DE4311940C2 - Universalprüfmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Universalprüfmaschine mit einem Maschinenrahmen aus einer oberen Quertraverse und einer Sockeltraverse sowie beide miteinander verbindenden Führungssäulen für eine längs der Führungssäulen verstellbare Mitteltraverse, wobei an der Mitteltraverse einerseits und an der oberen Quertraverse und/oder der Sockeltraverse andererseits Prüfeinrichtungen für den Prüfling anschließbar sind und wobei die Mitteltraverse an die Führungssäulen umschließenden Zylinderkörpern angeschlossen ist und jede Führungssäule einen radial vorstehenden, umfangsseitig gegen die Innenmantelfläche des Zylinderkörpers abdichtenden Ringflansch aufweist, der den Ringraum im Zylinderkörper in zwei Zylinderkammern trennt, in die jeweils wenigstens eine Druckmittelleitung mündet.

Eine derartige Universalprüfmaschine ist aus der DE 25 06 237 A1 bekannt. Bei dieser erfolgt die Verstellung der Mitteltraverse dadurch, daß jeweils eine der Zylinderkammern im Zylinderkörper mit Druck beaufschlagt wird. Durch diese hydraulische Verstellung der Mitteltraverse ist es vergleichsweise einfach möglich, große Kräfte auf den Prüfling auszuüben. Allerdings kann die genaue parallele Lage der Mitteltraverse und damit die auf den Prüfling ausgeübte zentrische Kraft nicht exakt vorgegeben werden, was die Meßgenauigkeit erheblich einschränkt. Um diesem Nachteil zu begegnen, ist zwar der Einbau eines normalen Kolbenzylinders für den Feinhub vorgesehen, wodurch jedoch allenfalls die relative, nicht hingegen die absolute Genauigkeit erhöht werden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Prüfmaschine der eingangs genannten Art zu schaffen, die einerseits die Anwendung sehr hoher Prüfkräfte erlaubt und dabei andererseits große Verstellgeschwindigkeiten bei hoher Einstellgenauigkeit der Mitteltraverse ermöglicht.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung durch eine Universalprüfmaschine gelöst, die gekennzeichnet ist durch zwei achsenparallel zu den Führungssäulen angeordnete, motorisch drehbare Pilotspindeln, deren eines Ende in Verbindung mit der Sockeltraverse und deren anderes Ende an der Mitteltraverse gelagert ist, wobei die Drehung der Pilotspindeln zwangssynchronisiert ist und an jeder Pilotspindel ein durch axialen Hub der Pilotspindel betätigtes Regelventil angeordnet ist, das jeweils entsprechend der Drehrichtung der Pilotspindel die Druckmittelzufuhr zu einer der beiden Zylinderkammern des jeweils zugeordneten Zylinderkörpers öffnet.

Die Pilotspindeln, die hierbei gemeinsam beispielsweise durch einen kleinen Elektromotor niedriger Leistung angetrieben werden können, geben die Position und Verstellgeschwindigkeit der Mitteltraverse vor, während die eigentliche Krafteinleitung hydraulisch über die Zylinderkörper erfolgt. Die Pilotspindeln steuern dabei die Druckmittelzufuhr in die Zylinderkammern in der Art eines hydraulischen Linearverstärkers.

Jede der Pilotspindeln kann in einer ersten Ausführungsform der Erfindung von einem positionsgeregelten Elektromotor angetrieben sein, wobei die Synchronisation dann elektrisch über die Ansteuerung des Elektromotors erfolgt. Bei einer noch einfacheren und daher im Rahmen der Erfindung bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Pilotspindeln über formschlüssige Kopplungsglieder miteinander verbunden. Auf diese Weise wird nur ein Antriebsmotor benötigt. Die Kopplungsglieder können dabei in besonders einfacher Ausgestaltung von Zahnriemen gebildet sein.

Die Achsen der Führungssäulen und der ihnen zugeordneten Pilotspindeln liegen in einer gemeinsamen, zur Mitteltraverse senkrecht verlaufenden Ebene.

Zweckmäßigerweise bilden die fest an die Mitteltraverse angeschlossenen Zylinderkörper mit der Mitteltraverse eine biegesteife, U-förmige Einheit. Dadurch können die Zylinderkörper erheblich höhere Querkräfte aufnehmen, zumal durch die endseitige Lagerung der bewegten Zylinderkörper an den feststehenden Führungssäulen unabhängig von der Stellung der Zylinderkörper stets die gesamte Zylinderlänge als Führungslänge zur Verfügung steht.

Die Druckmittelleitungen verlaufen vorteilhafterweise axial in den Führungssäulen und münden einerseits unmittelbar oberhalb und unterhalb des Ringflansches und andererseits im Bereich der Sockeltraverse. Auf diese Weise werden im Bereich zwischen den Regelventilen und den Zylinderkörpern keinerlei Schlauchverbindungen benötigt.

Im folgenden wird die Erfindung an einem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel näher erläutert; es zeigen:

Fig. 1 eine Stirnansicht der Prüfmaschine nach der Erfindung,

Fig. 2 eine Seitenansicht des Gegenstands nach Fig. 1,

Fig. 3 einen Schnitt durch den Gegenstand nach Fig. 1 längs der Linie A-B,

Fig. 4 eine schematische Darstellung der Hydraulikverbindungen.

Die in der Zeichnung dargestellte Prüfmaschine dient zur Durchführung verschiedenster Prüfarten, wie beispielsweise von Zug-, Druck- und Biegeprüfungen an Prüflingen aus unterschiedlichsten Werkstoffen. Im einzelnen besteht die Prüfmaschine aus einem Maschinenrahmen, der von einer oberen Quertraverse 1 und einer Sockeltraverse 2 sowie von Führungssäulen 3 gebildet ist, die die Quertraverse 1 und die Sockeltraverse 2 miteinander verbinden. Ferner weist die Prüfmaschine eine Mitteltraverse 4 auf, die längs der Führungssäulen 3 verstellbar ist. An der Mitteltraverse 4 einerseits und an der oberen Quertraverse 1 und/oder der Sockeltraverse 2 andererseits sind in der Zeichnung nicht näher dargestellte Prüfeinrichtungen anschließbar, die zur Aufnahme oder Vermessung des zu untersuchenden Prüflings eingerichtet sind. Hierbei kann es sich beispielsweise um einen hydraulisch betätigten Spannkopf handeln.

Die Mitteltraverse 4 ist jeweils endseitig an Zylinderkörpern 5 angeschlossen, die die Führungssäulen 3 umschließen und längs der Führungssäulen 3 axial verschiebbar sind. Jede Führungssäule 3 weist einen radial vorstehenden Ringflansch 6 auf, der umfangsseitig gegen die Innenmantelfläche des Zylinderkörpers 5 abdichtet. Durch den Ringflansch 6 wird der Ringraum im Zylinderkörper 5 in zwei Zylinderkammern 5.1, 5.2 unterteilt. In jede der beiden Zylinderkammern 5.1, 5.2 mündet jeweils eine Druckmittelleitung 7, so daß je nach Druckbeaufschlagung die eine oder die andere Zylinderkammer 5.1, 5.2 mit einem Hydraulikmedium gefüllt werden kann mit dem Ergebnis, daß der Zylinderkörper 5 längs der Führungssäule 3 verstellt wird. Die Druckmittelzufuhr zu den Zylinderkörpern 5 wird dabei über mechanische Stellmittel 8 synchronisiert, so daß beide Zylinderkörper 5 jeweils gleiche Wege zurücklegen.

Die mechanischen Stellmittel 8 sind im einzelnen von achsenparallel zu jeder der Führungssäulen 3 angeordneten Pilotspindeln 9 gebildet, die motorisch betätigbar sind. Das eine Ende der Pilotspindeln 9 ist dabei an der Sockeltraverse 2 und das andere Ende an der Mitteltraverse 4 angeschlossen. Die Pilotspindeln 9 weisen an ihrem einen Ende eine Zahnscheibe 10 auf, durch die sie über einen Zahnriemen 11 in Drehrichtung miteinander zwangssynchronisiert sind.

An jeder Pilotspindel 9 ist ein durch axialen Hub der Pilotspindel 9 betätigbares Regelventil 12 angeordnet, das entsprechend der Drehrichtung der Pilotspindel 9 die Druckmittelzufuhr zu einer der beiden Zylinderkammern 5.1, 5.2 öffnet.

Um die Mitteltraverse 4 zu verstellen, wird der die Pilotspindeln 9 betätigende Motor 13 in Drehung versetzt, der eine - zunächst nur geringe - Drehbewegung der Pilotspindeln 9 bewirkt. Da die Mitteltraverse 4 hierauf nicht folgt, tritt insbesondere eine axiale Verstellung der Pilotspindeln 9 in Gegenrichtung und damit eine Hubbewegung des Regelventils 12 auf, das dadurch die Druckmittelzufuhr zu der entsprechenden Zylinderkammer 5.1, 5.2 öffnet.

Die Achsen der Führungssäulen 3 und der ihnen zugeordneten Pilotspindeln 9 liegen, wie sich aus Fig. 3 ergibt, in einer gemeinsamen, zur Mitteltraverse 4 senkrecht verlaufenden Ebene.

Die Zylinderkörper 5 sind von Zylinderrohren 5.3 gebildet, die endseitig durch Flanschscheiben 5.4 geschlossen sind. Diese Flanschscheiben 5.4 übernehmen zugleich die Führung der Zylinderkörper 5, die durch die jeweils endseitige Lagerung auch hohe Querkräfte aufzunehmen imstande sind. Die Flanschscheiben 5.4 dichten darüber hinaus gegen die Führungssäulen 3 ab und sind über Flanschringe 5.5 an den Zylinderrohren 5.3 befestigt.

Die Druckmittelleitungen 7 verlaufen, wie dich aus Fig. 2 ersehen läßt, axial in den Führungssäulen 3 und münden einerseits unmittelbar oberhalb bzw. unterhalb des Ringflansches 6 und andererseits im Bereich der Sockeltraverse 2. Hierdurch kann im Bereich zwischen den Zylinderkörpern 5 und dem Regelventil 12 auf die Verwendung von Druckmittelschläuchen verzichtet werden.

Das für die Speisung der Zylinderkörper 5 benötigte Hydraulikaggregat kann im übrigen auch für die Speisung eines hydraulischen Spannkopfes mit Verwendung finden.

Claims (7)

1. Universalprüfmaschine mit einem Maschinenrahmen aus einer oberen Quertraverse (1) und einer Sockeltraverse (2) sowie beide miteinander verbindenden Führungssäulen (3) für eine längs der Führungssäulen (3) verstellbare Mitteltraverse (4), wobei an der Mitteltraverse (4) einerseits und an der oberen Quertraverse (1) und/oder der Sockeltraverse (2) andererseits Prüfeinrichtungen anschließbar sind, und wobei die Mitteltraverse (4) an die Führungssäulen (3) umschließenden Zylinderkörpern (5) angeschlossen ist und jede Führungssäule (3) einen radial vorstehenden, umfangsseitig gegen die Innenmantelfläche des Zylinderkörpers (5) abdichtenden Ringflansch (6) aufweist, der den Ringraum im Zylinderkörper (5) in zwei Zylinderkammern (5.1, 5.2) trennt, in die jeweils wenigstens eine Druckmittelleitung (7) mündet, gekennzeichnet durch zwei achsenparallel zu den Führungssäulen (3) angeordnete, motorisch drehbare Pilotspindeln (9), deren eines Ende in Verbindung mit der Sockeltraverse (2) und deren anderes Ende an der Mitteltraverse (4) gelagert ist, wobei die Drehung der Pilotspindeln (9) zwangssynchronisiert ist und an jeder Pilotspindel (9) ein durch axialen Hub der Pilotspindel (9) betätigbares Regelventil (12) angeordnet ist, das jeweils entsprechend der Drehrichtung der Pilotspindel (9) die Druckmittelzufuhr zu einer der beiden Zylinderkammern (5.1, 5.2) des jeweils zugeordneten Zylinderkörpers (5) öffnet.

2. Prüfmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Pilotspindel (9) von einem positionsgeregelten Elektromotor angetrieben ist.

3. Prüfmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Pilotspindeln (9) über formschlüssige Kopplungsglieder verbunden sind.

4. Prüfmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kopplungsglieder von Zahnriemen (11) gebildet sind.

5. Prüfmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Achsen der Führungssäulen (3) und der ihnen zugeordneten Pilotspindeln (9) in einer gemeinsamen, zur Mitteltraverse (4) senkrecht verlaufenden Ebene liegen.

6. Prüfmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die fest an die Mitteltraverse (4) angeschlossenen Zylinderkörper (5) mit der Mitteltraverse (4) eine biegesteife, U-förmige Einheit bilden.

7. Prüfmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckmittelleitungen (7) axial in den Führungssäulen (3) verlaufen und einerseits unmittelbar oberhalb und unterhalb des Ringflansches (6) und andererseits im Bereich der Sockeltraverse (2) münden.