DE8803392U1

DE8803392U1 - Wegaufnehmer

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Publication number: DE8803392U1
Application number: DE8803392U
Authority: DE
Original assignee: Gkss-Forschungszentrum Geesthacht 2054 Geesthacht De GmbH
Current assignee: Gkss-Forschungszentrum Geesthacht 2054 Geesthacht De GmbH
Priority date: 1988-03-12
Filing date: 1988-03-12
Publication date: 1988-07-14

Description

NIEOMERS & SCHÖNING
3

JESSENSTRAMt 4 · D-2000 HAMBURG SO · TEL (040) 3693901 · FAX 389 35 02 · TELEX 2166426 pahn d

DIPL-PHYS. OLE NIEDMERS
DIPL-INC. HANS W. SCHÖNING
EUROPEAN PATENT ATTORNEY

GKSS-Forschungszentrum Geesthacht GmbH, Max-Planck-Straße, 2054 Geesthacht

Wegaufnehmer Beschreibung

Die Erfindung betrifft einen Wegaufnehmer, Insbesondere zur Werkstoffprüfung, mit zwei an einer Werkstoffprobe ansetzbaren Schenkeln, die an Ihrem freien Ende Abgriffelemente aufweisen, über die der Wegaufnehmer auf der Werkstoffprobe fixiert wird, wobei über wenigstens einen am Wegaufnehmer befestigten Dehnungsmeßstreifen, dessen elektrischer Widerstand sich 1n Abhängigkeit von der Veränderung des Abstands der Abgriffelemente ändert, eine der Wegänderung proportionale Meßgröße geliefert wird.

Ein Wegaufnehmer dieser Art 1st bekannt (DE-PS 28 16 444). Derartige Wegaufnehmer werden beispielsweise in bruchmechanischen Versuchen, die der Ermittlung werkstoffspez1f1-scher mechanischer Eigenschaften dienen« zur Erfassung der Aufweitung einer Werkstoffprobe 1n der Umgebung eines vor Versuchsbeginn eingebrachten ErmüdungsHsses verwendet. Die Abgriffelenente, die in der Regel angespitzt ausgebildet sind, werden dabei in zuvor beidseitig eines zu erwartenden Risses eingebrachte Härteeindrücke, die Markierungen darstellen, eingebracht bzw. dort mit geeigneten Mitteln fixiert. Die sich im Laufe des Versuches als Folge der aufgebrachten mechanischen Beanspruchung bildende

COMMERZBANK AC, BLZ 20040OiXCMB. 2fc/ikOpf _: DHJrrSÖ« BANK AG, BLZ 20070000, NR. 6565675
POSTbnJOHAMBURC, BEZ 20D1OTJ2O, NR. 13048-205

Aufweitung, d.h. die Vergrößerung des Abstandes beider HärteeindrUcke voneinander» wird liber die Schenkel des Wegaufnehmers, die starr ausgebildet sind» auf einen zwischen den Schenkeln angeordneten Dehnungsmeßstreifen Übertragen, der auf bekannte Welse eine der Wegänderung proportionale Meßgröße liefert.

Der bisher bekannte Wegaufnehmer funktioniert für viele Anwendungszwecke zufriedenstellend, es hat sich jedoch gezeigt, daß bei Untersuchungen von bestimmnten Werkstoffen, die eine sehr große plastische Verformung vor der Rißbildung zeigen, die Gefahr einer Beschädigung bzw. einer Zerstörung des Wegaufnehmers besteht, da er diese große WegSnderungen nicht a:u erfassen Imstande 1st. Werkstoffe, die eine große plastische Verformung vor dem Auftreten eines Ermüdungsrisses zeigen, sind beispielsweise austenitische StMhIe.

Es 1st Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen Wegaufnehmer zu schaffen, mit dem die Aufwe1tungse1genschaften von Werkstoffen mit großer plastischer Verformung mit hoher Genauigkeit erfaßt werden können, ohne daß es zu einer Beschädigung oder Zerstörung des Wegaufnehmers kommt, wobei dieser zudem einen einfachen und damit kostengünstig zu realisierenden Aufbau bei geringen äußeren Abmessungen zeigt.

6elöst wird die Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch, daß die Schenkel federelastisch ausgebildet sind, wobei die den freiein Enden der Schenkel entgegengesetzten Enden fest miteinander verbunden sind und daß der Dehnungsmeßstreifen auf einem der Schenkel angeordnet ist.

Der Vorteil des erfindungsgemäßen Wegaufnehmers besteht im wesentlichen darin, daß die federelastischen Schenkel, die eine yorbestismte Länge aufweisen* an ihren den freien Enden entgegengesetzten Enden nach Art des Griffs einer

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Stimmgabel fest miteinander verbunden sind, d.h. die f€henkel können jeweils aus Identischen Teilen hergestellt werden und brauchen lediglich auf geeignete Welse fest miteinander verbunden zu werden. Die Fixierung des Dehnungsmeßstreifens auf dem Schenkel hat unter anderem den Vorteil, daß keine konstruktiven Naßnahmen vorgesehen werden müssen» mit denen die maximale Weglänge zur Vermeidung einer Zerstörung des Dehnungsmeßstreifens, wie 1m Stand der Technik, festgelegt wird. Zusammenfassend kann gesagt werden, daß der erfindungsgemäße Wegaufnehmer neben seiner Eigenschaft, zur Erfassung von großen Wegänderungen zu dienen, auch vorteilhafterweise sehr einfach ausgebildet werden kann.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung bestehen die Schenkel aus flach ausgebildetem Werkstoff, d.h. es können prinzipiell beliebige, 1m Handel erhältliche Werkstoff-Halbzeuge Verwendung finden.

Vorteilhafterwelse werden die Schenkel aus Metall gebildet, beispielsweise aus Stahl oder Stahllegierungen, es sei aber darauf verwiesen, daß beliebige andere geeignete Werkstoffe, die federelastische Eigenschaften haben, grundsätzlich zur Ausbildung der Schenkel verwendet werden können.

Nach einer weiteren anderen vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind auf jedem Schenkel zur Ausbildung einer elektrischen Vollbrückenschaltung je zwei Dehnungsmeßstreifen angeordnet, wobei mit dieser Art der elektrischen BrQckenschaitung die Empfindlichkeit des Wegaufnehmers, d.h. die Empfindlichkeit der Erfassung einer Wegänderung zwischen den beiden Abgriffelementen vergrößert wird, wobei diese Ausgestaltung in der Regel immer dann Verwendung findet, wenn es auf sehr präzise Erfassung von Wegänderwngen ankommt.

Es hat sich auch als vorteilhaft herausgestellt, daß die Schenkel Im Bereich der auf Ihnen angebrachten Dehnungsmeßstreifen 1n Ihrem Querschnitt verringert sind, so daß die federelastischen Eigenschaften des Schenkels bzw. der Schenkel auf vorbestintfflte Welse eingestellt werden können und die bei einer Abstandsänderung auftretenden elastischen Verformungen auf den Bereich der Schenkel konzentriert werden, 1n dem die DMS angeordnet sind. Daraus resultiert eine besonders hohe MeßempfindHchkeit des Wegaufnehmers gemäß der Erfindung.

Wie oben schon dargestellt, können die Schenkel an Ihren miteinander verbundenen Enden auf beliebige geeignete Weite verbunden werden, beispielsweise durch Schweißen, Kleben und dergi. Vorteilhafterwelse weisen die miteinander verbundenen Enden jedoch wenigstens eine 1m wesentlichen quer zu den Schenkeln verlaufende Bohrung auf, die zur Aufnahme eines Verbindungsmittels (Schraube, Bolzen) dient, um auf einfache Welse die beiden vorgenannten Enden der Schenkel fest miteinander zu verbinden.

Die Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die nachfolgenden schematischen Zeichnungen anhand eines Ausfühfvngsbeispieles eingehend beschrieben. Darin zeigen:

Fig. 1 in perspektivischer Darstellung eine Werkstoffprobe, die einen Ermüdungsriß zeigt, und einen aus Darstellungszwecken von der Werkstoffprobe abgehobenen Wegaufnehmer bekannter Art und

Ffg. 2 in perspektivischer und in gegenüber Fig. 2 v^.
größerter Darstellung einen erfinäy^gso -nabe&eegr; Wegaufnehmer, der, mit seinen Abgrfffetementen

j in zwei Härteeindrücke eingesetzt ist.

Unter Bezugnahme auf die Darstellung gemäß Fig. 1 wird zunächst kurz die Wirkungsweise des (bekannten)

Weg&afnehmers 13 beschrieben. In eine Werkstoffprobe 13 werden, wie allgemein bei Bruchmechanik-Versuchen, in der Umgebung des vor Versuchsbeginn eingebrachten Ermüd'jngsanrisses, d.h. beidseitig des zu erwartenden Risses 16, jeweils ein Härteeindruck 19, 20 eingebracht, in die jeweils ein Abgriffelement 111, 121 des Wegaufnehmers 10 eingreift. Die Abgriffelemente 111, 121 sind an Schenkeln 11, 12 befestigt, wobei die Änderung des Abstandes 17 zwischen beiden Härteeindrticken 19, 20 Im Laufe der Durchführung der Untersuchung durch einen Dehnungsmeßstreifen 14 erfaßt wird, der zwischen den beiden Schenkeln 11, 12 des Wegaufnehmers 10 angeordnet 1st. Die vom Dehnungsmeßstreifen 14 gelieferte bzw. abgeleitete Meßgröße ist proportional der Wegänderung bzw. der änderung des Abstandes 17 zwischen beiden Härteeindrücken 19, 20.

Der erfindungsgemäße Wegaufneiimer 10 1st 1n Flg. 2 dargestellt, wobei gleiche Bezugszeichen verwendet werden. Der Wegaufnehmer 10 gemäß der Erfindung besteht Im wesentlichen aus zwei Schenkeln 11, 12 aus federelastischem Werkstoff, der gemäß dem dargestellten AusfUhrungsbeispiei flach und mit Im wesentlichen rechteckigem Querschnitt ausgebildet 1st. Es sei darauf verwiesen, daß grundsätzlich jeder beliebige geeignete Werkstoff 2ur Ausbildung der Schenkel 11, 12 benutzt werden kann, es hat sich jedoch gezeigt, daß Insbesondere federelastischer Stahl sich sehr gut fUr diese Zwecke eignet. D1t Schenkel 11, 12 weisen jeweils ein freies Ende UO, 120 und ein dtm freien Ende gegenüberliegendes Ende 112, 122 auf, an dem beide Schenkel 11, 12 fest miteinander verbunden sind. Diese Verbindung kann beispielsweise durch Schweißen, Kleben oder Schrauben oder auf beliebige andere geeignete Welse erfolgen. Wie auf Flg. 2 ersichtlich 1st, bilden die beiden Schenkel 11, 12 Im miteinander verbundenen Zustand Inigesamt eine Y-Form bzw. sind In etwa nach Art einer Stimmgabel geformt.

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Die freien Enden 110, 120 weisen einen vorbestimmten Abstand 17 voneinander auf. An den freien Enden 110, 120 sind darüber hinaus jeweils Abgriffelemente 111, 121 ausgebildet, die bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel in Form gehärteter Stahlstifte ausgebildet sind. Die Abgriffelemente 111, 121 sind durch Kleben oder Schweißen an den freien Enden 110, 120 der jeweiligen Schenkel 11, 12, befestigt. Es sei darauf hingewiesen, daß die *1er Spitzen aufweisenden Abgriffelemente 111, 121 nicht zwingend Spitzen zur Fixierung auf der Werkstoffprobe 13 aufweisen müssen, es 1st auch denkbar, daß diese für bestimmte Anwendungszwecke 1n auf der Werkstoffprobe 13 fest vorgesehene Fixierungen eingebracht werden bzw. an Ihnen befestigt werden.

Bei dem In Fig. 2 dargestellten Hegaufnehmer weisen die verbundenen Enden 112, 122 der Schenkel 11, 12 eine Bohrung 18 auf, mittels derer die Enden 112, 122, beispielsweise mittels eines Bolzens oder einer Schraube, die hier nicht gesondert dargestellt sind, zu verbinden sind.

Auf den Schenkeln 11, 12 sind jeweils Dehnungsmeßstreifen 14, 15 angeordnet, die Über eine Kabelverbindung 21 und eine Kupplungseinrichtung 22 zu einer hler nicht dargestellten elektrischen bzw. elektronischen Auswerteeinheit geführt werden. Vorzugswelse sind, auf den Schenkeln 11, 12, jeweils zwei, d.h.Insgesamt vier Dehnungsmeßstreifen 14, 15 vorgesehen, von denen Jeweils je einer auf der Außenseite aund einer auf der Innenseite der Schenkel 11,12 angeordnet 1st, so daß 1n der In F1g. 2 gewühlten Darstellung Insgesamt nur zwei DMS sichtbar sind. Diese sind In der Welse zu einer VoiibrUckenschaltung zur Erhöhung der Empfindlichkeit des Wegaufnehmers 10 zusttmmengeschaitet, daß jeweils ein auf der Schenkelaußenseite und ein auf der Schenkelinnenseite angeordneter DMS gemeinsam einen Zweig der elektrischen WiderstandsbrUcke bilden. Die

Dehnungsmeßstreifen 14, 15 werden vorzugsweise auf die Schenkel 11, 12 aufgeklebt.

Die Schenkel 11, 12 können im Bereich der auf ihnen angeordneten Dehnungsmeßstreifen, wie ebenfalls nicht dargestellt, einen geringeren Querschnitt aufweisen, über den die federelastische Eigenschaft der Schenkel 11, 12 auf vorbestimmte Weise eingestellt werden kann.

De«* erfindungsgemäße Wegaufnehmer 10 wird zur Durchführung der Werkstoffprüfung mit seinen spitz ausgebildeten Abgriffelementen 111, 121 in jeweils einen in die zu untersuchende Werkstoffprobe eingebrachten Härteeindrücke 19, 20 gesetzt und dort mittels hier nicht gesondert dargestellter Einrichtungen derart fixiert, daß der Wegaufnehmer 10 im Bereich der Abgriffelemente 111, 121 quasi fest mit der tferks ,offprobe 13 verbunden 1st. Da der die Werkstoffprobe 13 bildende Werkstoff bestimmungsgemMß eine sehr große plastische Verformung zeigt, bevor es zur Ausbildung des Risses 16 kommt, d.h. da die mögliche Änderung des Abstands 17 zwischen beiden Härteeindrticken 19, 20 sehr groß 1st, müssen die Schenkel 11, 12 diesen Änderungen folgen können, ohne daß es zu einer Zerstörung oder Beschädigung kommt. Durch die Ausbildung der Schenkel aus federelastischem Werkstoff wird dieser Forderung Genüge getan.

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10 Wegaufnehmer

11 Schenkel

12 Schenkel

110 freies Ende

111 Abgriffelement

112 verbundenes Ende

120 freies Enäe

121 Abgriffelement

122 verbundenes Ende

13 Werkstoffprobe

14 Dehnungsmeßstreifen

15 Dehnungsmeßstreifen

16 RIß

160 ErmUdungsHß

17 Abstand

18 Loch

19 Härteeindruck

20 Härteeindruck

21 Kabelverbindung

22 Kupplungseinrichtung

Claims

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NIEDMERS & SCHÖNING

JESSENSTRASSE 4 · D-2000 HAMBURG 50 · TEL (040) 3893501 · FAX 3893502 · TELEX 2166426 pahn d

DIPL-PHYS. OLE NIEDMERS DIPL-ING. HANS W. SCHÖN1NG EUROPEAN PATENT ATTORNEY

GKSS-Forschutigszentrunt Geesthacht GmbH, Max-Planck-Straße, 2054 Geesthacht

Wegaufnehmer

&eegr;Sprüche

1. Wegaufnehmer, Insbesondere zur Werkstoffprüfung, irit zwei an einer Werkstoffprobe ansetzbaren Schenkeln, die an Ihrem freien Ende Abgriffelemente aufweisen, Über die der Wegaufnehmer auf der Werkstoffprobe fixiert wird, wobei Über wenigstens einen am Wegaufnehmer befestigten Dehnungsmeßstreifen, dessen elektrischer Widerstand sich 1n Abhängigkeit von der Veränderung des Abstands der Abgriffelemente ändert, eine der WegSnderung proportionale Meßgröße geliefert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Schenkel (11, 12) federeias+.isch ausgebildet sind, wobei die den freien Enden (110, 120) der Schenkel (U, 12) entgegengesetzten Enden (112, 113) fest miteinander verbunden sind und daß der Dehnungsmeßstreifen (15) auf einem der Schenkel (11, 12) angeordnet 1st.
2. Wegaufnehmer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schenke! (11, 12) aus flach ausgebildetem Werkstoff bestehen.

COMMERZBANK AC, BLZ 20040OJOOiI)Ii 26/1&00f'. DOfTSC)HE BANK AC, BLZ 20070000, NR. 656S675 fOSTUKkWAMfifL/Rtf, Bü2 20010010, NR. 13048-205
3. Wegaufnehmer nach einem oder beiden der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schenkel (11, 12) aus Metall bestehen.
4. Wegaufnehmer nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, da3 auf jedem Schenkel (11, 12) zur Ausbildung einer elektrischen Volibrückenschaitung je zwei Dehnungsmeßstreifen (15, 16) angeordnet sind.

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5. Wegaufnehmer nach einem oder mehreren der Arsprliche 1

bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schenkel (11, 12) 1m Bereich der auf Ihnen angeordneten Dehnungsmeßstreifen (14, 15) In Ihrem Querschnitt verringert sind.
6. Wegaufnehmer nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schenkel (11, 12) an Ihren miteinander verbundenen Enden (112, 122) eine Fixierungseinrichtung aufweisen.
7. Wegaufnehmer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Fixierungseinrichtung wenigstens eine durch die Enden (112, 122) 1m wesentlichen quer verlaufende Bohrung (18) aufweist.