DE1111850B

DE1111850B - Anordnung zum getrennten Ermitteln von Dehnung und Kruemmung der neutralen Faser bzw. der Oberflaeche von Werkstuecken unter Verwendung von zwei Widerstands-gebern

Info

Publication number: DE1111850B
Application number: DEL25618A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Peter Konrad Hermann
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1956-08-29
Filing date: 1956-08-29
Publication date: 1961-07-27

Description

Anordnung zum getrennten Ermitteln von Dehnung und Krümmung der neutralen Faser bzw. der Oberfläche von Werkstücken unter Verwendung von zweiWiderstandsgebern Zur Messung von Oberflächendehaungen und Krümmungsänderungen mit Widerstands-Streifengebern ist es bereits bekannt, feste Stützen auf der Oberfläche des Prüflings zu befestigen, zwischen denen ein Widerstandsgeber direkt und ein zweiter über ein Lenkersystem befestigt wird.
Nachteilig bei einer solchen Einrichtung sind die unvermeidlichen Spiele bei Zapfengelenken und die unvollkommene Federsteifigkeit bei Federbandgelenken sowie der recht komplizierte Gesamtaufbau.
Es ist auch bereits ein Verfahren zum Messen kleiner Längenänderungen eines Prüflings unter gleichzeitiger Berücksichtigung etwa auftretender Biegungen bekanntgeworden, das von induktiven Gebern Gebrauch macht. Der induktive Geber besteht dabei aus zwei parallel zur Meßstrecke übereinander angeordneten Meßsystemen, welche zwei Meßwerte in verschiedenem Abstand von der neutralen Faser des Prüflings ergeben. Im Unterschied zu der induktive Geber verwendenden Anordnung ermöglicht es die Erfindung, die Oberflächendehnung allein unbeeinflußt von Oberflächenkrümmungen und darüber hinaus aber auch Oberflächenkrümmungen allein unbeeinflußt von der Oberflächendehnung anzuzeigen.
Hierfür wird lediglich ein einfacher Schaltkontakt be nötigt, an welchen keine besonderen Anforderungen bezüglich Isolationswiderstand im offenen und Kontaktwiderstand im geschlossenen Zustand zu stellen sind. Für einwandfreie Untersuchungen ist es besonders wertvoll, daß Dehnung und Krümmung getrennt angezeigt werden können.
Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zum getrennten Ermitteln von Dehnung und Krümmung der neutralen Faser bzw. der Oberfläche von Werkstücken unter Verwendung von zwei Widerstandsgebern, welche zwischen zwei auf der Meßfläche befestigten Stützen in unterschiedlichen Abständen von der Oberfläche bzw. der neutralen Faser angeordnet sind und in benachbarten Zweigen einer Brückenschaltungsanordnung liegen. Die Erfindung besteht darin, daß die beiden Widerstandsgeber unmittelbar an den Stützen befestigt sind und in die Brückenzweige wahlweise einzuschaltende Widerstände vorgesehen sind, die derart bemessen sind, daß die Empfindlichkeiten der beiden je einen Widerstandsgeber enthaltenden benachbarten Brückenzweige zum Ermitteln der Dehnung umgekehrt proportional dem Abstand der beiden Widerstandsgeber von der neutralen Faser bzw. der Oberfläche des Werkstückes und zum Ermitteln der Krümmung einander gleich einstellbar sind. Einer weiteren Ausbildung entsprechend besitzt der eine Widerstandsgeber zum Erzielen der vorbestimmten Empfindlichkeit eine zusätzliche Anzapfung. Zweckmäßig ist ein fester Zusatzwiderstand vorgesehen, welcher mittels eines Schalters in den einen Widerstandsgeber enthaltenden Brückenzweig einschaltbar ist. Einer weiteren -Ausbildung entsprechend ist die Brückenschaltungsanordnung als doppelt abgleichbare Brücke ausgebildet, deren einer Diagonalzweig mittels eines Schalters geöffnet oder kurzgeschlossen werden kann.
Die Erfindung wird an Hand von in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen erläutert.
In der Fig. 1 ist ein Prüfling mit 1 bezeichnet, auf dessen Oberfläche 2 zwei Stützen 3, 4 fest angeordnet sind. Zwischen den Stützen sind erfindungsgemäß zwei Widerstandsgeber 5, 6 unmittelbar fest eingespannt. Beide weisen einen unterschiedlichen Abstand a, b von der Prüflingsoberfläche 2 auf.
Wie der Fig. 2 zu entnehmen ist, sind die Geber 5, 6 als Widerstandsdrähte ausgebildet und frei zwischen den Stützen ausgespannt und isoliert befestigt, wobei der obere Meßdraht mit einer Anzapfung 8 versehen sein kann.
Die Fig. 3 zeigt eine elektrische Schaltung der erfindungsgemäßen Anordnung. Die in der Fig. 2 mit 7 bis 11 bezeichneten Anschlüsse der Meßdrähte werden mit den entsprechenden Anschlüssen einer an sich bekannten Wheatstone-Brückenschaltung versehen und bilden zwei Brückenzweige.
In der Fig. 4 ist eine Anordnung dargestellt, die keinerlei Anzapfungen an den Meßdrähten erfordert.
Wird das Verhältnis des Widerstandes zwischen den Anschlüssen 8 und 9 zu dem Widerstand zwischen 7 und 9 gleich dem Abstandsverhältnis bla gemacht (Fig. 1) und der feste Ersatzwiderstand 12 (Fig. 3) der bei der gezeichneten oberen Schalterstellung von S an Stelle des Widerstandes 7-8 in den einen Brückenzweig geschaltet wird, gleich diesem Widerstand 7-8 gemacht, so mißt man bei im spannungslosen Zustand abgeglichener Brücke in der gezeichneten oberen Schalterstellung die Dehnungsänderung allein und in der anderen die Krümmungsänderung allein.
Die Fig.4 zeigt eine Schaltung, bei der eine besondere Anzapfung 8 an dem oberen Meßdraht nicht erforderlich ist. Die Meßdrähte in den Abständen a und b (Fig. 1) von der Oberfläche haben die Widerständer, und rb. Diese Widerstände bilden zusammen mit einem festen Widerstand re und den Widerständen n,, nb und nc eine Brückenschaltung, die so abgeglichen wird, daß im spannungsfreien Zustand die Doppelgleichung ra/na = rblnb = rclnc gilt.
Die Brücke ist dann in beiden Schalterstellungen 13 und 14 von S<, abgeglichen. Die Anzeigeempfindlichkeiten für relative Widerstandsänderungen d ralra und #rb/rb, die die gleichen Beträge bei gleichen Längenänderungen d 111 der Meßdrähte haben mögen, unterscheiden sich im Vorzeichen und sind bei der gezeichneten geschlossenen Schalterstellung 14 einander gleich, so daß die Krümmung angezeigt wird (bzw. die Krümmungsänderung gegenüber dem Zustand bei Brückenabgleich), und bei der offenen Schalterstellunge von S verhalten sie sich wie dra/(ra+rc) zu 4 rbfrb, so daß die Empfindlichkeit der Anzeige von Längenänderungen bei ra im Verhältnis ra/ra + r) herabgesetzt ist. Macht man daher dieses Verhältnis ral(ra + r) = bla, so wird die Dehnung angezeigt.
Zur Begründung wird die Dehnung des Körpers mit ; bezeichnet und der Krümmungsradius der Oberfläche mit o, als die Krümmung mit 1/e. Dann ist die Verlängerung des Meßdrahtes ra: (d IlI)a=Aa/e, und diejenige von rb: (d l/eb = ble.
Daher wird die Anzeige α1 in Stellungl4 von SO: xl = k [(d 11l)b - (4 1I1)aJ = k (a - b)/2, ist also propor- tional der Krümmung 1/sg?.In Stellung 13 von S2 ergibt sich für a2 = k [(# I/l)b -- (# l/l)a#ra/(ra + rc)] = k[(4!/1)b-(#l/l)a#b/a]=k.#.(a-b)/a, ist also proportional der Dehnung.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Anordnung zum getrennten Ermitteln von Dehnung und Krümmung der neutralen Faser bzw. der Oberfläche von Werkstücken unter Verwendung von zwei Widerstands gebern, welche zwischen zwei auf der Meßfläche befestigten Stützen in unterschiedlichen Abständen von der Oberfläche bzw. der neutralen Faser angeordnet sind und in benachbarten Zweigen einer Brückenschaltungsanordnung liegen, dadurch gekennbezeichnet, daß die beiden Widerstandsgeber unmittelbar an den Stützen befestigt sind und in die Brückeuzweige wahlweise einzuschaltende Widerstände vorgesehen sind, die derart bemessen sind, daß die Empfindlichkeiten der beiden je einen Widerstandsgeber enthaltenden benachbarten Brückenzweige zum Ermitteln der Dehnung umgekehrt proportional dem Abstand der beiden Widerstandsgeber von der neutralen Faser bzw. der Oberfläche des Werkstückes und zum Ermitteln der Krümmung einander gleich einstellbar sind.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Erzielen der vorbestimmten Empfindlichkeit der eine Widerstandsgeber (5) eine zusätzliche Anzapfung (8) besitzt.
3. Anordnung nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet durch einen festen Zusatzwiderstand (12), welcher mittels eines Schalters (S) in den einen Widerstandsgeber enthaltenden Brückenzweig einschaltbar ist.
4. Anordnung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Brückenschaltungsanordnung als doppelt abgleichbare Brücke ausgebildet ist, deren einer Diagonalzweig mittels eines Schalters (S2) geöffnet oder kurzgeschlossen werden kann.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 872 669; deutsche Auslegeschrift D 13640 IX/42k (bekanntgemacht am 12. 7. 1956); USA.-Patentschrift Nr. 2316975.