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Dokumentenidentifikation DE3714185C3 28.01.1993
Titel Vorrichtung zur Messung der axialen Dehnung eines Probestabes
Anmelder MAN Technologie AG, 8000 München, DE
Erfinder Lampl, Johann, 8064 Pipinsried, DE
DE-Anmeldedatum 29.04.1987
DE-Aktenzeichen 3714185
Offenlegungstag 17.11.1988
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 24.05.1989
Date of publication of amended patent 28.01.1993
Veröffentlichungstag im Patentblatt 28.01.1993
IPC-Hauptklasse G01N 3/02
IPC-Nebenklasse G01N 3/18   G01N 3/08   G01B 5/30   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Messung der axialen Dehnung eines Probestabs mit zwei im Abstand und annähernd parallel zueinander angeordneten und gegen den Probestab mittels Federkraft andrückbaren Meßstäben, die an jeweils einem Bauteil der Meßvorrichtung schwenkbar gelagert sind und mit einem Wegaufnehmer in Verbindung stehen, der Schwenkbewegungen der Meßstäbe aufnimmt, wobei die die Schwenkachsen tragenden Bauteile mit der Meßvorrichtung in Längsrichtung der Meßstäbe bewegbar verbunden sind und wobei die Federkraft auf die Bauteile einwirkt.

Es sind Einrichtungen für die Messungen von axialen Dehnungen an Probestäben bekannt, diese sind insbesondere elektronischer Art, z. B. mit Dehnmeßstreifen als Geber. Dieses Verfahren ist mit einem hohen Aufwand an Geräten wie Vergleicher, Impulsverstärker und Registriergeräten verbunden. Auch die Dehnmeßstreifen selbst sind teuer und nur für einen einmaligen Einsatz zu gebrauchen. Bei Messungen unter Hitzeeinwirkungen kann das Verfahren mit Dehnmeßstreifen überhaupt nicht zur Anwendung kommen.

Aus der WO 85/03 349 ist eine Vorrichtung der obengenannten Art bekanntgeworden, die zwei Meßstäbe enthält, deren jeweils eines Ende an die zu messende Probe angedrückt wird und deren anderes Ende jeweils in eine Kalotte zur schwenkbeweglichen Lagerung eingreifen. Die Meßstäbe wirken im Bereich der schwenkbar gelagerten Enden mit einem in der Vorrichtung fest installierten Weggeber zusammen. Eine derartige Vorrichtung eignet sich insbesondere für Messungen an Proben, die sich in einem Ofen befinden, indem lediglich die Meßstäbe (aus temperaturbeständigem Material) durch die Ofenwand zur Probe geführt werden zu brauchen.

Jedoch sind mit einer derartigen Vorrichtung keine sehr genauen und unter Umständen auch keine reproduzierbaren Messungen möglich. Die nahe an den Schwenkpunkten der Meßstäbe angreifenden Wegaufnehmer werden mit gegenüber der tatsächlichen Längenänderung der Probe stark reduzierten Verschiebungen beaufschlagt, so daß kleine Längenänderungen unter Umständen nicht mehr erfaßt werden können. Ferner sind die Meßstäbe nur durch den Anpreßdruck zwischen Probe und Kalotte gehalten. Durch eine Erschütterung kann sich die Lage des Stabendes in der Kalotte verändern, wodurch Messungen verfälscht werden können. Außerdem ist der Aufbau der bekannten Vorrichtung sehr kompliziert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die mit fertigungstechnisch einfachen Mitteln herstellbar ist.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den im Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmalen gelöst.

Die Vorrichtung zeichnet sich durch ihre Einfachheit aus, die auch auf in kleineren Werkstätten vorhandenen Werkzeugmaschinen erstellt werden kann. Die Meßstäbe sind nämlich in einer einfachen Weise mittels der Schwenklager, die in Nieten bestehen können, mit dem Gestell verbunden, und zwar so, daß keine Lageveränderungen wie bei der bekannten Vorrichtung verursacht werden können.

Durch die Wahl des Schwenkpunktes zwischen Probe und Wegaufnehmer kann die Meßsensibilität und damit die Meßgenauigkeit durch entsprechende Auslegung der freien Arme der Meßstäbe beliebig gesteigert werden. Damit ergibt sich der weitere Vorteil, daß die freien Enden der Meßstäbe leicht zugänglich sind und ein Auswechseln von Wegaufnehmern während der Meßphasen ermöglicht wird.

Die mittige Lagerung der Meßstäbe ist zwar bereits bekannt, jedoch nur im Zusammenhang mit starrer Verankerung der Schwenkachsen. Das bedingt gesonderte Ausgestaltungen der Kontaktmechanismen zwischen Meßstäben und Probe.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung unterliegt keinem Verschleiß und hat somit eine fast unbegrenzte Lebensdauer. Sie setzt keinen speziellen elektronischen Meßaufbau voraus. Für die Registratur der Dehnraten kann jeder laborübliche Wegaufnehmer verwendet werden. Für Langzeitversuche, bei denen elektronische Meßvorrichtungen blockiert würden, können auch mit mechanischen Meßuhren, wie sie beispielsweise aus der DE-AS 14 23 325 bekannt sind, hinreichend Genauigkeiten erzielt werden.

Von besonderer Bedeutung ist die Ausführung der Erfindung mit Meßfühlern aus einem Material mit sehr geringen Wärmeausdehnungskoeffizienten, z. B. Keramik. Solcherart können auch Messungen an Probestäben in einem erhitzten Umfeld vorgenommen werden.

Nach einer Ausgestaltung der Erfindung ist an dem einen Meßstab eine Justierschraube als Anschlag für den Wegaufnehmer angeordnet. Mittels der Justierschraube kann der Wegaufnehmer bei Beginn der Messung in einfacher Art und Weise abgeglichen werden.

Die Vorrichtung kann vorzugsweise so ausgebildet werden, daß die Arme der Meßstäbe gleich lang sind, das heißt, es liegt ein Übersetzungsverhältnis von 1 : 1 vor, so daß keine Übersetzungskonstante im Ablese- oder Registrierverfahren berücksichtigt werden muß.

Die Erfindung ist in einem Ausführungsbeispiel dargestellt.

Die einzige Figur zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung im Schnitt.

In der Figur ist ein in einer nicht dargestellten Prüfmaschine eingespannter Probestab 1 gezeigt. Die Meßzone des Probestabes befindet sich in der Heizzone einer Heizeinrichtung 2, die den Probestab mantelartig umgibt. Die Meßvorrichtung 3 weist einen ortsfesten Träger 6 mit in seinem Vertikalsteg angeordneten Bohrungen auf, in denen die mit Brücken 8, 8&min; fest verbundenen Stifte 9, 9&min; längsverschieblich geführt sind. In den Drehpunkten 14, 14&min; der Brücken 8, 8&min; sind Meßstäbe 4, 4&min;, 5, 5&min; pendelnd gelagert. Bei der Messung an erhitzten Probestäben sind die Meßstäbe teilweise aus einem Material mit sehr geringen Wärmeausdehnungskoeffizienten, z. B. Keramik. Zwischen den Brücken 8, 8&min; und dem Vertikalsteg des Trägers 6 sind Federn 10, 10&min; eingespannt, die den erforderlichen Andruck der Meßstabspitzen auf den Probestab 1 bewirken. Bei der Wahl von Tellerfedern besteht der Vorteil, Kraft und Federweg mit gleichen Elementen den jeweiligen Erfordernissen veränderbar anpassen zu können. Am freien Ende des einen Meßstabes 4 ist ein Meßaufnehmer 7 pendelbar im Drehpunkt 15 angeordnet, der mit der am freien Ende des zweiten Meßstabes 4&min; angebrachten Justierschraube 11 in Wirkverbindung steht. Das freie Ende des ersten Meßstabes 4 kann weiterhin über eine Zugfeder 12 gegen ein festes Lager gespannt sein, so daß das Gewicht des Wegaufnehmers 7 kompensiert wird.

Bezugszeichenliste

1 Probestab

2 Heizeinrichtung

3 Meßvorrichtung

4, 4&min; Meßbalken

5, 5&min; Meßfühler

6 Träger

7 Wegaufnehmer

8, 8&min; Brücken

9, 9&min; Stifte

10, 10&min; Feder

11 Justierschraube

12 Zugfeder

14, 14&min; Drehpunkte der Brücken

15 Drehpunkt des Meßbalkens 4


Anspruch[de]
  1. 1. Vorrichtung zur Messung der axialen Dehnung eines Probestabes mit zwei im Abstand und annähernd parallel zueinander angeordneten und gegen den Probestab mittels Federkraft andrückbaren Meßstäben, die an jeweils einem Bauteil der Meßvorrichtung schwenkbar gelagert sind und mit einem Wegaufnehmer in Verbindung stehen, der Schwenkbewegungen der Meßstäbe aufnimmt, wobei die die Schwenkachsen tragenden Bauteile mit der Meßvorrichtung in Längsrichtung der Meßstäbe bewegbar verbunden sind und wobei die Federkraft auf die Bauteile einwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenkachsen (14&min;) der Meßstäbe (4, 5, 4&min;, 5&min;) im Mittelbereich des jeweiligen Meßstabes vorgesehen sind, daß das freie Ende des einen Meßstabes (4&min;, 5&min;) einen Anschlag (11) für den Wegaufnehmer (7) trägt und das freie Ende des zweiten Meßstabes (4, 5) den Wegaufnehmer trägt, daß die die Meßstäbe tragenden Bauteile jeweils als Brücken (8, 8&min;) mit Führungsstiften (9, 9&min;) ausgebildet sind, und daß die Führungsstifte in Bohrungen eines Trägers (6) der Meßvorrichtung gegen die Federkrafteinwirkung längsverschiebbar angeordnet sind.
  2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlag für den Wegaufnehmer (7) eine Justierschraube (11) ist.
  3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Probe gerichteten Arme (5, 5&min;) der Meßstäbe aus Keramik gebildet sind.
  4. 4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Träger (6) und den Brücken (8, 8&min;) jeweils in Längsrichtung der Meßstäbe (4, 5, 4&min;, 5&min;) wirkende Federn (10, 10&min;) vorgesehen sind.
  5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Federn (10, 10&min;) als Spiralfedern ausgebildet sind.
  6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Federn (10, 10&min;) als Tellerfederpaket mit variabler Zuordnung in Parallel- und Längsschaltung ausgebildet sind.
  7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Federn (10, 10&min;) als Blattfedern ausgebildet sind.
  8. 8. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die probenseitigen Arme (5, 5&min;) und die wegmeßseitigen Arme (4, 4&min;) der Meßstäbe gleich lang sind.






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