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Vorrichtung zum Anzeigen und fortlaufenden Aufzeichnen der Grenzwerte
von in entgegengesetzter Richtung wechselnden Belastungen mittels einer Meßfeder,
insbesondere bei Werkstoffprüfmaschinen Bei Werkstoffprüfmaschinen für Wechselbeanspruchungen
der Probestücke in zwei einander entgegengesetzten Richtungen zwischen zwei vorgeschriebenen
Grenzen braucht man eine Meßvorrichtung, die in jedem Augenblick des Versuchs die
Belastungsgrenzen abzulesen und diese zudem in ein Schaubild aufzuzeichnen ermöglicht.
Dieses ist z. B. der Fall bei hydraulisch betriebenen Prüfmaschinen, in deren Arbeitszylinder
Flüssigkeitsdruckwechsel erzeugt und in diesem gemessen werden sollen, oder bei
Prüfmaschinen, bei denen am Probestück mechanisch erzeugte Belastungswechsel auf
einen Plungerkolben, eine Meßdose 0. dgl. übertragen und an diesem gemessen werden
sollen, oder bei Prüfmaschinen, bei denen am Probestück mechanisch erzeugte Belastungswechsel
auf eine Feder übertragen und daran gemessen werden sollen.
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Bisher werden für diese und ähnliche Zwecke Manometer, insbesondere
registrierende Manometer, angewendet. Bei diesen beeinflussen jedoch die Anzeige-
und Aufzeichnungsorgane die Manometerfeder, wodurch Meßungenauigkeiten entstehen
können.
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Es sind auch schon Meßvorrichtungen mittels Meßfeder und optischer
Anzeige bekanntgeworden, die für die Messung der Grenzwerte von sich sehr schnell
ändernden Belastungen nicht geeignet sind, weil sie viel zu empfindlich sind und
sich mit der Zeit von selbst verstellen.
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Ferner sind Meßvorrichtungen bekanntgeworden, bei denen die Grenzlagen
einer Meßfeder durch Mikrometerschrauben abgetastet werden. Hierbei muß ein Beobachter
die Mikrometerschrauben verstellen, bis eine Berührung derselben mit dem an der
Meßfeder angebrachten Anschlag eintritt. Diese Verstellung muß sowohl für den oberen
als auch für den unteren Grenzwert erfolgen, und sie muß von Zeit zu Zeit wiederholt
werden, um festzustellen, ob diese Werte sich nicht verändert haben. Das Abtasten
erfolgt hier somit nicht selbsttätig.
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Durch die Vorrichtung gemäß der Erfindung werden die vorstehend aufgezeigten
Nachteile der bekannten, demselben Zweck dienenden Vorrichtungen beseitigt. Die
Erfindung geht von einer Vorrichtung aus, bei der zum Anzeigen und fortlaufenden
Aufzeichnen der Grenzwerte von in entgegengesetzter Richtung wechselnden Belastungen
eine Meßfeder benutzt wird, und die Erfindung besteht darin, daß mit dem Ende der
Meßfeder, an dem die Belastungen angreifen, Anschläge verbunden sind, die auf zwei
Fühlhebel so einwirken,
daß letztere in entgegengesetztem Drehsinne
in den beiden Belastungsgrenzen entsprechende Endlagen gebracht und beim Zurückgehen
der Grenzbelastungen durch einen mitr tels Reibungsübertragung auf sie einwirken
den Antrieb zurückgedreht werden. Auf diei Weise erfolgt hier ein selbsttätiges
Abtasteii j der Grenzwerte, wodurch das Messen wesentlich erleichtert und vereinfacht
wird.
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In den Figuren sind zwei 2tusführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes
schematisch dargestellt, und zwar zeigt Fig. I einen Aufriß einer Vorrichtung nach
dem ersten Beispiel, Fig. 2 einen Horizontalschnitt zu Fig.I und Fig. 3 einen Aufriß
einer Vorrichtung nach dem zweiten Beispiel.
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Bei der Vorrichtung zum Bestimmen der Belastungsgrenzen in einer
Flüssigkeitskam mer I nach Fig. I und 2 steht letztere mit dem Arbeitszylinder einer
Prüfmaschine für Wechselbelastungen in Verbindung. Mit 4 ist die Meßfeder bezeichnet,
die nur in einem einzigen Sinne beansprucht werden kann. Der in der Kammer 1 herrschende
Flüssigkeitsdruck treibt den Plungerkolben 2 gegen das Führungsstück 3, das an der
Meßfeder 4 hängt und sich um den gleichen Betrag der Meßfederlängung abwärts bewegt.
Das Führungsstück 3 weist einerseits einen Anschlagstift 5 auf, der mit einem Fühlhebel
6 zusammenwirkt. Auf diesen Fühlhebel stützt sich eine Zahnstange 7 ab, die in ein
Zahnritzel 8 eingreift, das mit einem Zeiger g verbunden ist. Auf der Zahnstange
7 sitzt ferner ein Schreibstift I0, der die Längsbewegung der Stange auf die Trommel
II aufzeichnet. Am Führungsstück 3 befindet sich auf der dem Anschlagstift 5 gegenüberliegenden
Seite ein zweiter Führungsstift I2, der von unten her mit einem zweiten auf der
gleichen Achse wie der Fühlhebel 6 gelagerten Fühlhebel I3 zusammenwirkt, auf den
sich eine Zahnstange I4 abstützt, in die ein Zahnritzel I5 eingreift, das mit einem
Zeiger I6 verbunden ist. Ferner weist die Zahnstange I4 einen Schreibstift 17 auf,
der die Längsbewegung dieser Stange 14 auf der Schreibtrommel II neben der Aufzeichnung
des Schreibstiftes I0 aufzeichnet. Die Schreibtrommel wird bei IS in bekannter Weise
durch geeignete Mittel (Uhrwerk, Transmission o. dgl.) in gleichförmige Umdrehung
versetzt.
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Die kontinuierliche Rückführung der beiden Fühlhebel 6, I3 erfolgt
mittels einer Reibscheibe I9, gegen deren glatten Rand sich die Innenseiten der
Fühlhebelenden federnd abstützen und welcher letztere durch Reibung mitnimmt, wenn
sich die Scheibe dreht.
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Dreht sich die Scheibe im Sinne des Pfeiles in Fig. 2, so werden die
Fühlhebel 6 und I3 in den in der Fig. I durch Pfeile angedeuteten Richtungen mitgenommen,
welche den Richtungen entgegengesetzt sind, in denen die Anschlagstifte 5 und 12
auf die Fühlhebel 6 rç^. 13 einwirken. Die Scheibe 19 wird bei urch geeignete Mittel
(Uhrwerk, TransiSsion o. dgl.) in gleichförmige Umdrehung versetzt.
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Die beschriebene Vorrichtung wirkt wie folgt: Die Belastungen in
der Flüssigkeitskammehr 1 wirken auf das Führungsstück 3 in dessen Bewegungsrichtung
ein und verändern dadurch die Länge der Meßfeder 4 entsprechend der Größe der Belastungsänderung.
Da das Spiel der Feder 4 in der Bewegungsrichtung nicht beschränkt ist, so verläuft
ihre Längenänderung entsprechend den Belastungsänderungen, und die Endlagen des
Führungsstückes entsprechen den darauf wirkenden Grenzbelastungen. Um die Grenzbelastungen
ablesen und aufzeichnen zu können, ist es nötig, die Grenzlagen des Führungsstückes,
das während der Belastungsänderungen beständig hin und her schwingt, durch Organe
abzutasten und letztere so lange in ihren Lagen festzuhalten, bis in ihren Grenzlagen
eine Änderung eintritt. Als Tastorgane dienen hier die zwei nebeneinanderliegenden
und auf einer gemeinsamen Achse drehbaren Fühlhebel 6 und I3, welche von entgegengesetzten
Seiten her mit den zwei am Führungsstück 3 der Feder 4 angebrachten Anschlagstiften
5, I2 in Berührung kommen und von diesen zurückgedrängt werden, wobei sie an den
Anschlagstiften gleiten und sich drehen, bis sie ihre Endlagen erreicht haben, welche
den Grenzen des Federweges entsprechen. Die Reibscheibe Ins), welche durch Reibung
so auf die beiden Fühlhebel einwirkt, daß sie beständig das Bestreben haben, sich
rückläufig zu U bewegen, sorgt dafür, daß die Fühlhebel 6, I3 immer wieder in Berührung
mit den Anschlagstiften 5, I2 kommen, falls sich der Federweg und damit auch der
Weg der Stifte 5, 12 verkleinert. Andererseits verhindert die Reibscheibe, daß die
Fühlhebel 6, I3 bei einer Vergrößerung des Weges der Anschlagstifte 5, I2 von letzteren
nach außen geschleudert werden. Die Kraft, mit weIcher die Scheibe 19 die Fühlhebel
« 6, I3 zurückdrängt, wird so klein gewählt werden, daß sie nicht imstande ist,
die von der Feder 4 gelieferte Kraft, welche die Fühlhebel 6, 13 nach außen drängt,
zu überwinden und das Spiel der Feder 4 merklich zu beeinträchtigen.
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Andernfalls wäre der Federweg kein getreues Abbild der auf die Feder
wirkenden Belastungsänderungen, und die Grenzlage der beiden Fühlhebel 6, I3 würde
nicht genau den Belastungsgrenzen entsprechen.
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Bei jedem ganzen Spiel der Feder 4 kommt jeder der Anschlagstifte
5, 12 am Ende seines Weges in Berührung mit dem entsprechenden Fühlhebel 6, I3,
drängt ihn nach auswärts und läßt ihn im nächsten Augenblick wieder frei, so daß
die Reibscheibe 19 ihn so lange wieder in entgegengesetzter Richtung treiben kann,
bis der gleiche Anschlagstift ihn beim nächsten Spiel der Feder 4 von neuem wieder
aufwärts drängt. Während dieser Zeit erreicht der zweite Anschlagstift den zweiten
Fühlhebel und drängt ihn in eine Grenzlage, die der entgegengesetzten Belastungsgrenze
der Feder 4 entspricht, worauf sich dasselbe Spiel wiederholt wie beim ersten Fühlhebel.
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Je langsamer das Triebwerk der Reibscheibe 19 im Vergleich mit der
Frequenz der Belastungswechsel läuft, um so weniger weichen die scheinbaren Grenzlagen
der Fühlhebel von ihren idealen Grenzlagen ab. Wird das Yiebwerk synchron mit den
Belastungswechseln angetrieben, so ist die rückläufige Bewegung der Fühlhebel bei
jedem Spiel der Feder gleich groß, welches auch die Frequenz der Belastungswechsel
sei.
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Das Anzeigen der Grenzlagen der beiden Fühlhebel 6, I3 erfolgt durch
das Zifferblatt 21 mittels der zwei Zeiger 9, I6, von denen der eine, 9, die untere,
der andere, I0 die obere Relastungsgrenze der Feder 4 zeigt. Ferner erfolgt das
Aufzeichnen der Grenzlagen durch die zwei Schreibstifte I0 I7, welche auf der Schreibtrommel
II die Belastungsgrenzen aufzeichnen. Die Schreibtrommel II wird z. B. von der Maschine
aus, welche die Belastungs-Wechsel erzeugt, mit gleichförmiger Geschwindigkeit angetrieben,
während sich die beiden Schreibstifte I0 I7 auf einer Linie parallel zur Trommelachse
entsprechend den Belastungsgrenzen einstellen und so zwei Schaubilder aufzeichnen,
deren entsprechende Werte nebeneinanderliegen.
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Jede der beiden zur Obertragung der Fühlhebel neigungen auf die entsprechenden
Zeiger 9, I6 dienenden Zahnstangen 7, 14 bildet mit der Gleitfläche am Fühlhebel
6, I3 denselben Winkel wie die Gleitfläche des entsprechenden Anschlagstiftes 5,
12 mit dessen Bewegungsrichtung. Neigt sich daher einer der beiden Fühlhebel 6,
I3 um einen gewissen Winkel, so dreht sich der entsprechende Zeiger 9, IG vor dem
Zifferblatt 21 um einen Winkel, der in konstantem Verhältnis zur Winkelbewegung
des Fühlhebels 6, I3 steht.
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Ferner ist der Weg jedes der am freien Ende der Zahnstangen 7, 14
angeordneten Schreibstiftes I0 I7 proportional zum Winkelweg des entsprechenden
Zeigers 9, I6.
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Zur Messung der Grenzen wechselnder Belastungen, die auf mechanischem
Wege erzeugt werden und nur in einer einzigen Richtung erfolgen, kann eine ganz
ähnliche Vorrichtung wie in Fig. I und 2 verwendet werden, indem der Plungerkolben
2 weggelassen und das Führungsstück 3 so ausgebildet wird, daß die Belastung unmittelbar
auf dieses einwirkt, und zwar in dem der Meßfeder 4 entgegengesetzten Sinne.
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Bei der Vorrichtung nach Fig. 3 ist eine Meßfeder 4' dargestellt,
die auf Zug und Druck beansprucht werden kann, und sie weist ein Führungsstück 3
zur Aufnahme von mechanischen Zug- und Druckwirkungen auf, so daß mit dieser Vorrichtung
die Grenzen von mechanischen Belastungen, die zwischen einer positiven und einer
negativen Grenze veränderlich sind, gemessen werden können.
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Die Zahnstangen könnten bei entsprechender Anordnung und Ausbildung
der Fühlhebel anstatt senkrecht auch waagerecht angeordnet sein, um den Einfluß
ihres Gewichtes auszuschalten.