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Vorrichtung zur Steuerung der Belastungsgrenzen bei Werkstoffprüfmaschinen
für wechselnde Belastung Es sind Vorrichtungen an Materialprüfmaschinen für wechselnde
Belastung bekannt, mittels deren die gewünschten Belastungsgrenzen konstant gehalten
werden können. Diese Vorrichtungen arbeiten im allgemeinen derart, daß durch die
Kraftanzeigevorrichtung bei Überschreiten der gewünschten Belastungsgrenzen Kontakte
geöffnet und geschlossen werden, die ihrerseits entsprechende Steuerbewegungen an
der Maschine verursachen. Die Kraftanzeige schnell wechselnder Belastungen ist jedoch
mittels mechanischer Mittel, welche allein in der Lage sind, Kontakte o. dgl. zu
bedienen, schwierig und erfordert die Vorschaltung bestimmter Steuerorgane, wodurch
die Gesamtanlage verwickelter wird.
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Andererseits ist es bekannt, die Kraftanzeige schnell wechselnder
Belastungen an Prüfmaschinen auf optischem Wege durchzuführen, und zwar im allgemeinen
so, daß die Förmänderungen eines entsprechend dem Prüfkörper belasteten Teiles,
beispielsweise eines Meßstabes, mittels entsprechend bewegter Spiegel in ein Lichtband
umgesetzt werden, dessen Größe und Lage -sodann ein Maß für die Belastungen ergibt.
Schließlich ist es bekannt, bestimmte Vorgänge reit Hilfe von lichtelektrischen
Zellen zu steuern. An Werkstoffprüfmaschinen für wechselnde Belastungen sind lichtelektrische
Zellen bisher jedoch nicht zu Steuerungszwecken angewendet worden.
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Durch die erfindungsgemäße Anwendung dieser an sich bekannten Maßnahme
bei Werkstoffprüfmaschinen für wechselnde Belastung zur Steuerung der Belastungsgrenzen
wird gegenüber den bekannten, dem gleichen Zweck dienenden Steuerungsvorrichtungen
der Vorteil einer einfacheren Bauart der Steuerungsvorrichtung und einer einfacheren
Kraftanzeige erreicht.
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Erfindungsgemäß läßt man ein in an sich bekannter Weise erzeugtes
und der Belastung des Prüfkörpers entsprechendes Lichtband auf eine Anordnung von
lichtelektrischen Zellen derart einwirken, daß die Zellen bei eintretenden Änderungen
der beabsichtigten Belastungsgrenzen inWirkung treten und diejenigen Teile der Prüfmaschine,
welche zur Aufrechterhaltung bzw. Wiederherbeiführung der beabsichtigten Belastungsgrenzen
dienen (also beispielsweise die Einrichtung zur Verstellung des Hubes oder das Getriebe
für die
statische Vorbelastung, regelnd beeinflussen. Hierbei werden
zweckmäßig Spiegel in das Lichtband derartig eingeschaltet und entsprechend den
gewünschten Belastungsgrenzen derart eingestellt, daß Teile des Lichtbandes auf
die außerhalb des Lichtbandes angeordneten lichtelektrischen Zellen reflektiert
werden können und bei Abweichungen von den gewünschten Belastungsgrenzen die betreffenden
lichtelektrischen Zellen "entweder beleuchtet oder verdunkelt werden. Die Steuerung
der einzelnen für die Aufrechterhaltung - der gewünschten Belastungsgrenzen erforderlichen
Bewegungen kann sodann in verschiedener Weise vorgenommen. werden, wie weiter unten
noch beschrieben werden soll.-In der Abbildung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise
und schematisch dargestellt, und zwar bedeutet i den entsprechend dem Prüfkörper
beanspruchten Teil, beispielsweise einen Meßstab. An diesem ist in an sich bekannter
Weise mittels Schneiden ein Spiegele befestigt, der sich entsprechend den Verformungen
der mit a bezeichneten Meßstrecke verdreht. Von der Lichtquelle 3 fällt ein Lichtstrahl
auf diesen Spiegel und wird von diesem entsprechend den schnell verlaufenden Belastungswechseln
zu einem Lichtband auseinandergezogen.
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An geeigneter Stelle im Bereich des Lichtbandes sind nun Spiegel 4,
5, 6, 7 angeordnet, welche in irgendwie geeigneter Weise, beispielsweise an einer
Stange 8, bewegbar verschoben und an dieser in beliebiger Stellung festgeklemmt
werden können. Jedem der Spiegel ist eine lichtelektrische Zelle 9, io, i.i und
12 zugeordnet.
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Die Wirkungsweise der lichtelektrischen Steuerung kann nun verschieden
sein. Die Spiegel können zunächst so eingestellt werden, daß sie gerade außerhalb
des Lichtbandes liegen, also kein Licht erhalten, solange die Belastung innerhalb
der gewünschten Grenzen bleibt. Verschieben sich jedoch diese Grenzen nach der einen
oder anderen Sdite, beispielsweise nach oben, so wird das Lichtband beispielsweise
auf die Kante des Spiegels 4 aufzutreffen beginnen und somit einen Teil des Lichtes
auf die lichtelektrische Zelle 9 reflektieren. Der von dieser Stelle ausgehende
Strom kann sodann benutzt werden, um die Einrichtung der Prüfmaschine zur Regulierung
der statischen Vorlast in Betrieb zu setzen, und zwar so, daß die Vorlast sinkt.
Hierbei verschiebt sich das Lichtband nach unten, bis der Spiegel 4 außerhalb -
des Lichtes gerät und hierdurch die Zelle 9 verdunkelt und somit die Bewegung des
Vorlastgetriebes der Maschine wieder eingehalten wird. Dementsprechend wird bei
Absinken der Belastungsgrenzen der Spiegel 6 und die Zelle i i das Umgekehrte verursachen.
Außerhalb der Spiegel 4 und 6 können nün die Spiegel 5 und 7 so eingestellt werden,
daß sie bei außergewöhnlichen Vorfällen in Tätigkeit treten. Bricht zum Beispiel
der Probestab, so fällt die Belastung sofort -ab, und es wird nicht nur der Spiegel
6, sondern auch der Spiegel ? Licht erhalten, welch letzterer sodann das Licht auf
die Zelle i2 reflektiert, die ihrerseits in an sich bekannter Weise ein Stillsetzen
der Maschine oder die Betätigung -eines Alarmsignals hervorruft. Umgekehrt kann
der oben angeordnete Spiegel 5 dazu dienen, daß bei Versagen der Vorlaststeuerung
mittels Zelle 9, also bei unerwünschtem Anstieg der Belastung, die Zelle io Licht
erhält und somit ebenfalls die Maschine stillsetzt oder ein Alarmsignal betätigt.
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Die gewählte. Anordnung der Spiegel ist insofern besonders vorteilhaft,
als durch ihre Verwendung eine ganz scharfe Begrenzung des Arbeitsbeginnes der lichtelektrischen
Zellen ermöglicht wird, was beispielsweise durch direkte Einschaltung der Zellen
in das Lichtband nicht zu erreichen wäre. Bei der getroffenen Anordnung jedoch erhält
die betreffende Zelle sofort volles Licht, sobald das Lichtband auch nur auf die
Kante des einen oder anderen Spiegels aufzutreffen beginnt.
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Eine andere Verwendungsmöglichkeit der beschriebenen Anordnung sei
im folgenden dargelegt. Es können die Maschinengetriebe, welche überhaupt auf die
Belastungsgrenzen Einfluß haben, also zum Beispiel das Getriebe für die statische
Vorlast sowie die Einrichtung zur Verstellung des dynamischen Hubes, derart eingerichtet
sein, daß sie dauernd eine Bewegung in einem bestimmten Sinne ausführen, solange
sie nicht besonders beeinflußt werden. Es kann also beispielsweise so sein, daß
der dynamische Hub, sofern die Einrichtung däzü nicht besonders beeinflußt wird,
dauernd größer wird und daß ferner ebenfalls die statische Vorlast dauernd ansteigt.
Ist nun .beispielsweise der dynamische Hub so groß geworden, daß das Lichtband auf
die Kante des Spiegels 4 aufzutreffen beginnt, so erhält, wie gesagt, die Zelle
9 Licht. Durch den hierdurch entstehenden Strom kann nun die an sich vorhandene
Bewegung der Einrichtung zur Hubverstellung unterbrochen werden, so daß also nunmehr
der dynamische Hub der Maschine gleichbleibt, solange das Lichtband noch den Spiegel
4 berührt. Wird. aus irgendwelchen Gründen der Hub wieder kleiner, beispielsweise
durch Veränderungen in dem Werkstoff des Probekörpers, so verläßt das Lichtband
wiederum den Spiegel 4.
Die Zelle 9 wird verdunkelt und damit
die Unterbrechung der Bewegung der Einrichtung zur Verstellung des Hubes wiederaufgehoben.
Der Hub wird also von selbst wieder größer, bis wiederum das Lichtband die Kante
des Spiegels 4 erreicht. Wird andererseits aus bestimmten Gründen der Hub größer
als vorgesehen, so wird das Lichtband nach Überschreiten des Spiegels 4 den Spiegel
5 berühren und hierbei Licht auf die Zelle io geben. Diese verursacht nun in diesem
Falle eine umgekehrte Wirkung der Vorrichtung zur Verstellung des Hubes, nämlich
eine Verkleinerung des letzteren. Auf diese Weise wird der Hub und damit das Lichtband
wieder auf das richtige Maß zurückgebracht, nämlich derart, daß es gerade auf den
Spiege14 trifft. Am anderen Ende des Lichtbandes- können nun die dort vorhandenen
Spiegel gleichzeitig zur Steuerung der statischen Vorlast benutzt werden, und zwar
in sinngemäß gleicher Weise derart, daß, solange das Lichtband keinen der Spiegel
6 und 7 berührt, die statische Vorlast immer kleiner wird. Fällt dann das Licht
auf den Spiegel 6, so erhält die Zelle i i Licht und unterbricht das Kleinerwerden
der statischen Vorlast. Wird andererseits aus bestimmtem Grunde die statische Vorlast
zu klein, so erhält dann die Zelle iz durch den Spiegel 7 Licht, wodurch eine umgekehrte
Bewegung der statischen Vorlast, also eine Vergrößerung derselben bewirkt wird.