DE7147192U - Dehnungsmeßgerät - Google Patents

Description

PATENTANWALT DIPL.-PHYS. DR HERMANN FAY

ZWICK & Co. Kommanditgesellschaft 7901 Einsingen

79 Ulm, lh. Dez. 197: G/3729 si

Dehnungsmeßgerät

Die Erfindung betrifft ein Dehnungsmeßgerät mit mindestens zwei die Dehnungsbewegung der Probe abgreifenden und sich dementsprechend gegeneinander verstellenden Fühlgliedern und mindestens einem durch die Fühlgiieder verstellbaren Meßwerk,

Derartige Dehnungsmeßgeräte nxxtu -\n verschiedenen Ausführungsformen bekannt und werden im allgemeinen von Hand an die Probe angesetzt, deren Dehnungsverhalten untersucht werden soll. Xn der Regel sind die Geräte aus zwei voneinander unabhängig messenden, an sich, gegen überliegenden Seiten der Probe ansetzbaren Heßsystemen aus jeweils Fühlgliedern und Meßwerk aufgebaut, um durch

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Mittelung der Meßergebnisse beider Meßsysteme die Dehnung der neutralen Paser zu erhalten und so den Einfluß von Biegungen der Probe zu eliminieren.

Dehnungsmeßgeräte der beschriebenen Art haben sich in der Praxis vielfach bewährt. Sie finden jedoch die Grenzen ihrer Einsatzmöglichkeiten dort, wo ein automatischer Prüfablauf gefordert wird. Denn dazu ist es erforderlich, das Dehnungsmeßgerät im Prinzip selbsttätig nach eines Steuerprogramm an die Probe anlegen und am Ende des Prüfvorganges wieder von der Pr,obe abnehmen zu können, wobei das an die Probe angelegte Ger&t die Probe selbst und deren Deunungsverhalten nicht beeinflussen darf, soweit eine solche Beeinflussung AnIaB zu einer Verfälschung der Meßergebnisse geben könnte« Sin diese Forderungen erfüllendes, automatisch an die Probe ansetzbares und nach dem Meßvorgang abnehmbares I^>hnungameßgerät zu schaffen, liegt der Erfindung als Aufgabe zugrunde·

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelSst, daß die Fühlglieder als am einen Ende gelenkig mitein-

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ander verbundene Fühlarme mit am anderen Ende angeordneten Fühlstiften ausgebildet sind, daß ferner die Fühlarme drehbar in je einem Haltearm gelagert sind, und daß die Haltearme je für sich gegen die Kraft einer Feder verlängerbar und um zwei zueirander senkrechte Achsen drehbar gelagert sind, wobei die eine Achse im wesentlichen parallel zu der durch die FÜhiarme aufgespannten Ebene verläuft und beiden Fühlarmen gemeinsam ist, während die andere Achse im wesentlichen senkrecht zu dieser Sbene steht.

Durch die Verbindung der Haitearme jeweils nur an einer Stelle alt des ihnen zugeordneten Fühlarm und die Drehbarkeit der Haltearme um die zu der Ebene der Fühlarme senkrechten Achsen sowie durch die Längenveränderlichkeit der Haltearme kann der jeweils einen Haltearm mit seinem Fühlarm verbindende Lagerpunkt der Bewegung des betreffenden Fühlarmes während des Heßvorganges ohne wei teres folgen, so daß der Haltearm auf den Fühlarm keine rückwirkende Kraft von nennenswerter Größe ausüben kann. Im übrigen kann um die erwähnten, zur Ebene der Fühlarme senkrechten Achsen die Rückstellung der Haltearme

und damit der Fühlarme am Ende Jedes Meßvorganges unschwer erfolgen. Schließlich können die beiden Haltearme um ihre gemeinsame, zur Ebene der Fühlarme parallele Achse gegen die Probe angelegt bzw. am Ende des Meßvorganges von der Probe abgenommen werden, wozu es lediglich einander entgegengesetzter Schwenkbewegungen der Haltears« bedarf«

Eine bevorzugte Ausfuhrungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Haitearme gegenüber dem von ihnen gehaltenen Fühlarm um die Achse des Fühlstiftes drehbar sind und dieses Drehlager am einen Ende des Haltearmes angeordnet ist, dessen anderes Ende ein Drehlager für die Drehung des Haltearmes um die zur Ebene der Fühlarme senkrechte Achse aufweist. Jeder Haltearm ist zweckmäßig an einem Schwenkstück gelagert, das auf einem Führungsrohr um die zur Ebene dez Fühlarme parallele Achse drehbar und längs verstellbar angeordnet ist. Das Führungsrohr seinerseits kann fest &m Maschinenrahmen der die Probe auf Zug beanspruchenden Einrichtung montiert sein. Jeder Haltearm ist um seine zur Ebene der Fühlarme senkrechte Drehachse durch ein Gegengewicht fast ausbalanciert, wobei in diese

Ausbalancierung auch das Gewicht der den Haltoarmen Jeweils zugeordneten Fühlarme eingeschlossen ist, so daß das Dehnungsverhalten d_>r Probe nicht durch auf die Probe vom Dehnungsmeßgerät her ausgeübte Gewichtsbelastungen beeinflußt werden kann. Für die Rückstellung der Haltearme nach dem Meßvorgang Jeweils in ihre Ausgangsstellung ist eine steuerbare Antriebsvorrichtung, insbesondere eine Zylinder—Kolbenanordnung vorgesehen. Durch diese Zylinder-Kolbenanordnung können die Haitearme mit ihren die Fühlarme tragenden Enden in die Ausgangsstellung angehoben werden. Um dabei vor Beginn des Meßvorganges in der Ausgangsstellung der Fühlarme die vorgeschriebene Distanz zwischen den Fühlstiften sicher zu stellen, ist es zweckmäßig, die Antriebsvorrichtung jeweils nur auf einen der beiden Haltearme arbeiten und die-- m Haltearm bei seiner Rückstellung den anderen Haltearm über Abstandsbolzen mitnehmen zu lassen, die zwischen den Fühlarmen vorgesehen sind und in der Ausgangelage der Fühlarme den Abstand der Fühlstifte voneinander bestimmen. Um nach vollendeter Rückstellung die Antriebskraft der Zylinder-Kolbenanordnung aufzufangen, kann für den über die

Abstandsbolzen mitgenommenen Haltearni ein Anschle vorgesehen sein. Handelt es sich um ein Dehnungsmeßgerät , das in der eingangs beschriebenen Weise aus zwei unabhängig voneinander messenden und an sich gegenüberliegenden Seiten der Probe ansetzbaren, symmetrischen Meßsystemen aufgebaut ist- so sieht die Erfindung ν r, daß die Haltearme beider Neßsysteme um dieselbe, zu der Ebene ihrer Fühlarmpaare parallele Achse drehbar sind ■ und daß die sich in Bezug attf die durch diese Achse gehende Symmetrieebene jeweils gegenüberliegenden Haltearme beider Systeme direkt oder indirekt über je einen Kabelzug aus Kabelseele und Kabelmantel mit einem Spannzylinder verbunden sind, wobei die Kolbenstange oder die Kabelseele an den einen Haltearm und das Zylindergehäuse oder der Kabelmantel an den anderen Haltearm angeschlossen sind« Der Spannzylinder oder der Kabelzug arbeitet zweckmäßig gegen die Kraft einer zwischen beiden Haltearmen angeordneten Rückholfeder. Mittels solcher Spannzylinder und Kabelzüge ist es möglich, die beidseits der Probe angeordneten Meßsysteme gleichmäßig gegen die Probe anzulegen, wobei sie sich in Bezug auf die

Probe selbsttätig gegeneinander ausrichten und abgesehen von der Einspannung der Probe zwischen den sich gegenüberliegenden Fühlstiften der Fühlarme keine resultierende Kraft auf die Probe ausüben, die zu einer Verbiegung der Probe oder anderen schädlichen Beeinflussungen führen könnte.

Im folgenden wird die Erfindung an einem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispial näher erläutert; es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung eines Dehnungsmeßgerätes nach der Erfindung,

Fig. 2 einen Teil des Meßgerätes nach Fig. 1 in schema« tischer Darstellung, teils im Schnitt,

Fig. 3 eine Seitenansicht des Dehnungsmeßgerätes nach Fig. 1 in Meß ^ellung,

Fig. k eine Draufsicht auf den Gegenstand nach Fig. 3

in an die Probe angelegtem Zustand,

Fig. 5 den Gegenstand nach Fig. 3 bei gedehnter Probe, Fig. 6 eine Draufsicht auf das Dehnungsmeßgerät nach

Fig. k in geöffnetem, von der Probe gelöstem

Zustand»

Das in der Zeichnung dargestellte Dehnungsmeßgerät ist symmetrisch zur Ebene der Probe 1 aus zvei allgemein mit A und B bezeichneten Einzelgeräten aufgebaut. Jedes der beiden Einzelgeräte A und B, von welchen im folgenden nur jeweils eines ausführlicher beschrieben {

wird, besitzt zwei die Dehnungsbewegung der Probe 1 abgreifende und sich dementsprechend gegeneinander verstellende Fühlglieder 2, 3, die als am einen Ende bei k gelenkig miteinander verbundene Fühlarme 5 ausgebildet sind, die am anderen, freien Ende der Probe 1 anliegende Fühlstifte 6 mit Meßspitzen tragen. Jedes Einzelgerät besitzt weiter allgemein mit 7» 8 bezeichnete Neßwerke mit je einem Meßglied 9, das durch die Fühlglieder 2, verstellbar ist. Diese Meßwerke 7t 8 sind im Ausführungs-

beispiel induktive Meßwerke und bestehen jeweils aus einer Meßspulenhülse 10 und einem das Meßglied 9 darstellenden Meßkern, der in der Hülse 10 längsverschieblich ist. Durch Verschiebungen des Meßkernes in seiner Meßspulenhülse wird in der nicht dargestellten Meßspule ein elektrisches Signal induziert, das über ebenfalls nicht dargestellte Anschlüsse der Meßspule abgenommen werden kann. An die Pühlglieder 2,3 sind ein Meßwerk 8 hoher Auflösung mit kurzem Meßweg, im folgenden kurz als Meßwerk für die Peindehnungsmessung bezeichnet, und ein Meßwerk 7 geringerer Auflösung mit langem Meßweg, nachfolgend kurz Meßwerk für die Grobdehnungsmessung genannt, angeschlossen. Jedoch ist das Meßglied des für die Peindehnungsmessung vorgesehenen Meßwerkes über seinen kurzen Meßweg hinaus mindestens so weit wie das Meßglied des für de Grobdehnungsmessung vorgesehenen Meßwerkes 7 verstellbar, wobei die Verhaltnisse so gewählt sein können, daß das Meßwerk b für die Peindehnungsmessung und das Meßwerk 7 für die Grobdehnungsmessung einen bis über den Bruch der Probe hinausgehenden Verstellbereich ihres Meßgliedes 9 aufweisen. Das Meßwerk 8 für die Feindehnungsmessung ist am einen Fühlglied 2, das Meßwerk 7 für die Grobdehnungsmessung am anderen Fühlglied 3 gehalten. Das Meß-

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glied 9 Jedes Meßwerkes 7,8 ist über einen Seilzug Jeweils UL Ik mit dem das andere Meßwerk haltenden Fühlglied 2 bzw. 3 verbunden und gegen den Zug s«iü«5 Zugmittels 11 an eine Rückstellfeder 12 angeschlossen ist. Dabei verlauft das über entsprechende Umlenkrollen 13»13a geführte Zugmittel 11 in seinem Abschnitt 11a vom einen zum anderen Fühlglied 2,3 in Verstellrichtung der beiden Fühlglieder, also im wesentlichen parallel zur Langsachse der Probe 1. Die Meßglieder 9, also die Meßkerne der induktiven Meßwerke 7*8 sind beidseits im Zugmittel 11 aufgehängt und durch das unter der Spannung der Fedsr 12 stehende Zugmittel 11 g#fttfex-t. Wird der

meStecnnxsen «üsäütiuir« XmSv^g dss iadsScti-res MeB~erk«s 8 für die Feindehnungemessung überschritten, so kann sich sein Meßkern 9 in der Mefcspul<-»nhülse 10 dennoch weiter bewegen. Zwar findet dann in diesem Mefiwerk 8 keine Meßfunktion mehr statt, es behindert aber auch nicht die meßtechnische Erfassung der weiteren Dehnung der Probe 1 über das Meßwerk 7 für die Grobdehnungsmessung. Mit ein und demselben Gerat kann daher di« Dehnung der Probe 1 im ganzen Bereich von der Mikrodeh» nung bis zum B-ruch der Probe in einem einzigen Versuchs-

ablauf erfaßt werden. Om dabei die übliche Voraussetzung für eine exakte Messung im Bereich, dar Feindehnungsmessung zu schaffen, ist der zur Ebene der Probe 1 symmetrische Gesamtaufbau des Gerätes verwirklicht, wobei Jedes der beiden unabhängig voneinander messenden Einzelgeräte A und B dieselbe anhand von Fig. 2 erläuterte Einrichtung aufweist, und also durch elektrische Mittelwertbildung der Meßsignale aus beiden Einzelgeräten die Dehnung der Probe in der neutralen Faser bestimmt werden kann.

Zur Halterung d*r Fühlglieder 2,3 und Meßwerke 7,8 sind nach der Erfindung die Fühlarme 5 am rückwärtigen Ende der Fühlstifte 6 drehbar in Haltearmen 15 gelagert, die je für sich gegen die Kraft einer Feder 16 teleskopartig verlängerbar und um zwei zueinander senkrechte Achsen 17*18 drehbar gelagert sind, wobei die eine Achse 17 in wesentlichen parallel zu der durch die beiden Fühlarme aufgespannten Ebene verläuft und beiden Fühlarmen 5 gemeinsam ist, während die jeweils andere Achse 18 im wesentlichen senkrecht zu dieser Ebene steht. Dies· Vorrichtung hat die Aufgabe, die in Fig. 2 im einzelnen

dargestellte Meßeinrichtung beidseitig automatisch und so an die Probe 1 anzulegen, daß das Verhalten der Probe während des Prüfvorganges nicht beeinflußt wird, Jedoch die Dehnung der Probe im Bereich der Feindehnungs- wie der Grobdehnungsmessung sicher und exakt erfaßt werden kann. Außerdem ermöglicht sie den Funktionsablauf der BedieauagsyorjSnge in automatischer Steuerung. Jm einzelnen sind dazu an den rückseitig verlängerten Fühlstiften 6 zwei Führungsteile J9 drehbar gelagert, welche am Ende der beiden als Halterohre ausgeführten Haltearme 15 in Kugelführungsbüchsen 20 ausziehbar angeordnet sind. Diese Halterohre wiederum sind an ihrem anderen Ende über ein Lagerteil 21 an einem Schwenkteil 22 jeweils um die Achsen 18 drehbar gelagert. Das Schwenkteil 22 wiederum ist zusammen mit einem Klemmstück 23 auf einem Führungsrohr 24 seitlich um die Achse 17 schwenkbar und höhenverschiebbar angeordnet, wobei das Klemmstück 23 auf dem Führungsrohr 2k in der erforderlichen Höhenlage arretiert ist. Durch einen nicht dargestellten Zylinder-Kolbenantrieb können die Haltearme 15 üfcor Laschen 25 und 26 und einen Kabelzug 27 aus jeweils Kabelseele und Kabelmantel automatisch betätigt werden. Auf diese Weise können die MeC-

einrichtungen beider Systeme A und B über die Haltearme 15 beidseitig und symmetrisch zu der Zugachse an die Probe 1 angeschwenkt werden. Die Rückstellung erfolgt bei entlüfteter Zylinder-Kolbenanordnung automatisch über eine Zugfeder 28. Um auch ein exaktes und reproduzierbares Ansetzen der Meßeinrichtungen in der zwischen den Fühlstiften geforderten Meßlänge zu erreichen, sind an den Fühlarmen 5 der Fühlglieder 2 und justierbare Abstandsbolzen 29 angeordnet, welche bewirken, daß sich beim Zusammenbringen der Haltearme I5 der Abstand der beiden Fühlstifte 6 in der gewünschten Meßlänge automatisch ergibt. Dieses Zusammenfügen der Halte a/-me I5 erfolgt über die Ausgleichsgewichte 30, die mit einer Leiste 31 an den Lagerteilen 21 befestigt sind. Wird der Kabelzug 27 gelöst, bringen die Ausgleichsgewichte 30 die Halteanne I5 in waagerechte Lage, wobei eine automatisch gesteuerte Zylinder-Kolbenanordnung 32 die unteren Haltearme I5 an ihrem dem Führungsrohr 2k zugewandten Ende durch einen Schieber 33 nach unten und somit den vorderen Teil der unteren Haltearme und über die Abstandsbolzen 29 auch den vorderen Teil der oberen Haltearme I5 nach oben, letztere gegen einen festen Anschlag 3k drückt.

Claims (6)

■ ■ :■■ : - Ik - Ansprüche

1. Dehnungsmeßgerät mit mindestens zwei die Dehnungsbevegung der Probe abgreifenden und sich dementsprechend gegeneinander verstellenden Fühlgliedern und mindestens einem durch die Fühlglieder verstellbaren Meßwerk, dadurch gekennzeichnet, daß die Fühlgliedar (2,3) als am einen Ende (k) gelenkig miteinander verbundene Fühlarme (5) mit am anderen Ende angeordneten Fühlstiften (6) ausgebildet sind, daß ferner die Fühl arme (5) drehbar in je einem Haltearm (15) gelagert sind, und daß die Haltearme (15) jfc für aich gegen die Kraft einer Feder (l6) verlängerbar und um zwei zueinander senkrechte Achsen (17,13) drehbar gelagert sind, wobei die eine Achse (l7) ie wesentlichen parallel ζω der durch die Fiihlarme (5) aufgespannten Ebene verläuft und beiden Fühlarmen (5) gemeinsam ist, während die rndere Achse (l£) im wesentlichen senkrecht zu dieser Ebene steht.

2. Deknungsineßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Hai te ame (15) gegenüber dem von ihnen gehaltenen Fühlaru (5) üb die Achse des Fühlstiftes (6) drehbar sind und dieses Drehlager am einen Ende des Haltearmes (15) angeordnet ist, dessen anderes Ende ein Drehlager (2l) für die Drehung des Haltearmes (15) um die zur Ebene der Pühlarme (5) senkrechte Achs© (lS)

3. Dehnungsmeßgerät nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Haltearm (15) an einem Schveckstück (22) gelagert ist, das auf einem Führungsrohr (2k) um die zur Ebene der Fühlarme (5) parallele Achse (l8) drehbar und lange verstellbar angeordnet ist.

4. Dehnungsmeßgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3 t dadurch gekennzeichnet, daß jeder Haltearm (15) um seine zur Tibene der Fühlarme (5) senkrechte drehachse (l8) durch ein Gegengewicht (30) fast ausbalanciert ist, und daß für die Rückstellung der Haltearme jeweils in ihre Ausgangsstellung eine steuerbr re

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Antriebsvorrichtung (32), insbesondere eine Zylinder-KoIbenanordnung vorgesehen ist.

5. Dehnunganießgerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsvorrichtung (32) jeweils nur auf einen der beiden Haltearme (15) arbeitet,
und dieser Haltearm bei seiner Rückstellung den
anderen Haltearm über Abstandsbolzen (29) mitnimmt, die zwischen den Fühlarmen (5) vorgesahen sind und in der Ausgangslage der Fühlarme den Abstand der
Fühlstifte (o) voneinander bestimmen.

6. Dehnungsmeßgerät nach einem dor Ansprüche 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß bei Aufbau des Gerätes aus zwei unabhängig voneinander messenden, an sich gegenüberliegenden Seiten der Probe (l) ansetzbaren Meßsystemen (a bzw. Β) die Haltearme (15) beider
Meßsysteme um dieselbe, zu der Ebene ihrer Fühlarmpaare parallele Achse (17) drehbar sind, und daß die sich in Bezug auf die durch diese Achse (l?) gehende Symmetrieebene gegenüber liegenden Haltearme (15)
beider Systeme { und B) direkt oder indirekt über

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je einen Kabelzug (27) aus Kabelseele und Kabelmantel mit einem Spannzylinder verbunden sind,
wobei die Kolbenstange oder die Kabelseele an den einen tisiiteann uxiü cias £yi.j.iiuejrgüiiauö0 cc«»*" cIsst

Kabelmantel an den anderen Haltearm angeschlossen sind.

7· Dehnungsmeßgerät nach Anspruch ö, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannzylinder oder der Kabelzug (27) gegen die Kraft einer zwischen beiden Halteanncn (15) angeordneten Rückholfeder (26) arbeitet,