DE102005036927A1

DE102005036927A1 - Vorrichtung zur Messung der geometrischen Veränderung eines Objektes, Zugprüfmaschine und Verwendung der Vorrichtung

Info

Publication number: DE102005036927A1
Application number: DE200510036927
Authority: DE
Inventors: Roland Dr. Hennig
Original assignee: Technische Universitaet Darmstadt
Current assignee: Technische Universitaet Darmstadt
Priority date: 2005-08-05
Filing date: 2005-08-05
Publication date: 2007-02-08
Also published as: WO2007016898A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Messung der geometrischen Veränderung eines Objektes, insbesondere einer Werkstoffprobe, umfassend zumindest ein in zumindest einem ersten Verformungsbereich verformbares erstes Verformungselement mit zumindest einem ersten Arm und zumindest einem zweiten Arm, wobei der erste Arm und der zweite Arm des ersten Verformungselementes jeweils zumindest bereichsweise form- und/oder kraftschlüssig mit dem Objekt verbindbar sind und der erste und der zweite Arm des ersten Verformungselementes zumindest indirekt über den ersten Verformungsbereich miteinander in Wirkverbindung stehen, wobei eine Verformung des ersten Verformungsbereiches mittels zumindest eines ersen Meßsensors aufnehmbar ist, und eine Verformung eines zweiten Verformungsbereiches eines zweiten Verformungselementes mittels zumindest eines zweiten Meßsensors aufnehmbar ist, und das erste und das zweite Verformungselement zumindest indirekt form- und/oder kraftschlüssig miteinander verbindbar sind, umfaßt; sowie eine Zugprüfmaschine und eine Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Messung der geometrischen Veränderung eines Objektes, insbesondere einer Werkstoffprobe, umfassend zumindest ein in zumindest einem ersten Verformungsbereich verformbares erstes Verformungselement mit zumindest einem ersten Arm und zumindest einem zweiten Arm, wobei der erste Arm und der zweite Arm des ersten Verformungselementes jeweils zumindest bereichsweise form- und/oder kraftschlüssig mit dem Objekt verbindbar sind und der erste und der zweite Arm des ersten Verformungselementes zumindest indirekt über den ersten Verformungsbereich miteinander in Wirkverbindung stehen, wobei eine Verformung des ersten Verformungsbereiches mittels zumindest eines ersten Meßsensors aufnehmbar ist.

Aus der DE 670 603 ist ein Meßgerät mit einem Federbügel und mit einem Spiegelgerät zur mechanisch-optischen Messung von Formänderungen, Kräften und Momenten bekannt. Bei diesem Meßgerät wird der Federbügel verformt, und mittels eines an freien Enden des Federbügels aufliegenden Spiegels werden Lichtstrahlen reflektiert, wobei durch den Grad der Ablenkung der Lichtstrahlen die Stärke der auf den Bügel wirkenden Kraft bestimmt wird. Eine Messung einer Verformung einer Probe ist der DE 670 603 nicht zu entnehmen.

Die DE 441 141 offenbart ein Meßgerät zur Bestimmung der Formänderungsgeschwindigkeit an Zerreißstäben mit einer regelbaren Übersetzung. Das Meßgerät wird an einen zu untersuchenden Probenstab angeklemmt, wobei Klemmen an einem Ende angeordnet sind und über einen beweglichen Hebel, der an einem zweiten Ende des Meßgeräts angeordnet ist, ein Stößel einer Meßuhr, die ebenfalls an dem Meßgerät befestigt ist, bewegt wird. Nachteilig bei diesem Meßgerät ist, daß nur die Verformung des Probeteils entlang einer Raumrichtung gemessen werden kann.

Ferner offenbart die WO 2004/027365 A1 eine gattungsgemäße Vorrichtung zum Messen einer torsionalen Verformung. Die Vorrichtung weist zwei Clipabschnitte auf, die durch einen Brückenabschnitt miteinander verbunden sind. Die Clipabschnitte weisen jeweils zwei Beine auf, die an ihren freien Enden jeweils mit Vorsprüngen in Nuten in einer Probe eingreifen können. In dem Brückenabschnitt ist ein Sensor, insbesondere ein Sensor für akustische Oberflächenwellen, angeordnet, um den Grad einer Torsion zu messen.

Auch das Meßgerät der WO 2004/027365 A1 weist den Nachteil auf, daß nicht zeitgleich verschiedene Parameter, wie beispielsweise eine Längendehnung und eine Querdehnung, von Zugproben gemessen werden kann.

Es besteht zwar die Möglichkeit, bekannte Meßgeräte, die zur Messung einer Verformung einer Probe jeweils in eine Raumrichtung dienen, zu kombinieren und derartige Kombinationen erlauben auch eine Messung von verschiedenen Parametern in verschiedenen Raumrichtungen, sie sind jedoch kompliziert aufgebaut, nicht einfach handhabbar, schwer skalierbar und teuer. Dabei werden Einzelsensoren bzw. Einzelmeßgeräte an voneinander beabstandeten Stellen einer Probe angebracht. Aufgrund dieser Beabstandung werden auch unterschiedliche Dehnungen gemessen, was zu Fehlern insbesondere bei einer Bestimmung der Anisotropie einer Probe führt. Ferner werden die Einzelsensoren bzw. -meßgeräte mit zusätzlichen Vorrichtungen wie Federn oder Gummis an den Proben befestigt oder an einer Maschine aufgehängt. Schwere Meßgeräte fallen daher bei einem Riß einer Probe ab oder müssen vor dem Riß abgenommen werden, was den Meßbereich einschränkt.

Insbesondere bei Stahl- und Aluminiumherstellern sowie auch Universitäten und Hochschulen besteht daher ein Bedarf an einer einfach handhabbaren, preiswerten und leicht skalierbaren Vorrichtung zur Messung der Geometrieveränderung eines Objektes, die insbesondere eine verläßliche Bestimmung der Anisotropie von Werkstoffproben und eine Messung auch bis hin zum Reißen einer Probe ermöglicht.

Folglich ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die gattungsgemäße Vorrichtung derart weiterzuentwickeln, daß sie die Nachteile des Stands der Technik überwindet, insbesondere eine Vorrichtung zu liefern, die zeit- und im wesentlichen ortsgleich eine Werkstoffprobe in mehrere Raumrichtungen messen kann. Zudem soll das Meßgerät einfach aufgebaut und kostengünstig herstellbar sein.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß den gattungsgemäßen Merkmalen die Merkmale hinzugefügt werden, daß die Vorrichtung zumindest ein in zumindest einem zweiten Verformungsbereich verformbares zweites Verformungselement mit zumindest einem ersten Arm und zumindest einem zweiten Arm umfaßt, wobei der erste Arm und der zweite Arm des zweiten Verformungselementes, jeweils zumindest bereichsweise form- und/oder kraftschlüssig mit dem Objekt verbindbar sind und der erste und der zweite Arm des zweiten Verformungselementes zumindest indirekt über den zweiten Verformungsbereich miteinander in Wirkverbindung stehen, wobei eine Verformung des zweiten Verformungsbereiches mittels zumindest eines zweiten Meßsensors aufnehmbar ist, und das erste und das zweite Verformungselement zumindest indirekt form- und/oder kraftschlüssig miteinander verbindbar sind.

In einer zweiten alternativen Ausführungsform wird die Aufgabe gelöst durch eine Vorrichtung zur Messung der geometrischen Veränderung eines Objektes, insbesondere einer Werkstoffprobe,umfassend zumindest ein in zumindest zwei ersten Verformungsbereichen verformbares erstes Verformungselement mit zumindest einem ersten Arm und zumindest einem zweiten Arm, wobei der erste Arm und der zweite Arm des ersten Verformungselementes jeweils zumindest bereichsweise form- und/oder kraftschlüssig mit dem Objekt verbindbar sind und der erste und der zweite Arm des ersten Verformungselementes zumindest indirekt über die ersten Verformungsbereiche miteinander in Wirkverbindung stehen, wobei eine Verformung der ersten Verformungsbereiche mittels zumindest zweier erster Meßsensoren aufnehmbar ist.

Bei dieser Vorrichtung kann ferner zumindest ein in zumindest einem zweiten Verformungsbereich verformbares zweites Verformungselement mit zumindest einem ersten Arm und zumindest einem zweiten Arm vorgesehen sein, wobei der erste Arm und der zweite Arm des zweiten Verformungselementes jeweils zumindest bereichsweise form- und/oder kraftschlüssig mit dem Objekt verbindbar sind und der erste und der zweite Arm des zweiten Verformungselementes zumindest indirekt über den zweiten Verformungsbereich miteinander in Wirkverbindung stehen, wobei eine Verformung des zweiten Verformungsbereiches mittels zumindest eines zweiten Meßsensors aufnehmbar ist, und das erste und das zweite Verformungselement zumindest indirekt form- und/oder kraftschlüssig miteinander verbindbar sind.

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung kann ferner zumindest ein in zumindest einem dritten Verformungsbereich verformbares drittes Verformungselement mit zumindest einem ersten Arm und zumindest einem zweiten Arm aufweisen, wobei der erste Arm und der zweite Arm des dritten Verformungselementes jeweils zumindest bereichsweise form- und/oder kraftschlüssig mit dem Objekt verbindbar sind und der erste und der zweite Arm des dritten Verformungselementes zumindest indirekt über den dritten Verformungsbereich miteinander in Wirkverbindung stehen, wobei eine Verformung des dritten Verformungsbereiches mittels zumindest eines dritten Meßsensors aufnehmbar ist und das dritte Verformungselement zumindest indirekt form- und/oder kraftschlüssig mit dem ersten und/oder dem zweiten Verformungselement verbindbar ist.

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung kann dadurch gekennzeichnet sein, daß mittels des zumindest einen ersten Meßsensors eine geometrische Veränderung des Objektes in eine erste Raumrichtung, mittels des zumindest einen zweiten Meßsensors eine geometrische Veränderung des Objekts in eine zweite Raumrichtung und/oder mittels des zumindest einen dritten Meßsensors eine geometrische Veränderung des Objekts in eine dritte Raumrichtung meßbar ist, wobei vorzugsweise die erste Raumrichtung, die zweite Raumrichtung und die dritte Raumrichtung jeweils unterschiedlich voneinander sind, vorzugsweise die erste Raumrichtung senkrecht zu der zweiten Raumrichtung, die erste Raumrichtung senkrecht zu der dritten Raumrichtung und/oder die zweite Raumrichtung senkrecht zur dritten Raumrichtung verläuft.

Dabei kann vorzugsweise vorgesehen sein, daß mittels des zumindest einen ersten Meßsensors eine Längenänderung des Objektes in Richtung einer das Objekt verformenden Zugkraft und/oder mittels des zumindest einen zweiten Meßsensors und/oder des zumindest einen drit ten Meßsensors eine senkrecht zu der Längenänderung erfolgende Breitenänderung und/oder Dickenänderung des Objekts meßbar ist.

Ferner kann eine erfindungsgemäße Vorrichtung eine Vielzahl von ersten, von zweiten und/oder von dritten Verformungselementen, umfassen.

Ferner kann eine erfindungsgemäße Vorrichtung ein erstes Verformungselement und zwei zweite oder zwei dritte Verformungselemente aufweisen, wobei insbesondere ein erster Arm des ersten Verformungselementes mit dem ersten zweiten oder dem ersten dritten Verformungselement und ein zweiter Arm des ersten Verformungselementes mit dem zweiten zweiten oder dem zweiten dritten Verformungselement verbindbar ist, umfassen.

Bei dieser Ausführungsform ist insbesondere vorgesehen, daß die Vorrichtung ein zweites Verformungselement und zwei erste oder zwei dritte Verformungselemente aufweist, wobei insbesondere ein erster Arm des zweiten Verformungselementes mit dem ersten ersten oder dem ersten dritten Verformungselement und ein zweiter Arm des zweiten Verformungselementes mit dem zweiten ersten oder dem zweiten dritten Verformungselement verbindbar ist.

Alternativ kann dazu vorgesehen sein, daß die Vorrichtung ein erstes, ein zweites und ein drittes Verformungselement aufweist, wobei vorzugsweise der erste Arm des zweiten Verformungselements mit dem ersten oder zweiten Arm des ersten oder dritten Verformungselementes und der zweite Arm des zweiten Verformungselementes mit dem zweiten oder dem ersten Arm des ersten oder dritten Verformungselementes verbindbar ist.

Mit der Erfindung wird weiter vorgeschlagen, daß zumindest ein in zumindest einem vierten Verformungsbereich verformbares viertes Verformungselement mit zumindest einem ersten Arm und zumindest einem zweiten Arm, wobei der erste Arm und der zweite Arm des vierten Verformungselementes jeweils zumindest bereichsweise form- und/oder kraftschlüssig mit dem Objekt verbindbar sind und der erste und der zweite Arm des vierten Verformungsele mentes zumindest indirekt über den vierten Verformungsbereich miteinander in Wirkverbindung stehen, wobei eine Verformung des vierten Verformungsbereiches mittels zumindest eines vierten Meßsensors aufnehmbar ist und das vierte Verformungselement zumindest indirekt form- und/oder kraftschlüssig mit dem ersten, dem zweiten und/oder dem dritten Verformungselement verbindbar ist, vorhanden ist.

Auch kann eine Vorrichtung nach der Erfindung dadurch gekennzeichnet sein, daß mittels des zumindest einen vierten Meßsensors eine geometrische Veränderung des Objektes in eine vierte Raumrichtung meßbar ist, wobei die vierte Raumrichtung unterschiedlich von der ersten Raumrichtung, der zweiten Raumrichtung und/oder der dritten Raumrichtung des Objektes ist.

Dabei kann eine Vielzahl von vierten Verformungselementen vorgesehen sein, wobei mittels der vierten Meßsensoren der jeweiligen vierten Verformungselemente Veränderungen des Objektes in jeweils unterschiedliche vierte Raumrichtungen meßbar sind.

Dabei wird mit der Erfindung vorgeschlagen, daß das zumindest eine erste, das zumindest eine zweite, das zumindest eine dritte und/oder das zumindest eine vierte Verformungselement lösbar, insbesondere mittels einer Clip-, einer Steck- und/oder einer Schraubverbindung, miteinander verbindbar sind.

Auch wird mit der Erfindung vorgeschlagen, daß mittels des zumindest einen ersten Meßsensors des zumindest einen zweiten Meßsensors, des zumindest einen dritten Meßsensors und/oder des zumindest einen vierten Meßsensors eine Torsionsverformung und/oder eine Biegeverformung des zumindest einen ersten, des zumindest einen zweiten, des zumindest einen dritten bzw. des zumindest einen vierten Verformungsbereiches aufnehmbar ist.

Bei dieser Ausführungsform ist bevorzugt, daß mittels zumindest zweier erster Meßsensoren Torsionsverformungen zumindest zweier erster Verformungsbereiche aufnehmbar sind, insbesondere zur Messung einer Biegeverformung des Objektes.

Bei dieser Ausführungsform ist bevorzugt, daß eine Biegeverformung des ersten, des zweiten, des dritten und/oder des vierten Verformungsbereiches durch eine Verbiegung aus der jeweiligen ersten, zweiten, dritten bzw. vierten Raumrichtung heraus erfolgt und/oder eine Torsionsverformung des ersten, des zweiten, des dritten und/oder des vierten Verformungsbereiches durch eine Verschränkung entlang der jeweiligen ersten, zweiten, dritten bzw. vierten Raumrichtung erfolgt.

Alternativ kann vorgesehen sein, daß die erfindungsgemäße Vorrichtung eine Vielzahl von ersten, von zweiten, von dritten und/oder von vierten Verformungsbereichen aufweist.

Ferner kann eine Vorrichtung gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet sein, daß zumindest ein erster und/oder zumindest ein zweiter Arm zumindest eines ersten Verformungselementes und ein erster und/oder ein zweiter Arm zumindest eines weiteren ersten Verformungselementes, eines zweiten Verformungselementes, eines dritten Verformungselementes und/oder eines vierten Verformungselementes, zumindest ein erster und/oder zumindest ein zweiter Arm zumindest eines zweiten Verformungselementes und ein erster und/oder ein zweiter Arm zumindest eines weiteren zweiten Verformungselementes, eines dritten Verformungselementes und/oder eines vierten Verformungselementes, zumindest ein erster und/oder zumindest ein zweiter Arm zumindest eines dritten Verformungselementes und ein erster und/oder ein zweiter Arm zumindest eines weiteren dritten Verformungselementes und/oder eines vierten Verformungselementes, und/oder zumindest ein erster und/oder ein zweiter Arm zumindest eines vierten Verformungselementes und ein erster und/oder zweiter Arm eines weiteren vierten Verformungselementes form- und/oder kraftschlüssig miteinander verbindbar sind oder in Einem, vorzugsweise einstückig, ausgeführt sind.

Auch ist möglich, daß zumindest ein erster Arm und/oder ein zweiter Arm zumindest eines ersten Verformungselementes und zumindest ein erster Verformungsbereich, zumindest ein erster Arm und/oder ein zweiter Arm zumindest eines zweiten Verformungselementes und zumindest ein zweiter Verformungsbereich, zumindest ein erster Arm und/oder ein zweiter Arm zumindest eines dritten Verformungselementes und zumindest ein dritter Verformungsbereich und/oder zumindest ein erster Arm und/oder ein zweiter Arm zumindest eines vierten Verformungselementes und zumindest ein vierter Verformungsbereich, form- und/oder kraftschlüssig miteinander verbindbar sind oder in Einem, vorzugsweise einstückig, ausgeführt sind.

Ferner wird mit der Erfindung vorgeschlagen, daß zumindest ein erstes Verformungselement und zumindest ein weiteres erstes, zumindest ein zweites, zumindest ein drittes und/oder zumindest ein viertes Verformungselement, zumindest ein zweites Verformungselement und zumindest ein weiteres zweites, zumindest ein drittes und/oder zumindest ein viertes Verformungselement, zumindest ein drittes Verformungselement und zumindest ein weiteres drittes und/oder zumindest ein viertes Verformungselement und/oder zumindest ein viertes Verformungselement und zumindest ein weiteres viertes Verformungselement, vorzugsweise alle ersten, zweiten, dritten und/oder vierten Verformungselemente, in Einem, vorzugsweise einstückig, ausgeformt sind.

Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, daß zumindest ein erster Arm und/oder zumindest eine zweiter Arm zumindest eines ersten, zumindest eines zweiten, zumindest eines dritten und/oder zumindest eines vierten Verformungselementes mittels einer zwischen dem zumindest einen ersten und dem zumindest einen zweiten Arm erzeugten Klemmkraft form- und/oder kraftschlüssig mit dem Objekt verbindbar ist bzw. sind.

Bevorzugt ist ferner, daß zumindest ein erster Arm und/oder zumindest eine zweiter Arm zumindest eines ersten, zumindest eines zweiten, zumindest eines dritten und/oder zumindest eines vierten Verformungselementes mittels einer zwischen zumindest einem ersten und zu mindest einem zweiten Arm eines mit dem zumindest einen ersten, dem zumindest einen zweiten, dem zumindest einen dritten und/oder dem zumindest einen vierten Verformungselement zumindest indirekt in Wirkverbindung stehendem zumindest einem weiteren ersten, zweiten, dritten und/oder vierten Verformungselement erzeugten Klemmkraft form- und/oder kraftschlüssig mit dem Objekt verbindbar ist, wobei vorzugsweise der erste und/oder der zweite Arm des die Klemmkraft erzeugenden ersten, zweiten, dritten oder vierten Verformungselementes durch die Klemmkraft mit dem Objekt form- und/oder kraftschlüssig verbindbar ist.

Bei den beiden vorgenannten Alternativen wird mit der Erfindung vorgeschlagen, daß die Klemmkraft mittels einer Verformung des die Klemmkraft erzeugenden ersten, zweiten, dritten oder vierten Verformungselementes, insbesondere mittels einer Auslenkung des ersten Armes und/oder des zweiten Armes des die Klemmkraft erzeugenden Verformungselementes aus einer Ruheposition erzeugbar ist.

Auch kann vorgesehen sein, daß zumindest ein erstes, zumindest ein zweites, zumindest ein drittes und/oder zumindest ein viertes Verformungselement, vorzugsweise in einem Kontaktbereich des jeweiligen ersten und zweiten Armes mit dem Objekt, zumindest eine Anschlagvorrichtung, insbesondere zur Ausrichtung des ersten, zweiten, dritten und/oder vierten Verformungselementes aufweist.

Mit der Erfindung wird auch vorgeschlagen, daß an zumindest einem ersten, zumindest einem zweiten, zumindest einem dritten und/oder zumindest einem vierten Verformungselement, zumindest eine Distanzhaltevorrichtung, insbesondere zur Festlegung eines vordefinierten Abstandes zwischen zumindest einem ersten und zumindest einem zweiten Arm des ersten, zweiten, dritten und/oder vierten Verformungselementes, vorzugsweise in einer Ruheposition, anordbar ist.

Dabei ist bevorzugt, daß die Distanzhaltevorrichtung, vorzugsweise lösbar, mit dem zumindest einen ersten und/oder dem zumindest einen zweiten Arm verbindbar ist oder einstückig mit dem zumindest einen ersten Arm oder dem zumindest einen zweiten Arm ausgebildet ist.

Bevorzugt ist ferner, daß zumindest ein erster, zumindest ein zweiter, zumindest ein dritter und/oder zumindest ein vierter Verformungsbereich eine andere, vorzugsweise größere, Elastizität als zumindest ein erster und/oder zumindest ein zweiter Arm des jeweiligen ersten, zweiten, dritten und/oder vierten Verformungselementes aufweist.

Ferner kann eine erfindungsgemäße Vorrichtung dadurch gekennzeichnet sein, daß zumindest ein erster oder zumindest ein zweiter Arm zumindest eines ersten, zumindest eines zweiten, zumindest eines dritten und/oder zumindest eines vierten Verformungselementes, zumindest ein erster, zumindest ein zweiter, zumindest ein dritter und/oder zumindest ein vierter Verformungsbereich zumindest bereichsweise zumindest ein, insbesondere flaches, Blech, zumindest eine Stange mit Kreisringquerschnitt, zumindest eine Stange mit Vollringquerschnitt und/oder zumindest eine Stange mit einem viereckigen, insbesondere quadratischen, Querschnitt umfaßt.

Bei dieser Ausführungsform ist bevorzugt, daß zumindest ein erstes, zumindest ein zweites, zumindest ein drittes und/oder zumindest ein viertes Verformungselement zumindest bereichsweise ein flaches Blech umfaßt, wobei das zumindest eine erste, das zumindest eine zweite, das zumindest eine dritte, und/oder das zumindest eine vierte Verformungselement relativ zueinander verschränkt sind und/oder eine Verschränkung formen.

Bei den beiden vorgenannten Alternativen wird mit der Erfindung vorgeschlagen, daß zumindest ein erstes, zumindest ein zweites, zumindest ein drittes und/oder zumindest ein viertes Verformungselement zumindest bereichsweise zumindest eine Stange, insbesondere mit einem Kreisringquerschnitt oder einem Vollringquerschnitt umfaßt, wobei die Stange vorzugs weise zumindest in zumindest einem ersten, zumindest einem zweiten, zumindest einem dritten und/oder zumindest einem vierten Verformungsbereich einen zumindest bereichsweise abgeflachten Querschnitt aufweist.

Ferner wird mit der Erfindung vorgeschlagen, daß zumindest ein erstes, zumindest ein zweites, zumindest ein drittes und/oder zumindest ein viertes Verformungselement zumindest einen Verformungsbereich mit einem zumindest bereichsweise wendelförmigen und/oder ziehharmonikaförmigenVerlauf umfaßt.

Auch wird bevorzugt, daß zumindest ein erster, zumindest ein zweiter, zumindest ein dritter und/oder zumindest ein vierter Meßsensor zumindest ein, vorzugsweise zumindest zwei, Sensorelement(e) mit variablem elektrischem Widerstand, vorzugsweise in Form zumindest eines, vorzugsweise zumindest zwei, Dehnungsmeßstreifen(s) (DMS), umfaßt.

Schließlich sieht die Erfindung vor, daß insbesondere zur Kompensation unerwünschter Störsignale, wie Temperaturschwankungen, des bzw. der Sensorelemente(s), zumindest ein Sensorelement mit einer Wheatstonschen Viertelbrückenschaltung, zumindest zwei Sensorelemente mit einer Wheatstonschen Halbbrückenschaltung, und/oder zumindest vier Sensorelemente mit einer Wheatstonschen Vollbrückenschaltung verbindbar ist bzw. sind.

Ferner liefert die Erfindung eine Prüfmaschine umfassend eine erfindungsgemäße Vorrichtung sowie die Verwendung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Messung zumindest einer Kenngröße eines Objektes, wie einer Werkstoffprobe, vorzugsweise einer Blechzugprobe, insbesondere zumindest einer Anisotropie, zumindest eines Elastizitätsmoduls, zumindest eines Schubmoduls und/oder zumindest einer Querkontraktionszahl, wobei vorzugsweise geometrische Veränderungen der Werkstoffprobe in zumindest zwei Raumrichtungen im wesentlichen orts- und/oder zeitgleich gemessen werden.

Der Erfindung liegt somit die überraschende Erkenntnis zugrunde, daß durch die Kombination von zumindest zwei Verformungselementen, die jeweils einen ersten und zweiten Arm aufweisen, die über zumindest einen Verformungsbereich miteinander verbunden sind bzw. die Verwendung eines Verformungselementes, das zumindest zwei erste Verformungsbereiche aufweist, deren Verformung durch zumindest zwei Meßsensoren aufnehmbar ist, über das erste Verformungselement eine Änderung der Geometrie eines zu messenden Objekts, wie einer Materialprobe bei einer Zugprüfung, z.B. einer Blechzugprobe, in eine erste Raumrichtung des Objektes gemessen werden kann, während gleichzeitig über das zweite Verformungselement die Änderung der Geometrie des Objektes in eine zweite Raumrichtung, die ungleich der ersten Raumrichtung sein kann, gemessen werden kann, bzw. über den ersten ersten Verformungsbereich eine Änderung der Geometrie des Objektes in eine erste Raumrichtung und über den zweiten ersten Verformungsbereich eine Änderung der Geometrie des Objekts in eine zweite Raumrichtung gemessen werden kann, was beispielsweise zur Bestimmung der Anisotropie oder der Querkontraktionszahl des Objekts vorteilhaft ist, da so die Anisotropie, beispielsweise einer Blechzugprobe, direkt aus den gemessenen Werten bestimmt werden kann.

Nämlich über die Bewegung des zumindest einen ersten Arms eines Verformungselements relativ zu dem zumindest einen zweiten Arm desselben Verformungselements wird auch der zumindest eine Verformungsbereich bzw. die beiden Verformungsbereiche verformt, was der bzw. die an diesem zumindest einen Verformungsbereich des Verformungselements angeordnete(n) Sensor(en), insbesondere in Form von Dehnungsmeßstreifen, auf einfache Art und Weise messen kann.

Durch eine solche Kombination von zumindest einem ersten Verformungselement und zumindest einem zweiten Verformungselement bzw. einem ersten Verformungselement mit zumindest zwei Verformungsbereichen wird ferner eine kompakte Bauform erreicht.

Diese kompakte Bauform erlaubt es, daß die Änderungen der Geometrie bezüglich der einzelnen Raumrichtungen in einem örtlich sehr begrenzten Probenbereich bestimmt werden können. Zudem ist die Vorrichtung einfach herstellbar, insbesondere, wenn einzelne Elemente der Vorrichtung, wie das zumindest eine erste Verformungselement und das zumindest eine zweite Verformungselement, einstückig ausgeführt sind. Sind dagegen einzelne Elemente der Vorrichtung, wie das erste und zweite Verformungselement, lösbar miteinander verbunden, so ergibt sich der Vorteil eines modularen Aufbaus der Vorrichtung, so daß die erfindungsgemäße Vorrichtung einfach an die jeweiligen Messgegebenheiten, insbesondere die Abmessungen des zu messenden Objekts in die jeweiligen Raumrichtungen oder die auf das zu messende Objekt auszuübende Klemmkraft anpaßbar ist. Dies bedeutet, daß die erfindungsgemäße Vorrichtung nach Art eines Baukastens aufgebaut werden kann. Zur Anpassung an die jeweilige Beschaffenheit des zu messenden Objekts können für die einzelnen Messungen verschiedene Eigenschaften, wie verschiedene Elastizitäten, verschiedene Abmessungen, verschiedene Klemmflächengeometrien oder verschiedene Meßsensoren aufweisende Einzelelemente zu der endgültigen Meßvorrichtung kombiniert werden. Insbesondere können beispielsweise die Verformungsbereiche verschiedener miteinander kombinierbarer Verformungselemente unterschiedliche geometrische, an die jeweilige Meßaufgabe angepaßte Abmessungen aufweisen. Beispielsweise können die Verformungsbereiche so ausgebildet sein, daß die Arme der jeweiligen Verformungselemente Abstände von 10 mm, 12 mm, 15 mm, 20 mm, insbesondere für die Durchführung einer Breitenänderungsmessung an einem zu messenden Objekt, oder beispielsweise 20 mm, 30 mm, 50 mm, 80 mm, 100 mm, insbesondere zur Durchführung einer Längenänderungsmessung an einem zu messenden Objekt, in einer Ruheposition aufweisen. Des weiteren können verschiedene miteinander kombinierbare Verformungselemente vorgehalten werden, deren Abmessungen der Arme an eine zu erwartende Formänderung während einer Messung angepaßt sind.

Eine solche Vorrichtung weist insbesondere den Vorteil auf, daß sie die Messung einer Verformung eines Objektes in eine erste Raumrichtung, wie eine Längsrichtung zur Bestimmung einer Längenänderung, und gleichzeitig in eine zweite Raumrichtung vorteilhafterweise senkrecht zu der ersten Raumrichtung, wie eine Breitenrichtung zur Bestimmung einer Breitenän derung, ermöglicht. Zudem ist über die Verbindung des ersten Verformungselements mit dem zumindest zweiten Verformungselement bzw. der Anordnung zweier Verformungsbereiche in einem Verformungselement gewährleistet, daß die Messungen in die erste Raumrichtung und in die zweite Raumrichtung im wesentlichen ortsgleich und zeitgleich stattfinden können. Z.B. können an einer Probe, wie einer Blechzugprobe, gleichzeitige Längen-, Breiten- und Dickenänderungen erfaßt werden. Die aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen messen dagegen an unterschiedlichen Stellen einer Probe, unterstellen aber beispielsweise für die Bestimmung der Anisotropie Ortsgleichheit der Messungen, so daß die erfindungsgemäße Vorrichtung eine im Vergleich zu diesen bekannten Meßvorrichtungen präzisere Bestimmung von Kenngrößen des zu messenden Objekts erlaubt. Dabei wird bevorzugt, daß das erste Verformungselement und das zweite Verformungselement jeweils an ihren Armen miteinander verbunden sind. So wird erreicht, daß jeweils ein Arm des ersten Verformungselementes und ein Arm des zweiten Verformungselementes an einem gemeinsamen Punkt mit dem zu messenden Objekt verbunden sind, wodurch die ortsnahe Messung der Geometrieveränderungen in die unterschiedlichen Raumrichtungen an diesem gemeinsamen Verbindungspunkt mit dem zu messenden Objekt ermöglicht wird.

Zudem kann das Meßgerät, wenn es einstückig ausgeführt ist, sehr kompakt und einfach hergestellt werden und ist für die verschiedensten Meßbereiche anpaßbar, insbesondere skalierbar, so daß es vorzugsweise als Standardgerät für Standardmessungen für verschiedene Größenverhältnisse eichbar ist.

Auch besteht ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung darin, daß bei der Vorrichtung auf den Einsatz zusätzlicher Verbindungselemente zur Befestigung der Vorrichtung an einem Objekt verzichtet werden kann, wenn die durch eine Verformung des Verformungselementes aufgebaute Kraft zum Anklemmen der Vorrichtung an dem Objekt verwendet wird, also eine Vorspannung in dem jeweiligen Verformungselement zum Aubau einer Klemmkraft erzeugt wird. Somit kann die Vorrichtung an dem zu messenden Objekt selbsthaltend bzw. selbstklemmend realisiert werden.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung, in der fünf Ausführungsbeispiele anhand schematischer Zeichnungen erläutert werden. Dabei zeigt:
1 eine Aufsicht auf eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Messung einer Verformung einer Werkstoffprobe in zwei Raumrichtungen;
2 eine Aufsicht auf eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Messung einer Verformung einer Werkstoffprobe in drei Raumrichtungen;
3 eine Aufsicht auf eine dritte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Messung einer Verformung einer Werkstoffprobe in zwei Raumrichtungen;
4a eine Seitenansicht auf eine vierte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Messung eines Biegewinkels, vorzugsweise gleichzeitig mit einer Dickenänderung einer Werkstoffprobe;
4b eine Seitenansicht auf die vierte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung aus Richtung A in 4a;
4c eine Draufsicht auf die vierte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung aus Richtung B in 4b;
5 eine Aufsicht auf eine fünfte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Messung einer Verformung einer Werkstoffprobe in zwei Raumrichtungen;
6 eine Aufsicht auf eine sechste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Messung einer Verformung einer Werkstoffprobe in zwei Raumrichtungen;
7a eine Aufsicht auf eine siebte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;
7b–7d verschiedene Querschnitte der siebten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung aus Richtung D in 7a;
7e–7g verschiedene Querschnitte der siebten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung aus Richtung C in 7a;
8a–g Seitenansichten auf alternative Ausführungsformen eines Verformungselementes gemäß der Erfindung; und
9a–9d Detailansichten des Kontaktbereichs erfindungsgemäßer Vorrichtungen mit einer Probe.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung in Form eines bi-axialen Meßgeräts 1 ist in 1 in einer perspektivischen Ansicht dargestellt. Das Meßgerät 1 besteht im Wesentlichen aus einem flachen Blech 2, und ermöglicht die gleichzeitige Messung der Längs- und Querdehnung eines Objekts in Form einer Zugprobe bzw. Probe 3. Das Meßgerät weist ein erstes Verformungselement in Form eines ersten Bügels 10 mit einem ersten Arm 12 und einem zweiten Arm 14 auf, zwischen denen ein erster Verformungsbereich in Form eines Biegeabschnitts 16 angeordnet ist. Ein erster Meßsensor in Form eines Dehnungsmeßstreifens (DMS) 19 ist auf einer Innenseite in dem ersten Biegeabschnitt 16 angeordnet. Hierbei ist jedoch zu beachten, daß die Erfindung nicht auf die Anordnung von Meßsensoren auf einer Innenseite der Biegeabschnitte der Verformungselemente beschränkt ist. Insbesondere kann zumindest ein Meß sensor, vorzugsweise in Form eines Dehnungsmeßstreifen auf der Innen- und/oder der Außenseite zumindest eines Biegeabschnittes zumindest eines Verformungselementes angeordnet sein, um insbesondere eine Wheaetstone'sche Halb- oder Vollbrückenschaltung bilden zu können. Das flache Blech 2 des Meßgeräts 1 ist in dem Biegeabschnitt 16 des ersten Bügels 10 um seine flache Seite gebogen worden, so daß das Blech 2 mit einer Seitenkante 5 des ersten und zweiten Arms 12, 14 die Probe 3 berührt. Vor Durchführung der Messung durch Anlegen einer Zugkraft F an die Probe 3 befindet sich das Meßgerät 1 in einer Ruheposition. In dieser Ruheposition wird mittels eines Distanzhaltevorrichtung 15 ein vordefinierter Abstand zwischen den Armen 12 und 14 sichergestellt. Somit wird sichergestellt, daß zu Beginn einer Messung einer Änderung einer Länge ΔL der Probe ein Normabstand zwischen den Punkten besteht, an denen die Seitenkanten 5 die Probe 3 berühren. In der in 1 dargestellten Ausführungsform ist die Distanzhaltevorrichtung 15 fest mit dem Arm 12 verbunden, insbesondere an diesem befestigt und zu Beginn der Messung wird der Arm 14 derartig in direkten Kontakt mit der Distanzhaltevorrichtung 15 gebracht, daß er sich bei Durchführung der Messung von diesem ohne Beeinflussung der Messung lösen kann. In einer alternativen, nicht dargestellten Ausführungsform kann vorgesehen sein, daß die Distanzhaltevorrichtung vor Durchführung der Messung lösbar mit dem ersten und zweiten Arm 12, 14 verbindbar ist, um einen vordefinierten Abstand zwischen dem ersten und zweiten Arm 12, 14 einzustellen und insbesondere vor Durchführung der Messung entfernt wird. Jeweils ein zweites Verformungselement in Form eines zweiten Bügels 20a, 20b weist jeweils einen ersten Arm 22a, 22b auf. Dabei ist der zweite Bügel 20a über den ersten Arm 22a mit dem ersten Arm 12 des ersten Bügels 10 verbunden, während der zweite Bügel 20b über den ersten Arm 22b mit dem zweiten Arm 14 des Bügels 10 verbunden ist. Genauer gesagt sind diese Arme 22a, 12 und 22b, 14 einstückig ausgebildet, so daß jeweils der erste Arm 22a, 22b der zweiten Bügel 20a, 20b eine Einheit mit dem ersten Arm 12 bzw. dem zweiten Arm 14 des ersten Bügels 10 bilden. Zweite Arme 24a bzw. 24b der zweiten Bügel 20a, 20b berühren ebenfalls mit einer Seitenkante 6 des Blechs 2 jeweils die Probe 3 gegenüberliegend von dem ersten Arm 12 und dem zweiten Arm 14 des ersten Bügels 10.
Die zweiten Bügel 20a, 20b weisen ferner jeweils zweite Verformungsbereiche in Form von zwei Biegeabschnitten 26a, 26b auf. Zu einem Befestigen des Meßgeräts 1 an der Probe 3 werden zunächst die ersten Arme 22a, 22b der zweiten Bügel 20a, 20b relativ zu zweiten Armen 24a, 24b der zweiten Bügel 20a, 20b bewegt. Dabei wirken die Biegeabschnitte 26a, 26b als Federelemente, wodurch bei einem Aufsetzen des Meßgeräts 1 auf die Probe 3 eine Klemmkraft mittels der zweiten Bügel 20a, 20b aufgebaut wird. So wird das Meßgerät 1 durch diese definierte Vorspannung zwischen jeweils den ersten Armen 22a, 22b und den zweiten Armen 24a, 24b der zweiten Bügel 20a, 20b an der Probe 3 im wesentlichen kraftschlüssig festgehalten. Dieses Festhalten wird auch noch dadurch ermöglicht, daß das Meßgerät 1 aufgrund seines kompakten Aufbaus relativ leicht ist und somit die über die Biegeabschnitte 26a, 26b aufgebauten Klemmkräfte für ein Halten an der Probe 3 ausreichen. Dadurch kann das Meßgerät 1 auch bis zu einem Riß der Probe 3 an dieser angeschlossen bleiben und fällt nicht ab. Damit auch die zweiten Bügel 20a, 20b um die zweiten Biegeabschnitte 26a bzw. 26b leicht um eine Biegeachse senkrecht zu der Biegeachse des ersten Biegeabschnitts 16 gebogen werden können, weist das Blech 2 Verschränkungsabschnitte 8a, 8b an den ersten Armen 22a, 22b sowie bei den zweiten Armen 24a, 24b der zweiten Bügel 20a, 20b auf. An diesen Verschränkungsabschnitten 8a, 8b sind die ersten und zweiten Arme 22a, 22b, 24a, 24b der zweiten Bügel 20a, 20b um jeweils ungefähr 90° verschränkt. An einer Außenseite der beiden Biegeabschnitte 26a, 26b der zweiten Bügel 20a, 20b sind jeweils zweite Meßsensoren in Form von Dehnungsmeßstreifen 28a, 28b angeordnet. Wenn nun die Probe 3 mittels einer Zugkraft F verformt wird, ändern sich Breiten ΔB1, ΔB2 an den Klemmstellen 9a, 9b, wo das Meßgerät 1 an der Probe 3 festgeklemmt ist, sowie die Länge ΔL zwischen den Klemmstellen 9a, 9b. Durch eine Veränderung der Länge zwischen den Klemmstellen 9a, 9b bewegen sich der erste Arm 12 und der zweite Arm 14 des ersten Bügels 14 relativ zueinander und verändern somit eine Biegung des ersten Biegeabschnitts 16. So ist über den Dehnungsmeßstreifen 19 eine Veränderung zu messen. Auf gleiche Weise funktioniert eine Ermittlung der Breitenänderungen ΔB1 und ΔB2 mit den zwei zweiten Bügeln 20a, 20b an den Klemmstellen 9a, 9b, wobei der erste zweite Bügel 20a die erste Breite ΔB1 und der zweite zweite Bügel 20b die zweite Breite ΔB2 mißt. Da die Klemmstelle 9a sowohl den Meßpunkt für den ersten Arm 12 des ersten Bügels 10 zur Messung der Änderung der Länge ΔL als auch für den ersten Arm 22a des ersten zweiten Bügels 20a zur Messung der ersten Breite ΔB1 bildet und die Klemmstelle 9b sowohl den Meßpunkt für den zweiten Arm 14 des ersten Bügels 10 zur Messung der Änderung der Länge ΔL als auch für den ersten Arm 22b des zweiten zweiten Bügels 20b zur Messung der zweiten Breite ΔB2 bildet, erfolgt eine Messung dieser Änderungen der Geometrie der Probe 3 in Form einer Längs- und zweier Querdehnungen an gleichen Meßstellen. Für den Fall, daß an einer der Meßstellen für die Querkontraktionen eine Einschnürung auftritt, kann auch der Unterschied zwischen örtlicher und homogener Einschnürung gemessen werden, so daß insbesondere Inhomogenitäten der Probe 3 erkennbar sind.
Statt eines Blechs 2 kann auch ein dünnes Rohr oder ein dünner Stab verwendet werden, das bzw. der jeweils um 90° verschränkt zum ersten Biegeabschnitt 16 in den zweiten Biegeabschnitten 26a, 26b gebogen wird.
Für eine leichte Justierung bzw. Ausrichtung des Meßgeräts 1 relativ zu der Probe 3 können jeweils die ersten und zweiten Arme 22a, 24a, 22b, 24b Anschlagvorrichtungen in Form von Vorsprüngen 40 aufweisen. Bei Verwendung eines Blechs 2 sind die Anschlagvorrichtungen 40 vorzugsweise direkt an dem Blech ausgeformt. Das Meßgerät 1 ist besonders leicht und kann sich somit durch die aufgebaute Klemmkraft selbst an der Probe 3 festhalten.
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung in Form des Meßgeräts 1 besteht darin, daß eine Querdehnung bzw. Änderung der Breiten ΔB1 und ΔB2 an zwei Stellen, nämlich den Klemmstellen 9a, 9b gemessen wird, wodurch über eine Abweichung zwischen den beiden Meßergebnissen der Änderung von ΔB1, ΔB2 eine örtliche Einschnürung der Probe 3 einfach bestimmt werden kann, dadurch daß erkannt wird, wenn sich das eine Meßergebnis ändert, während das andere nach Überschreiten der Gleichmaßdehnung konstant bleibt. Dies ermöglicht eine sehr präzise Anisotropiemessung, insbesondere bei Zugprüfungen. An den Stellen der Probe 3, an denen die Breitenänderungen ΔB1, ΔB2 aufgenommen werden, erfolgt gerade der Abgriff für die Messung der Längenänderung ΔL. Somit werden die durch die Längenänderung ΔL entstehenden Einschnürungen an den gleichen Stellen gemessen, an denen die Längenänderung ΔL aufgenommen wird.
Ein Vorteil der Erfindung besteht somit darin, daß nur eine Vorrichtung, insbesondere in Form eines Meßgeräts 1, für beide Signale bzw. Meßrichtungen, das heißt die Messung der Breiten ΔB1, ΔB2 und der Länge ΔL, benötigt wird. Dieses Meßgerät 1 ist leichter und preisgünstiger als die bisher notwendigen zwei Meßgeräte und kann bis zum Ende des Zugversuches ohne die Gefahr einer Beschädigung an der Probe angeklemmt bleiben. Somit kann insbesondere durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung ein Anisotropiewert eines Bleches, also beispielsweise der Zugprobe 3, durch die ortsgleiche Messung von Längs- und Querdehnung exakter bestimmt werden als bisher. Dies ist insbesondere für eine genauere Simulation des Umformverhaltens von Blechen wichtig.
Vorteilhaft ist zudem, daß auch bereits bestehende Zugprüfmaschinen mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung bzw. Sensor besonders preiswert nachgerüstet und auf die bi-axiale Messung für eine Bestimmung der Anisotropie von Blechen benötigten Signale erweitert werden können. Oft wird in solchen Maschinen nur die Längsdehnung bzw. Länge ΔL gemessen.
Ein weiterer besonderer Vorteil ist eine einfache und kostengünstige größenmäßige Skalierbarkeit der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Somit können mit dem gleichen Grundaufbau spezielle Sensoren bzw. Vorrichtungen sowohl für besonders kleine, beispielsweise Zugproben mit einer Breite von 12 mm, 10 mm, 8 mm oder nur 5 mm, als auch für sehr große Proben, z.B. komplette Profile, gebaut werden. So ist beispielsweise für die in 1 dargestellt erfindungsgemäße Vorrichtung in Form des Meßgeräts 1 lediglich die Dimension des Bleches 2 anzupassen.
Der 2 ist eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in Form des Meßgeräts 1' entnehmbar. Das Meßgerät 1' umfaßt ein Rohr bzw. eine kreisringförmige Stange 2' und kann sowohl eine Änderung der Breite ΔB, eine Änderung der Länge ΔL, als auch eine Änderung der Dicke ΔD eines Objekts in Form einer Zugprobe 3' bestimmen.
Das Meßgerät 1' der zweiten Ausführungsform weist ein erstes Verformungselement in Form eines ersten Bügels 10' auf, der einen ersten Arm 12' und einen zweiten Arm 14' sowie einen ersten Verformungsbereich in Form eines ersten Biegeabschnitts 16' umfaßt. Zur Einstellung eines Normabstandes zwischen den Armen 12' und 14' zu Beginn einer Messung ist eine Distanzhaltevorrichtung 15' an dem Arm 14' befestigt. Dabei ist das Rohr 2' in dem ersten Biegeabschnitt 16' des ersten Bügels 10' in Längsrichtung der Probe 3' gebogen, um über eine Relativbewegung des ersten Arms 12' zu dem zweiten Arm 14' des ersten Bügels 10' eine Änderung der Länge ΔL der Probe 3' messen zu können. Dabei sind der erste Arm 12' und der zweite Arm 14' an der Probe 3' jeweils an einer ersten Klemmstelle 9a' bzw. einer zweiten Klemmstelle 9b' festgeklemmt.
Das Meßgerät 1' der zweiten Ausführungsform weist ferner ein zweites Verformungselement in Form eines zweiten Bügels 20' mit einem ersten Arm 22', der einstückig mit dem ersten Arm 12' des ersten Bügels 10' ausgeführt ist, und einem zweiten Arm 24' sowie einem zweiten Verformungsbereich in Form eines zweiten Biegeabschnitts 26' auf. Der zweite Biegeabschnitt 26' ist so gebogen, daß zwischen dem ersten Arm 22' und dem zweiten Arm 24' des zweiten Bügels 20' die Probe 3' in ihrer Breite ΔB eingeklemmt ist. Zudem weist das Meßgerät 1' der zweiten Ausführungsform ein drittes Verformungselement in Form eines dritten Bügels 30', der einen ersten Arm 32' und einen zweiten Arm 34' und einen dritten Verformungsbereich in Form eines dritten Biegeabschnitts 36' umfaßt, auf. Dabei ist eine Biegerichtung des dritten Biegeabschnitts 36' so gewählt ist, daß mit dem ersten und zweiten Armen 32', 34' des dritten Bügels die Probe 3' über die Dicke ΔD derselben festgeklemmt wird. Dabei geht der erste Arm 32' des dritten Bügels 30' in einer Biegung 35' in den zweiten Arm 14' des ersten Bügels 10' über. In den Biegeabschnitten 16', 26', 36' des ersten, zweiten und dritten Bügels 10', 20', 30' sind jeweils an der inneren, der Probe 3' zugewandten Seite und der äußeren, der Probe 3' abgewandten Seite der Biegeabschnitte 16', 26', 36', Meßsensoren in Form von Dehnungsmeßstreifen (DMS) 18', 19', 28', 29', 38', 39' angeordnet. Somit kann das Meßgerät 1' der zweiten Ausführungsform in drei Raumrichtung die Verformung einer Probe 3' durch die Zugkraft bzw. Prüfkraft F einer hier nicht gezeigten Prüfmaschine messen. Zum exakten Positionieren des Meßgeräts 1' an der Probe 3' können an dem ersten Arm 22' oder zweiten Arm 24' des zweiten Bügels 20' Anschlagvorrichtungen in Form von Anschlagsmuffen 40' angeordnet sein. Bei der Herstellung des Meßgerätes 1' werden die Anschlagmuffen 40' vorzugsweise dadurch ausgebildet, daß hülsenförmige Elemente auf den Stab 2' aufgeschoben werden, der Stab 2' anschließend zur Ausbildung der Bügel 10', 20', und 30' verformt wird und die hülsenförmige Elemente anschließend durch eine Verformung, insbesondere ein Verpressen, an den gewünschten Positionen des Stabes fixiert werden.
Statt in einer erfindungsgemäßen Vorrichtung Änderungen aller drei Raumrichtungen eines Objektes, wie es in der zweiten Ausführungsform der 2 erfolgt, nämlich Änderungen der Breite, Länge und Dicke zu erfassen, können auch nur zwei Richtungen erfaßt werden, wie es bereits anhand der ersten Ausführungsform der Erfindung in 1 gezeigt wurde, wobei vorteilhafterweise entweder die Änderung einer Breite ΔB oder einer Dicke ΔD zweifach erfaßt wird. Dies erfolgt auch in einer dritten Ausführungsform einer Vorrichtung der Erfindung in Form eines in 3 dargestellten Meßgeräts 1''. Die Vorrichtung in Form des Meßgeräts 1'' ist im wesentlichen aus einer Stange 2'' mit einem kreisringförmigen Querschnitt geformt, die ein erstes Verformungselement in Form eines ersten Bügels 10'' mit einem ersten Arm 12'', einem zweiten Arm 14'' und einem ersten Verformungsbereich in Form eines ersten Biegeabschnitts 16'' aufweist, wobei der erste und zweite Arm 12'', 14'' des ersten Bügels 10'' in jeweils einen ersten Arm 22a'' und 22b'' zweiter Verformungselemente in Form von Bügeln 20a'' und 20b'' übergehen. Zwischen dem ersten und zweiten Arm 12'', 14'' ist eine Distanzhaltevorrichtung 15'' zur Einstellung eines Normabstandes zwischen dem ersten und zweiten Arm 12'', 14'' zu Beginn einer Messung in einer Ruheposition angeordnet. Die zweiten Bügel 20a'', 20b'' weisen jeweils noch einen zweiten Arm 24a'', 24b'' und einen zweiten Biegeabschnitt 26a'' und 26b'' auf. Zur genaueren Justierung weisen die ersten und zweiten Arme 22a'', 22b'', 24a'', 24b'' der zweiten Bügel 20a'', 20b'' jeweils Anschlagelemente in Form von Anschlagmuffen 40'' auf. Zur Messung der Dehnung der Biegeab schnitte 16'', 26a'', 26b'' sind jeweils Meßsensoren in Form von Dehnungsmeßstreifen 18'', 19'' 28a'', 28b'', 29a'' und 29b'' an den Innen- bzw. Außenseiten der Biegeabschnitte 16'', 26a'', 26b'' angeordnet. Ein solches Meßgerät 1'' kann insbesondere zur Bestimmung von Inhomogenitäten oder Einschnürstellen und deren unterschiedliches Dehnungsverhalten einer Probe 3'' eingesetzt werden. Ferner ist auch denkbar, nur die Breite und/oder die Dicke beispielsweise für die Bestimmung der Anisotropie von Blechen zu messen. Dann ist ein erfindungsgemäßes Meßgerät 1, 1', 1'' als komplettes Zusatzmodul in bisherigen Standardprüfmaschinen einsetzbar.
Die Dehnungsmeßstreifen 18', 18'', 19, 19', 19'', 28a, 28b, 28', 28a', 28b', 29', 29a', 29b', 39' können als eine Wheatstonesche Brücken angeordnet werden. Dabei können die Dehnungsmeßstreifen in einer halben Brücke bzw. einer vollen Brücke verschaltet werden. In einer halben Wheatstoneschen Brücke ist jeweils der Sensor 19, 19', 19a'', 29', 29a'', 29b'', 39' auf der Innenseite eines Biegeabschnitts 16, 16', 16", 26a, 26b, 26', 26a'', 26b''; und ein Sensor 18', 18'', 28a, 28b, 28', 28a'', 28b'' an der Außenseite des Biegeabschnitts 16, 16', 16'', 26a, 26b, 26', 26a'', 26b'' längs gerichtet. Bei einer vollen Wheatstoneschen Brücke können an der Außenseite bzw. Innenseite des Biegabschnitts 16, 16', 16'', 26a, 26b, 26', 26a'', 26b'' zwei jeweils Dehnungsmeßstreifen angeordnet sein, die entweder einen längs und einen quer ausgerichteten Dehnungsmeßstreifen oder jeweils zwei längs ausgerichtete Dehnungsmeßstreifen an der Innenseite und der Außenseite aufweisen.
Ferner kann ein erfindungsgemäßes Meßgerät 1''' gemäß den 4a, 4b bzw. 4c auch als Biegewinkel- oder Radiusaufnehmer durch Applikation entsprechender erster Meßsensoren in Form von Dehnungsmeßstreifen 45a''', 45b''' eingesetzt werden. Dadurch wird ein Verdrehen von Armen 12''', 14''' gemessen. Dazu sind die Dehnungsmeßstreifen unter einem Winkel von 45° zu einer Längsrichtung der Arme 12''', 14''' angeordnet. Das Meßgerät 1''' ist wie die Meßgeräte 1, 1', 1'' der vorherigen Ausführungsformen mit Armen 22a''', 22b''', 24a''', 24b''' von zweiten Verformungselementen in Form von zweiten Bügeln 20a''', 20b''' an Klemmstellen 9a''', 9b''' an einer Probe 3''' festgeklemmt. Ein erstes Verformungsele ment in Form eines ersten Bügels 10''' ist mit jeweils seinem ersten Arm 12''' und zweiten 14''' mit den ersten Armen 22a''', 22b''' und den zweiten Armen 24a''', 24b''' der zweiten Bügel 20a'', 20b'' verbunden. Der erste Arm 12''' und der zweite Arm 14''' des ersten Bügels 10''' weisen in der Nähe der Klemmstellen 9a''', 9b''' Meßsensoren Dehnungsmeßstreifen 45a''' bzw. 45b''' auf. Die Dehnungsmeßstreifen 45a''' und 45b''' bilden zwei erste Meßsensoren und sind jeweils im Bereich von ersten Verformungsbereichen des ersten Verformungselementes bzw. ersten Bügels 10''' in Form von Torsionsabschnitten 16a''', 16b''' angeordnet. Wie oben angeführt sind die Streifen der Dehnungsmeßstreifen nicht entlang der Längsrichtung der Arme 12''', 14''' sondern in einem Winkel von 45° zu dieser Längsrichtung auf dem ersten Arm 12''' und auf dem zweiten Arm 14''' des ersten Bügels 10''' angeordnet. Wird nun eine Kraft F_B auf die Probe 3''' ausgeübt, wobei die Probe 3''' durch eine Gegenkraft F_G gehalten wird, biegt sich die Probe 3''', und der erste Arm 12''' des symmetrisch zu den Biegekräften und der Gegenkraft angeordneten Meßgeräts 1''' wird mit dem zweiten Bügel 20a''' in eine erste Drehrichtung tordiert, während der zweite Arm 14''' in eine der ersten Drehrichtung entgegengesetzte zweite Drehrichtung tordiert wird. Über die Verdrehung der ersten und zweiten Arme 12''', 14''' kann der Biegewinkel a der Probe 3''' bestimmt werden. Weiterhin sind in einer vorteilhaften Ausgestaltung des Meßgeräts 1''' in den zweiten Verformungsbereichen in Form von Biegebereichen 26a''', 26b''' in den 4a bis 4c nicht dargestellte zweite Meßsensoren angeordnet. Mittels dieser Meßsensoren ist eine gleichzeitige Messung der Änderung der Dicke der Probe 3''' neben der Messung des Biegewinkels a möglich.
In 5 ist in perspektivischer Ansicht eine fünfte Ausführungsform der Erfindung in Form eines weiteren bi-axialen Meßgerätes 50 dargestellt. Das Meßgerät 50 besteht im Wesentlichen aus Stangen 51a, 51b und 53a, 53b und ermöglicht die gleichzeitige Messung der Längs- und Querdehnung eines Objekts in Form einer Zugprobe bzw. Probe 55. Das Meßgerät weist ein erstes erstes Verformungselement in Form eines durch die Stange 51a gebildeten ersten Bügels 57a mit einem ersten Arm 59a und einem zweiten Arm 61a auf, zwischen denen ein erster Verformungsbereich in Form eines Biegeabschnitts 63a angeordnet ist. Bei Ausübung einer Zugkraft F auf die Probe 55 wird mittels eines im Biegeabschnitt 63a angeordneten, nicht dargestellten Meßsensors eine Längenänderung ΔL1' gemessen.
Ein im wesentlichen durch die Stange 53a gebildetes erstes zweites Verformungselement ist in Form eines Bügels 65a ausgebildet. Der Bügel 65a weist einen ersten Arm 67a auf, der über ein Steckverbindung lösbar mit dem ersten Arm 59a des Bügels 57a verbunden ist. Des weiteren umfaßt der Bügel 65a einen zweiten Arm 69a sowie einen zwischen den Armen 67a und 69a angeordneten Biegeabschnitt 71a. Mittels des ersten zweiten Verformungselementes wird über in dem Beigeabschnitt 71a angeordnete, nicht dargestellte Meßsensoren eine Breitenänderung ΔB1' der Probe 55 gemessen.
Weiterhin umfaßt das Meßgerät 50 ein im wesentlichen durch die Stange 51b gebildetes zweites erstes Verformungselement in Form eines Bügels 57b. Ein erster Arm 59b des Bügels 57b ist über eine Steckverbindung lösbar mit dem zweiten Arm 69a des Bügels 65a verbunden. Ferner weist der Bügel 57b einen zweiten Arm 61b und einen Biegeabschnitt 63b auf, wobei über die Verformung des Biegeabschnitts 63b eine Längenänderung ΔL2' der Probe 55 gemessen wird. Durch die Verwendung zweier erster Verformungselemente kann eine Längenänderung der Probe 55 genauer bestimmt werden, indem der Mittelwert der Längenänderungen ΔL1 und ΔL2 gebildet wird. Der zweite Arm 61b des Bügels 57b ist über eine Steckverbindung schließlich mit einem zweiten Arm 69b eines durch die Stange 53b gebildeten zweiten zweiten Verformungselementes in Form eines Bügels 65b verbunden. Der Bügel 65b weist ferner einen mit dem zweiten Arm 61a des Bügels 57a verbundenen ersten Arm 67b auf. Der erste und zweite Arm 67b, 69b des Bügels 65b sind über einen Biegeabschnitt 71b, mittels dessen Verformung eine Breitenänderung ΔB2' der Probe 55 gemessen werden kann, verbunden.
An dem Meßgerät 50 wird der Vorteil des modularen Aufbaus einer erfindungsgemäßen Vorrichtung deutlich. So kann die Geometrie der Bügel 65a und 65b an die Form der Probe 55 angepaßt werden. Weist diese beispielsweise im Bereich der Bügel 65a und 65b unterschied liche Anfangsbreiten auf, so können geeignet bemessene Bügel 65a und 65b mit den Bügeln 57a und 57b durch Steckverbindungen kombiniert werden. Des weiteren kann das Meßgerät im Vergleich zu dem Meßgerät 1 von einer Seite auf die Probe 55 aufgesteckt werden, wodurch der notwendige Raum um die Probe 55 herum geringer sein kann, also das erfindungsgemäße Meßgerät auch an diese Meßgegebenheit angepaßt werden kann.
In 6 ist eine Abwandlung der ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, eine sechste erfindungsgemäße Ausführungsform einer Vorrichtung in Form eines Meßgerätes 101 dargestellt. Das Meßgerät 101 besteht im Wesentlichen aus einer Stange 102, und ermöglicht die gleichzeitige Messung der Längs- und Querdehnung eines in 6 nicht dargestellten Objekts. Das Meßgerät 101 weist ein erstes Verformungselement in Form eines ersten Bügels 110 mit einem ersten Arm 112 und einem zweiten Arm 114 auf, zwischen denen ein erster Verformungsbereich in Form eines Biegeabschnitts 116 angeordnet ist. Insbesondere im Vergleich zu dem Biegeabschnitt 16 des Meßgeräts 1 ist der Beigeabschnitt 116 wendelförmig ausgebildet. Ein erster, nicht dargestellter Meßsensor in Form eines Dehnungsmeßstreifens ist in dem ersten Biegeabschnitt 116 angeordnet. Jeweils ein zweites Verformungselement in Form eines zweiten Bügels 120a, 120b weist jeweils einen ersten Arm 122a, 122b auf. Dabei ist der zweite Bügel 120a über den ersten Arm 122a mit dem ersten Arm 112 des ersten Bügels 110 verbunden, während der zweite Bügel 120b über den ersten Arm 122b mit dem zweiten Arm 114 des Bügels 110 verbunden ist. Genauer gesagt sind diese Arme 122a, 112 und 122b, 114 einstückig ausgebildet, so daß jeweils der erste Arm 122a, 122b der zweiten Bügel 120a, 120b eine Einheit mit dem ersten Arm 112 bzw. dem zweiten Arm 114 des ersten Bügels 110 bilden. Weiterhin sind an den Bügeln 120a, 120b zweite Arme 124a bzw. 124b ausgebildet.
Die zweiten Bügel 120a, 120b weisen ferner jeweils zweite Verformungsbereiche in Form von Biegeabschnitten 126a, 126b auf, die ebenfalls wendelförmig ausgebildet sind. Zu einem Befestigen des Meßgeräts 101 an einer Probe werden zunächst die ersten Arme 122a, 122b der zweiten Bügel 120a, 120b relativ zu zweiten Armen 124a, 124b der zweiten Bügel 120a, 120b bewegt. Dabei wirken die Biegeabschnitte 126a, 126b als Federelemente, wodurch bei einem Aufsetzen des Meßgeräts 101 auf die Probe eine Klemmkraft mittels der zweiten Bügel 120a, 120b aufgebaut wird. So wird das Meßgerät 101 durch diese definierte Vorspannung zwischen jeweils den ersten Armen 122a, 122b und den zweiten Armen 124a, 124b der zweiten Bügel 120a, 120b an der Probe im wesentlichen kraftschlüssig festgehalten.
Hierbei wirkt sich die wendelförmige Ausgestaltung der Biegeabschnitte 126a, 126b folgendermaßen positiv aus. Zunächst bewirkt die wendelförmige Ausgestaltung der Biegeabschnitte 126a, 126b, daß die bei einer Verformung der Biegeabschnitte 126a, 126b erzeugte Kraft über einen größeren Verformungsbereich im wesentlichen unabhängig von der Verformung ist, da die Federkonstante des Verformungsbereiches im Vergleich zu einer geraden Ausbildung der Biegeabschnitte 126a, 126b geringer ist. Somit reichen geringere durch die Bügel 120a, 120b beim Anbringen des Meßgerätes an eine Probe aufgebaute Klemmkräfte aus, um ein Halten des Meßgerätes 101 an der Probe bis zum Reißen der Probe sicherzustellen, da die Klemmkraft auch bei einer Verringerung der geometrischen Abmessung zwischen den Armen 122a und 124a bzw. 122b und 124b im wesentlichen konstant bleibt.
Des weiteren wird die Meßgenauigkeit des Meßgerätes durch die wendelförmige Ausgestaltung der Biegeabschnitte 116, 126a und 126b erhöht. So können einerseits die Meßsensoren über die gesamte Länge der wendelförmigen Abschnitte angeordnet werden, wodurch der Bereich, in dem eine Verformung mittels eines Meßsensors erfaßt wird, vergrößert wird. Andererseits ist der Einfluß des Meßgerätes 101 auf das Meßergebnis besser korrigierbar, da über einen großen Verformungsbereich im wesentlichen die gleiche Kraft durch die Biegeabschnitte 116, 126a, 126b erzeugt und somit der an die Probe angelegten Zugkraft entgegenwirkt.
Es ist zu beachten, daß auch andere alternative Ausgestaltungen der Verformungsbereiche der entsprechenden Verformungselemente gewählt werden können, durch die eine Vergrößerung des Meßbereichs, in dem eine Verformung des Verformungsbereiches erfolgt, erreicht wird, und/oder eine Vergrößerung des Meßbereichs mit im wesentlichen konstanter Gegenkraft durch den Verformungsbereich erzielt wird. So kann der Verformungsbereich beispielsweise ziehharmonikaförmig ausgebildet sein, daß heißt eine wellige Form aufweisen. Insbesondere kann also der meßbare Verformungsbereich vergrößert werden, falls dies zur Anpassung an die Meßaufgabe erforderlich ist.
Die Meßgeräte 1, 1', 1'', 1''', 50, 101 können einfach skaliert werden und so an die verschiedensten Zugprobenquerschnitte (beispielsweise 5 mm bis 20 mm und auch darüber) optimal und kostengünstig angepaßt werden. Ein solches Meßgerät kann auch miniaturisiert werden, und eignet sich dadurch auch zur Messung von Fasern, beispielsweise Sehnen in dem medizinischen Bereich. Es kann genauso aber auch für Übergrößen dimensioniert werden. So können beispielsweise komplette Strangpreßprofile, beispielsweise aus Aluminium und/oder Stahl unter Belastung gemessen werden.
Die einfache Skalierbarkeit einer Empfindlichkeit und Genauigkeit eines Meßbereichs wird beispielsweise durch die Wahl eines optimalen Querschnitts des Blechs 2 bzw. der Stange 2', 2'', 2''', 51a, 51b, 53a, 53b, 102 ermöglicht, wie mit Hilfe einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in Form des Meßgeräts 1'''' der 7a erläutert wird. Hierbei ist jedoch zu beachten, daß die anhand des Meßgeräts 1'''' erläuterten Auswirkungen der Querschnittsausgestaltungen uneingeschränkt auch auf die Meßgeräte 1, 1', 1'', 1''', 50, 101 gelten. Dabei zeigt 7a ein Meßgerät 1'''' mit einem ersten Verformungselement in Form eines ersten Bügels 10'''' und zweiten Verformungselementen in Form von zweiten Bügeln 20a'''', 20b'''', die jeweils einen ersten bzw. zwei zweite Verformungsbereiche in Form der ersten bzw. zweiten Biegeabschnitte 16'''', 26a'''', 26b'''' aufweisen. Diese Biegeabschnitte können einen optimierten Querschnitt aufweisen. Dadurch wird insbesondere erreicht, daß die Biegeabschnitte eine größere Elastizität als die jeweiligen Arme der Verformungselemente aufweisen, wodurch die Verformung auf die Biegeabschnitte 16'''', 26a'''', 26b'''', in denen in 7a nicht dargestellte Meßsensoren angeordnet sind, konzentriert wird. Insbesondere bei Verwendung von Dehnungsmeßstreifen wird dadurch die Meßgenauigkeit erhöht. Im folgenden wird nun, insbesondere anhand der 7b bis 7d, die verschiedene Querschnitte aus Richtung D in 7a zeigen, und den 7e bis 7g, die verschiedene Querschnitte aus den Richtungen C in 7a zeigen, der jeweilige Meßbereich und die für die Vorrichtung erreichbare Empfindlichkeit erläutert, wobei diese Angaben lediglich beispielhaft sind und die Erfindung insbesondere nicht auf diese Angaben beschränkt ist.

– Bei Einsatz eines flachen Blechs mit um 90° verschränkten Armen, wie in der ersten Ausführungsform verwendet (1), ergibt sich beispielsweise ein Meßbereich von bis 50 mm Längsdehnung, bis zu 10 mm Breitendehnung und mehr als 1 mm Dickendehnung. Allerdings kann ein solches Meßgerät eine geringe Empfindlichkeit oder Auflösung von ca. 0,01 bis 0,1 mm aufweisen. Die Genauigkeit kann jedoch trotzdem noch unter 1% und damit unter der normalen Streuung der Meßwerte verschiedener Proben liegen. Bei einem solchen Meßgerät weisen die Biegeabschnitte eine flache rechteckige Querschnittsform (7g) auf.
– Bei Verwendung einer Stange mit kreisringförmigem Querschnitt (7b) und mit im Querschnitt flachgedrückten Bereichen innerhalb der Biegeabschnitten (7e), die jeweils je nach Biegeachse um ungefähr 90° verschränkt sind, kann sich ein Meßbereich von bis zu 20 mm Längendehnung, bis zu 5 mm Breitendehnung und bis zu 1 mm Dickendehnung ergeben, wobei aber unter bestimmten Umständen eine höhere Empfindlichkeit bzw. Auflösung als bei Verwendung eines Bleches erreichbar ist.
– Bei Verwendung einer Stange mit kreisringförmigem Querschnitt (7b) mit im Querschnitt rund bleibenden Biegeabschnitten, gegebenenfalls mit einer leichten Abplattung zu einer besseren Applikation der Dehnungsmeßstreifen, kann sich beispielsweise ein mittlerer Meßbereich von bis zu 10 mm Längendehnung, bis zu 2 mm Breitendehnung und bis zu 0,5 mm Dickendehnung ergeben, wodurch sich insbesondere eine vergleichsweise gute Empfindlichkeit und Auflösung ergeben kann.
– Bei Verwendung einer Stange mit vollringförmigem Querschnitt (7c) mit im Querschnitt elliptischen Biegeabschnitten (7f), die insbesondere jeweils um ungefähr 90° verschränkt sind, je nach Biegeachse des Biegeabschnitts, kann sich beispielsweise ein Meßbereich von bis zu 5 mm Längendehnung, bis zu 1 mm Breitendehnung und bis zu 0,2 mm Dickendehnung, insbesondere mit einer vergleichsweise hohen Empfindlichkeit und Auflösung ergeben. Dadurch ist beispielsweise die Bestimmung der Anisotropie direkt aus den Meßwerten möglich.
– Bei Verwendung einer Stange mit vollringförmigem Querschnitt (7c) und mit rund bleibenden Biegeabschnitten oder einer Stange mit quadratischem Querschnitt (7d) insbesondere mit um 90° versetzten Biegeachsen, kann sich beispielsweise ein Meßbereich von bis zu 2 mm Längendehnung, bis zu 0,5 mm Breitendehnung und bis zu 0,1 mm Dickendehnung ergeben, wobei eine sehr hohe Empfindlichkeit und Auflösung unter Umständen erreichbar ist und so beispielsweise ein Einsatz für hochgenaue Messungen im Bereich des Elastizitätsmoduls erfolgen kann.

Durch eine Veränderung der Querschnittsform in Form einer Abplattung oder eines Flachdrückens in den jeweiligen Verformungsbereichen 16'''', 26a'''', 26b'''' im Gegensatz zu den jeweiligen ersten und zweiten Armen der Verformungselementen 10'''', 20a'''', 20b'''' wird eine erhöhte Elastizität der Verformungsbereiche erreicht. Somit kommt es nahezu ausschließlich im Bereich der Verformungsbereiche zu einer Verformung der Verformungselemente, während die ersten und zweiten Arme vergleichsweise steif bleiben. So können genauere Meßergebnisse erzielt werden, da die Messung geringer durch die erfindungsgemäße Vorrichtung beeinflußt wird und im wesentlichen ausschließlich in dem Bereich der Vorrichtung gemessen wird, der einer Verformung unterliegt. So kann der Querschnitt nach Art der Meßaufgaben frei auswählbar bzw. an die geforderte Auflösung des Meßbereichs anpaßbar gestaltet werden.
Des weiteren können durch die Querschnittsformen die auf die Probe ausgeübten Anklemmkräfte an die Meßgegebenheiten angepaßt werden. So erlauben die in den 7c und 7d dargestellten Querschnittsformen nur eine vergleichsweise geringe Verformung bzw. Dehnung, wohingegen vergleichsweise große Anklemmkräfte aufgebaut werden können. Wohingegen die in der 7g dargestellte Querschnittsform große Verformungen bzw. Dehnungen des Verformungselementes erlauben, wobei lediglich vergleichsweise geringe Anklemmkräfte erzeugt werden können. Einen Kompromiß zwischen diesen Extremen stellt die in der 7f dargestellte Querschnittsform dar, die mittlere Verformungen bzw. Dehnungen bei gleichzeitig mittleren Anklemmkräften ermöglicht.
Eine weitere Möglichkeit der Skalierbarkeit bzw. Anpaßbarkeit der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird nun anhand der 8a und 8b erläutert. In 8a ist ein Verformungselement einer erfindungsgemäßen Vorrichtung Form eines Bügels 151a, der an einer Probe 153a befestigt ist, dargestellt, während in 8b ein Verformungselement in Form eines Bügels 151b, der an einer Probe 153b befestigt ist, dargestellt ist. Die Bügel 151a und 151b weisen jeweils erste Arme 155a, 155b und zweite Arme 157a, 157b auf. Die Arme 155a und 157a bzw. 155b und 157b sind über Verformungsbereiche in Form von Biegeabschnitten 159a bzw. 159b miteinander verbunden. Die Arme 155a, 157a weisen eine Länge von L_A1 auf, während die Arme 155b, 157b eine Länge von L_A2 aufweisen, wobei L_A2 größer als L_A1 ist.
Durch die geeignete Wahl der Länge L_A1 bzw. L_A2 können die Bügel 151a, 151b an die Meßgegebenheiten, insbesondere die zu erwartende durch die Bügel 151a, 151b gemessene geometrische Veränderung der Proben 153a, 153b angepaßt werden. So können bei Kunststoffproben beispielsweise Längenänderungen von 300% auftreten, während diese bei Blechen beispielsweise bei 20 bis 50% liegen können. Die Arme 155a, 155b, 157a, 157b wirken als Hebelarme. Dies führt dazu, daß es bei einer gleichen geometrischen Veränderung der Proben 153a und 153b zu unterschiedlich starken Verformungen der Biegeabschnitte 159a und 159b kommt. Aufgrund der geringeren Länge L_A1 im Vergleich zur Länge L_A2 wird der Biegeabschnitt 159a stärker verformt als der Biegeabschnitt 159b. Somit kommt es aufgrund der elastischen Eigenschaften des Biegeabschnitts 159a zum Aufbau einer stärkeren Gegenkraft durch den Bügel 151a im Vergleich zum Bügel 151b, so daß die Haltekräfte mit denen der Bügel 151a an der Probe 153a gehalten werden muß, um ein Abrutschen während der Messung zu verhindern, stärker sein muß als diejenige mit der der Bügel 151b gehalten wird. Andererseits ergibt sich bei dem Bügel 151a eine höhere Meßauflösung, da es bei gleichen Verformungen der Proben 153a und 153b zu einer größeren Verformung des Biegeabschnitts 151a im Vergleich zum Biegeabschnitt 151b kommt.
Selbstverständlich können die zuvor beschriebenen Maßnahmen zur Skalierung der erfindungsgemäßen Vorrichtung kombiniert werden. So kann beispielsweise die durch den Biegeabschnitt 159a des Bügels 151a erzeugte Gegenkraft dadurch reduziert werden, daß der Biegeabschnitt 159a einen abgeflachten Querschnitt aufweist.
In den 9a bis 9d sind besondere Ausführungsformen eines Kontaktes an Klemmstellen einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zu einer Probe 3^v dargestellt, die die Realisierung unterschiedlicher Klemmkräfte ermöglichen oder eine Skalierbarkeit der Anklemmkräfte, die an die vorliegende Meßaufgabe, insbesondere in Bezug auf die Härte der Probe 3^v , angepaßt werden können. Dabei kann das Meßgerät bei einer rohrförmigen Stange bzw. einer Stange mit vollkreisförmigen Querschnitt mit dem Außenumfang der kreisringförmigen oder vollkreisförmigen Stange 2a^v an der Probe 3^v anliegen (9a). Ein solcher Kontakt eignet sich gut für empfindliche, d.h. insbesondere weiche Proben 3^v , insbesondere können hohe Kräfte auch bei weichen Probenmaterialen, wie Aluminium oder Magnesium, auf die Probe ausgeübt werden, ohne daß es zu großen Belastungen der Probe kommt. Bei einem kreisringförmigen Querschnitt einer Stange kann die Probe 3^v auch zwischen flach gepreßten Bereichen der Stange 2b^v festgeklemmt werden (9b). Bei einem Meßgerät mit einer Stange 2c^v aus einem Blechstreifen liegt die Probe 3^v zwischen den Seitenkanten 5^v der Stange 2c^v an. Dadurch wird ein flächiger Andruck für hohe Kräfte bei geringem Einfluß auf die Probe 3^v ermöglicht (9c). Auch können bei empfindlichen Probenmaterialien noch vergleichsweise große Kräfte auf die Probe ausgeübt werden, ohne daß es zu einer Überbelastung der Probe in dem Kontaktbereich kommt. Das Blech bzw. die Stange 2d^v können auch eine Spitze an der Kontaktfläche (9d) aufweisen, um eine gute Haftung an harten, unempfindlichen Proben 3^v zu ermöglichen. Mit einer solchen Stange 2d^v kann ein höherer Andruck ermöglicht werden, jedoch kommt es zu vergleichsweise hohen Belastungen der Probe in dem Kontaktbereich.
Somit kann eine Optimierung der genauen Abmessungen einer erfindungsgemäßen Vorrichtung je nach Anwendungsfall durchgeführt werden, beispielsweise das Verhältnis des Querschnitts einer Stange zu den Biegeradien der Verformungsbereiche bzw. der Biegeabschnitte bzw. zur Gesamtgröße der erfindungsgemäßen Vorrichtung oder die Länge der Arme im Bezug auf die Länge des Grundkörpers angepaßt werden. Auch ist es möglich mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung verschiedene Raumrichtungen wie Dicke und Breite auch mit unterschiedlichen Empfindlichkeiten und Auflösungen zu messen. So kann beispielsweise die Breite mit einem eine Stange mit einem flachen Querschnitt umfassenden Verformungselement für einen größeren Meßbereich bei einer etwas geringeren Auflösung und die Dicke mit einem eine Stange mit einem runden Querschnitt umfassenden Verformungselement für eine höhere Auflösung bei einem kleineren Meßbereich gemessen werden. Durch das Verhältnis der Dimensionen, der zweiten Verformungselemente in Form der zweiten Bügel 20a, 20b, 20', 20a'' 20b', 20a'', 20b''', 20a'''', 20b'''', 65a, 65b, 120a, 120b zu den Dimensionen der ersten Verformungselemente in Form der ersten Bügel 10, 10', 10'', 10''', 10'''', 57a, 57b, 110 der erfindungsgemäßen Vorrichtungen ist eine Anpassung an die unterschiedlichen gewünschten Meßlängen der Probe ebenso leicht möglich. Vorteilhafterweise werden dazu die einzelnen Verformungselemente nicht gemeinsam einstückig ausgebildet, sondern lösbar miteinander verbunden, wodurch sich ein modularer Aufbau bzw. eine baukastenähnliche Zusammenstellbarkeit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergibt.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung läßt sich somit einfach und kostengünstig herstellen und kann fast überall bei den vorhandenen Standard-Prüfmaschinen mit einem Stand-Alone-Meßplatz und mit speziell darauf angepaßter Software zur Bestimmung aller wichtigen Kennwerte wie Dehnung, Anisotropie, Querkontraktionszahl usw. aus den durch die erfindungsgemäße Vorrichtung gelieferten neuen Meßdaten nachgerüstet werden. Somit ist nicht der Erwerb einer komplett neuen Maschine notwendig.
Die in der vorstehenden Beschreibung, in den Ansprüchen sowie in der Zeichnung offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in jeder beliebigen Kombination für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein. Insbesondere ist die Erfindung nicht auf die in der Beschreibung angegebenen Maßangaben, beispielsweise die beispielhaft angegebenen Breiten eines zu messenden Objekts oder die beispielhaften Abstände von Armen der Verformungselemente, beschränkt.

1, 1', 1'', 1''', 1'''': Meßgerät
2: Blech
2', 2'', 2''', 2a^v, 2b^v, 2c^v, 2d^v: Stange
3, 3', 3'', 3''', 3^v: Probe
5, 5^v: Seitenkante
6: Seitenkante
8a, 8b: Verschränkungsabschnitt
9a, 9b, 9a', 9b', 9a''', 9b''': Klemmstelle
10, 10', 10'', 10''', 10'''': Bügel
12, 12', 12'', 12''': Arm
14, 14', 14'', 14''': Arm
15, 15', 15'': Distanzhaltevorrichtung
16, 16', 16'', 16'''': Biegeabschnitt
16a''', 16b''': Torsionsabschnitte
18', 18'': Sensor
19, 19', 19'': Sensor
20a, 20b, 20', 20a'', 20b'', 20a''', 20b''', 20a'''', 20b'''': Bügel
22a, 22b, 22', 22a'', 22b'', 22a''', 22b''': Arm
24a, 24b, 24', 24a'', 24b'', 24a''', 24b''': Arm
26a, 26b, 26', 26a'', 26b'', 26a''', 26b''', 26a''', 26b''': Biegeabschnitt
28a, 28b, 28', 28a'', 28b'': Sensor
29', 29a'', 29b'': Sensor
30': Bügel
32': Arm
34': Arm
35': Biegung
36': Biegeabschnitt
38': Sensor
39': Sensor
40: Vorsprung
40', 40'': Anschlagsmuffe
45a''', 45b''': Sensor
50: Meßgerät
51a, 51b: Stange
53a, 53b: Stange
55: Probe
57a, 57b: Bügel
59a, 59b: Arm
61a, 61b: Arm
63a, 63b: Biegeabschnitt
65a, 65b: Bügel
67a, 67b: Arm
69a, 69b: Arm
71a, 71b: Biegeabschnitt
101: Meßgerät
102: Stange
110: Bügel
112: Arm
114: Arm
116: Biegeabschnitt
120a, 120b: Bügel
122a, 122b: Arm
124a, 124b: Arm
126a, 126b: Biegeabschnitt
151a, 151b: Bügel
153a, 153b: Probe
155a, 155b: Arm
157a, 157b: Arm
159a, 159b: Biegeabschnitt
F: Zugkraft
F_B: Biegekraft
F_G: Gegenkraft
ΔL, ΔL': Längenveränderung
ΔB, ΔB1, ΔB1', ΔB2, ΔB2': Breitenveränderung
ΔD: Dickenveränderung
L_A1, L_A2: Länge

Claims

Vorrichtung (1, 1', 1'', 1''', 1'''', 50, 101) zur Messung der geometrischen Veränderung eines Objektes (3, 3', 3'', 3''', 3^v , 55) insbesondere einer Werkstoffprobe, umfassend zumindest ein in zumindest einem ersten Verformungsbereich (16, 16', 16'', 16a''', 16b''', 16'''', 63a, 63b) verformbares erstes Verformungselement (10, 10', 10'', 10''', 10'''', 57a, 57b, 110) mit zumindest einem ersten Arm (12, 12', 12'', 12''', 59a, 59b, 112) und zumindest einem zweiten Arm (14, 14', 14'', 14''', 61a, 61b, 114), wobei der erste Arm (12, 12', 12'', 12''', 59a, 59b, 112) und der zweite Arm (14, 14', 14'', 14''', 61a, 61b, 114) des ersten Verformungselementes (10, 10', 10'', 10''', 10'''', 57a, 57b, 110) jeweils zumindest bereichsweise form- und/oder kraftschlüssig mit dem Objekt (3, 3', 3'', 3''', 3^v ) verbindbar sind und der erste (12, 12', 12'', 12''', 59a, 59b, 112) und der zweite (14, 14', 14'', 14''', 61a, 61b, 114) Arm des ersten Verformungselementes (10, 10', 10'', 10''', 10'''', 57a, 57b, 110) zumindest indirekt über den ersten Verformungsbereich (16, 16', 16'', 16a''', 16b''', 16'''', 63a, 63b, 116) miteinander in Wirkverbindung stehen, wobei eine Verformung des ersten Verformungsbereiches (16, 16', 16'', 16a''', 16b''', 16'''', 63a, 63b, 116) mittels zumindest eines ersten Meßsensors (18', 18'', 19, 19', 19'', 45a''', 45b''') aufnehmbar ist, gekennzeichnet durch zumindest ein in zumindest einem zweiten Verformungsbereich (26a; 26b, 26', 26a'', 26b'', 26a''', 26b''', 26a'''', 26b'''', 71a, 71b, 126a, 126b) verformbares zweites Verformungselement (20a, 20b, 20', 20a'', 20b'', 20a''', 20b''', 20a'''', 20b'''', 65a, 65b, 120a, 120b) mit zumindest einem ersten Arm (22a; 22b, 22', 22a'', 22b'', 22a''', 22b''', 67a, 67b, 122a, 122b) und zumindest einem zweiten Arm (24a; 24b, 24', 24a'', 24b'', 24a''', 24b''', 69a, 69b, 124a, 124b), wobei der erste Arm (22a; 22b, 22', 22a'', 22b'', 22a''', 22b''', 67a, 67b, 122a, 122b) und der zweite Arm (24a; 24b, 24', 24a'', 24b'', 24a''', 24b''', 69a, 69b, 124a, 124b) des zweiten Verformungselementes (20a, 20b, 20', 20a'', 20b'', 20a''', 20b''', 20a'''', 20b'''', 65a, 65b, 120a, 120b) jeweils zumindest bereichsweise form- und/oder kraftschlüssig mit dem Objekt (3, 3', 3'', 3''', 3^v ) verbindbar sind und der erste (22a; 22b, 22', 22a''; 22b'', 22a''', 22b''', 67a, 67b, 122a, 122b) und der zweite (24a; 24b, 24', 24a'', 24b'', 24a''', 24b''' 69a, 69b, 124a, 124b) Arm des zweiten Verformungselementes (20a, 20b, 20', 20a'', 20b'', 20a''', 20b''', 20a'''', 20b'''', 65a, 65b, 120a, 120b) zumindest indirekt über den zweiten Verformungsbereich (26a; 26b, 26', 26a'', 26b'', 26a''', 26b''', 26a'''', 26b'''', 71a, 71b, 126a, 126b) miteinander in Wirkverbindung stehen, wobei eine Verformung des zweiten Verformungsbereiches mittels zumindest eines zweiten Meßsen sors (28a, 28b, 28', 28a'', 28b'', 29', 29a'', 29b'') aufnehmbar ist, und das erste (10, 10', 10'', 10''', 10'''', 57a, 57b, 110) und das zweite Verformungselement (20a, 20b, 20', 20a'', 20b'', 20a''', 20b''', 20a'''', 20b'''', 65a, 65b, 120a, 120b) zumindest indirekt form- und/oder kraftschlüssig miteinander verbindbar sind.
Vorrichtung zur Messung der geometrischen Veränderung eines Objektes (3'''), insbesondere einer Werkstoffprobe, umfassend zumindest ein in zumindest zwei ersten Verformungsbereichen (16a''', 16b''') verformbares erstes Verformungselement (10''') mit zumindest einem ersten Arm (12''') und zumindest einem zweiten Arm (14'''), wobei der erste Arm (12''') und der zweite Arm (14''') des ersten Verformungselementes (10''') jeweils zumindest bereichsweise form- und/oder kraftschlüssig mit dem Objekt (3''') verbindbar sind und der erste und der zweite Arm (12''', 14''') des ersten Verformungselementes (10''') zumindest indirekt über die ersten Verformungsbereiche (16a''', 16b''') miteinander in Wirkverbindung stehen, wobei eine Verformung der ersten Verformungsbereiche (16a''', 16b''') mittels zumindest zweier erster Meßsensoren (45a''', 45b''') aufnehmbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch zumindest ein in zumindest einem zweiten Verformungsbereich (26a''', 26b''') verformbares zweites Verformungselement (20a''', 20b''') mit zumindest einem ersten Arm (22a''', 22b''') und zumindest einem zweiten Arm (24a''', 24b'''), wobei der erste Arm (22a''', 22b''') und der zweite Arm (24a''', 24b''') des zweiten Verformungselementes (20a''', 20b''') jeweils zumindest bereichsweise form- und/oder kraftschlüssig mit dem Objekt (3''') verbindbar sind und der erste und der zweite Arm des zweiten Verformungselementes (20a''', 20b''' ) zumindest indirekt über den zweiten Verformungsbereich miteinander in Wirkverbindung stehen, wobei eine Verformung des zweiten Verformungsbereiches (26a''', 26b''') mittels zumindest eines zweiten Meßsensors aufnehmbar ist, und das erste und das zweite Verformungselement zumindest indirekt form- und/oder kraftschlüssig miteinander verbindbar sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch zumindest ein in zumindest einem dritten Verformungsbereich (36') verformbares drittes Verformungselement (30') mit zumindest einem ersten Arm (32') und zumindest einem zweiten Arm (34'), wobei der erste Arm (32') und der zweite Arm (34') des dritten Verformungselementes (30') jeweils zumindest bereichsweise form- und/oder kraftschlüssig mit dem Objekt (3') verbindbar sind und der erste und der zweite Arm (32', 34') des dritten Verformungselementes (30') zumindest indirekt über den dritten Verformungsbereich (36') miteinander in Wirkverbindung stehen, wobei eine Verformung des dritten Verformungsbereiches (36') mittels zumindest eines dritten Meßsensors (38', 39') aufnehmbar ist und das dritte Verformungselement (36') zumindest indirekt form- und/oder kraftschlüssig mit dem ersten und/oder dem zweiten Verformungselement (10, 10', 10'', 10''', 10'''', 20a, 20b, 20', 20a'', 20b'', 20a''', 20b''', 20a'''', 20b'''') verbindbar ist.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mittels des zumindest einen ersten Meßsensors (18', 18'', 19, 19', 19'') eine geometrische Veränderung des Objektes (3, 3', 3'') in eine erste Raumrichtung, mittels des zumindest einen zweiten Meßsensors (28a, 28b, 28', 28a'', 28b'', 29', 29a'', 29b'') eine geometrische Veränderung des Objekts in eine zweite Raumrichtung und/oder mittels des zumindest einen dritten Meßsensors (38', 39') eine geometrische Veränderung des Objekts in eine dritte Raumrichtung meßbar ist, wobei vorzugsweise die erste Raumrichtung, die zweite Raumrichtung und die dritte Raumrichtung jeweils unterschiedlich voneinander sind, vorzugsweise die erste Raumrichtung senkrecht zu der zweiten Raumrichtung, die erste Raumrichtung senkrecht zu der dritten Raumrichtung und/oder die zweite Raumrichtung senkrecht zur dritten Raumrichtung verläuft.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß mittels des zumindest einen ersten Meßsensors (18', 18'', 19, 19', 19'') eine Längenänderung (ΔL) des Objektes in Richtung einer das Objekt verformenden Zugkraft (F) und/oder mittels des zumindest einen zweiten Meßsensors (28a, 28b, 28', 28a'', 28b'', 29', 29a'', 29b'') und/oder des zumindest einen dritten Meßsensors (38', 39') eine senkrecht zu der Längenänderung erfolgende Breitenänderung (ΔB) und/oder Dickenänderung (ΔD) des Objekts meßbar ist.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Vielzahl von ersten, von zweiten und/oder von dritten Verformungselementen (10, 10', 10'', 10''', 10'''' , 20a, 20b, 20', 20a'', 20b'', 20a''', 20b''', 20a'''', 20b'''', 30').
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung ein erstes Verformungselement (10, 10', 10'', 10''', 10'''') und zwei zweite oder zwei dritte Verformungselemente (20a, 20b, 20', 20a'', 20b'', 20a''', 20b''', 20a'''', 20b'''', 30') aufweist, wobei insbesondere ein erster Arm (12, 12', 12'', 12''') des ersten Verformungselementes (10, 10', 10'', 10''', 10'''') mit dem ersten zweiten (20a, 20', 20a'', 20a''', 20a'''') oder dem ersten dritten Verformungselement und ein zweiter Arm (14, 14', 14'', 14''') des ersten Verformungselementes (10, 10', 10'', 10''', 10'''') mit dem zweiten zweiten (20b, 20b'', 20b''', 20b'''') oder dem zweiten dritten (30') Verformungselement verbindbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung ein zweites Verformungselement (10, 10', 10'', 10''', 10'''') und zwei erste oder zwei dritte Verformungselemente (20a, 20b, 20', 20a'', 20b'', 20a''', 20b''', 20a'''', 20b'''', 30') aufweist, wobei insbesondere ein erster Arm (22a; 22b, 22', 22a'', 22b'', 22a''', 22b''') des zweiten Verformungselementes (20a, 20b, 20', 20a'', 20b'', 20a''', 20b''', 20a'''', 20b'''') mit dem ersten ersten (10, 10', 10'', 10''', 10'''') oder dem ersten dritten (30') Verformungselement und ein zweiter Arm (24a; 24b, 24', 24a''; 24b'', 24a''', 24b''') des zweiten Verformungselementes (20a, 20b, 20', 20a'', 20b'', 20a''', 20b''', 20a'''', 20b'''') mit dem zweiten ersten oder dem zweiten dritten Verformungselement verbindbar ist.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung ein erstes (10'), ein zweites (20') und ein drittes (30') Verformungselement aufweist, wobei vorzugsweise der erste Arm (22') des zweiten Verformungselements (20') mit dem ersten oder zweiten Arm (12', 14', 32', 34') des ersten oder dritten Verformungselementes (10', 30') und der zweite Arm (24') des zweiten Verformungselementes (20') mit dem zweiten oder dem ersten Arm (12', 14' 32', 34') des ersten oder dritten Verformungselementes (10', 30') verbindbar ist.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch zumindest ein in zumindest einem vierten Verformungsbereich verformbares viertes Verformungselement mit zumindest einem ersten Arm und zumindest einem zweiten Arm, wobei der erste Arm und der zweite Arm des vierten Verformungselementes jeweils zumindest bereichsweise form- und/oder kraftschlüssig mit dem Objekt (3, 3', 3'', 3''', 3^v ) verbindbar sind und der erste und der zweite Arm des vierten Verformungselementes zumindest indirekt über den vierten Verformungsbereich miteinander in Wirkverbindung stehen, wobei eine Verformung des vierten Verformungsbereiches mittels zumindest eines vierten Meßsensors aufnehmbar ist und das vierte Verformungselement zumindest indirekt form- und/oder kraftschlüssig mit dem ersten, dem zweiten und/oder dem dritten Verformungselement (10, 10', 10'', 10''', 10'''', 20a, 20b, 20', 20a'', 20b'', 20a''', 20b''', 20a'''', 20b'''', 30') verbindbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß mittels des zumindest einen vierten Meßsensors eine geometrische Veränderung des Objektes in eine vierte Raumrichtung meßbar ist, wobei die vierte Raumrichtung unterschiedlich von der ersten Raumrichtung, der zweiten Raumrichtung und/oder der dritten Raumrichtung des Objektes (3, 3', 3'', 3''', 3^v ) ist.
Vorrichtung nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch eine Vielzahl von vierten Verformungselementen, wobei mittels der vierten Meßsen soren der jeweiligen vierten Verformungselemente Veränderungen des Objektes (3, 3', 3'', 3''', 3^v ) in jeweils unterschiedliche vierte Raumrichtungen meßbar sind.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das zumindest eine erste, das zumindest eine zweite, das zumindest eine dritte und/oder das zumindest eine vierte Verformungselement (10, 10', 10'', 10''', 10'''', 20a, 20b, 20', 20a'', 20b'', 20a''', 20b''', 20a'''', 20b'''', 30') lösbar, insbesondere mittels einer Clip-, einer Steck- und/oder einer Schraubverbindung, miteinander verbindbar sind.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mittels des zumindest einen ersten Meßsensors (18', 18'', 19, 19', 19'', 45a''', 45b''') des zumindest einen zweiten Meßsensors (28a, 28b, 28', 28a'', 28b'', 29', 29a'', 29b''), des zumindest einen dritten Meßsensors (38', 39') und/oder des zumindest einen vierten Meßsensors eine Torsionsverformung und/oder eine Biegeverformung des zumindest einen ersten, des zumindest einen zweiten, des zumindest einen dritten bzw. des zumindest einen vierten Verformungsbereiches (16, 16', 16'', 16a''', 16b''', 16'''', 26a, 26b, 26', 26a'' 26b'', 26a''', 26b''', 26a'''', 26b'''', 36') aufnehmbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß mittels zumindest zweier erster Meßsensoren (45a''', 45b''') Torsionsverformungen zumindest zweier erster Verformungsbereiche (16a''', 16b''') aufnehmbar ist, insbesondere zur Messung einer Biegeverformung des Objektes (3''').
Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß eine Biegeverformung des ersten, des zweiten, des dritten und/oder des vierten Verformungsbereiches (16, 16', 16'', 16''', 26a, 26b, 26', 26a'' 26b'', 26a''', 26b''', 26a'''', 26'''', 36') durch eine Verbiegung aus der jeweiligen ersten, zweiten, dritten bzw. vierten Raumrichtung heraus erfolgt und/oder eine Torsionsverformung des ersten, des zweiten, des dritten und/oder des vierten Verformungsbereiches (16a''', 16b''') durch eine Verschränkung entlang der jeweiligen ersten, zweiten, dritten bzw. vierten Raumrichtung erfolgt.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Vielzahl von ersten, von zweiten, von dritten und/oder von vierten Verformungsbereichen (16, 16', 16'', 16a''', 16b''', 16'''', 26a, 26b, 26', 26a'' 26b'', 26a''', 26b''', 26a'''', 26b'''', 36').
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein erster und/oder zumindest ein zweiter Arm (12, 12', 12'', 12''', 14, 14', 14'', 14''') zumindest eines ersten Verformungselementes (10, 10', 10'', 10''', 10'''') und ein erster und/oder ein zweiter Arm (12, 12', 12'', 12''', 14, 14', 14'', 14''', 22a, 22b, 22', 22a'', 22b'', 22a''', 22b''', 24a, 24b, 24', 24a'', 24b'', 24a''', 24b''', 32' 34') zumindest eines weiteren ersten Verformungselementes (10, 10', 10'', 10''', 10''''), eines zweiten Verformungselementes (20a, 20b, 20', 20a'', 20b'', 20a''', 20b''', 20a'''', 20b''''), eines dritten Verformungselementes (30') und/oder eines vierten Verformungselementes, zumindest ein erster und/oder zumindest ein zweiter Arm (22a, 22b, 22', 22a'', 22b'', 22a''', 22b''', 24a, 24b, 24', 24a'', 24b'', 24a''', 24b''') zumindest eines zweiten Verformungselementes (20a, 20b, 20', 20a'', 20b'', 20a''', 20b''', 20a'''', 20b'''') und ein erster und/oder ein zweiter Arm zumindest eines weiteren zweiten Verformungselementes, eines dritten Verformungselementes (30') und/oder eines vierten Verformungselementes, zumindest ein erster und/oder zumindest ein zweiter Arm (32', 34') zumindest eines dritten Verformungselementes (30') und ein erster und/oder ein zweiter Arm zumindest eines weiteren dritten Verformungselementes und/oder eines vierten Verformungselementes, und/oder zumindest ein erster und/oder ein zweiter Arm zumindest eines vierten Verformungselementes und ein erster und/oder zweiter Arm eines weiteren vierten Verformungselementes form- und/oder kraftschlüssig miteinander verbindbar sind oder in Einem, vorzugsweise einstückig, ausgeführt sind.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein erster Arm und/oder ein zweiter Arm (12, 12', 12'', 12''', 14, 14', 14'', 14''') zumindest eines ersten Verformungselementes (10, 10', 10'', 10''', 10'''') und zumindest ein erster Verformungsbereich (16, 16', 16'', 16a''', 16b''', 16''''), zumindest ein erster Arm und/oder ein zweiter Arm (22a, 22b, 22', 22a'', 22b'', 22a''', 22b''', 24a, 24b, 24', 24a'', 24b'', 24a''', 24b''') zumindest eines zweiten Verformungselementes (20a, 20b, 20', 20a'', 20b'', 20a''', 20b''', 20a'''', 20b'''') und zumindest ein zweiter Verformungsbereich (26a; 26b, 26', 26a'', 26b'', 26a''', 26b''', 26a'''', 26b''''), zumindest ein erster Arm und/oder ein zweiter Arm (32', 34') zumindest eines dritten Verformungselementes (30') und zumindest ein dritter Verformungsbereich (36') und/oder zumindest ein erster Arm und/oder ein zweiter Arm zumindest eines vierten Verformungselementes und zumindest ein vierter Verformungsbereich, form- und/oder kraftschlüssig miteinander verbindbar sind oder in Einem, vorzugsweise einstückig, ausgeführt sind.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein erstes Verformungselement (10, 10', 10'', 10''', 10'''') und zumindest ein weiteres erstes, zumindest ein zweites (20a, 20b, 20', 20a'', 20b'', 20a''', 20b''', 20a'''', 20b''''), zumindest ein drittes und/oder zumindest ein viertes Verformungselement (30'), zumindest ein zweites Verformungselement und zumindest ein weiteres zweites, zumindest ein drittes und/oder zumindest ein viertes Verformungselement, zumindest ein drittes Verformungselement und zumindest ein weiteres drittes und/oder zumindest ein viertes Verformungselement und/oder zumindest ein viertes Verformungselement und zumindest ein weiteres viertes Verformungselement, vorzugsweise alle ersten, zweiten, dritten und/oder vierten Verformungselemente, in Einem, vorzugsweise einstückig, ausgeformt sind.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein erster Arm und/oder zumindest eine zweiter Arm (12, 12', 12'', 12''', 14, 14', 14'', 14''', 22a, 22b, 22', 22a'', 22b'', 22a''', 22b''', 24a, 24b, 24', 24a'', 24b'', 24a''', 24b''', 32', 34') zumindest eines ersten, zumindest eines zweiten, zumindest eines dritten und/oder zumindest eines vierten Verformungselementes (10, 10', 10'', 10''', 10'''', 20a, 20b, 20', 20a'', 20b'', 20a''', 20b''', 20a'''', 20b'''', 30') mittels einer zwischen dem zumindest einen ersten und dem zumindest einen zweiten Arm erzeugten Klemmkraft form- und/oder kraftschlüssig mit dem Objekt (3, 3', 3'', 3''', 3^v ) verbindbar ist bzw. sind.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein erster Arm und/oder zumindest ein zweiter Arm (12, 12', 12'', 12''', 14, 14', 14'', 14''', 22a, 22b, 22', 22a'', 22b'', 22a''', 22b''', 24a, 24b, 24', 24a'', 24b'', 24a''', 24b''', 32', 34') zumindest eines ersten, zumindest eines zweiten, zumindest eines dritten und/oder zumindest eines vierten Verformungselementes (10, 10', 10'', 10''', 10'''', 20a, 20b, 20', 20a'', 20b'', 20a''', 20b''', 20a'''', 20b'''', 30') mittels einer zwischen zumindest einem ersten und zumindest einem zweiten Arm eines mit dem zumindest einen ersten, dem zumindest einen zweiten, dem zumindest einen dritten und/oder dem zumindest einen vierten Verformungselement zumindest indirekt in Wirkverbindung stehendem zumindest einem weiteren ersten, zweiten, dritten und/oder vierten Verformungselement erzeugten Klemmkraft form- und/oder kraftschlüssig mit dem Objekt verbindbar ist, wobei vorzugsweise der erste und/oder der zweite Arm des die Klemmkraft erzeugenden ersten, zweiten, dritten oder vierten Verformungselementes durch die Klemmkraft mit dem Objekt (3, 3', 3'', 3''', 3^v ) form- und/oder kraftschlüssig verbindbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmkraft mittels einer Verformung des die Klemmkraft erzeugenden ersten, zweiten, dritten oder vierten Verformungselementes (10, 10', 10'', 10''', 10'''', 20a, 20b, 20', 20a'', 20b'', 20a''', 20b''', 20a'''', 20b'''', 30'), insbesondere mittels einer Auslenkung des ersten Armes und/oder des zweiten Armes (12, 12', 12'', 12''', 14, 14', 14'', 14''', 22a, 22b, 22', 22a'', 22b'', 22a''', 22b''', 24a, 24b, 24', 24a'', 24b'', 24a''', 24b''', 32', 34') des die Klemmkraft erzeugenden Verformungselementes aus einer Ruheposition erzeugbar ist.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein erstes, zumindest ein zweites, zumindest ein drittes und/oder zumindest ein viertes Verformungselement (10, 10', 10'', 10''', 10'''', 20a, 20b, 20', 20a'', 20b'', 20a''', 20b''', 20a'''', 20b'''', 30'), vorzugsweise in einem Kontaktbereich des jeweiligen ersten und zweiten Armes (12, 12', 12'', 12''', 14, 14', 14'', 14''', 22a, 22b, 22', 22a'', 22b'', 22a''', 22b''', 24a, 24b, 24', 24a'', 24b'', 24a''', 24b''', 32', 34') mit dem Objekt (3, 3', 3'', 3''', 3^v ), zumindest eine Anschlagvorrichtung (40', 40''), insbesondere zur Ausrichtung des ersten, zweiten, dritten und/oder vierten Verformungselementes aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an zumindest einem ersten, zumindest einem zweiten, zumindest einem dritten und/oder zumindest einem vierten Verformungselement (10, 10', 10''), zumindest eine Distanzhaltevorrichtung (15, 15', 15''), insbesondere zur Festlegung eines vordefinierten Abstandes zwischen zumindest einem ersten (12, 12', 12'') und zumindest einem zweiten Arm (14, 14', 14'') des ersten, zweiten, dritten und/oder vierten Verformungselementes (10, 10', 10''), vorzugsweise in einer Ruheposition, anordbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Distanzhaltevorrichtung (15, 15', 15''), vorzugsweise lösbar, mit dem zumindest einen ersten und/oder dem zumindest einen zweiten (14', 14'') Arm verbindbar ist oder einstückig mit dem zumindest einen ersten Arm (14) oder dem zumindest einen zweiten Arm ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einen der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein erster, zumindest ein zweiter, zumindest ein dritter und/oder zumindest ein vierter Verformungsbereich (16, 16', 16'', 16a''', 16b''', 16'''', 26a; 26b, 26', 26a'', 26b'', 26a''', 26b''', 26a'''', 26b'''', 36') eine andere, vorzugsweise größere, Elastizität als zumindest ein erster und/oder zumindest ein zweiter Arm (12, 12', 12'', 12''', 14, 14', 14'', 14''', 22a, 22b, 22', 22a'', 22b'', 22a''', 22b''', 24a, 24b, 24', 24a'', 24b'', 24a''', 24b''', 32', 34') des jeweiligen ersten, zweiten, dritten und/oder vierten Verformungselementes (10, 10', 10'', 10''', 10'''', 20a, 20b, 20', 20a'', 20b'', 20a''', 20b''', 20a'''', 20b'''', 30') aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein erster oder zumindest ein zweiter Arm zumindest eines ersten, zumindest eines zweiten, zumindest eines dritten und/oder zumindest eines vierten Verformungselementes (10, 10', 10'', 10''', 10'''', 20a, 20b, 20', 20a'', 20b'', 20a''', 20b''', 20a'''', 20b'''', 30'), zumindest ein erster, zumindest ein zweiter, zumindest ein dritter und/oder zumindest ein vierter Verformungsbereich (16, 16', 16'', 16a''', 16b''', 16'''', 26a; 26b, 26', 26a'', 26b'', 26a''', 26b''', 26a'''', 26b'''', 36') zumindest bereichsweise zumindest ein, insbesondere flaches, Blech (2), zumindest eine Stange mit Kreisringquerschnitt, zumindest eine Stange mit Vollringquerschnitt und/oder zumindest eine Stange mit einem viereckigen, insbesondere quadratischen, Querschnitt umfaßt.
Vorrichtung nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein erstes, zumindest ein zweites, zumindest ein drittes und/oder zumindest ein viertes Verformungselement (10, 10', 10'', 10''', 10'''', 20a, 20b, 20', 20a'', 20b'', 20a''', 20b''', 20a'''', 20b'''', 30') zumindest bereichsweise ein flaches Blech (2) umfaßt, wobei das zumindest eine erste, das zumindest eine zweite, das zumindest eine dritte, und/oder das zumindest eine vierte Verformungselement relativ zueinander verschränkt sind und/oder eine Verschränkung (8a, 8b) formen.
Vorrichtung nach Anspruch 29 oder 30, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein erstes, zumindest ein zweites, zumindest ein drittes und/oder zumindest ein viertes Verformungselement (10, 10', 10'', 10''', 10'''', 20a, 20b, 20', 20a'', 20b'', 20a''', 20b''', 20a'''', 20b'''', 30') zumindest bereichsweise zumindest eine Stange (2', 2''), insbesondere mit einem Kreisringquerschnitt oder einem Vollringquerschnitt umfaßt, wobei die Stange vorzugsweise zumindest in zumindest einem ersten, zumindest einem zweiten, zumindest einem dritten und/oder zumindest einem vierten Verformungsbereich (16, 16', 16'', 16a''', 16b''', 16'''', 26a, 26b, 26', 26a'', 26b'', 26a''', 26b''', 26a'''', 26b'''', 36') einen zumindest bereichsweise abgeflachten Querschnitt aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein erstes (110), zumindest ein zweites (120a, 120b), zumindest ein drittes und/oder zumindest ein viertes Verformungselement zumindest einen Verformungsbereich (116a, 126a, 126b) mit einem zumindest bereichsweise wendelförmigen und/oder ziehharmonikaförmigen Verlauf umfaßt.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein erster, zumindest ein zweiter, zumindest ein dritter und/oder zumindest ein vierter Meßsensor (18', 18'', 19, 19', 19'', 28a, 28b, 28', 28a'', 28b'', 29', 29a'', 29b'', 38', 39', 45a''', 45b''') zumindest ein, vorzugsweise zumindest zwei, Sensorelement(e) mit variablem elektrischen Widerstand, vorzugsweise in Form zumindest eines, vorzugsweise zumindest zwei, Dehnungsmeßstreifen(s) (DMS), umfaßt.
Vorrichtung nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, daß, insbesondere zur Kompensation unerwünschter Störsignale, wie Temperaturschwan kungen, des bzw. der Sensorelemente(s), zumindest ein Sensorelement mit einer Wheatstonschen Viertelbrückenschaltung, zumindest zwei Sensorelemente mit einer Wheatstonschen Halbbrückenschaltung, und/oder zumindest vier Sensorelemente mit einer Wheatstonschen Vollbrückenschaltung verbindbar ist bzw. sind.
Zugprüfmaschine umfassend eine Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüchen.
Verwendung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 34 zur Messung zumindest einer Kenngröße eines Objektes (3, 3', 3'', 3''', 3^v ), wie einer Werkstoffprobe, vorzugsweise einer Blechzugprobe, insbesondere zumindest einer Anisotropie, zumindest eines Elastizitätsmoduls, zumindest eines Schubmoduls und/oder zumindest einer Querkontraktionszahl, wobei vorzugsweise geometrische Veränderungen der Werkstoffprobe in zumindest zwei Raumrichtungen im wesentlichen orts- und/oder zeitgleich gemessen werden.