DE3012977A1

DE3012977A1 - Materialpruefvorrichtung

Info

Publication number: DE3012977A1
Application number: DE19803012977
Authority: DE
Inventors: David Brian Mohler
Original assignee: Ledex Inc
Current assignee: Ledex Inc
Priority date: 1979-04-02
Filing date: 1980-04-02
Publication date: 1980-10-23
Also published as: GB2047900A; JPS55135728A; CA1104372A; US4235114A

Description

Patentanwälte

Dipl.-Ing. Dipl.-Chem. Dipl.-Ing.

E. Prinz - Dr. G. Hauser - G. Leiser

Ernsbergerstrasse 19

8 München 60
- 4 -

LEDEX, INC. 2- ^AP^{ril 1980}

800 Scholz Drive

Vandalia, Ohio 45377 / V.St.A.

Unser Zeichen: L 1120

Materialprüfvorrichtung

Die Erfindung betrifft Materialprüfvorrichtungen, insbesondere

eine Prüfvorrichtung, in der eine Elektromagnetspule verwendet wird, um eine Prüfkraft auf eine Materialprobe in vorbestimmter Weise auszuüben und die Auswirkung dieser Kraft auf die Probe zu überwachen.

Die Materialprüfung vieler Werkstoffe und Maschinenbauteile beinhaltet auch Prüfungen, die die Feststellung erlauben, ob die Prüfproben Zug- oder Druckkräften oder beiden widerstehen. Die zur Durchführung solcher Prüfungen geeigneten bekannten Vorrichtungen sind im allgemeinen umfangreich und entsprechend kostspielig. Bei einer bekannten Prüfvorrichtung wird eine Probenhalterung verwendet, die zwei Einspannbacken enthält. Eine der beiden Backen ist ortsfest, während die andere durch einen Servomotor bewegt wird, der eine Schraube in Drehung versetzt, welche sich durch die Backen-

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halterung hindurch erstreckt. Eine Belastungs-Meßzelle ist an der Probenhalterung vorgesehen, um die Höhe der auf die Materialprobe ausgeübten Kraft zu überwachen und ein dazu proportionales Ausgangssignal zu liefern. Diese Art Prüfvorrichtung ermöglicht zwar, daß ein weiter Bereich von Kräften auf die Materialproben ausgeübt werden kann, die Steuerung des Servomotormechanismus erfordert jedoch eine komplizierte Steuerschaltung, wenn die auf die Materialprobe ausgeübte Kraft und die Änderung dieser Kraft präzise geregelt werden sollen.

Bei einer anderen Prüfvorrichtung werden hydraulische Beaufschlagungseinrichtungen verwendet, um auf Proben Kräfte auszuüben. Bei einem solchen System regelt ein Servoventil die Zufuhr des Hydraulikf luids zu der hydraulischen Beaufschlagungseinrichtung unter Steuerung einer Regelschaltung mit geschlossener Schlaufe, die ein Eingangssignal aus einer an der Probenhalterung befestigten Belastungs-Meßzelle empfängt. Ein solches System ist zwar imstande, hohe Kräfte auf Proben auszuüben, es erfordert jedoch große Abmessungen und führt zu Schwierigkeiten hinsichtlich der Genauigkeit, mit der die· Kräfte von der hydraulischen Beaufschlagungseinrichtung ausgeübt werden können. Der Vorteil eines solchen Systems gegenüber einem System mit Servomotor besteht darin, daß die hydraulische Beaufschlagungseinrichtung direkt mit einer der Einspannbacken verbunden sein kann, wodurch die Gewindestange entfallen kann, die bei einem System mit Servomotor erforderlich ist, ebenso wie die einem solchen System innewohnenden Mängel aufgrund von Schwankungen der Krafthöhe infolge der Massenträgheit von Gewindestange und Servomotor.

Die bekannten großen Systeme der vorstehend beschriebenen Art erlauben zwar eine Materialprüfung über weite Bereiche

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von Kraftpegeln, es besteht jedoch ein Bedürfnis für eine kleine, einfache und relativ kostengünstige Prüfvorrichtung zum Ausüben von geringen Prüfkräften auf Materialproben, wobei die Materialprobe nur geringste Veränderungen ihrer Abmessungen zeigt. Eine solche Vorrichtung sollte imstande sein, eine sehr genaue Kraft und sehr genaue Kraftänderungen zu erzeugen und ferner die Speicherung der maximal erhaltenen Kraft bei einem Versagen der Probe ermöglichen. Erwünscht ist auch eine "bestanden"/"nicht bestanden"-Anzeige, ebenso wie das direkte Ablesen der ausgeübten Kraft, um den erforderlichen Arbeitsaufwand zur Durchführung einer großen Zahl von Materialprüfungen minimal zu halten.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zum Ausüben von Kräften auf Materialproben zu schaffen, die mit einer Elektromagnetspule arbeitet. Dabei soll die Höhe der auf die Materialprobe ausgeübten Kraft bzw. Kraftrate geregelt werden; ferner soll die Maximalkraft, die auf die Materialprobe ausgeübt wird, geregelt werden. Ferner sollen die Spitzenwerte der auf die Materialproben ausgeübten Kräfte überwacht und gespeichert werden. Eine Sichtanzeige entweder der Kraft-Spitzenwerte oder der momentanen, auf die Materialprobe ausgeübten Kraft soll ermöglicht werden. Ferner soll eine "bestanden"/"nicht bestanden"-Sichtanzeige vorgesehen sein, überdies soll bei der Prüfvorrichtung ein Regelsystem mit geschlossener Schleife pulslängenmodulierte Erregungssignale an die Spule des Elektromagneten abgeben.

Die erfindungsgemäße Prüfvorrichtung zum Ausüben von Kräften auf Materialproben enthält eine Probenhalterung zur Erfassung der Proben und eine Spule bzw. einen Elektromagneten, der wirkungsmäßig an die Probenhalterung angekoppelt ist, um auf die Materialproben Kräfte in Abhängigkeit von einem Spulen-Ansteuersignal auszuüben. Eine an der Probenhalterung befestigte

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Belastungs-Meßeinrichtung liefert ein elektrisches Ausgangssignal/ das die auf die Probe auszuübende Kraft anzeigt. Eine Spulen-Regelschaltung, die auf das Ausgangssignal der Belastungs-Meßeinrichtung und auf das Ausgangssignal der Kraftpegel-Einstelleinrichtung anspricht, liefert an die Spule des Elektromagneten ein Ansteuersignal, wodurch gewährleistet ist, daß auf die Probe eine vorbestimmte Kraft ausgeübt wird.

Die Spulen-Ansteuerschaltung enthält gemäß einer besonderen Ausfuhrungsform eine Einrichtung, die der Spule ein pulslängenmoduliertes Steuersignal zuführt. Eine Krafteinstellschaltung enthält eine Einrichtung, die ein elektrisches Ausgangssignal zunehmender Höhe erzeugt, und eine Einrichtung zum Einstellen der Zunahmerate des elektrischen Ausgangssignals zunehmender Größe sowie eine Einrichtung zur Begrenzung des elektrischen Ausgangssignals zunehmender Größe auf einen einstellbaren Maximalpegel. Dadurch werden die auf die Probe ausgeübten Kraftänderungen und die maximale Krafthöhe gesteuert.

Eine auf .die Belastungs-Meßeinrichtung ansprechende Anzeigeeinrichtung liefert eine Sichtanzeige der auf das Material ausgeübten Kraft. Eine auf die Belastungs-Meßeinrichtung ansprechende Abtasteinrichtung überwacht deren Ausgangssignal und liefert ein Spitzenwertsignal, welches das maximale Ausgangssignal der Belastungs-Meßeinrichtung angibt. Eine Schalteinrichtung verbindet selektiv die Abtasteinrichtung mit der Anzeigeeinrichtung, wodurch die auf die Materialprobe ausgeübte bzw. von dieser ausgehaltene Kraft angezeigt werden kann, nachdem die Prüfung dieses Materials abgeschlossen ist.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform liefert eine einstellbare Mindestpegel-Einstelleinrichtung ein Mindestpegel-Signal, das eine Krafthöhe anzeigt, die das Material aus-

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halten muß, um die Prüfung zu bestehen. Eine zweite, auf die Belastungs-Meßeinrichtung und die Abtasteinrichtung ansprechende Schalteinrichtung liefert selektiv das Spitzenwerts ignal bzw. das Ausgangssignal der Belastungsmeßeinrichtung an den Ausgang der zweiten Schalteinrichtung. Ein Vergleicher spricht auf das Mindestpegel-Signal und auf das Ausgangssignal der zweiten Schalteinrichtung an, um ein "bestanden "-Anzeigesignal zu liefern, wenn das Ausgangssignal der zweiten Schalteinrichtung die Höhe des Mindestpegel-Signals überschreitet. Eine "bestanden"-Anzeigeeinrichtung, die auf das "bestanden"-Anzeigesignal anspricht, liefert eine Sichtanzeige darüber, ob die auf das Material ausgeübte Kraft die Krafthöhe überschreitet, die durch die einstellbare Mindestpegel-Einstelleinrichtung eingestellt ist.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild der Hauptbestandteile der erfindungsgemäßen Prüfvorrichtung;

Fig. 2 eine Vorderansicht der Probenhalterung, einer BeIastungs-Meßzelle und einer Spule bzw. eines Elektromagneten der Prüfvorrichtung; und

Fig. 3a und 3b, die zusammenzufügen sind, die Schaltungsanordnung der Prüfvorrichtung in weiteren Einzelheiten.

Fig. 1 zeigt die Hauptbestandteile der Prüfvorrichtung in Form eines Blockdiagramms. Eine (nicht gezeigte) Probenhalterung erfaßt die zu überprüfende Materialprobe zwischen einem Elektromagneten 12 und einer Belastungs-Meßeinrichtung 14. Wenn das Spulen-Ansteuersignal in Leitung 16 auf Massepotential

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abfällt, fließt ein Strom durch die Spule 18 des Elektromagneten 12 aus der Spulen-Versorgungsc Materialprobe wird eine Kraft ausgeübt.

magneten 12 aus der Spulen-Versorgungsquelle V, und auf die

Eine Krafteinstellschaltung 20 liefert ein elektrisches Ausgangssignal in Leitung 22, welches die auf die Probe auszuübende Kraft anzeigt. Die Krafteinstellschaltung 20 enthält einen Rampensignalgenerator 24 und Regelwiderstände 26, 28. Wenn ein Startschalter 29 betätigt wird, legt der Rampensignalgenerator 24 ein rampenförmiges Ausgangssignal auf Leitung 22, dessen Anstiegsgeschwindigkeit durch die Einstellung des Widerstands 26 bestimmt wird. Das Ausgangssignal in Leitung 22 steigt an, bis ein einstellbarer Maximalpegel erreicht ist, der durch den Widerstand 28 eingestellt wird. Die Belastungs-Meßeinrichtung 14 enthält einen Belastungsmesser 30 und einen Differenzverstärker 32, der von zwei elektrischen Ausgangssignalen in den Leitungen 34 bzw. 36 angesteuert wird. Der Differenzverstärker 32 liefert ein Gleichspannungssignal auf Leitung 38, das zu der Kraft, die von dem Elektromagneten 12 auf die Probe ausgeübt wird, in Beziehung steht. Die Signale in den Leitungen 38 und 22 werden an einem Verknüpfungspunkt 50 addiert und an eine Elektromagnet-Regelschaltung angelegt, die einen Summationsverstärker 42, einen Sägezahnoszillator 44 und eine Pulslängenmodulations-Treiberschaltung 46 enthält. Die Treiberschaltung 46 liefert ein pulslängenmoduliertes Elektromagnet-Ansteuersignal auf Leitung 16, um die durch den Elektromagnet 12 auf die Probe auszuübende Kraft zu steuern.

Die kombinierten Ausgangssignal der Belastungs-Meßeinrichtung 14 und der Krafteinstellschaltung 20 bestimmen den Gleichspannungs-Ausgangspegel des Summationsverstärkers 42, derart, daß dieser Gleichspannungspegel an einem Verknüpfungspunkt 4 dem Ausgangssignal des Oszillators 44 aufgesetzt wird. Die

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Pulslängenmodulator-Treiberschaltung 46 liefert ein auf Masse liegendes Ausgangs-Steuersignal auf Leitung 16 an den Elektromagneten 12 immer dann, wenn das Ausgangsignal der Treiberschaltung 4 6 einen voreingestellten Pegel überschreitet. Die Krafteinstellschaltung 20 bildet also mit der Belastungs-Meßeinrichtung 14 und der Elektromagnet-Steuerschaltung eine Rückkopplungsschleife, die gewährleistet, daß die auf die Probe ausgeübte Kraft gleich derjenigen ist, die durch die Krafteinstellschaltung 20 eingestellt ist.

Eine Anzeigeeinrichtung 50 zum Ablesen der Kraft liefert eine Sichtanzeige für die auf die Probe ausgeübte Kraft. Die Anzeigeeinrichtung 50 kann ein herkömmliches Amperemeter enthalten, das so geeicht ist, daß die auf die Probe ausgeübte Kraft in beliebigen Einheiten, insbesondere N, angezeigt wird. Es kann auch eine digitale Anzeige verwendet werden. Eine Steckverbindung 5 2 ist ebenfalls vorgesehen, um das Ausgangssignal der Belastungs-Meßeinrichtung 14 an einen Streifenschreiber oder eine andere Aufzeichnungsvorrichtung anzuschließen.

Oft sollen verschiedene Werkstoffe einer zerstörenden Prüfung unterzogen werden, indem auf die Probe eine Kraft ausgeübt wird, die so hoch ist, daß die Probe versagt. Bei einem solchen Prüfvorgang soll die maximale, auf die Probe ausgeübte Kraft vor deren Versagen gespeichert werden, so daß der Spitzenwert dieser Kraft genau bestimmt werden kann. Es ist daher eine Spitzenwert-Abtast- und Halteschaltung 54 angeschlossen, um das Ausgangssignal der Belastungs-Meßeinrichtung 14 zu überwachen und beim Erreichen des maximalen Ausgangssignals diesen Wert zu speichern. Wenn ein Schalter 56 in seine Stellung "Spitzenwert" gebracht ist, zeigt die Sichtanzeige die vor dem Versagen ausgeübte Spitzenkraft an. Der Schalter 56 kann auch in eine Stellung "Momentanwert" gebracht werden, wenn die tatsächliche auf die Probe durch die Prüfvorrichtung ausgeübte Kraft während

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- 11 eines PrüfVorgangs überwacht werden soll.

Da eine Prüfvorrichtung der hier beschriebenen Art für die Durchführung einer großen Anzahl von Prüfungen verwendet werden soll, wäre es eine bedeutende zusätzliche Ermüdung, wenn der Benutzer der Vorrichtung die Anzeige 50 bei jedem Testvorgang ständig überwachen müßte, um zu bestimmen, ob die Probe die verlangte Kraft ausgehalten hat. Aus diesem Grunde ist eine einstellbare Mindestpegel-Einstelleinrichtung vorgesehen, um ein Mindestpegel-Signal zu liefern, welches den Kraftpegel angibt, den das Material aushalten muß, um die Prüfung zu bestehen. Eine zweite Schalteinrichtung 60 spricht auf das Ausgangssignal der Belastungs-Meßeinrichtung 14 und auf das Ausgangssignal der Abtasteinrichtung 54 an, um selektiv entweder das Spitzenwertsignal aus der Schaltung 54 auf Leitung 64 zu geben, oder aber das Ausgangssignal der Belastungs-Meßeinrichtung 14 über Leitung 66 an einen Vergleicher 68 anzulegen.

Der Vergleicher 68 wirkt als "Ja/Nein"-Schaltung, durch die entweder eine Diode 70 oder eine Diode 71 beaufschlagt wird, abhängig davon, ob das an den Vergleicher 68 über den Schalter 60 angelegte Signal größer oder kleienr ist als der durch einen Widerstand 69 eingestellte Pegel. Die als Leuchtdioden ausgebildeten Dioden 70, 71 arbeiten also als "bestanden"-AnZeigeeinrichtungen, die eine visuelle Anzeige darüf liefern, ob eine Probe die durch den Widerstand 69 eingestellte Kraft ausgehalten hat.

In Fig. 2 ist die Probenhalterung gezeigt, welche die Materialprobe einspannt. An einem Rahmen 72 sind der Belastungsmesser 30 und der Elektromagnet 12 befestigt. Die Probenhalterung enthält ferner zwei Spannbacken 73. Jede der Spannbacken 73 ist mit zwei Platten 74 versehen, die durch Schrauben

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zusammengespannt werden, um die Materialprobe 78 festzuhalten. Gemäß der Darstellung des Ausführungsbeispiels können mehrere Rillen in den zueinander passenden Oberflächen der Platten 74 günstig sein, um die Probe 78 sicher einzuspannen. Die Spannbacken 73 sind durch Schrauben 80 an dem Belastungsmesser 30 bzw. an dem Elektromagnet 12 befestigt. Wenn der Elektromagnet 12 beaufschlagt wird, zieht er die untere Spannbacke 73 nach unten, wodurch die Probe 78 unter Spannung gesetzt wird.

Innerhalb des Elektromagneten 12 kann eine Federanordnung vorgesehen sein, um das Gewicht der unteren Spannbacke 73 und des Tauchankers des Elektromagneten auszugleichen, derart, daß ohne Erregung des Elektromagneten 12 keine Kraft auf die Probe 78 ausgeübt wird. Die Probenhalterung kann jedoch auch horizontal angeordnet sein, so daß auf die Probe 78 keine Kraft aufgrund des Gewichtes der unteren Spannbacke 73 und den zugehörigen Teilen ausgeübt wird. Das Ausgangssignal des Belastungsmessers 30 wird der Regelschaltung in der beschriebenen Weise zugeführt, wobei diese Schaltung ein Regelsignal erzeugt, das zur Ansteuerung des Elektromagneten 12 auf Leitung 16 gegeben wird. Der jeweilige Aufbau der Probenhalterung kann entsprechend der Art der Probe sehr unterschiedlich sein.

Die aneinandergefügten Fig. 3a und 3b zeigen die Schaltungsanordnung der Prüfvorrichtung im einzelnen. Ein herkömmlicher Belastungsmesser 30 liefert Ausgangssignale auf Leitungen und 36, die abgeglichen sind, wenn auf die Probe die Kraft Null ausgeübt wird. Wenn auf den Belastungsmesser 30 eine Kraft ausgeübt wird, so weichen jedoch die Potentiale in den Leitungen 34 und 36 voneinander ab, wobei die Potentialdifferenz proportional zu der Höhe der auf die Probe ausgeübten Kraft ist. Diese Pegel auf Leitung 34 und 36 werden über Operationsverstärker 82 und 84 an den Differenzverstärker 32 angelegt. Ein Widerstand 86 ermöglicht den Nullpunktab-

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gleich der Verstärker. Der Verstärker 32 liefert ein elektrisches Ausgangssignal auf Leitung 38, das die auf die Probe ausgeübte Kraft anzeigt.

Wenn die Belastungs-Meßbrücke 30 abgeglichen ist, ist an Leitung 38 ein Potential von 7,5 V angelegt. Das Massepotential wird auf 0 V gehalten, während die Masse 92 auf 7,5 V gehalten wird. Wenn auf die Probe eine Kraft ausgeübt wird, fällt das Potential in Leitung 38 proportional von 7,5 V bis 0 V ab. Das Ausgangssignal in Leitung 38 wird über einen Pufferverstärker 94 dem Verknüpfungspunkt 40 zugeführt.

Dem Verknüpfungspunkt 40 wird ferner die in positiver Richtung verlaufende Rampenspannung aus dem Rampensignalgenerator 24 zugeführt. Das Ausgangssignal des Rampensignalgenerators 24 wird auf 0 V gehalten, wenn ein Schalter 29 in seiner abgeschalteten Stellung ist, die in der Zeichnung dargestellt ist. Wenn der Schalter 29 in seine geschlossene Stellung gebracht ist, wodurch die Fußpunktseite des Widerstands 26 auf Masse gelegt wird, sind jedoch die Eingangssignale eines Integrators 96 nicht mehr gleich V_c, d.h. nominell 15V, und daher beginnt der Integrator den Vorgang des Integrierens mit einer Rate, die von der Spannungsdifferenz an seinen Eingängen bestimmt wird. Die Leitung 22 erhält daher ein Rampensignal, das mit einer Rate bzw. Geschwindigkeit ansteigt, die durch Widerstand 26 eingestellt ist. Ein Pufferverstärker 98 und eine Diode 100 bilden eine Klemmschaltung, die verhindert, daß das Ausgangssignal in Leitung 22 die Potentialhöhe überschreitet, die durch Widerstand 28 eingestellt ist, so daß eine Einrichtung zur Begrenzung des zunehmend größer werdenden elektrischen Ausgangssignals in Leitung 22 auf einen einstellbaren Maximalpegel geschaffen ist. Dadurch wird die maximale Kraft eingestellt, die auf die Probe ausgeübt werden kann. Das an den Verknüpfungspunkt 40 angelegte Potential zeigt also die Differenz zwischen

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der Kraft, die auf die Probe ausgeübt werden kann, und der darauf tatsächlich ausgeübten Kraft an. Dieses Fehlersignal wird über den Summationsverstärker 42 an den Verknüpfungspunkt 48 angelegt.

An den Verknüpfungspunkt 4 8 wird ferner das Ausgangssignal des Sägezahnoszillators 44 angelegt. Dieser liefert eine konstante Frequenz in Sägezahnform mit etwa 1 kHz. Die Frequenz des Oszillator-Ausgangssignals ist unkritisch, sollte jedoch so gewählt sein, daß sie 7OO Hz (bzw. 700 kHz) überschreitet. Bei geringeren Frequenzen kann es vorkommen, daß der Elektromagnet 12 auf jeden Zyklus des pulslängenmodulierten Signals in Leitung 16 anspricht und zu einem "Rattereffekt" führt. Das Ausgangssignal des Oszillators 44 wird mit dem Gleichspannungsausgangssignal aus dem Summationsverstärker 42 am Verknüpfungspunkt 48 aufsummiert und mittels Verstärker 102 mit einem konstanten 7,5-V-Pegel verglichen. Wenn das Eingangssignal des Verstärkers 102 aus dem Verknüpfungspunkt 4 8 unter die Schwelle von 7,5V abfällt, so schaltet das Ausgangssignal des Verstärkers einen Transistor 104 durch, wodurch die Spule des Elektromagneten 12 erregt wird. Der Pegel des durch den Summationsverstärker 42 im Verknüpfungspunkt 48 zugeführten Gleichspannungspotentials bestimmt also die Zeitspanne bzw. Periode in jedem Zyklus des Ausgangssignals des Oszillators 44, während der das Sägezahnausgangssignal den Bezugspegel überschreitet. Wenn der Pegel des vom Verstärker 4 2 dem Verknüpfungspunkt 4 8 zugeführten Potentials abnimmt, wird der Transistor 1O4 während entsprechend längerer Perioden in jedem Zyklus des Oszillators 44 durchgeschaltet. Dadurch wird ein pulslängenmoduliertes Signal ausgehend von dem Versorgungspotential V für den Elektromagneten der Spule des Elektromagneten zugeführt, um die von diesem auf die Probe ausgeübte Kraft zu steuern.

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Das Ausgangssignal des Differenzverstärkers 32 wird ferner über einen Pufferverstärker 106 an einen Aufnahmeausgang 52 angelegt. Dieser Ausgang kann dazu verwendet werden, einen Streifenschreiber oder eine andere Aufzeichnungsvorrichtung anzusteuern.

Das Ausgangssignal des Differenzverstärkers 32 wird ferner der Anzeigeeinrichtung 50, die ein Meßgerät 108 enthält, zugeführt, um die auf die Probe ausgeübte Kraft visuell anzuzeigen. Das Meßgerät 108 enthält ein Amperemeter für einen Bereich von 0 - 100 mA, wobei die Widerstände 110 und 112 selektiv über einen Schalter 114 mit dem Meßgerät 108 verbunden werden, um die Auswahl des maximalen Meßbereichs zu ermöglichen.

Die Abtasteinrichtung 54 spricht auf das Ausgangssignal des Differenzverstärkers 32 an, um ein Spitzenwertsignal zu liefern, das den maximalen Ausgangspegel der Belastungs-Meßeinrichtung 14 anzeigt. Der Betrieb der Abtastschaltung 54 wird durch öffnen des Schalters 116 ausgelöst. Gewünschtenfalls kann dieser Schalter mechanisch mit dem Schalter 29 gekoppelt sein, um den Betrieb der Schaltung 54 zu Beginn jedes PrüfVorgangs auszulösen. Der Kondensator 118 wird dann aufgeladen, wenn der Ausgang des Differenzverstärkers 32 unter 7,5 V absinkt. Der Pufferverstärker 120 liefert an den Schalter 56 ein Ausgangssignal, das den Ladungspegel des Kondensators 118 anzeigt. Wenn die auf die Probe ausgeübte Kraft verkleinert werden soll, steigt das Ausgangssignal in Leitung 38 an. Die Diode 122 ist dann jedoch in Sperrrichtung gepolt, so daß die Ladung des Kondensators 118 erhalten bleibt.

Eine einstellbare Mindestpegel-Einstelleinrichtung mit einem Widerstand 69 liefert ein Mindestpegel-Signal, das eine Kraft-

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höhe anzeigt, welche die Probe aushalten muß, um die Prüfung zu bestehen. Der Schalter 60 enthält eine zweite Schalteinrichtung, die auf die Belastungs-Meßeinrichtung 14 und die Abtasteinrichtung 54 anspricht, um selektiv entweder das Spitzenwertsignal oder das Ausgangssignal der Belastungs-Meßeinrichtung auf Leitung 122 zu geben.

Ein Verstärker 124 wirkt als Vergleicher, der auf das Mindest— pegel-Signal am Widerstand 69 und auf das Ausgangssignal der zweiten Schalteinrichtung anspricht, um ein "bestanden"-Anzeigesignal auf Leitung 126 zu geben, wenn der Ausgang der Schalteinrichtung 60 das Mindestpegel-Signal überschreitet. Die Leuchtdioden 70, 71 sprechen auf das "bestanden"-Anzeigesignal aus dem Verstärker 124 an, um eine Sichtanzeige dafür zu liefern, ob die Kurve die geforderte Höhe der Kraft ausgehalten und somit die Prüfung bestanden hat. Durch Einstellung der Schalteinrichtung 60 derart, daß sie die Schaltung 54 mit dem Vergleicher 68 verbindet, kann festgestellt werden, ob die auf eine Probe ausgeübte Kraft den durch Widerstand eingestellten Wert überschritten hat, selbst dann, wenn die Probe.anschließend beim Ausüben einer höheren Kraft versagt hat.

Da der Elektromagnet 12 bei der Prüfung der meisten Werkstoffe nur über einen geringen Axialbereich arbeiten muß, kann eine kostengünstige Axialeinheit mit variablem Luftspalt verwendet werden. Ein besonders geeigneter Antrieb ist z.B. der in der US-PS 3 264 530 beschriebene Elektromagnet, bei dem die rotierenden Kugeln 44 entfernt sind, um von einer Drehbewegung zu einer Axialbewegung zu gelangen. Wenn .ein längerer Hub erforderlich ist, kann ein Elektromagnet der in der US-PS 3 900 822 beschriebenen Art verwendet werden.

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Die erfindungsgeraäße Vorrichtung kann sowohl zur Durchführung von Druckprüfungen als auch von Spannungsprüfungen von Proben verwendet werden. Um auf eine Probe eine Druckkraft auszuüben, ist der Aufbau der Probenhalterung einschließlich der die Probe haltenden Spannbacken zu ändern. Ferner ist es erforderlich, daß der in Fig. 2 gezeigte Elektromagnet 12 auf die Probe eine aufwärts gerichtete Kraft ausübt.

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Claims

Dipl.-Ing. Dipl.-Chem. Dipl.-Ing. E. Prinz - Dr. G. Hauser - G. Leiser Ernsbergerstrasse 19 8 München 60 LEDEX, INC. 2. April 1980 Scholz Drive Vandalia, Ohio 45377 / V.St.A. Unser Zeichen: L 11 20 PATENTANSPRÜCHE

1.(Prüfvorrichtung zum Ausüben einer Kraft auf eine Mate-

rialprobe, mit einer ersten Probenhalterung zum Erfassen der Probe, einem wirkungsmäßig an die Probenhalterung angekoppelten Elektromagnet zum Ausüben einer Kraft auf die Probe ansprechend auf ein Steuersignal für den Elektromagnet/ dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung ferner enthält:

- eine an der Probenhalterung befestigte Belastungsmeßeinrichtung/ die ein elektrisches, die auf die Probe ausgeübte Kraft anzeigendes Ausgangssignal liefert;

- eine Krafteinstellschaltung, die ein elektrisches Ausgangssignal liefert, welches die vorbestimmte, auf die Probe auszuübende Kraft angibt; und

- eine Elektromagnet-Steuerschaltung, die auf das Ausgangssignal der Belastungs-Meßeinrichtung und das Ausgangssignal der Krafteinstellschaltung anspricht, zum Anlegen eines Pulslängen-Steuersignals an die Spule des Elektromagneten, wodurch auf die Probe eine vorbestimmte Kraft ausgeübt werden kann.

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2. Prüfvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Krafteinstellschaltung eine Einrichtung zum Liefern eines elektrischen Ausgangssignals zunehmender Größe und eine Einrichtung zur Einstellung der Zunahmerate des elektrischen Ausgangssignals zunehmender Größe umfaßt.

3. Prüfvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet/ daß die Krafteinstellschaltung eine Einrichtung zur Begrenzung des elektrischen Ausgangssignals ansteigender Größe auf einen einstellbaren Maximalpegel enthält, wodurch die auf die Probe auszuübende maximale Kraft einstellbar ist.

4. Prüfvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anzeigeeinrichtung vorgesehen ist, die auf die Belastungs-Meßeinrichtung anspricht und eine Sichtanzeige der auf die Probe ausgeübten Kraft liefert.

5. Prüfvorrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch:

- eine auf die Belastungs-Meßeinrichtung ansprechende Abtasteinrichtung zur überwachung des Ausgangssignals der Belastungs-Meßeinrichtung und zur Abgabe eines Spitzenwertsignals, welches das maximale Ausgangssignal der Belastungseinrichtung anzeigt; und

- eine Schalteinrichtung zum selektiven Verbinden der Abtasteinrichtung mit der Anzeigeeinrichtung, wodurch der auf die Probe ausgeübte Kraft-Spitzenwert bestimmt und angezeigt werden kann.

6. Prüfvorrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch:

- eine einstellbare Mindestpegel-Einstelleinrichtung zur Abgabe eines Mindestpegel-Signals, welches einen Kraftwert

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angibt, dem die Probe widerstehen muß/ um die Prüfung erfolgreich zu bestehen;

- eine zweite Schalteinrichtung, welche auf die Belastungs-Meßeinrichtung und auf die Abtasteinrichtung anspricht, zum selektiven Abgeben des Spitzenwertsignals bzw. des Ausgangssignals der Belastungs-Meßeinrichtung an den Ausgang der zweiten Schalteinrichtung;

- einen auf das Mindestpegel-Signal und auf das Ausgangssignal der zweiten Schalteinrichtung ansprechenden Vergleicher, der ein "bestanden"-Anzeigesignal liefert, wenn das Ausgangssignal der zweiten Schalteinrichtung das Mindestpegel-Signal überschreitet; und

- eine "bestanden"-Anzeigeeinrichtung_f die auf das "bestanden" -Anzeigesignal anspricht und eine Sichtanzeige liefert, die angibt, ob die Probe die Prüfung bestanden hat.

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