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Die Erfindung betrifft eine Materialprüfmaschine, bei der die von
dem Belastungssystem entwickelte Kraft durch eine proportionale kleinere Kraft im
Anzeigesystem ausgeglichen wird und als Schaltorgan des Anzeigesystems ein Waagebalken
dient, dessen eine Seite über eine Hebelkette mit dem Belastungssystem verbunden
ist, wobei eine auf die Verschwenkung des Waagebalkens ansprechende und diesen austarierende
Vorrichtung den Zeiger steuert und in der Hebelkette ein Waagebalken liegt, der
mehrere Schneiden aufweist, von denen sich wahlweise eine an einem Gegenlager abstützt,
so daß der Abstand Drehpunkt-Kraftangriffspunkt varlierbar ist.
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In der USA.-Patentschrift 2502009 ist eine derartige Prüfmaschine
beschrieben. Bei ihr sind die Schneiden verstellbar an einem Arm eines Hebels der
Hebelkette angeordnet. Sie stützen sich an einem weiteren Hebel dieser Hebelkette
ab.
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Eine solche Anordnung besitzt Nachteile. Es bereitet Schwierigkeiten,
an einem schwenkbaren Hebel wahlweise verstellbare Teile, nämlich verstellbare Schneiden
vorzusehen, da der Motor, der diese Teile bewegt, selbst gerätefest angeordnet ist.
Durch die Übertragung von einem gerätefesten Teil auf ein relativ dazu bewegbar
ausgebildetes Element sind nicht nur komplizierte Übertragungsglieder erforderlich,
sondern es entstehen außerdem Messungsgenauigkeiten, da ein Glied in der Hebelkette
nicht nur den zu übertragenden und zu messenden Kräften, sondern zusätzlich durch
den Verstellmechanismus hervorgerufenen weiteren Einflüssen ausgesetzt ist. Außerdem
erlaubt es die Ausbildung dieser Prüfmaschine nicht, daß auf die beweglichen, an
einem Hebel sitzenden Schneiden größere Kräfte übertragen werden, da die Verstellvorrichtung
für diese Schneiden relativ zierlich gehalten sein muß. Demzufolge ist es notwendig,
eine relativ lange Hebelkette, also mehrere hintereinandergeschaltete Hebel einzusetzen;
und daher kann die Umschaltung der Meßbereiche - gerechnet von der zu messenden
Kraft - erst am vierten Hebel vorgenommen werden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu beseitigen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Schneiden fest an dem
Waagebalken und die verstellbaren, den jeweiligen Drehpunkt bildenden Gegenlager
an einer gerätefesten, parallel zum Waagebalken ausgerichteten Schiene sitzen.
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Die Vorrichtung gemäß der Erfindung besitzt erhebliche Vorzüge. Da
der Wechsel des Meßbereichs bei belasteter Maschine durch Umschaltung des den jeweiligen
Drehpunkt bildenden Gegenlagers an einer gerätefesten Schiene erfolgt, entfallen
komplizierte, relativ zierlich gebaute Obertragungsglieder, wie sie bei der bekannten
Vorrichtung erforderlich sind. Somit werden die Glieder der die entwickelte Kraft
übertragenden Hebelkette ausschließlich den zu messenden und zu übertragenden Kräften
ausgesetzt, und es können keine Messungsgenauigkeiten infolge der Bereichsumschaltung
auftreten.
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Gerätefeste Verstellvorrichtungen können - verglichen mit der bekannten
Anordnung - wesentlich robuster gestaltet werden und dementsprechend größere Kräfte
aufnehmen. Das hat aber unmittelbar zur Folge, daß eine kürzere Hebelkette, also
weniger hintereinandergeschaltete Hebel, notwendig sind.
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Während bei der bekannten Vorrichtung die Um-
schaltung auf andere
Meßbereiche erst am vierten Hebel vorgenommen wird, ~gerechnetivon der zu messenden
Kraft, erfolgt sie beim Erfindungsgegenstand bereits am zweiten Hebel.
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Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der Zeichnung
im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung.
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Fig. 1 ist eine Vorderansicht der Meßbereich-Wechselvorrichtung und
der Anzeigevorrichtung unter Weglassung einiger Teile; Fig.2 ist ein Querschnitt
nach Linie 6-6 der Fig. 1; Fig. 3 ist eine vergrößerte Vorderansicht eines Teils
der Meßbereich-Wechselvorrichtung; F i g. 4 ist eine Vorderansicht einer anderen
Ausführungsform für die Vorrichtung zur Anlegung der Belastung an die Meßbereich-Wechselvorrichtung.
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Wie in F i g. 1 gezeigt, wird die von der Belastungsvorrichtung der
Prüfmaschine, etwa einer Schraubspindelmaschine entwickelte Kraft durch einen Lenker
11 auf die allgemein mit 10 bezeichnete Meßbereich-Wechselvorrichtung übertragen.
Die von der Meßbereich-Wechselvorrichtung entwickelte, reduzierte Kraft wird durch
einen Hebel 13 auf die allgemein mit 12 bezeichnete Anzeigevorrichtung übertragen.
Die entwickelte Belastung wird durch die Anzeigevorrichtung ausbalanciert, die zugleich
den Betrag der Belastung auf einer scheibenförmigen Skala 14 anzeigt, die in F i
g. 1 durch den gestrichelten Linienzug schematisch angedeutet ist.
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Die von der Belastungsvorrichtung entwickelte und von dem Hebel 11
übertragene Kraft wird durch die Meßbereich-Wechselvorrichtung 10 in proportionaler
Weise reduziert. Der Hebel ist an seinem oberen Ende an einen sich in der Längsrichtung
erstreckenden Hebel 15 angelenkt, der seinerseits in Lagern 16 und 17 in vorderen
und hinteren Stützen 18 und 19 drehbar gelagert ist. Wie man am besten aus F i g.
2 ersieht, ist ein einstellbares Ausgleichsgewicht vorgesehen, das durch den Teil
21 bewegbar und durch den Teil 22 geführt ist und zur Ausbalancierung der von der
Prüfmaschine entwickelten Kraft vor Aufbringung einer Belastung durch die Belastungsvorrichtung
dient. Das Ausgleichsgewicht wird von der Vorderseite der Maschine aus durch irgendeine
nicht dargestellte Vorrichtung verstellt, die dazu dient, das Getriebe 23 (F i g.
1) in Umdrehung zu versetzen, das die Kette 24 antreibt, die ihrerseits wieder das
Zahnrad 25 antreibt. Die Drehbewegung des Zahnrades 25 verursacht eine Drehbewegung
der Welle 26 und des mit dieser verbundenen Kegelrades 27. Das Kegelrad 27 kämmt
mit dem Kegelrad 28 und versetzt damit die biegsame Kupplung oder das mit ihm fest
verbundene Universalgelenk 29 und das Ritzel an dessen anderem Ende in Umdrehung.
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Am rechten Ende des Hebels 15 ist, wie Fig. 1 zeigt, ein sich in
vertikaler Richtung erstreckendes Zwischenglied 32 drehbar angeordnet, das seinerseits
wieder an seinem anderen Ende an dem einen Ende eines sich in horizontaler Richtung
erstreckenden frei angeordneten unteren Hebels 33 drehbar gelagert ist.
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Wie man am besten aus Fig. 3 ersieht, sind im oberen Teil des Hebels
33 Schneiden 34 angebracht, die über die Oberfläche dieses Hebels hinausragen.
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Eine im allgemeinen parallel zu dem Hebel 33 verlaufende und oberhalb
von diesem angeordnete Stange 35 besitzt eine Anzahl von Bohrungen 36, die in vertikaler
Richtung verlaufen, gleichachsig mit den
entsprechenden Schneiden
angebracht sind und über diesen liegen. In den Bohrungen sind Stifte 37 untergebracht,
die mit den Federn 38 nach oben gedrückt werden. Eine Nockenwelle 39 liegt oberhalb
der Stange 35 und parallel zu dieser und trägt eine Anzahl fest auf ihr angeordneter
Nocken 40, die so befestigt sind, daß jeder einzelne mit der Oberfläche des dazugehörigen
Stiftes 37 in Eingriff kommt. Die Nockenwelle ist in den Lagern 41, 42 und 43 entsprechend
gelagert, sie wird durch die Drehbewegung des Zahnrades 44 in Umdrehung versetzt,
welches das Kegelrad 45 antreibt, so daß der exzentrische Teil des gewünschten Nockens
40 in die richtige Lage gebracht wird, um seinen zugehörigen Stift 37 gegen die
entsprechende Schneide 34 nach unten zu drücken. Die Berührungsstelle zwischen dem
Stift 37 in seiner unteren Stellung und dem dazugehörigen Element 34 bilden einen
Dreh- oder Stützpunkt für den unteren Hebel 33. Ist also der gewählte Stützpunkt
der am weitesten rechts liegende, wie dies in den Fig. 1 und 3 der Fall ist, dann
ist die proportionale Änderung der Kraft am größten, und es kann mit der Prüfmaschine
eine größere Last gemessen werden, als wenn ein links von diesem Punkt liegender
Stützpunkt ausgewählt werden würde. Dank der besonderen Konstruktion des Meßbereich-Wechselsystems
nach der Erfindung kann der Arbeitsbereich der Prüfmaschine im belasteten Zustand
der Maschine geändert werden. Dies kommt in erster Linie von der Bewegung der Stifte
37 in einer Richtung an Stelle der Drehbewegung der direkten Berührungsstellen zwischen
Nocken und Schneiden bei den üblichen Meßbereich-Wechselvorrichtungen. Die dargestellte
Ausführungsform beseitigt auch die Notwendigkeit, das Ausgleichsgewicht immer wieder
in eine andere Lage zu bringen, wenn der Skalenmeßbereich geändert wird.
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Die Belastung des Kraftreduzier- oder Meßbereich-Wechselsystems 10
am linken Ende des Hebels 35 wird mittels der Stange 13 auf den drehbar angeordneten
Balken 46 des Anzeige- oder Ausgleichssystems 12 übertragen. Bei Drehung des Balkens
46 wird der Differentialwandler 66 betätigt.
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Dieser Differentialwandler betätigt seinerseits einen Servomotor,
der ein Ausgleichsgewicht derart verschiebt, daß der Balken 46 von neuem ins Gleichgewicht
kommt. Mit der Verschiebung des Ausgleichsgewichts ist die Bewegung eines nicht
dargestellten Zeigers gekoppelt, der die auf den Prüfkörper wirkende Last auf einer
Skala 14 anzeigt. Auf die spezielle Ausgestaltung des Anzeigesystems wird Schutz
im Rahmen der vorliegenden Erfindung nicht begehrt.
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Soll die Meßbereich-Wechselvorrichtung gemäß der Erfindung bei einer
hydraulisch betriebenen Prüfmaschine angewendet werden, dann wird die entwickelte
Belastung auf den oberen Querbalken 15 durch eine in Fig. 4 dargestellte Kolbenanordnung
übertragen. Das obere Ende des Kolbens 85 ist bei 86 an dem oberen Querbalken 15
befestigt und wird
beim Größerwerden der entwickelten Kraft auf irgendeine bekannte
Art und Weise nach oben gedrückt. Da diese Kraft häufiger nach oben als nach unten
gerichtet ist, wie z. B. im Falle einer Schraubenprüfmaschine, wie sie oben erwähnt
wurde, wird sie auch häufiger rechts von dem Zapfen 16 als links von diesem auf
den Querbalken 15 ausgeübt (s. die F i g. 1 und 4). Die Wirkungsweise des übrigen
Teils der Vorrichtung nach der Erfindung ist identisch die gleiche wie die oben
im Zusammenhang mit der Beschreibung der Schraubenprüfmaschine erörterte.
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Zusammenfassend ist zu sagen, daß die von der Belastungsvorrichtung
der Prüfmaschine entwickelte Kraft auf den drehbar gelagerten oberen Balken 15 wirkt
und daß dann der um eine der Schneiden 34 als Stütz- und Drehpunkt drehbare untere
Hebel 33 verschwenkt wird. Durch Wahl der geeigneten Schneide kann die am freien
Ende des Hebels 33 ausgeübte Kraft bei der gleichen entwickelten Belastung vergrößert
oder verkleinert werden. Die Kraft am freien Ende des Hebels 33 wird auf den drehbaren
Balken 46 übertragen, wobei eine auf die Verschwenkung dieses Balkens ansprechende
und ihn austarierende Vorrichtung den Zeiger steuert und somit die auf den Prüfkörper
wirkende Last angezeigt wird.