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Federbügel mit Spiegelgerät zur mechanisch-optischen Messung von Formänderungen,
Kräften und Momenten In der Werkstoffprüftechnik werden zur Messung von Formänderungen,
von liräften .oder Momenten mit Vorliebe mechanischoptisch ,arbeitende Geräte verwendet,
weil diese Meßgeräte nicht nur .einen übersichtlichen, leicht verständlichen und
überprüfbaren Aufbau aufweisen, sondern auch sehr genaue Messiun.genergeben. Bei
Forrm.ände -runggmessungen ist es dabei üblich, durch zrg@endwelche Hehel.anordnungen
die zu messenden Wege zunächst mechanisch zu ven größere und sie sodann in die Drehung
eines oder mehrerer Spiegel umzusetzen, welche durch Fernrohre beobachtet rund in
ihrer Größe ermittelt werden. Um das bei solchen Fein.-messun ,gen störende Spiel
vorn Gelenken zu beseitigen., werden bereits die Hebel für die mechanische Vergrößerung
der zu messenden Bewegungen in Federgelenken gelagert oder von vornherein, als Federbügel
ausgebildet. Die bekanntesten. Meßgeräte dieser Art, von denen zahllose Abarten
hergeleitet wurden, sind die Spiegelapparate nach B a u s c h i n -g e r und nach
M a r t n s , von denen der erstere eine Rolle, der letztere einen Schneidenk örper
benutzt, @um die zu messende Längsbewegung in eine Drehung des Spiegels umzuwandeln.
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Weiterhin ist es bekanntgeworden, die Spiegelgeräte mit Federkörpern
irgendwelcher Art in Verbindung zu bringen, welche durch eine Zug-oder Druckkraft
oder durch ein Drehmoment beansprucht werden; die entstehende Formänderung wird
durch das Spiegelgerät gemessen und dient rückwärts als Maß für die ausgeübte Kraft-
oder Momentenwirkun g.
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Der Nachteil alleer dieser Anordnungen ist der, daß sie sog. Spiegelstelzen
verwenden, welche ,als rhombische Schneidenkörper oder als mit Pfannen versehene
Spiegelträger oder einfach ,als Rollen ausgebildet sind. Sie werden durch eine Federkraft
an die bewegten Elemente angepreßt, deren Bewegungsgröße zu messen ist. Die Bewegung
verläuft etwa senkrecht zur Richtung der Federkraft. Die Spiegelstelzen werden also
lediglich durch Reibung festgehalten und mitgenommen. Schnelle Schwingungen und
die :damit verbiundenen Erschütterungen und Massenkräfte verhindern jedoch eine
sichere Mitnahme. Überdies kann ein. Wandern der Spiegelstelzen in Richtung der
Bewegung Bund schließlich ein Kippen derselben eintreten. Größere Winkelaus.s@chläge
sind ,aus diesem Grunde ausgeschlossen; denn sobald die Neigung der Spiegelstelze
die Größe des Reibungswinkels erreicht, muß ein Abrutschen und Kippen der Stelze
eintreten. Die Lage der Spiegelstelzen, ist ;also labil, und aus diesem Grunde ist
das Gerät für die Messung schneller Schwingungen .oder großer Winkelausschläge nicht
geeignet.
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Mit Rücksicht auf die Meßgenauigkeit müssen die Spiegelschneiden der
bekannten Meßgeräte sehr scharf sein (vgl. den Schneiden-
`körper
des Spiegelgerätes nach M a r t e n s). Diese scharfen Schneiden sind sehr empfindlich
gegen Beschädigungen, welche besonders bei schnellen Schwingungen leicht eintreten.
Jede Beschädigung bedingt aber eine Verkürzung des Schneidenabstandes oder eine
Verlagerung der Stelzenmitte und damit einen Meßfehler.
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Die vorliegende Erfindung vernleidet die geschilderten Nachteile durch
.eine brückenfö:rrnige Ausbildung des Spiegelträgers. und eine entsprechende Ausgestaltung
und Anordnung des Federbügels. Sie verwendet einen Federbügel, welcher in an sich
bekannter Weise einseitig hoffen :ausgebildet ist und die zu messenden Kräfte und
Momente in entsprechende gegenseitige Bewegungen der freien Schenkelenden verwandelt
oder ,auch lediglich zur Vergrößerung der zu messenden Bewegungen dient. Durch entsprechende
Wuhl des Angriffspunktes der Meßgrößen !und .der Schenkellängen kann ,eine erhebliche
spielfreie mechanische Vergrößerung erzielt werden. Erfindungsgemäß ist eines der
Schenkelenden derart um das andere Schenkelende herumgebogen, daß die Stirnseite
.des gebogenen Schenkelendes mit dem Ende der außenliegenden. Längsfläche des -
geraden Schenkels in einer Ebene liegt. Auf den so gebildeten, senkrecht zur Bewegungsrichtung
der Schenkelenden liegenden Meßflächen ist nach einem weiteren. Merkmal der Erfindung
das ,als Spiegelbrücke ausgebildete Spiegelgerät mit seinen beiden Auflagerschneiden
angeordnet. Hierbei steht .auf jeder der beiden Meßflächen eine der beiden schrneidenförmigen,
parallel zueinander angeordneten Stützen der Spiegelbrücke. Diese Anordnung hat
gegenüber dem Bekannten folgende grundlegende Vorteile: Die Bewegungsrichtung und
die Richtung der Federkraft liegen parallel zueinander: Reibungskräfte kommen ,also
für die Mitnahme des Spiegels nicht in Betracht; die Mitnahme wird vielmehr durch
die Feder kraftschlüssig erzwungen. Da die bewegten Flächen, auf welche die Spiegelbrücke
aufgesetzt wird, in jedem Bewegungszustand senkrecht zur Federkraft und zur Bewegungsrichtung
stehen, ist die Lage der Spiegelbrücke unter allen Umständen stabil. Ein Kippen
ist ,ausgeschlossen. Es sind daher große Winkelausschläge zulässig. Die Schneiden
der Spiegelbrücke können große Abrundung aufweisen, da, bei der Auslenkung immer
gleich große Bogenlängen abgewälzt werden, der wirksame Schneidenabstand also konstant
bleibt. Eine etwaige Abnutzung der Schneiden bringt keine Veränderung der wirksamen
Hebellänge und der sicheren Mitnahme mit sich. Die Spiegelbrücke eignet sich daher
für sehr schnelle Schwingungen. Ein etwaiges seitliches Wandern .der Brücke auf
den bewegten Flächen ist ohne Belang, da es keine Drehung des Lichtstrahles bewirkt.
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Nach einem weiteren Erfindungsmerkmal kann an Stelle der Zweischneidenlagerung
des Spiegelgerätes eine Dreipünktlagerung benutzt werden, die .auf die Weise gebildet
wird, daß die eine Schneide in. zwei Stützpunkte unterteilt <<m,d die anidere
Schneide in seinen einzigen Stützpunkt zusammengezogen wird. Die Stützpunkte erhalten
dabei zweckmäßig eine kugelige Abrundung.
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Im Bedarfsfalle können an sieh bekannte Doppelspiegel benutzt werden.
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Die Abbildungen stellen den Erfindungsgegenstand beispielsweise schematisch
dar; und zwar zeigt Abb. i -einen Federbügel mit- Spiegelbrücke zur Messung von
-Kräften ,öder Momenten in Seitenansicht, Abb. a eine besondere Ausbildungsform
der Spiegelbrücke in .axonometrisch er Darstellung. Der Federbügel i wird ,an den
Stellen a und 3 durch die zu messende Kraft Pöder das Moment 11T beeinflußt. Seine
Formänderung bewirkt eine gegenseitige Bewegung der freien Schenkelenden ¢ und 5
in Richtung des Doppelpfeiles. Das Schenkelende 5 ist derart um den Sche@nke1 q.
herumgebogen, daß die Meßflächen 6 und 7 in einer Ebene -und senkrecht zur Bewegungsrichtung
liegen. Die Spiegelbrücke B ruht mit den beiden Schneiden 9 und i o auf :den Meßflächen
6 rund 7 und wird durch eine parallel zur Bewegungsrichtung wirkende Federkraft
i i aufgedrückt. Die gegenseitige Bewegung der Schenkelenden wird in eine Drehung
der Spiegelbrücke und damit des einfallenden Lichtstrahles 12 verwandelt.
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Abb. z zeigt eine Dreipunktlagerung der Spiegelbrücke, wobei die rechte
Auflagerschneide in zwei Stützpunkte 13 -und 14 @unterteilt, die linke in einen
Stützpunkt 15 zusammengezogen ist: