein Kragen 28 mit einer durchgehenden Öffnung 29. An der Rückseite 30 des Linear-Stoßgerätes ist im Anschlagelement 6 gleitend ein Haken 31 angeordnet. Der Haken 31 weist eine Öffnung 32 auf, durch die der Stab 25 geführt ist. Der Haken 31 ist mittels einer Feder 33 federnd gelagert. Ein Befestigungsteil 34 ist drehbar an dem Trägerelement 42 angeordnet und dient zur Befestigung des Stoßgerätes 1 an einem Gestänge oder zur Aufnahme eines Handgriffes.

Eine Unterbrechungslinie 35 zeigt in einem linken Bereich einen ungespannten Zustand und in einem rechten Bereich einen gespannten Zustand des Linear-Stoßgerätes. Beim Spannen des Linear-Stoßgerätes 1 wird der Schlitten 8 entgegen einer Pfeilrichtung 36 bewegt und der Stab 25 gleitet durch die Öffnung 32 des Hakens 31. Dabei rastet der Haken 31 in die Kerben 26 des Stabes 25. Der Kragen 28 des Schlittens 8 spannt eine Beschleunigungsfeder 37. Wird der Haken heruntergedrückt, so gleitet der Schlitten 8 in den Führungarmen 10 und 11 und stößt mit seiner Spitze 23 gegen den zu messenden Prüfling. Der Kraftaufnehmer 22 mißt den abgegebenen Impuls. Eine Anschlagfeder 38 verhindert bei Fehlen des zu messenden Prüflings einen Zusammenprall von Anschlagelement 5 und Schlitten 8 und damit eine Zerstörung. Die Federn 37 und 38 sitzen koaxial auf der runden Führungsschiene 7 auf. Ein elektrisch leitendes Verbindungskabel 39 ist seitlich von der Kraftmeßdose 22 weggeführt.

Die Seitenteile 3 und 4 und die Anschlagelemente 5 und 6 sind untereinander verschraubt. Dazu sind Inbusschrauben 41 durch Bohrungen der Seitenteile 3 und 4 geführt und in Gewinden der Anschlagelemente 5 und 6 verschraubt. Das Führungselement 2 ist zwischen zwei Wänden 43 eines Trägerelementes 42 eingesetzt und wird von diesem gehalten. In einfacher Weise sind dazu Bohrungen in den Wänden 43 vorgesehen, so daß die Inbusschrauben 41 durch die Bohrungen der Seitenteile 3 und 4 und durch die Bohrungen der Wände 43 ragen.

Fig. 5, 6, 7 und 8 zeigen ein zweites Linear-Stoßgerät 50 mit einem Schlitten 51 auf zwei Führungsteilen 52 und 53 aus Stahl. Die Führungsteile 52 und 53 sind als Stäbe ausgebildet und werden von zwei Anschlagelementen 54 und 55 gehalten. Der Schlitten 51 weist an seiner Stirnseite 56 ein Sackloch 57 mit einem Gewinde 58 auf, in das ein teilweise hohler Schaft 59 eingeschraubt ist. An einem dem Schlitten gegenüberliegenden Ende 60 weist der Schaft 59 eine Bohrung 61 auf. Eine Kraftmeßdose 62 weist zwei Gewindeelemente 63 auf, von denen eins in der Bohrung 61 des Schaftes 59 verschraubt ist und die andere eine Spitze 65 trägt. Ein Kopf 64 weist den Schlitten 51, den Schaft 59, die Kraftmeßdose 62 und die Spitze 65 auf. Der Aufnehmer 62 ist so aufgebaut, daß ein elektrisch leitendes Verbindungskabel 66, das zum Anzeigen des Impulses dient, durch das dem Schaft 59 zugewandte hohle Gewindeelement 63 und den hohlen Schaft 59 geführt ist und durch eine seitliche Öffnung 67 im Schaft 59 herausragt. Eine Zentrier- und Abstandshilfe 68 ragt aus dem vorderen Teil des Anschlagelementes 54 heraus und ist mit einer Madenschraube 69 verklemmt. Das Anschlagelement 54 weist eine halbrunde Ausnehmung 70 auf, durch die der Schaft 59, der Aufnehmer 62 und die Spitze 65 ragt. Die Ausnehmung 70 ist zur Seite hin offen, damit das Verbindungskabel 66 nicht abschert. Die beiden Führungsstäbe 52 und 53 ragen durch Bohrungen 71 des Schlittens 51, in welche Messinghülsen 49 eingepaßt sind. Der Schlitten ist auf den Stäben 52 und 53 geführt. Der Schlitten 51 wird entgegen der Pfeilrichtung 72 und entgegen der Kraft einer Beschleunigungsfeder 73 gespannt. Ein Anschlag 74 ist mit einer Madenschraube 75 auf dem Stab 52 verklemmt und bestimmt das Maß der Beschleunigung. Eine Anschlagfeder 76 verhindert einen Aufprall des Schlittens 51 auf das Anschlagelement 54 und damit eine Zerstörung bei Fehlen des Meßobjektes. Ein auf beiden Seiten des Schlittens 51 hervorragender Bolzen 77 dient als Zwei-Finger-Haltegriff zum Zurückziehen des Schlittens 51 oder zur Befestigung eines Spannseiles. In eine Bohrung 78 eines Befestigungsteiles 86 ist ein Bolzen 87 des Anschlagelementes 55 eingesetzt und mit Hilfe einer Schraube 82 darin drehbar verklemmt. Eine Bohrung 79 dient zum Anschluß des Impuls-Stoßgerätes 50 an einen Handgriff oder ein Gestänge. Von den Bohrungen 78 und 79 führt jeweils ein Schlitz 80, 85 an die Oberfläche 81 des Befestigungsteiles 86.

Madenschrauben 83 und 84 verklemmen die Führungsstäbe 52 und 53 mit den Anschlagelementen 54 und 55.

Bezugszeichenliste

1

Linear-Stoßgerät

2

Führungselement

3

Führungsseitenteil

4

Führungsseitenteil

5

Anschlagelement

6

Anschlagelement

7

Führungsschiene

8

Schlitten

9

Kugellager

10

Führungsarm

11

Führungsarm

12

Ausnehmung

13

Ausnehmung

14

Stirnfläche

15

Seitenfläche

16

Spiegelachse

17

Kopf

18

Umfangsfläche

19

Außenfläche

20

Stirnseite

21

Schaft

22

Kraftmeßdose

23

Spitze

24

Rückseite

25

Stab

26

Kerbe

27

Oberseite

28

Kragen

29

Öffnung

30

Rückseite

31

Haken

32

Öffnung

33

Feder

34

Befestigungsteil

35

Unterbrechungslinie

36

Pfeilrichtung

37

Beschleunigungsfeder

38

Anschlagfeder

39

Verbindungskabel

40

Kugellagerhalter

41

Inbusschraube

42

Trägerelement

43

Wand

44

45

46

47

48

49

Messinghülse

50

Linear-Stoßgerät

51

Schlitten

52

Führungsstab

53

Führungsstab

54

Anschlagelement

55

Anschlagelement

56

Stirnseite

57

Sackloch

58

Gewinde

59

Schaft

60

Schaftende

61

Bohrung

62

Kraftmeßdose

63

Gewindeelement

64

Kopf

65

Spitze

66

Verbindungskabel

67

Schaftöffnung

68

Abstandshilfe

69

Madenschraube

70

Ausnehmung

71

Bohrung

72

Pfeilrichtung

73

Beschleunigungsfeder

74

Anschlag

75

Madenschraube

76

Anschlagfeder

77

Bolzen

78

Bohrung

79

Bohrung

80

Schlitz

81

Oberfläche

82

Schraube

83

Madenschraube

84

Madenschraube

85

Schlitz

86

Befestigungsteil

87

Bolzen

Claims

1. Stoßgerät (1, 50) mit einem längs einer Führung (2, 7) aus Führungsteilen (3, 4, 7, 52, 53) bewegbaren Kopf (17, 64), der eine Kraftmeßdose (22, 62) und eine Spitze (23, 65) aufweist und der zur Stoßanregung eines zu prüfenden Objektes gegen das Objekt bewegbar ist, mit einer Feder (37, 73), dadurch gekennzeichnet, daß der Kopf (17, 64) einen Schlitten (8, 51) aufweist und daß die Feder (37, 73) eine Beschleunigungsfeder (37, 73) ist, von der der Schlitten (8, 51) beschleunigbar ist.

2. Stoßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschleuni gungsfeder (37, 73) auf einer Führungsschiene (7, 52, 53) geführt ist.

3. Stoßgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf der ersten Führungsschiene (7, 53) eine Anschlagfeder (38, 76) angeordnet ist.

4. Stoßgerät nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß auf der zweiten Führungsschiene (52) ein Anschlag (74) angeordnet ist.

5. Stoßgerät nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsschiene (7, 52, 53) als Stab ausgebildet ist.

6. Stoßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlitten (8, 51) einen hohlen Schaft (21, 59) aufweist.

7. Stoßgerät nach Anspruch 1 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlitten (8) einen Haltestab (25) mit Kerben (26) aufweist.

8. Stoßgerät nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlitten (51) einen Bolzen (77) aufweist.

9. Stoßgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsteile (3, 4, 7, 52, 53) von Anschlagelementen (5, 6, 54, 55) gehalten sind.

10. Stoßgerät nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das vordere Anschlagelement (54) eine seitlich offene Ausnehmung (70) aufweist.

11. Stoßgerät nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß das vordere Anschlagelement (54) eine Abstandshilfe (68) aufweist.

12. Stoßgerät nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein weiteres Anschlagelement (6, 55) ein Befestigungsteil (34, 86) aufweist.

13. Stoßgerät nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsteile (3, 4, 52, 53) und die Anschlagelemente (5, 6, 54, 55) mit Madenschrauben (83, 84) untereinander festgeklemmt sind.

14. Stoßgerät nach einem der Ansprüche 1-13, dadurch gekennzeichnet, daß verstellbare Teile (74) mit Rändelschrauben (75) festgeklemmt sind.